中国能源消费与服务业增长关系研究

张 宽 漆雁斌

(四川农业大学经济学院 四川成都 611130)



中国能源消费与服务业增长关系研究

张 宽 漆雁斌

(四川农业大学经济学院 四川成都 611130)

服务业繁荣与否已经成为评判经济发达程度的重要标志。因此，进一步深入探究服务业能源消耗和经济增长之间的关系对优化产业结构、促进服务产业健康可持续发展和生态文明建设具有重要意义。本文基于中国1980—2014年服务行业能源消费和经济发展数据，应用协整理论、分位数回归、Granger检验和时变参数模型对服务业具体行业能源消费和经济增长之间关系进行了静态和动态分析，并且在Tapio脱钩评价模型框架内，对样本期内服务业能源消费与经济增长之间的脱钩状态进行了总体评价。研究表明：能源消费和服务业经济增长之间存在长期不断变化的均衡非线性关系；在较高经济增长水平下，能源消费对经济增长的贡献弹性比较小，不同服务行业在不同分位数水平下能源贡献弹性差异明显；能源消费和经济增长之间的Granger原因在不同服务行业不同；服务行业能源消费和经济增长的脱钩状态虽然总体上都处于弱脱钩状态，但有从弱脱钩状态向扩张连结和扩张负脱钩状态转移的趋势。基于研究结论，本文提出了相应的对策建议。

服务业增长；能源消费；脱钩；分位数回归；时变参数模型

改革开放以来，中国经济发展经历了一个快速发展时期，与此同时，生态环境问题也日益严峻。促进产业节能减排和转型升级，由传统的要素投入驱动经济增长转变为可持续的创新驱动模式已经成为当下社会各界的重点议题。

国外学者对能源消费与经济增长关系进行了深入分析。然而受研究样本本身异质性和研究方法的影响，其主要研究结论有较大的出入。Payne(2009)和Ozturk(2010)基于能源消耗和经济增长因果关系检验的不同结果将其归纳为增长假说、节约假说、反馈假说和中性假说。增长假说的经验证据主要来自能源消耗是经济增长的单向原因假设检验，其认为能源消耗对经济发展具有重要促进作用，节能减排对当期经济发展具有不利影响。 Narayan(2008)以OECD国家为样本的研究和Lean(2010)以东盟地区为样本的分析结论均支持这一假说。节约假说认为经济增长并不依赖于能源，节能减排政策对经济影响不明显，代表文献主要有Kraft(1978)、Ghosh(2002)和Mehrara(2007)等人的文章，其研究样本支持经济增长到能源消费的单向Granger原因。反馈假说认为能源消耗和经济增长之间互为因果关系，相互影响，而中性假说认为能源消耗和经济增长之间不存在因果关系，两者互不影响或者影响不显著。例如Cole(2000)根据美国、波兰和英国的数据支持中性假说，而韩国数据则支持反馈假说。

我国能源消费和经济增长关系的研究视角可以分为全国和区域两个层面。在全国层面上，旺旭晖等(2007)根据中国1978—2005年能源消费和GDP数据、协整和Granger检验，认为能源消耗和经济增长存在长期均衡关系，Granger原因只存在能源消费到经济增长，即支持增长假说。孙巍等(2014)基于Divisia指数法和Toda-Yamamota因果检验则认为中国能源消耗和经济增长之间互为因果关系，即符合反馈假说。但李小胜(2013)利用1997—2010年中国30个省份面板数据的VAR模型分析的结果表明，能源消费不是经济增长的原因，即中性假说的经验证据比较明显。从区域研究层面来看，武红等(2011)利用脱钩模型测算了河北省1980—2009年的能源消费和经济增长之间的脱钩程度。吴传清(2014)在考察湖北1980—2010年度样本后认为存在经济增长到能源消耗的单向Granger原因。郭轲(2015)根据京津冀地区样本的研究结果支持反馈假说，即能源消耗和经济增长相互影响。在具体行业的能源消费和经济增长关系的考察中，李志国(2011)、王君华( 2015)等对农业或者工业进行了考察。专门针对服务业能源消耗和经济增长的文献较少，只有王凯(2013)对中国服务业经济增长和能源消费之间的耦合关系进行了分析，认为服务业经济增长是能源消费的单向Granger原因，脱钩模型表明服务业的经济增长和能源消耗的脱钩状态总体上处于好转状态。但其研究的样本区间只有16年，在样本数量上说服力偏弱。关雪凌(2015)等对第三产业能源与经济增长脱钩状态进行了研究，其测算结果为弱脱钩时间区间占多数，其次是扩张负脱钩和扩张连结状态。

从以上文献看，经济学者对我国整体和区域上能源消费和经济增长关系进行了深入研究，但往往忽略了行业异质性问题，对分行业的相关研究还有待进一步拓展。我国正处于发展转型的关键时期，随着经济结构调整步伐的加快以及产业结构重心从制造业向服务业转型，资源与环境问题也势必日渐凸显。因此，进一步深入探究服务业能源消耗和经济增长之间的关系对优化产业结构，促进服务产业健康可持续发展和生态文明建设具有重要意义。

一、研究方法与数据说明

本文以1980—2014年服务业能源消费和经济增长数据为样本，主要研究服务业中两个能源消费的主要子行业，一是交通运输、仓储及邮政业，二是批发、零售业和住宿、餐饮业，下文简称交通邮政业和批发餐饮业。两个行业的能源消费为实物单位，即万吨标准煤。其行业增加值作为经济增长变量，单位为亿元人民币，为了剔除物价因素影响，用1980年为基期的GDP指数进行平减。在模型分析中，本文对处理后的数据沿用取对数的方法，分别用lntraffic和lnrepast代表交通邮政业和批发餐饮业能源消费，用lntr_gdp和lnre_gdp代表其经济增长。

(一)分位数和OLS回归

首先利用传统的OLS回归方法对能源消费和服务业经济增长之间关系进行估计，再利用分位数回归考察在不同经济增长水平下，能源消费对服务业经济增长的贡献弹性变化。传统的OLS回归主要关注解释变量的条件均值，没有考虑到被解释变量的均值分布状况，且对扰动项有严格的假设条件。Koenker和Bassett(1978)提出了分位数回归思想，对条件分布刻画更加细致，假设条件进一步放松，估计量比OLS回归更加稳健有效。设置本文的计量回归基本模型为：

yi=ci+βixi+εi

(1)

其中yi=(lntr_gdp,lnre_gdp)，xi=(lntriffic,lnrepast)

假设随机变量Y的概率分布为F(y)=Prob(Y≤y),则Y的τ分位数满足F(y)≥τ，即φ(τ)=inf{y∶F(y)≥τ},0<τ<1。定义一个分位数回归模型：

(2)

则进行线性分位数回归时，(2)式进一步转化为求下列函数;

(3)

在(3)式中，argminxiβ{·}表示函数取最小值时xiβ的取值，在不同的分数水平下，即τ在0到1之间变动时，将得到不同分位数回归下的参数估计，刻画出所有y在X上的条件分布。

(二)时变状态空间模型

状态空间模型常被用于估计不可观测的时间变量，优点在于将不可观测变量并入可观测模型，利用强有力的卡尔曼滤波来估计结果。其由信号方程和状态方程组成，一般形式为：

信号方程：yt=c(1)+svtxt+μt

状态方程：svt=c(2)+c(3)svt-1+εt

信号方程表示服务业能源消耗与经济增长之间的一般关系形式，sv为状态向量，本文建立的是一维状态空间向量。状态向量具有最小维数，称为最小实现，是一个好的状态空间模型的基本准则。状态方程中假设sv服从AR(1)模型，扰动项μt、εt相互独立且服从均值为0、方差为常数的正态分布。

(三)Granger因果检验

Granger(1969)指出，Granger因果检验应该建立在平稳时间序列基础之上。在一些文献中直接利用非平稳序列进行检验，严格说来不符合Granger检验要求数据平稳的条件。对于非平稳具有协整关系的序列，可以通过Granger检验来考察变量间在时间上是否有先导—滞后关系，同时可从统计意义上给出这种关系是单向还是双向的。Granger检验通常对下列模型进行双变量回归：

k为最大滞后阶数，原假设为序列x(y)不是序列y(x)的格兰杰原因，即β1=β2=…=βk=0。

(四)脱钩指数

脱钩理论被广泛应用到经济学研究当中，通常用来衡量能源消费与经济增长之间的分异程度。方法较为成熟、应用最为广泛的是OECD脱钩指数因子和Tapio脱钩模型，Tapio脱钩模型相较于脱钩因子具有统计指标不受统计量纲影响的优势，其测算结果对节能减排政策更具有参考价值。因此，本文在研究过程中选择后者进行测算，其一般表达式为：

上式中De表示t年度的脱钩指数，EP为环境压力(Environmental Pressure)的缩写，在实证中用年度该服务业行业的能源消耗(万吨标准煤)表示，ED为经济驱动力(Economic Driving Force)缩写，用该服务业行业增加值表示。根据Tapio(2005)、王凯(2013)、王君华(2015)等人的研究方法和测算指数将指标分为三大类八种脱钩状态，详细评价指标见表1。

表1 Tapio脱钩评价指标

二、实证分析

(一)数据平稳性及协整分析

由于在数据分析中使用了较长范围的时间序列数据，在回归建模前应对时间序列数据进行平稳性和协整检验，以避免虚假回归的问题。在时间序列数据平稳性检验中常用ADF单位根检验方法。在协整检验中有适合双变量检验基于残差稳定性的EG两步法检验和适合多变量检验基于向量自回归的多重协整检验，基于研究需要，本文选择前者进行协整检验。计算及检验过程均是通过软件Eviews8.0和EXCEL完成。

在表2中给出了相关变量的ADF平稳性检验报告，可以看出四个时间变量原始序列均不能在相关临界水平拒绝存在单位根的原假设，即原始序列为非平稳序列。通过一阶差分后，所有变量序列均由非平稳序列转化为平稳序列，在相关显著水平拒绝存在单位根的原假设，即差分后的序列都为一阶单整序列，符合协整关系检验的前提条件。进行EG协整检验的第一步对相关方程进行OLS回归，分别对方程lntr_gdp=c(t)+β1lntraffic和lnre_gdp=c(r)+β2lnrepast进行OLS回归，得到残差e1和e2；第二步利用ADF方法检验残差稳定性，如果稳定，则表明变量间的协整关系存在。在表1中给了对残差不带截距和趋势项的平稳性检验结果，其ADF绝对值均显著大于5%水平临界值，说明服务业中两个子行业交通邮政业和批发餐饮业的能源消耗和产业增长之间确实存在稳定的长期均衡关系。

表3中给出了两个行业能源消费和经济增长之间的协整关系估计结果。模型(1)为交通邮政业能源消耗和经济增长之间协整关系估计系数，系数估计均通过了1%显著性水平检验，模型拟合优度达到0.95，F统计值也较大，但其D.W.值仅为0.19，说明回归方程还存在严重自相关。模型(4)为批发餐饮业能源消耗和经济增长的协整估计报告，系数估计结果均在1%水平显著，模型总体线性拟合性较为显著，但D.W.值仅为0.61，自相关严重。对模型(1)和模型(4)用广义差分法进行修正以消除自相关，分别得到模型(3)和模型(5)，两个方程的D.W.值均在1.8以上，模型拟合优度进一步提升，所有系数均在1%水平显著，说明修正后的模型更能准确表达两个行业能源消费与经济增长之间的长期均衡关系。模型(3)中，lntraffic系数为1.19，即在交通邮政业每投入1个单位的能源将平均带动1.19个单位的经济增长；在模型(4)中，批发餐饮业能源消费对经济增长的贡献弹性系数为1.24，说明每一个单位标准煤投入将带动该行业增加值增长1.24个单位。两个行业OLS估计结果说明，长期来看，能源消耗对服务业增长具有正向影响，批发餐饮业能源消耗对增加值的贡献弹性略微大于交通邮政业。

表3 服务业能源消费与经济增长关系OLS估计结果

(二)分位数回归分析

经过协整检验发现，交通邮政业和批发餐饮业能源消费和经济增长之间均存在长期正向相关的均衡关系，OLS估计已给出了这种正向相关程度的系数估计。然而，均值回归OLS方法难以刻画解释变量对整个被解释变量条件分布的影响，也就是说OLS回归不能够刻画服务行业不同增加值分布状况下，能源消费对经济增长的影响。这时必须用到分位数回归方法来加以考察。

表4给出了在0.2～0.8分位数水平下交通邮政业和批发餐饮业能源消费对行业增加值的贡献弹性变化。从交通邮政业(lntraffic)能源消费贡献弹性系数随分位数水平变化的趋势来看，随着分位数水平上升(0.2→0.5→0.8)，能源消费对经济增长贡献弹性有逐步减弱的趋势(1.29→1.27→1.01)。这表明，交通邮政业能源消费对经济增长的影响程度在经济发展水平较低阶段较大，随着经济发展水平上升，能源消费对增加值的影响有逐步减弱的趋势。在改革开放初期，交通邮政业特别是商贸物流业开始蓬勃发展，当时影响经济增长的其他要素，比如人力资本、技术、管理等，还处于一个较为低级的阶段，而能源消费对增加值的贡献弹性则处于较高水平。随着社会主义市场经济体制的确立，宏观经济大环境各要素条件逐步改善，要素投入比例不断优化，因而在经济发展较高阶段，交通邮政业能源消费弹性逐步回归到正常水平。对批发餐饮业的分位数回归系数估计显示，系数随着分位数水平提升呈现先升后降的趋势，能源消费贡献弹性最大值(1.36)出现在0.5分位数水平。这可能是因为1978年实行对外开放以来，中国经历了一个经济增长的黄金时期，经济高速发展，有力地提升了国内消费水平，这对批发餐饮业形成了巨大的需求拉升作用。批发餐饮业由于其行业弱偏好技术的性质，在相当长一段时间能源大量消费有力地促进了行业增长。随着可持续发展观念落实，我国相继出台了各类环境保护法规，这对批发餐饮业在较高经济发展水平提升能源利用效率或者寻求其他替代要素形成倒逼机制，能源消费对行业增加值贡献弹性回归至较为稳定的状态。

表4 不同分位数水平的分位数估计报告

(三)时变参数状态空间模型参数估计

近年来，随着对外开放水平不断提升，各种各样的外界冲击、经济政策变化和技术进步等因素的影响逐步增强，经济结构随之发生了显著变化。传统固定参数模型虽然能从总体上估计能源消费对经济增长的平均影响程度，但难以刻画和表现这种经济结构的变化。因此本文使用时变参数模型进一步分析能源消耗和服务业增长之间的长期动态非线性关系，根据比较时变系数在不同分布下得出的模型检验结果，最终将状态方程形式设置为带漂移项的随机游走分布形式。表5分别给出了交通邮政业和批发餐饮业的变参数模型形式。

表5 能源消费与服务业增长关系的状态空间模型

图1 服务业能源消费与增加值之间动态关系轨迹

我们利用卡尔曼滤波经过循环迭代后估计出了状态向量svr和svt，见图1。交通邮政业的状态向量svt在样本期的波动区间为1.04～1.12，也就是说每增加100单位万吨标准煤的能源投入将拉动行业增加值104亿～112亿元；1980—2012年批发餐饮业状态向量在1.20～1.32之间波动，表明每增加1个单位万吨标准煤能源投入，对行业经济的贡献弹性为1.20～1.32。svt和svr在样本期内均值分别为1.10和1.26，与OLS估计结果相近，这证实了变参数近似于样本区间固定参数均值，说明本文变参数模型估计结果是有效的。

从svt和svr的总体波动趋势来看，不同时期能源消费对服务业增长的贡献弹性不断发生变化，两者关系呈现非线性特征。两者在1992年以前波动较为显著，1992年以后波动较为平缓，这可能是1980—1992年中国在经济体制上由计划经济逐步转变为社会主义市场经济，在此期间服务业能源贡献弹性受其他因素冲击影响较大；到1992年左右，社会主义市场经济体制逐步确立，能源对服务业的贡献弹性逐步稳定且有一定下降趋势。再从svt和svr波动大小来看，批发餐饮业的能源贡献弹性较交通邮政业大。总之，服务业中交通邮政业、批发餐饮业的能源消费和行业增加值之间保持长期不断变化的非线性均衡关系，变参数模型的能源贡献弹性均值与固定参数模型估计结果趋同。

(四)Granger原因检验

上文EG检验已经表明，交通邮政业和批发餐饮业行业增长与能源消费之间具有协整关系。接着我们分别对两个行业能源消费和增加值进一步进行Granger因果关系检验。由于Granger因果检验对滞后期数较为敏感，不同滞后期可能得出的结果不同，因此我们分别给出了滞后2—4期的Granger检验结果，见表6。在表6中，滞后2—4期的检验结果完全一致，说明检验结果具有较强的稳健性和有效性。在交通邮政业能源消费和经济增长的因果关系原假设检验中，F统计量均小于相应临界水平值，概率P值也非显著，因此交通邮政业能源消费与行业增加值之间Granger因果关系不显著，这与中性假说相符合。而批发餐饮业检验结果表明，在批发餐饮业只存在能源消费到经济增长的单向Granger原因，检验结论更加支持增长假说。

表6 服务业行业增长与能源消费的因果关系检验

(五)Tapio脱钩指数测算

对样本数据进行处理和测算后，在样本期内发现没有△EP和△ED同时为负的状态，因此测算结果中没有负脱钩大类中的弱负脱钩、连结大类中的衰退连结和脱钩大类中的衰退脱钩。

从表7中可以看出，交通邮政业能源消费与经济增长脱钩状态只有在1995年能源消费量增加，但行业增加值下降时，处于负脱钩中的强负脱钩状态。因为没有年份出现能源消费下降而行业增长值上升的情况，属于脱钩中的强脱钩状态样本分布量为0。在交通邮政业，首先是占样本量42.8%的年份都处于脱钩中的弱脱钩状态，在这些年份中能源消费和行业增加值绝对量都逐年上升，但行业增加值增长速度快于能源消费量增长速度；其次占比25.7%的年份处于负脱钩中的扩张负脱钩状态，交通邮政业行业经济增长速度低于能源消费增长速度；最后还有25.7%样本数处于连结中的扩张连结状态，即能源消费和经济增长在速度上相对持平。批发餐饮业脱钩评价结果中，样本期内主要处于脱钩中弱脱钩状态的样本占比达到34.3%，接着是31.4%的样本量处于连结中的扩张连结状态，11.4%的样本量处于负脱钩中的扩张负脱钩状态，最后还有5个年度处于强负脱钩状态，2个年度处于强脱钩状态。

从样本所处脱钩状态年度分布来看，交通邮政业2001年以前除个别年份外，几乎都处于弱脱钩状态，经济增长速度相对能源消费量增加速度较快，相比来说处于一种比较好的状态。从2002年起，除2007年外，其余年份不是处于扩张连结状态，就是处于扩张负脱钩状态，且处于扩张负脱钩的样本比例更大，这种高耗能发展模式下经济增长速度与能源消费增加速度持平甚至更低的趋势应该引起重视。再看批发餐饮业，2000年以来，除2003年和2004年外，能源消费和行业增加值脱钩状态均处于弱脱钩和扩张连结状态，其有向扩张连结状态转移的趋势，如2009年、2011年、2012年和2014年均处于扩张连结状态，这种趋势下应该着重注意防止脱钩状态向扩张负脱钩状态转移。

就样本容量分布趋势来看，交通邮政业和批发餐饮业能源消耗和行业增加值脱钩状态趋势大体相同，主要都集中在弱脱钩状态，其次是扩张连结和扩张负脱钩状态，这与关雪凌(2015)的研究结果相类似。

表7 服务业能源消耗与经济增长脱钩模型评价结果

三、结论与启示

服务业是国民经济的重要组成部分，作为经济增长主要动力之一，其发展水平是经济发达程度的重要标志。在资源环境硬约束下，节能减排政策在工业行业得到有效实施，然而服务业能源消费整体上还处于粗放模式。厘清服务业能源消费与经济增长之间的关系对促进服务业健康可持续发展具有重要现实意义。基于此，本文对我国1980—2014年服务行业能源消费和经济增长之间关系进行了深入分析，得出以下结论和启示。

第一，1980—2014年全样本OLS估计和协整分析结果表明，能源消费和服务业经济增长之间存在正相关的长期均衡关系。能源投入每增长1个单位对交通邮政业和批发餐饮业的增加值平均贡献约1.19和1.24个单位。这说明应该高度重视服务业能源消费问题，在制定服务业能源政策时应该重视物流与消费领域的节能减排。分位数系数估计结果说明，在不同经济发展水平，能源对经济增长贡献弹性显著不同，能源消费对交通邮政业增长贡献弹性随着分位数水平上升而下降，能源消费对批发餐饮业增长贡献弹性在中位数水平最高，两端较小。这说明现阶段在服务业落实节能减排政策，虽然会对经济增长产生一定影响，但这种影响正随着其他要素投入增加而减小。因此，可以通过提升能源效率和优化能源等要素投入结构来减弱这种影响。

第二，时变参数模型刻画了服务业能源消费和经济增长之间的动态非线性关系。这种非线性关系表明在不同时期其他因素对能源贡献弹性具有显著影响。Granger因果检验表明，交通邮政业能源消费和行业增长之间因果关系不显著，而批发餐饮业存在能源消费到经济增长单向Granger原因。这说明对于交通邮政业而言，无论是经济增长波动还是能源消费波动，两者的相互影响在统计意义至少表现不明显，而在批发餐饮业能源投入能迅速促进其增长。因此，应该注意应对节能减排对消费领域带来的不利影响。

第三，Tapio脱钩评价结果表明，服务业能源消费与经济增长之间的依赖程度有逐步加剧的趋势。评价结果表明虽然二者多数年份处于弱脱钩状态，但有向扩张连结和扩张负脱钩状态转移的趋势。因此，应该从战略高度上重视这种变化趋势，积极落实服务业的节能减排措施。

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[责任编辑 杨 瑜]

2016-06-10

国家社会科学基金一般项目(14XGL003)；四川省教育厅人文社会科学重点项目(13sa0126)；四川省区域和国别重点研究基地四川农业大学德国研究中心2014年度资助项目(ZDF1406)。

张宽(1989—)，男，硕士研究生，研究方向为产业经济学。

简介：漆雁斌(1967—)，男，教授，博士，博士生导师，研究方向为农业产业经济。

F424

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2095-1124(2016)04-0050-09