单位GDP能耗影响因素的实证分析

徐 阳

（复旦大学经济学院，上海 200433）

一、背景与意义

能源在经济发展中起着不可或缺的作用，无论是日常生活还是各个产业的生产过程，都离不开能源的使用。虽然其作用不直接体现在贸易中，但是却体现在更为上游的生产中，离开了能源，生产就不能够独立进行，更加谈不上最终产品。但过分地依赖能源式的发展方式，会制约经济的发展。因为大部分主要能源，如煤炭、石油等都是不可再生能源，如果不能够合理而且高效率的利用，就会阻碍发展。从经济发展史来看，尽可能有效的利用现有的能源，对于发展经济和提高人类的整体福利水平尤为重要。虽然我国是能源大国，能源总量大，且生产量也处于世界前列（2008年我国能源生产总量占全世界16.12%），但是人均能源水平却一直处于世界平均水平之下。与加拿大、美国和俄罗斯等同样也是能源较为丰富的国家相比，差距尤为明显。

纵观我国能源结构，是以煤炭为主，石油为辅，天然气、太阳能、风能等新能源缓慢发展。整体来说，煤炭毫无疑问是我国最重要的能源之一，也是使用最多的能源。自改革开放以来，我国的能源大部分依赖煤炭的消耗。最初几年发展经济时，大量煤炭被消耗的同时比例也在上升。直到20世纪90年代中期，煤炭消耗的比例才逐渐降低，被其他能源所代替。虽然2006年前后煤炭所占的能源比重又有所上升，但是总体趋势是缓慢下降（图1）。究其原因，煤炭的不可再生性、传统和新替代能源的发展、煤炭利用效率较低等对此都有所影响。一般的煤炭使用效率只有20%-30%左右，但是相同的石油、天然气使用效率相对高很多，最高的效率能够在70%以上。由此可见，如果我国不能够改变以煤炭为主导的能源结构现状，将非常不利于我国在发展经济的同时降低能耗。

多年来，由于秉承粗放型的经济增长方式，重增长而不重节能，我国能源消耗量逐渐大于产出量，形势更加紧迫。如何保障能源持续有效供给，满足日益增长的能源需求，实现国民经济和社会的快速发展，是当前我国面临的长期而艰巨的战略任务之一。近年来虽然政府部门出台多种节能减排的政策，包括通过限制或关闭高能耗企业，但这并不是长久之计，而且这种“突击降低耗能”也会影响企业的正常生产。因此，本文从影响单位能耗的因素进行分析，以期从根本上缓解问题，提高能源利用效率。

图1 煤炭占能源消费比重表（%）（1983-2010年）

二、影响因素分析

1.科技进步影响。科技进步程度对煤炭利用率的影响巨大。煤炭从开采、运输、加工至参与制造制成品或者是作为燃料燃烧的过程中，均会有不同程度的损耗发生，但科技程度越高，不必要的损耗就会越少，煤炭本身的利用率就会提高。如果有科技能够改善运煤途中的非生产性损耗，煤炭的最初生产量和最终使用量之间的差距就会逐渐缩小，相对的使用效率也会提高。此外，技术的进步使得生产同样的产品所需要的煤炭量越来越少，产品中的科技含量越高，所需要的能源就越少。类似于劳动和资本的比例，资本可以部分代替劳动。同样，产品科技含量越高，所需要的能源越少。而且，科技的进步还有助于寻找其他的新能源和替代能源。鉴于煤炭利用效率低下，如果能够找到更加高效的能源就可以显著地降低单位能耗，尤其是科技会对风能、太阳能等有极大利用潜能的能源发展做出贡献。

2.产业结构影响。改革开放以来，我国的产业结构发生了重大变化。第一产业所占的比重越来越低，从最高时期的33%降低到2010年时的10%；第三产业如交通运输、通信、餐饮以及金融服务业，已成为经济增长的主力军；第二产业虽然在不同时期有所波动，但一直是我国所占比重最大的产业，且比重相对比较稳定。由于三次产业的不同特征，对能源的需求量有着巨大的区别。工业所需要的能源量是最大的，种类也最为丰富，煤炭、石油、天然气、风能和太阳能等等单位能耗直接影响到工业的发展，也代表了工业对能源的依赖程度。如果能够得出产业结构确实与能耗强度相关，就可以通过调整产业结构来节约能源。

3.能源内部结构影响。由于能源本身的热值不同，从而相同质量的不同能源产生的能量也有所不同。以煤炭占所用能源的比例来研究能源内部影响的结构。若是两者之间有较为显著的关系，则说明能源的内部结构也是影响能源强度的影响因素之一。总体来说煤炭所占比例历年有所降低，而其他能源的作用逐渐变得重要。

4.其他因素影响。除上述影响因素之外，影响能耗强度的因素还有很多，包括对外开放程度、能源价格、对能源的需求等等，在本文中列为其他影响因素，不做考虑。

三、实证分析

利用我国1990－2010年的时间序列统计数据，通过计量经济学方法对单位GDP能耗量与科技发展、能源结构、产业结构、进出口开放程度等因素进行定量分析，并对各影响因素的因果关系进行检验。

（一）变量

1.因变量单位GDP能耗：用全年能源消耗总量与GDP的比值进行计算，设为y1。当科技发展和煤炭所占比例下降时，实际上单位GDP能耗在逐渐下降，因此在实际过程中采用y1的倒数，设为y，以标记每单位能耗所产出的GDP量。

2.科技发展水平：科技发展水平根据经验显然逐年在增长，但是如何在计量分析中量化计算科技进步水平的指标是很困难的。R＆D是衡量一个国家、地区科技发展水平的重要指标。世界各国普遍以R＆D经费支出占GDP的比重来说明这个国家或地区的科技发展水平，目前美国、英国、法国、意大利、日本、澳大利亚等发达国家R＆D占GDP的比重在2%左右。科研经费的支出量（亿元）来代表科技发展的水平，并设为x2。

3.能源内部结构：以煤炭消耗量（吨标准煤）占全年总能耗的比重（吨标准煤）计算，设为t2。在回归分析中，为了能够更好的说明t2变化对y的影响，对Y-t2使用对数到线性模型，并且使x3=lnt2。

4.产业结构：用第三产业GDP所占总GDP的比例表示。设为x4。

（二）简单回归

在多元变量回归之前，先进行简单变量回归，以确定不同的变量对y有影响。

1.reg y x2

2.regyx3

3.regyx4

以上简单回归表明，每个单独的变量对Y 的影响都是显著的。为后文多变量因素回归提供基础。

（三）影响因素分析

回归方程：

通过回归结果可以发现，判定系数R2为0.9600，调整后的R2为0.530，F统计量为136.12。但是注意到，原本与y显著相关的变量x4在回归方程中变得不显著。因此，需考虑是否有多重共线性的存在。为了检验，对x2、x3、x4做两两简单回归。

根据stata软件所得结果，可以认为，x3、x4两个自变量之间存在共线性，必须删除其中一个以保证模型的准确性（具体STATA过程略）。同时，可以发现在实际经济行为中，产业结构对能源内部结构有着显著的影响。表明能源结构不仅受到本身对能源的需求变化，同时很大程度上是受产业结构的变化影响。也就是说，产业结构是通过能源内部结构的变化来对单位能耗的变化起到作用，而并不是直接作用于单位能耗，因此，通过两者比较可知，能源内部结构比产业结构更与单位能耗相关，为了保证模型的准确性，我们将x4，即产业结构变量删去，仅保留两个自变量，对能耗水平进行修改后的分析。

（四）修正后的模型

检验结果表明， F值为213.90，p几乎为0，R2为0.9596，表明模型拟合的相当好，再看自变量x2、x3，test表明两者分别或共同系数为零的假设均可以拒绝，也就是说模型证明x2、x3对y都有显著的影响，也能很好的解释y。这也验证了科技发展会使能耗水平下降，而煤炭所占的比例越低，能耗就越低。

（五）拟合方程检验

由于已经知道现有的自变量x2和x3之间不存在线性关系，因此对现有模型进行怀特异方差检验和自相关检验。由于使用的数据是时间序列数据，根据时间序列数据的特点，更容易出现自相关而不是异方差的问题。因此，德宾沃森检验非常重要。

根据上述结果可以发现，在5%的水平上，我们认为原方程存在异方差，因此需要消除异方差所带来的影响。重新回归后得：

接下来将回归方程进行标准化处理：

根据标准化方程可以得出，一个单位x2的标准差变化会引起Y的2.637*10-4个标准差的变化，而一个单位x3的标准差变化会引起Y的1.2328标准差的减少。

接着对原回归方程进行具体分析，一是模型中的系数对y的实际影响。y表示的是能源强度的倒数，即单位能耗能够产生的GDP，由于全要素生产率的增长率没有实际计量单位，仅为百分比，因此每变动一个单位（在能源内部结构不变的前提下），每万吨标准煤的能源所产生的GDP就会增加2.637×10-4亿元，即2.637万元。而要增加科技水平对单位能耗的影响程度，一方面是要在“量”上发展科技，科技进步水平越快，相应的能耗降低也越快，而同样多的能耗就能够有更大的产出；另一方面，也要提升科技发展中对能源有利的部分，更加重视能源的科技研发投入，使得偏系数能够增加，从而能够增加科技进步对降低能耗的作用。二是在科技经费保持不变的情况下，能源内部结构的变动对单位能耗产生GDP的影响。应注意到，拟合方程中，是对数到线性模型，x3的相对变化表示了y的绝对变化。因此，煤炭比例每升高1%，单位能源产值就会降低0.0033408亿元，也就是33.408万元。

四、结论和建议

根据上述拟合模型可得出结论，科技发展的水平与能源内部结构这两者对能耗强度有着显著的影响，而且这两者是最重要的影响单位能耗的因素。基于此，建议将模型所得到的结论用于实际的经济行为中。

1.重视对能源效率提高的科技研究和发展。节能降耗是一个长期的过程，提高能源利用效率的关键因素还是要依靠新技术，因此应大力倡导政府扶持、企业实施的推广模式，加强节能降耗技术的研发和推广；加快太阳能、风能等多种新兴能源的利用与开发，从单纯的依靠传统化石能源向传统化石能源和多种新兴能源并举发展转变。同时，在能源这个特殊的领域中，许许多多的科技都可以提升能源的使用效率。在能源的生产、保存、运输、使用中的耗散，以及最终消费品的生产对能源的依赖性，以及使用的设备更新和改进等等，这些问题的解决无不需要科技的支撑。近年来，我国虽然大力增加科研经费，但效率低下、透明度缺乏影响着科研的发展，所以必须提高科研经费的使用效率，这样才能在实际上提高科学发展的研究进程。

2.改变我国以煤炭为主的能源内部结构。传统的燃料发电厂，煤燃烧发电的利用率仅为35%左右，而如果使用天然气能达到60%以上，如果使用新能源发电，使用率高于80%。因此，改变能源的内部结构也非常重要。首先，能源的使用设备制约了改革，特定的设备只能使用特定的能源，设备应进行改进；其次，产业结构的改变能够非常有效的改变能源结构，应继续坚持促进产业结构调整，以发展第三产业为方向，同时也能够降低单位GDP的能源消耗量；再者，科技发展研究使得更多的新能源予以替代煤炭，这是改变内部结构的主要方法之一。以煤炭为主的一元型能源消费模式向天然气、电力和新能源等多元化能源消费模式转变将是能源内部结构变化的趋势。

此外，开放程度、经济发展等等因素也影响能耗强度，从模型中我们也可看到我国现有对能源利用的不足之处和努力的方向，提高能源利用效率不仅对经济发展的效率会有所提高，也符合可持续发展的要求，我们不能以牺牲有限的能源来达到短期经济发展的目的，而是应该通过不同的手段，既发展经济，也不耗尽能源。

[1]徐家杰.中国全要素生产率估计：1978-2006[J]．亚太经济，2007（5）．

[2]郭庆旺，贾俊雪.中国全要素生产率的估计：1978-2004[J]．经济研究，2005（6）．

[3]尹敬东，代秀梅.单位GDP能源消耗与产业结构特征——来自江苏的证据[J].产量经济研究，2009（5）．