北京能源消费总量与地区生产总值关系的实证分析

要维

摘要：能源消费与经济增长有着密切的关系，能源有限导致供应紧张与经济的快速发展已成为城市化进程中的一大矛盾。只有对二者间的关系有了正确的认识，才能更好地持续发展。本文对北京能源消费总量与地区生产总值的相关性进行实证分析，依次进行了ADF检验、协整检验，构建误差修正模型，最后进行格兰杰因果检验。由此得出北京能源消费总量与地区生产总值之间存在长期均衡关系，且存在经济增长对能源消费的单向因果关系。

关键词：能源消费总量；地区生产总值；ADF检验；协整检验；误差修正模型；格兰杰因果关系检验

1.数据来源与预处理

本文选取了1980-2012年北京能源消费总量（TEC）和地区生产总值（GDP），数据均来源于《北京统计年鉴2013》。

该年鉴中，北京生产总值是按当年价格计算的，为了消除价格因素对GDP的影响，本文以1978年基期，将1980-2012年的地区生产总值折算到1978年的价格水平，其单位为亿元；TEC单位为万吨标准煤。为了消除异方差两项数据均作了对数化处理，并使得时间序列更趋于线性，将北京能源消费总量的对数值记为LNTEC，地区生产总值的对数值记为LNGDP。

2.实证分析

2.1序列平稳性检验

只有当时间序列具有平稳性时，后续的各项统计检验才有意义。因此，首先检验各变量的平稳性。本文采用ADF检验方法对LNTEC和LNGDP及其差分序列进行单位根检验，滞后期的选择根据赤池信息量准则。各序列的单位根检验结果如表2.1所示：

注：*表示10%显著性水平、**表示5%显著性水平、***表示1%显著性水平上的结论。C、T、K分别表示含常数项、趋势项和滞后阶数。

从表2.1可以看出：序列LNTEC和LNGDP在10%的显著水平下是不平稳的，具有单位根；LNTEC和LNGDP的一阶差分序列在1%的显著水平下平稳。说明在1%的显著水平下，单位根检验LNTEC、LNGDP为一阶单整，即LNTEC、 LNGDP～I（1），满足进行协整检验和因果关系检验的条件。

2.2 协整检验

协整关系是指两变量间在时间序列上存在着长期的稳定关系，本文选用适用于两个变量的EG两步法检验变量间的协整关系。研究北京市的能源消费总量和地区生产总值的协整关系，首先建立 LNTEC、LNGDP 的回归方程，然后对其残差序列进行单位根检验。

北京市的能源消费总量与地区生产总值的回归方程为：

LNTEC=5.435291+0.429883LNGDP （2.1）

t= （166.4193） （85.46160）

R2=0.995637 DW=0.602900 F=7303.684

从回归结果来看，R2，F和t值均通过显著性检验，但DW偏小。Durbin-Watson检验的上下界值可以在DW检验的上下界值表中查得，在5%的显著水平下，dl=1.383，du=1.508，方程（2.1）中DW=0.602900<1.383，残差序列正自相关。为了消除自相关，加入AR（1）对模型进行修正，修正后的回归方程为：

LNTEC=5.426647+0.430768LNGDP （2.2）

t= （63.96315） （34.35345）

R2=0.997511 DW=1.819750 F=6212.471

LM（1）= 0.482256 LM（2）= 4.046207 ARCH=2.480018

对其残差序列进行单位根检验，结果如表2.2，ADF值为-5.012210，1%临界值为-2.685718，5%临界值为-1.952066，10% 临界值为-1.607456。方程（2.2）的残差在1%水平上是平稳的，即LNTEC和LNGDP是（1，1）阶协整的，能源消费与经济增长有正向关系。也就是说，从长期来看，北京市的能源消费总量与地区生产总值之间存在均衡关系。

表2.2 残差单位根检验表

2.3 误差修正模型

根据协整理论，如果变量间存在协整关系，那么可以用误差修正模型对短期波动和长期均衡直接进行描述。经过反复试验，最终获得的误差修正模型如下：

ΔLNTEC=0.425920ΔLNGDP-0.215612ECMt-1 （2.3）

t= （11.25722） （-1.086928）

R2=0.268083，DW=1.687552

误差修正项系数为-0.215612，符合反向修正机制，这表明当偏离长期均衡时，误差修正项将以-0.215612的调整力度将非均衡状态拉回到均衡状态。

2.4因果关系检验

要知道变量之间是否构成因果关系还需要进行进一步的检验。格兰杰因果关系模型所解释的不是同期变量间的关系，而是某期变量的现期值与另一变量的自身的滞后值和所有滞后值之间的关系，这种关系不是完全的因果逻辑关系，而是时间上的因果关系，重点在于影响方向的确认。为了验证向量之间的因果关系，本文对LNTEC和LNGDP进行了Granger因果检验，检验结果见表2.3。

由表2.3可见，“LNGDP不是LNTEC的Granger原因”在 10%的显著水平上被拒绝，即LNGDP是LNTEC的原因；而“LNTEC不是LNGDP的Granger原因”没有被拒绝，也就是说LNTEC不是LNGDP的原因。检验结果表明：北京市1980-2012年存在经济增长对能源消费的单向因果关系。也就是说，经济增长会拉动能源消费的增长，而节能减排并不会制约经济增长。

3.结论

本文以北京1980-2012年TEC和GDP为样本，采用实证分析方法，检验了北京市能源消费与经济增长之间的关系。尽管北京市的能源消费与经济增长都是非稳定的，但是能源消费与经济增长之间有着长期稳定的均衡关系，而且当偏离长期均衡时，误差修正项将以-0.215612的调整力度将非均衡状态拉回到均衡状态。并且北京经济增长对能源消费具有单向因果关系，即经济高增长会带来能源需求高消耗，但能源消费需求单方面变动不会影响经济的稳定增长。

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