新疆产业结构、城市化与能源效率的动态关系——基于VAR模型的实证研究

2016-05-12刘怀旭中国人民银行兰州中心支行甘肃兰州730000

新疆农垦经济 2016年3期

刘怀旭（中国人民银行兰州中心支行，甘肃兰州730000）

刘怀旭
（中国人民银行兰州中心支行，甘肃兰州730000）

［摘要］能源效率的提高是新疆实现跨越式发展和改善生态环境的有效手段之一，文章在建立VAR模型的基础上，运用格兰杰因果分析、脉冲响应分析和方差分解等计量分析方法对新疆产业结构、城市化与能源效率的动态关系进行了实证研究，研究结果表明：新疆产业结构调整与能源效率之间存在单向格兰杰因果关系。从模型结果来看，产业结构的优化有利于能源效率的提高。现阶段新疆的城市化进程对能源效率的提高有一定的阻碍作用，应稳步推进并提高城市化质量。能源效率受自身变动的方差影响很大，要加快技术进步，提高能源自身利用效率，改善能源消费结构。

［关键词］能源效率；产业结构；城市化；VAR模型

一、引言

改革开放以来，伴随着中国经济的高速增长，能源在很大程度上是一个地区经济和社会发展的重要支撑，能源效率的提高是实现产业结构升级，实现经济持续快速增长的重要手段之一。新疆作为一个能源富集区，同样面临着提高能源效率的问题，甚至比全国其他地区更为严重，单位能耗所生产的GDP远低于全国平均水平，提高能源效率愿望更为迫切，能源效率的提高是新疆实现跨越式发展和改善生态环境的有效手段之一。

近年来国内外学者关于中国能源效率方面的研究成果颇丰，从影响能源效率的因素方面来看，主要观点如下：Chunbo Ma与David I．Stern研究了促进中国1980－2003年能源效率提升的各影响因素贡献份额，认为技术进步是中国能源效率提高的最主要动力，而产业结构的变动在一定程度上阻碍了中国能源效率的提高［1］。史丹分析了改革开放以来我国经济快速增长条件下能源消费减缓的原因，得出对外开放、产业结构和经济体制是影响能源利用效率的重要因素的结论［2］。杨冕、杨福霞和陈兴鹏等基于VEC模型研究了中国能源效率的影响因素，结果表明产业结构与能源结构的变动在不同程度上阻碍着我国能源效率的提高，能源相对价格的提升与科技进步对我国能源效率改进具有促进作用［3］。师博和沈坤荣采用综合径向与非径向DEA新技术的EBM模型分析了城市化、产业集聚与能源效率的关系，发现工业化并不是影响能源效率的主导因素，能源效率与城市化水平呈现出“U”形变动特征，通过产业集聚实现的规模经济能够改进能源利用效率［4］。成金华和陈军基于面板数据对中国城市化进程中的能源消费区域差异作了实证研究，并对差异的形成因素进行了分析［5］。刘耀彬建立了向量自回归模型并运用相关动态计量分析方法，对我国城市化和能源消费的关系作了实证研究，发现建立有助于资源节约型的城市化推进模式是中国降低能耗的根本路径选择和重要途径［6］。王强、郑颖、伍世代和李婷婷分析了中国与5个发达国家能源效率、产业结构、能源消费结构演变特征，通过建立VAR模型来揭示中国能源效率对产业结构、能源消费结构演变的响应机理［7］。

以上研究通过不同的方法分析中国能源效率的影响因素，从得出的结论中可以发现，能源效率与技术进步、产业结构和城市化水平之间有直接或间接的关系。产业结构和技术进步是能源效率的重要影响因素，而工业化是产业结构调整的重要内容，工业化必然带来城市化，城市化进程的加快又会对能源消费提出新的要求。现有的文献已表明产业结构升级和城市化的推进有利于能源效率的提升，能源效率的提升又会进一步加快产业结构调整和城市化进程。

对处于快速发展过程中的能源大省新疆来说，要实现跨越式发展，缩小与国内发达省份的经济差距，必须结合自身的能源优势，优化产业结构，并积极推进城市化建设。因此，深入探讨新疆产业结构、城市化和能源效率之间相互影响的具体关系，产业结构调整和城市化水平提高是否有利于能源效率的提升等相关问题具有重要的理论和实践意义。鉴于此，本文对新疆的产业结构、城市化和能源效率之间的关系做实证分析，深入探讨三者之间的关系。由于VAR模型具有不以严格的经济理论为依据，对参数不施加零约束，可在模型基础上做格兰杰因果检验、脉冲响应分析、方差分析等特点，因此，本文的研究建立在这一模型之上。

二、变量选取、数据说明及处理

（一）变量选取

基于数据的可得性，本文采用新疆1978－2014年的相关数据，对新疆产业结构、城市化与能源效率的动态关系进行实证分析。变量选取如下：

1．产业结构。产业结构演进的基本特征是产业结构的合理化和高度化。本文采用第二、三产业产值之和占GDP的比重来衡量产业结构的合理化程度（即产业结构优化率），记为SH；采用第三产业与第二产业产值之比来衡量产业结构的高度化程度（即产业结构升级率），记为SG。

2．城市化。城市化过程在很大程度上就是农村人口向城市转移的过程。因此，本文采用城镇人口数占总人口数的比重来衡量城市化率，记为UR。

3．能源效率。对能源效率的衡量可分为单指标和多指标衡量，具体有七种测度方法和指标：能源宏观效率、能源实物效率、能源物理效率、能源要素利用效率、能源要素配置效率、能源价值效率、能源经济效率［8］。鉴于数据的可获得性和本文的研究目的，选取能源宏观效率作为衡量能源效率的指标，记为EE，其计算公式为：EE＝可比价GDP／能源消费总量，即EE表示单位能耗的产值。

（二）数据说明及处理

本文所选数据涉及到的各产业产值和GDP均以1978年作为基期，通过GDP指数的换算，消除价格指数，得到各年各产业的实际产值和GDP，再经过相应计算得出所需要的变量指标。本文原始数据来源于1979－2015年《新疆统计年鉴》。

为消除异方差的影响，对各变量做对数化处理，对数化处理不影响原时间序列数据间的显著性关系，还能使数据特性变得更好，符合相关模型的设定和检验。对数化后的变量分别记为lnSH、lnSG、lnUR、lnEE。

三、模型的构建及相关检验

（一）平稳性检验

用时间序列数据建立模型前，首先要保证各变量的平稳性，若变量不是平稳的，就会使所建模型产生“伪回归”现象，导致模型结果不可信［9］。对变量的平稳性检验有很多种方法，本文选择ADF单位根检验法。在ADF检验中，按照原序列、一阶差分序列和二阶差分序列对变量在含截距含时间趋势、含截距无时间趋势、不含截距无时间趋势三种情况进行检验，如果所检验变量在上述三种情形中的某种情况下通过检验，就表明该变量在该种情形下为平稳序列，滞后阶数由Eviews7．2软件根据SC准则自动确定。通过Eviews7．2对变量序列lnSH、lnSG、lnUR、lnEE进行平稳性检验，检验结果见表1：

表1　ADF单位根检验结果

表2　VAR模型最佳滞后阶数检验结果

表1的单位根检验结果表明，原序列除了lnEE平稳（ADF检验值小于5%的临界值）之外，其他三组序列均为非平稳序列（ADF检验值大于5%的临界值）。对非平稳序列lnSH、lnSG、lnUR一阶差分后的序列DlnSH、DlnSG、DlnUR进行单位根检验，结果表明都是平稳的（ADF检验值小于5%的临界值）。由此可知，序列lnEE是零阶单整的，序列lnSH、lnSG、lnUR都是一阶单整的。

协整检验用来考察两个或者多个变量之间的长期均衡关系，两个变量之间的协整关系通常采用E－G检验，两个以上变量则用Johansen检验。做协整检验需要以下条件：（1）自变量需要同阶单整。（2）因变量单整阶数要小于自变量单整阶数。（3）若只有一个自变量一个因变量则需要两者同阶单整。从表1的单位根检验结果可知，本文选取的四个变量是不同阶单整的，因变量为零阶单整，自变量为一阶单整，因变量单整阶数小于自变量单整阶数，满足协整检验条件，通过Johansen检验发现，变量间并不存在长期均衡关系。但由于lnEE、DlnSH、DlnSG、DlnUR均为平稳序列，故可以建立VAR模型，并通过格兰杰因果关系检验、脉冲响应和方差分解分析来揭示变量之间的动态关系。

（二）模型最优滞后阶数的确定

由于本文所选样本为年度数据且样本相对较少，在确定最优滞后阶数时取最大滞后阶数为4，运用似然比检验统计量（LR）、最终预测误差（FPE）、AIC信息准则、SC信息准则、HQ信息准则等方法确定最优滞后阶数选择。从表2检验结果可知，五种检验标准中有四种选择的最优滞后阶数为1，因此，确定本文VAR模型的最优滞后阶为1，建立VAR（1）模型。

（三）模型的稳定性检验

在确定建立VAR（1）模型后，要对模型的稳定性进行检验，若特征方程的特征根倒数的模小于1，即位于单位圆内，模型是稳定的，位于单位圆上或外则模型是不稳定的，模型不稳定会导致脉冲响应等后续分析不是有效的。从表3可以看出，特征根倒数的模全部小于1，所以，建立的VAR（1）模型是稳定的。

（四）模型的参数估计

由上述检验结果可知，所建VAR（1）模型的回归结果统计上是可信的。根据Eviews7．2软件的输出结果，可将VAR（1）模型的方程写为如下形式：

对VAR模型而言，单个参数估计值的经济解释是困难的，其应用除预测外，最重要的是用于结构分析的脉冲响应分析和方差分解。

表3　VAR（1）模型稳定性检验

表4　　存在显著格兰杰因果关系变量的检验结果

（五）格兰杰因果关系检验

格兰杰因果检验主要用来检验某个变量是否受其他变量的滞后变量的影响，如果一个变量受其他变量的滞后变量的影响，则称它们之间具有格兰杰因果关系，检验过程中变量滞后阶数的选择与所建VAR模型的滞后阶数一致。由于所分析的变量较多，限于篇幅，本文仅列出了变量间存在显著格兰杰因果关系的检验结果，如表4所示：

从表4中的检验结果可以得出以下结论：（1）在5%的显著性水平下，lnEE是DlnSG的Granger原因，而DlnSG不是lnEE的Granger原因，即能源效率和产业结构高度化之间在统计量上存在单向的格兰杰因果关系。（2）在10%的显著性水平下，DlnSH是lnEE的Granger原因，而lnEE不是DlnSH的Granger原因，即产业结构合理化和能源效率之间在统计量上存在单向的格兰杰因果关系。（3）在5%和10%的显著性水平下，能源效率与城市化之间都不存在明显的格兰杰因果关系。

（六）基于VAR（1）模型的脉冲响应函数分析

脉冲响应函数描述的是一个内生变量对残差（新息）冲击的反应。具体而言，它描述的是在随机误差项上施加一个标准差大小的冲击（来自系统内部或外部）后对内生变量的当期值和未来值所产生的动态影响。在VAR模型中，当某一变量t期的扰动项变动时，会通过变量之间的动态联系，对t期以后各变量产生一连串的连锁反应，脉冲响应函数将描述系统对冲击扰动的动态反应，并从动态反应中判断变量间的时滞关系。

从图1中可以看出，lnEE受自身一个标准差的冲击时，lnEE立即作出0．033（最大值）的正向响应，其后各期以线性趋势缓慢递减，最后稳定在0．017附近；lnEE受DlnSG一个标准差的冲击时，初期响应为0．017，后上升至第二期的最大值0．021转而下降，最后稳定在0．011附近；lnEE受DlnSH一个标准差的冲击时，初期响应较小，其后快速正向响应至第二期0．016的最大值，从第二期之后逐期线性递减至0．009左右稳定；lnEE受DlnUR一个标准差的冲击时，初期响应为－0．003，后迅速下降至第二期的－0．009，至第三期下降速度变缓且到达最小值－0．010，从第三期开始缓慢回升至－0．006左右稳定。

由以上分析可知，能源效率受四个变量冲击的响应在第二至三期达到最值，之后逐期减缓至最终平稳。其中受能源效率自身、产业结构合理化和产业结构高度化三个变量冲击的效应为正值，且受自身冲击的正响应程度最大，受产业结构高度化冲击的正响应程度次之，受产业结构合理化冲击的正响应程度最小。而能源效率对城市化变量冲击的总体响应为负值，说明现阶段新疆城市化的发展对能源效率的提高有一定的阻碍作用。

（七）基于VAR（1）模型的方差分解

方差分解是用方差来评价模型中各内生变量的相对重要性，即衡量每一种结构冲击对其他内生变量的贡献程度。本文在前文建立的VAR （1）模型基础上对能源效率指标进行方差分解，滞后期选择10期，结果见表5。

从方差分解的结果来看，滞后1至10期对能源效率的变动贡献最大的是其自身因素，但其贡献率从滞后1期的100%逐期递减至滞后10期的88．67%，而产业结构合理化、产业结构高度化和城市化三个变量对能源效率变动的贡献程度则逐期增加，从滞后1期的0分别增加至滞后10期的7．73%、1．19%和2．41%。由此可见，现阶段新疆能源效率的变动受其自身的影响是明显且持久的，要提高能源效率应着重分析其自身的影响因素，而产业结构的调整和城市化程度对能源效率变动的贡献度虽然比较小，但呈逐期增加的趋势，应继续调整新疆产业结构，促进产业结构向合理化和高度化的方向发展，稳步推进城市化进程，优化城市产业布局，以期提高能源效率。

图1　lnEE对DlnSH、DlnSG、DlnUR的脉冲响应函数图

表5　　能源效率（lnEE）变动的方差分解

四、结论及政策建议

（一）结论

本文通过建立VAR模型对新疆1978－2014年的相关数据进行分析，并在VAR模型基础上运用格兰杰因果检验、脉冲响应分析和方差分解等计量方法，对新疆产业结构调整、城市化与能源效率的动态关系进行实证研究，在此基础上主要得出以下结论：（1）新疆产业结构合理化与能源效率提高存在单向因果关系，能源效率提高与产业结构高度化也存在单向因果关系，即产业结构合理化能促进能源效率的提高，能源效率的提高又促使产业结构向高度化的方向发展。（2）新疆能源效率受自身的影响很大，并且持续时间较长。现阶段产业结构的调整对能源效率提高的贡献率还比较小，但呈现逐期增加的趋势，新疆产业结构的优化对未来能源效率的提高影响巨大。（3）新疆城市化对能源效率的提高短期内有一定的阻碍作用，这是由于新疆现阶段正处于城市化的加速时期，城市化的发展过度依赖于能源消费，不利于能源效率的改善，导致城市化对能源效率的提高短期内有负效应。

（二）政策建议

新疆作为一个能源大省，也是我国未来战略能源储备基地，要实现其可持续发展和跨越式发展，能源效率的提高势在必行。通过模型的分析对新疆经济发展提出以下建议：

1．增加技术投入，提高能源自身利用效率。现阶段新疆能源效率的提高受自身影响很大，在发展能源产业的过程中要重视技术的作用，加大技术研发的投入，提高能源行业自身的能源效率，具体体现在能源开采、储运和加工的产业链过程中。其中，克拉玛依数字油田模式是一个值得在全疆推广的案例。

2．优化能源结构，注重清洁能源的开发利用。新疆具有独特的地理气候条件，除了煤、石油、天然气储量丰富以外，还具有丰富风能、太阳能等清洁能源。清洁能源利用率的增加不但能提高能源自身的利用效率，还能减少环境污染，有利于生态环境的保护。因此，在能源开发的过程中，要重视对清洁能源的开发，提高清洁能源在新疆能源开发总量中的比重，加大对清洁能源的投入。

3．进一步调整产业结构，加快第三产业的发展。淘汰第二产业中的落后产能，对粗放式开发利用能源的行业进行有效整治，对低水平产业链给予资金和政策支持，使其有条件进行技术升级，并逐渐形成一批具有集聚效应的产业集群。在这一过程中，一方面，新疆应抓住全国19省市对口援疆的机遇，引进吸收东、中部的先进技术和资金，开拓和发展适合自己的产业；另一方面，新疆作为向西开放的桥头堡，作为丝绸之路经济带上的重要省份，拥有先天的地缘和文化优势，在国际贸易中，要提高自身产业结构的转换能力，提升出口产品质量，整体上促进产业结构的高度化和合理化，实现产业结构的优化升级，通过产业结构优化促进能源效率提升。

4．加快新疆城市化进程中要更注重城市化质量的提高。截止2014年，新疆的城市化水平约在40%左右，低于全国54%的城市化平均水平。在新疆城市化进程中，应运用循环经济的理念稳步推进城市化进程，不但要注重城市化速度，更应该重视质量，建立有利于资源节约的城市化发展模式，防止陷入“资源诅咒”陷阱，逐步减弱城市化发展对能源的依赖程度，在改善城市环境的同时提高能源效率，实现经济的长远健康发展。

参考文献

［1］Chunbo Ma，David I．Stern．China＇s changing energy intensity trend：A decomposition analysis［J］．Energy Economics，2008，30（3）：1037－1053．

［2］史丹．我国经济增长过程中能源利用效率的改进［J］．经济研究，2002，（9）：49－56．

［3］杨冕，杨福霞，陈兴鹏．中国能源效率影响因素研究——基于VEC模型的实证检验［J］．资源科学，2011，（1）：163－168．

［4］师博，沈坤荣．城市化、产业集聚与EBM能源效率［J］．工业经济研究，2012，（6）：10－16．

［5］成金华，陈军．中国城市化进程中的能源消费区域差异——基于面板数据的实证研究［J］．经济评论，2009，（3）：38－46．

［6］刘耀彬．中国城市化与能源消费关系的动态计量分析［J］．财经研究，2007，（11）：72－81．

［7］王强，郑颖，伍世代，李婷婷．能源效率对产业结构及能源消费结构演变的响应［J］．地理学报，2011，（6）：741－749．

［8］魏一名，廖华．能源效率的七类测度指标及其测度方法［J］．中国软科学，2010，（1）：21－28．

［9］高铁梅．计量经济分析方法与建模－Eviews应用及实例（第二版）［M］．北京：清华大学出版社，2006．

（责任编辑：黄海涛）

更正