基于VAR的我国能源效率与能源结构关系的实证分析

汪　行　范中启　张　瑞

(中国矿业大学(北京)，北京　100083)

基于VAR的我国能源效率与能源结构关系的实证分析

汪行范中启张瑞

(中国矿业大学(北京)，北京100083)

〔摘要〕本文基于VAR模型，实证分析1953～2014年我国能源效率与能源结构两者之间的动态关系。研究发现：能源效率与能源结构之间存在长期稳定的均衡关系，二者呈现正相关；在长期，能源效率与能源结构具有明显的促进作用。脉冲响应函数及方差分解分析了影响能源效率的主要影响因素，并提出了相关的政策建议。

〔关键词〕能源效率能源结构模型实证分析

引言

能源是经济发展的重要基础性战略资源。随着经济社会的可持续发展，特别是工业化与城市化进程的加快，我国能源消费量将继续上升，能源紧缺问题已成为我国社会经济可持续发展的重要瓶颈。与此同时，由于大量能源消耗而引发的环境污染问题也日益突出。目前，提高能源效率受到我国政府的关注，我国在“十三五”规划中明确提出推进能源革命，加快能源技术创新，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。能源效率反映的是能源的利用效率。自改革开放以来，我国能源效率有所提高。但是，与发达国家相比，我国能源效率还比较低。因此，提高能源效率已成为解决我国经济发展中的能源短缺与环境污染问题的战略选择。能源效率的提高，对建设资源节约型和环境友好型社会有至关重要的作用。

1　文献综述

近年来，能源效率与其影响因素的问题越来越受到人们的关注，也成为学术界讨论的热点话题之一。对于能源效率影响因素的研究主要集中在以下指标，如产业结构、能源结构、技术进步、经济发展水平等对能源效率的影响。当前，很多学者的研究集中在能源结构对能源效率的影响。如张瑞等(2006)基于中国1978～2004年的时间序列数据对我国能源效率与能源消费结构进行协整分析[1]；姜磊等(2011)采用岭回归方法，实证分析了技术进步、产业结构和能源消费结构对能源效率的影响，结果表明煤炭消费比重提高也会降低能源效率，而石油消费比重提高则会提高能源效率[2]；曾胜等(2013)通过C-D生产函数，运用DEA方法进行能源效率测算，分析结果表明降低煤炭的使用量，增加石油、电力、天然气的使用量可以提高能源效率[3]；徐丽娜等(2013)则采用结构向量自回归模型得出能源结构对能源强度的冲击效应较小[4]；赵涛等(2013)采用结构向量自回归模型，研究了能源结构和产业结构对能源强度的冲击效应和贡献度，也得出了类似的结论[5]；尹硕等(2014)则采用1952～2012年的相关数据，通过构建VECM模型来研究能源消费、产业结构和能源效率三者之间的动态影响，结论认为能源效率的提升在长期对能源消费的减少起到了一定作用[6]。

综上可知，现有的研究文献对于能源效率与能源消费结构的研究大多是基于相关工作者的定性分析，不过已有文献未阐明两者之间存在何种关系，未考虑变量的滞后效应及变量间的滞后影响。本文基于前人的研究，运用VAR模型，对能源效率与能源消费结构关系进行实证分析，对分析结果进行详细现实意义说明，从能源消费结构的角度，提出提高中国能源效率的政策建议。

2　能源效率与能源结构的协整分析

2.1数据的处理及说明

(1)能源效率。能源效率是指能源的综合利用效率，一般而言，能源强度均指“单位GDP能耗”，单位是吨标准煤/万元。现有文献采用能源强度的倒数表示，即国内生产总值与一次能源消耗量的比值[8]，本文亦采用此表示方法，记作EF。

(2)能源结构。我国的资源禀赋性决定了以煤为主的能源消费结构在短期内很难改变，石油、天然气、水电虽然占的比重小，但近年来有上升的趋势，总体来看，煤炭、石油、天然气、水电占了绝大部分，基于此，本文选择煤炭消费比重、石油消费比重、天然气消费比重和水电消费比重作为能源结构的替代变量，分别记作SCOAL、SOIL、SGAS、SWE。

(3)能源消费总量。选择我国能源消费总量，记作EC。

(4)国内生产总值。选择以1953年为基期的GDP指数作为替代变量。

考虑到数据的完整性与可获得性，本文选取的数据区间为1953～2014年，数据来源于历年《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》。

2.2变量的单位根检验

为了不改变变量之间的依存关系，同时消除可能存在的异方差，对原始数据取自然对数。由于传统的计量经济方法对时间序列建模时会出现虚假回归的现象，考虑将非平稳的时间序列转化为平稳的时间序列。在进行Johansen协整检验之前，本文采用ADF单位根检验对原始序列及原始序列的一阶差分序列进行平稳性检验。

表1　变量的ADF单位根检验

注：D表示原始序列的一阶差分，表中C表示常数项，T表示时间趋势项，K表示滞后阶数。

由表1可知，除序列LNSWE的单位根统计量小于10%检验水平的临界值，拒绝有单位根的假设，序列平稳。序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS的单位根统计量大于10%检验水平的临界值，接受有单位根的假设，序列不平稳。而序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS的一阶差分序列的单位根统计量小于10%检验水平的临界值，可以拒绝有单位根的假设，即序列平稳，说明这些序列的一阶差分都不存在单位根，因此可以判定序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS都是一阶单整序列I(1)。

2.3协整检验

通过上述分析表明，各变量都满足一阶单整的条件，可以进一步采用Johansen协整检验，Johansen协整检验是检验多变量之间是否存在协整关系的主要方法。由检验可知，能源效率与煤炭消费比重、石油消费比重、天然气消费比重均存在长期的协整关系。

3　基于VAR模型的实证分析

3.1VAR模型

构建VAR模型的作用在于对时间序列系统的预测和随机扰动对变量系统的动态冲击，进而解释各种经济冲击对经济变量所造成的影响。建立VAR模型的重要步骤在于对滞后期的确定，通过比较AIC值和SC值来确定滞后期。具体检验结果如表2所示。

表2　向量自回归模型滞后期的确定标准

由表3可知使得AIC值和SC值最小的滞后期为2。

根据表2协整检验结果以及似然比统计量(LR)，赤池信息准则(AIC)、施瓦茨准则(SC)，本文可以确定建立3个VAR模型，分别是能源效率与煤炭消费比重的VAR(1)模型、能源效率与石油消费比重的VAR(2)模型、能源效率与天然气消费比重的VAR(3)模型。经检验，该VAR模型是稳定的。模型的估计结果如下：

表3　VAR模型估计结果

续　　表

3.2脉冲响应函数

脉冲响应函数是通过随机扰动项的一个标准差冲击对内生变量当前和未来取值影响的轨迹，能够准确地刻画出变量之间的动态交互作用及效应。下图为脉冲响应函数组图。横轴表示冲击作用的滞后期间数，这里为20；纵轴表示能源消费结构波动引起的响应，实线部分为脉冲响应函数，虚线部分为正负两倍标准差偏离带。

图1　LNSCOAL对LNEF的冲击响应

图2　LNSCOAL对LNSCOAL的冲击响应

图3　LNSOIL对LNEF的冲击响应

图4　LNSOIL对LNSOIL的冲击响应

图5　LNSGAS对LNEF的冲击响应

图6　LNSGAS对LNSGAS的冲击响应

图1～6分别给出了基于VAR模型的煤炭消费比重、石油消费比重、天然气消费比重分别对能源效率和自身冲击的脉冲响应轨迹。

(1)图1～2给出了基于VAR模型的煤炭消费比重对能源效率和自身冲击的动态响应过程。面对能源效率的冲击，煤炭消费比重在第1期为负，之后开始下降，进入到第2期达到最小，之后基本处于稳定的状态，但影响较小。这说明煤炭消费比重对能源效率会产生明显的负向作用，但随着时间的推移，这种负向作用逐渐减小并趋于稳定。面对自身的冲击，煤炭消费比重初期反应较大，到第6期达到最大之后，影响开始下降。这说明煤炭消费比重对自身的冲击会产生正向的作用，但随着期数的不断增加，这种正向作用逐渐减小且煤炭消费比重对能源效率的冲击始终为负，即煤炭消费比重与能源效率呈现反向的关系。

(2)图3～4给出了基于VAR模型的石油消费比重对能源效率和自身冲击的动态响应过程。面对能源效率的冲击，石油消费比重一开始就保持上升的趋势，并且在第3期达到高峰，但在随后开始下降并在第20期达到最小。当在本期给自身一个正的冲击，一开始就保持逐步上升的趋势且在第4期达到最大，之后开始迅速下降，但总体体现为正向的影响。控制石油消费比重，即石油消费比重与能源效率存在着正向关系，提高石油比重对能源效率具有明显的正向作用，但考虑受国内资源禀赋的制约，基于上述原因，因此要合理有效利用石油资源，提高资源开采利用率，减少对环境的影响，坚持走可持续发展的道路。

(3)图5～6给出了基于VAR模型的天然气消费比重对能源效率和自身冲击的动态响应过程。面对能源效率的冲击，一开始就呈现下降的趋势，从第2期开始出现负面的影响，这种负面影响持续时间较长，在第5期达到负向影响的最大值，从第5期之后，天然气比重对能源效率的影响逐渐下降并趋于消失。面对自身的冲击，当期没有受到影响，之后随着期数的增加而逐渐递减。总体来看，天然气消费比重在较短的时期内且很大程度上影响能源效率，即煤炭消费比重与能源效率呈现正相关；长期来看，天然气的消费比重对能源效率的影响是负向的，且具有较长的持续效应。因此快速发展天然气，提高天然气消费比重对能源的效率。

3.3方差分解分析

方差分解分析是用来衡量每一个结构冲击对内生变量的贡献度进而确定各内生变量因果关系的大小，评价不同内生变量冲击的重要性。

限于篇幅，具体的方差分解分析的结果略。由结果可知，能源效率对煤炭消费比重的预测方差在第1期的影响达到6.17%，然后迅速上升，并且在第10期达到最大，之后差不多稳定在11%，从这个表可以看出能源效率对煤炭消费比重产生了一定的影响；能源效率对石油的消费比重的预测方差在第1期影响达到了14.9%，在经历下降和缓慢上升的过程后，到第20期达到22.9%；能源效率对天然气的比重的预测方差第1期达到17.8%，然后迅速增加到22.59%，之后维持较稳定的正影响，说明天然气比重的增加会提高能源效率。因此增加天然气的消费比重，将大大促进能源效率的提高，实现高速发展天然气的开发利用。

4　主要结论与政策建议

4.1主要结论

基于ADF单位根检验、协整理论和VAR模型，本文对1953～2014年我国能源效率与能源结构关系进行了实证分析，得出以下结论：

(1)基于1953～2014的数据，能源效率与煤炭消费比重、石油消费比重、天然气消费比重的初始序列接受有单位根的假设即序列都不平稳，但经过一阶差分后都为一阶单整序列I(1)，而水电消费比重初始序列拒绝有单位根的假设即序列平稳。

(2)通过Johansen协整检验可以得到，能源效率与煤炭消费比重、石油消费比重、天然气消费比重均存在长期稳定的协整关系。

(3)通过建立VAR模型可以得到，煤炭消费比重对能源效率冲击效应较小，而石油消费比重、天然气消费比重对能源效率的冲击效应较大。

4.2政策建议

本文通过建立能源结构与能源效率的VAR模型可以得到以下的政策建议：

(1)控制煤炭消费比重，提高煤炭使用效率。在当前技术条件下，煤炭消费比重与能源效率呈现反向的关系，即煤炭消费所占的比重越大，能源效率越低。因此，要加快提高煤炭利用水平，加大洁净煤技术开发力度，建立健全洁净煤技术推广使用的政策和制度，实现高效安全、环保的发展目的。企业要从经济发展、社会效益、生态环境等多方面进行努力，全面提高煤炭使用效率。

(2)提高石油供给能力，保障能源整体安全。石油消费比重与能源效率呈现正相关，提高石油消费比重有助于提高整体能源效率水平，鉴于此，要合理有效地利用石油资源，保持一定的石油消费比重。基于我国石油资源赋存状况，国内石油生产存在较难克服的瓶颈问题，一定时期内只能维持在2亿吨左右，难以满足国内的需求。要多举措提高石油供给能力，如采取走出去的办法，用好海外石油资源；加快石油储备体系建设，提高石油进口和储备能力；或者加快煤制油产业发展，以煤代油。

(3)加快开发利用天然气，逐步提高天然气消费比重。目前我国天然气的探明程度较低，可在国家政策鼓励和指导下，加大资源勘探力度，大力开发利用天然气，提高页岩气、煤层气开发利用水平，推进煤制气产业发展，积极推进天然气高效利用，通过煤改气、油改气以及居民、商业用气的不断扩大，提高天然气在一次能源消费结构中的比例。

(4)大力发展可再生能源，降低化石能源消费比重。“十二五”期间，我国清洁能源快速发展，但整体上可再生能源消费比重还处于较低水平。为进一步优化能源结构，有必要继续推进水力发电等技术成熟的可再生能源项目，加快太阳能光伏发电的产业化进程，有序开发陆上风电、积极示范近海风电，逐步增加生物质能利用量，大力推广沼气、太阳能热利用、地热能利用技术，同时要建立健全可再生能源投融资机制、完善相关配套政策，有效促进可再生能源消费比重的进一步提高。

参考文献

[1]张瑞，丁日佳.我国能源效率与能源消费结构的协整分析[J]．煤炭经济研究，2006，(12)：8～10

[2]姜磊，季民河.技术进步、产业结构、能源消费结构与中国能源效率——基于岭回归的分析[J].当代经济管理，2011，(5)：13～16

[3]曾胜，靳景玉.能源消费结构视角下的中国能源效率研究[J]，经济学动态，2013，(4)：81～88

[4]徐丽娜，赵涛，刘广为，等.中国能源强度变动与能源结构、产业结构的动态效应分析[J].经济问题探索，2013，(7)：40～44

[5]赵涛，时洪功.能源结构和产业结构对能源强度的冲击效应和贡献度研究[J].干旱区资源与环境，2013，(12)：1～6

[6]尹硕，张耀辉，燕景.中国产业结构、能源效率与能源消费的动态关系——基于协整与VECM的实证研究[J]．华东经济管理，2014，(7)：53～56，80

[7]魏新强，张宝生．统一评价体系下的能源效率DEA方法[J]．工业技术经济，2013，(6)：133～141

[8]王俊杰，史丹，张成.能源价格对能源效率的影响——基于全球数据的实证分析[J].经济管理,2012，(12):13～23

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

[10]吴振兴，薛冰，王书平.基于VAR模型的油价波动对我国经济影响分析[J]．中国管理科学，2011:21～28

(责任编辑：王平)

Empirical Analysis on the Relationship between Energy Efficiency and Energy Structure of VAR

Wang XingFan ZhongqiZhang Rui

(China University of Mining & Technology，Beijing 100083，China)

〔Abstract〕Based on VAR model,the theory analyzes the dynamical relation between energy efficiency and energy structure from 1953 to 2014.The research finds that there is a long balanced equilibrium relationship between energy efficiency and energy structure,and these two factors have a positive correlation.In long term,both of the factors have obvious promotion effect.We use impulse response function and variance decomposition to analyse the main factor which effects the energy efficiency,therefore we put forward relevant policy recommendation.

〔Key words〕energy efficiency;energy consumption structure;VAR model;empirical analysis

〔中图分类号〕F206

〔文献标识码〕A

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．09．017

作者简介：汪行，中国矿业大学(北京)管理学院博士研究生。研究方向：能源产业发展战略。范中启，中国矿业大学(北京)管理学院教授，博士生导师。研究方向：能源产业发展战略。张瑞，中国矿业大学(北京)管理学院副教授，博士，硕士生导师。研究方向：能源经济，计量经济。

收稿日期：2016—04—22