结构转型能源效率对低碳经济的异质性影响

徐胜+司登奎

摘要：通过建立异质面板协整模型，使用IPS、LLC、Fisher-ADF、Fisher-PP统计量对变量进行单位根检验，利用七大统计量进行面板协整检验，并利用DOLS和FMOLS法对参数进行联合估计，研究发现：结构转型、能源效率对低碳经济的影响具有异质性、长期性的特点；结构转型、能源效率与低碳经济之间存在动态稳定的均衡关系；该均衡关系促进了能源效率提高，但抑制了产业结构的转型。

关键词：结构转型；能源效率；低碳经济；面板协整

中图分类号：F426；F205文献标识码：A文章编号：1001-8409（2014）07-0006-05

The Heterogeneity Effect on Lowcarbon Economy between

Structural Transformation and Energy Efficient

——An Empirical Panel Cointegration Analysis ofProvincial Data

XU Sheng1，2，SI Dengkui2

（1.School of Finance,University of International Business and Economics, Beijing 100029；

2.School of Economics,Ocean University of China，Qingdao 266100)

Abstract： This paper constructs heterogeneous panel cointegration model，uses IPS，LLC，FisherADF，FisherPP statistics to take unit root test and uses seven statistics to test panel cointegration，also uses DOLS and FMOLS to estimate the parameter. The results show that: structural transformation and energy efficiency have heterogeneity and longterm impact on lowcarbon economy; there is dynamic equilibrium relationship among the three，the relationship promotes the efficient of energy，but hinder the transformation of industrial structure.

Key words： structural transformation; energy efficient; lowcarbon economy; panel cointegration

1引言

随着我国工业化进程的不断加快，对能源的消费需求愈加明显，高能耗、高排放和高污染问题也日益严重。从资源节约、环境保护和可持续发展的角度来看，低碳化是我国当前发展的必然选择。产业结构和能源使用效率的变动都会通过影响能源的消耗进而影响低碳经济的发展，可见合理调控产业结构和提高能源效率对于发展低碳经济具有重要的现实意义。

近年来，国内学者主要从三个方面对低碳经济进行研究：一是围绕低碳经济与产业结构进行分析，代表学者有：王修华通过建立双对数模型研究发现提高第三产业比例在降低碳排放的同时，可实现产业结构升级与低碳经济发展的耦合［1］；林伯强从经济、能源、政策等方面分析了产业结构调整对发展低碳经济非常必要［2］；刘鹏研究发现调整产业结构对于促进低碳经济的效果非常明显［3］。二是对碳排放的测度进行研究，代表学者有：郭朝先构建了基于经济总量、经济结构、能源效率、能源结构、碳排放的恒等式，对中国1995~2007年的碳排放进行测算［4］；孙建卫基于IPCC温室气体清单方法，构建了碳排放核算的项目框架，对碳排放进行了测算［5］；查建平利用DEA模型对2003~2008年我国30个省区的碳排放绩效进行测度［6］；赵志耘通过建立LMDI分解模型，基于生产部门、生活部门的能源消费测算了2000~2009年碳排放量［7］。三是对低碳化与经济增长的关系进行研究，代表学者有：杨斐通过EKC模型拟合了经济增长与碳排放的关系，发现二者之间存在特定曲线关系［8］；马晓徽研究发现，我国的能源消费强度在1953~1990年间呈倒U型发展规律，能源消费与经济增长呈正相关关系［9］；王火根利用省际数据检验了经济增长与能源消费的关系，发现能源短缺对经济增长具有显著的抑制效应［10］；吴巧生研究发现能源消费与GDP之间存在双向的因果关系，但不同的地区存在差异［11］；李宏岳基于产业结构研究发现低碳化有利于经济的持久发展［12］。

我国学者已从不同角度对低碳经济进行了深入研究，同时也表明低碳经济在我国的发展初具成效。但仅从单角度进行静态分析是上述学者研究的共存弊端，缺乏对低碳经济的综合性、动态性思考。本文以此为突破口，在动态性和异质性的视角下，运用面板协整模型研究结构转型和能源效率对低碳经济的异质性影响，并在误差修正机制下分析了三者之间的动态关系及其对结构转型与能源效率的调节效应，以此提出科学发展低碳经济的思路。

2研究方法、变量选取及模型设定

21研究方法

211面板单位根检验

针对面板数据需要对其进行平稳性检验，否则会出现“伪回归”问题。常见的面板数据平稳性检验主要有Lev、Lin和Chu提出的同质面板单位根检验方法（LLC检验），Im、Per和Shin提出的异质面板单位根检验方法（IPS检验）以及Chi针对异质面板数据提出的单位根检验方法（CH检验）。这三种方法的原假设均为存在面板单位根，LLC和IPS方法为左侧单边检验，而CH方法为右侧单边检验。LLC检验是在ADF检验的基础上构造的统计量，设有如下序列：

Δyit=ρyi,t－1+kij=1γitΔyi,t－j+z′itφ+εit（1）

其中z′it表示外生变量，当LLC统计量的值大于临界值，则面板数据不平稳。但LLC方法的缺陷是不允许不同个体具有不同的效应，即只能进行同质面板数据检验。而IPS的统计量为：

Δyit=ρyi,t－1+kij=1γitΔyi,t－j+X′itα+εit（2）

其中X′it为内生变量，该检验可以进行异质面板数据的平稳性检验，弥补了LLC在检验上的不足。

212面板协整检验

协整检验的思想是验证非平稳变量之间是否具有长期稳定的组合关系，若变量的组合具有平稳性，则存在协整关系。目前常用的面板协整检验主要有两类：一类是以Pedroni为代表的原假设不存在面板协整关系，另一类是以Westerlund为代表的原假设存在面板协整关系。第一类常用于异质面板检验，统计量共有7个，其中4个组内统计量：Panel V、Panel Rho、Panel PP和Panel ADF；3个组间统计量：Group Rho、Group PP和Group ADF。第二类是基于同质面板检验考虑了同时存在协整和非协整的情况，统计量共有4个：Gτ、Gα、Pτ、Pα，这4个统计量均为右侧单边检验，若统计量为较大的正值时，则认为变量之间存在面板协整关系。

213面板模型的估计

对于面板模型参数的估计主要有三种方法：普通最小二乘法（OLS）、动态最小二乘法（DOLS）和完全修正的最小二乘法（FMOLS）。Kao和Chiang认为DOLS在参数估计过程中可以避免变量之间因存在内生性而造成有偏估计。因此本文采用DOLS作为面板协整的估计方法。

22变量选取及现状简要分析

由于我国正处于工业化时期，在工业化的不同阶段，产业结构存在明显差异。本文将经济结构（ES）定义为第二产业增加值与第三产业增加值之比，一方面能反映经济结构的变动，表征结构转型，另一方面衡量了工业化发展的不同阶段，该比例越高，工业化程度也就越高。能源使用效率通常用能源弹性（EI）衡量，它等于能源消费增量与GDP增量之比，表征边际产值带来的能源消耗。该值越小，意味着能源利用效率越高。低碳经济（CE）用单位碳排放所带来的产值表示，由于目前我国没有对碳排放进行专门统计，本文采用基于能源消费的碳排放系数根据IPCC的排放标准，原煤和焦炭的碳排放系数分别为25.8和29.2。对其进行测算，进而用GDP与碳排放量的比值衡量低碳经济，若比值变大，说明发展低碳经济效果明显。本文忽略人口规模等因素的影响，采用人均碳排放强度，以便客观衡量产业结构、能源效率与低碳经济三者之间的动态关系。为了消除异方差对参数估计产生影响，本文将所有变量取对数，分别记为LNCE、LNES和LNEI。此外，基于数据的可得性，选取样本期为1990~2011年。

为了宏观把握结构转型、能源效率与低碳经济的关系，本文将各地区的结构转型、能源效率与低碳经济关系的散点图描绘如图1和图2所示。同时为了形象标出具体位置，特将各地区进行相应编号具体编号：1-北京，2-天津，3-河北，4-山西，5-辽宁，6-内蒙，7-吉林，8-黑龙江，9-上海，10-江苏，11-浙江，12-安徽，13-福建，14-江西，15-山东，16-河南，17-湖北，18-湖南，19-广东，20-广西，21-海南，22-重庆，23-四川，24-贵州，25-云南，26-陕西，27-甘肃，28-青海，29-宁夏，30-新疆。。

图1线条显示了结构变动与低碳经济之间的关联趋势，随着ES的增加，低碳经济的发展呈下降趋势。从具体区域来看，不同地区的结构转型对低碳经济的影响存在显著差异，本文根据关联度大小将其分为三个区域：第一区域为辽宁和山东，该区域产业结构与低碳经济的关联度较高，工业化非常明显。第二区域为北京、

天津和上海，该区域产业结构与低碳经济的关联度较低，表明产业结构处于相对合理状态，优化产业结构对发展低碳经济提升空间不大。第三区域为上述区域之外的其他地区，该区域产业结构尚未达到理想状态，发展低碳经济有很大的提高空间。

从图2中可以看出：随着能源效率的提高，低碳经济的发展效果明显，表明提高能源效率有利于促进低碳经济的发展。同时在不同地区，能源效率对低碳经济的影响存在显著差异。本文认为产生差异的原因是区域间产业结构相异而致，因此对低碳经济的研究需综合产业结构和能源效率两个层面。

23面板模型设定

由于不同地区的产业结构、能源使用效率以及低碳经济发展程度存在差异，为了反映这种差异，本文采用异质面板模型刻画结构转型与能源效率对低碳经济的异质性影响。以我国各省为截面单元由于西藏数据缺失，故实际截面单元只有30个。，将模型设定如下：

LNCEit=αi+β1LNESit+β2LNEIit+εit （3）

其中，CEit表示低碳经济，ESit表示产业结构，EIit表示能源效率，αi表示截面异质的固定效应，若式（3）中的各变量同阶平稳，且残差平稳，则上述模型为面板协整模型。为了反映地区间产业结构、能源效率对低碳经济的影响相异，本文参考《中国统计年鉴》将全国分为三部分：东部、中部和西部东部地区包括辽宁、河北、北京、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、海南；中部地区包括吉林、黑龙江、山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南；西部地区包括内蒙古、山西、青海、宁夏、新疆、甘肃、贵州、云南、四川、重庆和广西。，并利用上述模型分别对这三个区域进行估计。

3实证分析

31变量的平稳性检验

为了保证检验的准确性，本文使用IPS、LLC、Fisher-ADF和Fisher-PP的异质面板单位根检验，结果见表1。

表1全国面板数据单位根检验

原值一阶差分值CC+TCC+TLNCEIPS检验-1.04(0.69)-1.27(0.83)-2.37(0.09)***-2.97(0.05)**LLC检验-2.33(0.18)1.11(0.99)2.66(0.08)***-2.71(0.04)**Fisher-ADF-0.60(0.83)-3.22(0.14)-2.52 (0.04)**-3.50(0.03)**Fisher-PP0.49(0.98)-2.67(0.26)-3.31(0.05)**-6.39(0.00)*LNESIPS检验-1.17(0.64)-1.95(0.56)-2.78(0.07)***-4.50(0.03)**LLC检验-0.48(0.86)-1.85(0.61)-2.95(0.04)**-3.63(0.03)**Fisher-ADF0.73(0.99)-0.32(0.97)-3.34(0.02)**-2.99(0.05)***Fisher-PP2.17(0.99)-2.03(0.52)-2.19(0.02)**-3.39(0.03)**LNEIIPS检验-2.44(0.97)-1.14(0.86)-1.59(0.04)**-3.67(0.02)**LLC检验-1.34(0.99)-2.02(0.74)-3.46(0.03)**-2.98(0.08)***Fisher-ADF1.32(0.88)-1.66(0.68)-2.09(0.25)-3.42(0.04)**Fisher-PP1.46(0.97)-0.06(0.98)-3.37(0.01)*-3.31(0.01)*注：*、**、***分别表示1%、5%、10%显著水平；括号内为伴随概率；C为常数项，C+T为常数项和趋势项

从表1中可以看出，所有变量的原值均为非平稳序列，经一阶差分且只取常数项时，只有能源效率在Fisher-ADF检验下是非平稳的，但取常数项和趋势项后所有变量变为平稳，表明变量为一阶单整，此结果符合面板协整的前提条件。

32面板数据的协整检验

由于产业结构、能源效率与低碳经济之间具有内在关联性，因此认为模型（3）中的解释变量具有内生性。为了检验的准确性，本文采取7个统计量对面板协整进行联合检验，结果见表2。表2全国及三大区域面板协整检验结果统计量全国东部中部西部Panel V-2.76(0.03)**-3.26(0.02)**-2.79(0.03)**-3.22(0.02)**Panel Rho3.64(0.02)**3.72(0.02)**4.22(0.01)**5.61(0.01)**Panel PP-2.72(0.03)**-4.66(0.01)**-3.96(0.01)**-3.88(0.01)**Panel ADF-11.59(0.00)*-9.66(0.00)*-12.99(0.00)*-7.64(0.00)*Group Rho-1.33(0.13)-2.16(0.04)**-2.41(0.02)**-1.99(0.08)***Group PP-3.44(0.02)**-4.66(0.01)**-4.72(0.01)**-5.26(0.00)*Group ADF-6.74(0.00)*-7.28(0.00)*-8.33(0.00)*-7.66(0.00)*注：同表1

检验结果表明：对于全国整体水平，Panel ADF和Group ADF均在1%显著水平下证明了协整关系存在，Panel V、Panel Rho、Panel PP和Group PP在5%显著水平下证明了协整关系存在，但是Group Rho则接受了原假设，根据Pedroni的研究可知，Panel ADF、Group ADF的检验效果最好，而Panel V、Group Rho的检验效果最差，其他统计量的检验效果则处于中间，当检验结果不一致时，应当按照效果的优劣进行抉择，因此认为结构转型、能源效率与低碳经济之间存在协整关系。在东部地区，Panel ADF、Group ADF均在1%的水平下证明了协整关系存在，其余统计量在5%的显著水平下通过了检验。对于中部地区，Panel ADF、Group ADF、Panel PP和Group PP在1%的显著水平下通过协整关系检验，其他统计量均在5%的显著水平下通过检验。对于西部地区，Panel ADF、Group PP和Group ADF均在1%的显著水平下证明了协整关系存在，Group Rho在10%的显著水平下通过了检验。

综上而言，全国以及东、中、西部地区结构转型、能源使用效率与低碳经济之间存在面板协整关系，即三者之间存在长期的动态均衡关系。

33面板协整模型的估计

为了研究结构转型、能源效率对低碳经济有异质性影响，本文分别构建结构转型、能源效率与低碳经济关系的模型，具体如下：

LNCEit=αi+βiLNESit+uit （4）

LNCEit=αi+βiLNEIit+uit（5）

其中i表示截面单元，即30个地区，t表示选择的1990~2011年样本期。模型（4）和模型（5）分别衡量的是结构转型、能源效率与低碳经济之间的动态关系。为了准确衡量结构转型、能源效率对低碳经济的异质性影响，本文使用DOLS和FMOLS联合估计，结果如表3所示。表3面板协整估计结果

地区方程（4）方程（5）FMOLSDOLSFMOLSDOLS全国-4.75（0.58）**-4.66（8.64）*3.99（4.24）***6.26（7.49）**东部-2.63（6.03）**-2.33（5.37）**6.26（6.42）**8.44（13.46）*中部-5.37（4.38）***-5.64（7.44）*3.66（4.66）***5.32（12.62）*西部-6.56（6.15）**-7.42（13.78）*4.22（5.77）**6.44（9.74）*注：括号内为t统计量，*、**、***分别表示1%、5%、10%的显著水平

由表3可知，全国及三大区域的t统计量都较大，β系数显著，表明结构转型、能源效率对低碳经济的影响明显，两种方法估计结果一致表明检验结果准确。在不同的区域中，β值不同，说明结构转型、能源效率对低碳经济的影响具有区域相异性。从全国整体水平来看，结构转型对低碳经济影响的β值为-4.66，而东部、中部和西部地区的β值分别为-2.33、-5.64、-7.42。三区域的β值彼此相差较大说明在不同的地区，结构转型、能源效率对低碳经济的影响不同。西部地区的β值为负且较大，说明在西部地区推动结构转型、提高能源使用效率会较大地促进低碳经济发展。而东部地区的产业结构对低碳经济的影响较小，表明产业结构很有可能已经达到了次优，但该地区的能源效率对低碳经济的影响较大，说明提高能源的使用效率是发展低碳经济的重要途径。而中部地区的β较大，表明该地区的产业结构尚未达到次优，同时能源使用效率也需要进一步提高，二者对中部地区发展低碳经济具有长期作用，也表明中部地区对于全国发展低碳经济起着非常重要的影响作用。

34误差修正模型的估计及分析

模型的估计结果表明结构转型、能源效率与低碳经济之间存在长期稳定的均衡关系，而这种稳定的均衡关系对变量短期变化具有显著的调节作用。该调节作用正是利用误差修正模型中的修正项衡量，其中结构转型、能源效率与低碳经济之间的误差修正模型具体见下式：

ΔLNECit=φ1ecmi,t－1+δ11ΔLNESit+δ12ΔLNEIit+ξ1it（6）

ΔLNESit=φ2ecmi,t－1+δ21ΔLNECit+δ22ΔLNEIit+ξ2it （7）

ΔLNEIit=φ3ecmi,t－1+δ31ΔLNESit+δ32ΔLNECit+ξ3it （8）

上式中的ecmi,t－1为协整残差，φi为修正系数，表示产业结构、能源效率和低碳经济之间的动态关系对变量变化产生的调节效应。φi为正，说明长期稳定关系对低碳经济的发展起促进作用；若为负，表明长期稳定关系对低碳经济的发展起抑制作用。误差修正模型估计结果见表4。

表4面板误差修正模型估计结果

φ1φ2φ3全国-0.42（3.61）***-0.26（5.82）0.36（3.22）东部-0.64（-3.52）**-0.04（7.66）0.47（8.64）*中部-0.47（-3.76）**-0.33（8.64）*0.24（6.55）西部-0.43（-4.28）*-0.54（12.33）*0.19（7.23）注：同表3

模型（6）的估计结果表明：全国及东中西部的φ1均为负（显著不为0），再次验证了结构转型、能源效率与低碳经济之间存在协整关系，同时也表明了协整关系对低碳经济的发展具有抑制作用。即阻碍了结构转型以及能源效率的提高，且这种作用从东部至西部依次递减。

模型（7）的估计结果φ2在全国及三大区域均为负值，且中西部统计显著，表明协整关系对结构转型起着抑制作用，由此揭示的经济含义是当经济状况受到不良的外部冲击时，不利于结构的转型，或因为不具备转型条件，产业发展受到限制而达不到转型效果。

模型（8）的估计结果φ3在全国及三大区域都为正值，表明协整关系对能源使用效率的提高具有促进作用，且参数只在东部统计显著，表明在东部地区提高能源的使用效率对促进低碳经济效果显著，而在中部和西部则是由于产业结构的影响导致提高能源使用效率对发展低碳经济的效果不明显。

总之，长期均衡关系的存在促进了能源效率的提高，抑制了产业结构的优化转型。因此，从根本上进行产业结构转型是发展低碳经济的突破口，该结论也真实地反映了当前我国经济发展的现实背景，加快产业结构转型、升级才能更好地发展低碳经济。

4结论及发展思路

本文通过建立异质面板协整模型，深入分析了结构转型、能源效率对低碳经济的异质性影响，并结合误差修正模型分析了长期均衡对于结构转型和能源效率的区域调节效应，结论概述如下：

（1）我国的结构转型、能源效率对低碳经济的影响具有异质性、长期性的特点。异质性体现于该影响具有区域差异性，且结构转型、能源效率在同一区域对低碳经济的影响相异。长期性表现在结构转型、能源使用效率是在无数次短期内不断调节的过程中对低碳经济的发展起着影响作用。

（2）结构转型、能源效率与低碳经济三者之间存在稳定的均衡关系。在东部，提高能源的使用效率是发展低碳经济的有效途径，而结构转型对该区域发展低碳经济作用不明显。在中部地区，结构转型和提高能源使用效率对发展低碳经济具有显著的促进作用。而在西部地区，优化产业结构、推进产业升级是有效降低碳排放的重要途径。