经济发展和能源结构调整约束下中国政府投资决策问题研究

王信敏++丁浩

摘要：科技发展投资、固定资产投资、非化石能源生产投资是当前中国经济发展、能源结构调整的重要依托，在当前经济发展和能源结构调整约束下，基于JohansenJuselius协整检验构建CD生产函数，在此基础上构建科技发展投资、固定资产投资、非化石能源生产投资的投资决策模型，基于1995—2014年数据及中国《十三五规划》提出的能源结构和经济增长目标，对中国政府的投资决策问题进行研究。结果显示：在“十三五”期间经济发展和能源结构约束下，中国非化石能源产量应至少保持年均704%的复合增长率，非化石能源生产投资应至少保持年均998%的复合增长率；在保持2014年全社会固定资产投资比重条件下，“十三五”期间中国科技投资应至少保持年均794%的复合增长率。提高科技发展投资和提高全社会固定资产投资比重均有助于实现经济发展目标，但提高科技发展投资水平对经济发展的边际效用远高于全社会固定资产投资比重，科技发展投资对全社会固定资产投资有较好的替代效用。

关键词：能源结构调整；科技发展；非化石能源生产；投资决策路径

中图分类号：F124文献标识码：A文章编号：16735595（2017）02000708

一、引言

2014年，国务院办公厅、发改委分别发布了《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》和《国家应对气候变化规划（2014—2020年）》，明确了2020年中国能源发展的具体目标：到2020年，一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，非化石能源占一次能源消费比重达到15%，在严峻的能源形势和环境压力下，中国将严格控制能源消费总量特别是煤炭消费总量，优化能源结构，加快发展风电、太阳能等非化石能源产业。同时在《十三五规划》中建议，进一步强调约束性指标管理，实行能源总量和强度目标双控；提出了中国经济保持中高速增长的目标，2020年国内生产总值要比2010年翻一番。在能源结构和经济发展的目标约束下，中国如何更好地进行投资决策成为一项重要内容。

经济发展与能源、科技、投资等均具有较为复杂的相互依存关系。赵进文、范继涛研究发现，中国能源消费与经济增长之间存在明显的内在结构依从关系，当GDP增长率不超过1804%时，经济增长对能源消费的影响具有相对稳定性[1]；反之，能源消费对于经济发展同样存在较大影响。鄢琼伟、陈浩的研究表明，GDP、能源消费与中国GDP总量之间存在显著的协整关系，同时长期能源消费对GDP存在单向因果关系。[2]Kais和Sami对全球58个国家的数据进行了研究，也证实了经济和能源消费的这种相互依存关系。[3]科技作为经济发展的重要驱动要素，是中国传统生产要素驱动经济增长的粗放式发展向集约式发展的核心动力，科技创新驱动经济发展是当前经济转型的主要任务。[4]唐未兵、傅元海研究了科技投入对经济增长集约化水平的影响，结果表明科技创新对于经济增长集约化水平具有正面作用，且这种正面作用随时间不断变化。[5]科技对经济发展同样具有区域差异。范柏乃等的研究表明，财政科技投入、R&D经费投入、R&D人员投入等因素对中国东、中、西部地区经济发展的作用差异较大。[6]在当前投资拉动型的经济发展模式下，地方政府投资行为对中国GDP增长具有较大的促进作用[7]，对能源消耗同样具有较大影响。彭昱研究表明，政府在能源相关产业的投资能够显著降低能源消费强度，尤其在制造业中的能源相关固定资产投资，效果更为明显[8]。Luís Augusto Barbosa Cortez等的研究[9]证实了彭昱的观点，巴西政府的投资决策同样对巴西的能源消费产生了长期的影响，不同之处在于巴西的投资主要倾向于能源消费中的科技发展。上述研究主要涉及经济、能源、科技、投资等不同指标的相互关系，能够为政府投资决策提供方向性的指导，但对于能源消费、经济发展等多种目标下投资决策的实现路径并未涉及。在多种约束目標下如何进行投资决策的研究中，Yongbin Zhu、Zheng Wang研究了碳排放预算下的经济增长和排放控制的最优路径，提出了科技发展投资的合理路径[10]；朱永彬等以研发投资为减排手段，构建了最优经济增长和碳排放强度目标约束下的最优控制模型，提出了在减排目标和社会福利最大化目标下的最优研发投资路径及经济平稳增长路线[11]；潘见独等通过建立二阶随机模型，研究了制造业企业面对碳排放权交易价格不确定性时的减排科技最优投资路径和最优碳排放权交易量[12]；Bosetti等在对能源技术细分的基础上，探讨了温室气体排放约束目标下的能源投资和R&D投资决策问题[13]。

多种约束目标下投资决策的相关研究主要集中于某一方面的投资决策优化问题，即针对经济、环境约束下的科技发展投资，未涉及不同种类投资间的相互替代关系，本文结合当前中国经济发展和能源结构约束，以科技、能源、固定资产投资等作为经济发展的主要影响因素，首先构建科技发展、非化石能源生产、全社会固定资产投资决策模型，在此基础上研究科技发展投资、非化石能源生产投资、全社会固定资产投资方面的投资决策问题，提出“十三五”期间中国能源结构约束和经济发展目标下的科技发展投资、非化石能源生产投资和全社会固定资产投资等政府投资决策的建议。

二、模型的建立

（一）科技发展水平评价方法

由于科技水平是GDP的主要影响指标之一，也是本研究中生产函数的自变量之一，本文首先采用因子分析法对中国历年科技发展水平进行评价，进而将评价结果T（t）标准化值应用到生产函数中。科技发展水平评价具体步骤如下：

一是科技发展水平评价指标体系构建。科技发展水平评价指标采用章穗等构建的评价指标体系[14]，该体系包括科技产出、科技投入、科技对经济的影响、科技对社会的影响4类一级指标和24项二级指标。

二是利用因子分析法对中国历年科技发展水平进行评价。上述24项指标间是否存在相关性难以做出判断，本文选用因子分析法进行评价，获得中国科技发展水平历年评价结果，记为T（t）。

三是标准化处理，获得科技发展水平评价值。由于科技发展水平评价体系需要对数处理，因此选用的标准化方法为：T*（t）=T（t）/min{T（t）}。

（二）生产函数构建与协整检验

三、中国科技发展与非化石能源生产的投资决策问题分析

（一）相关参数核算

根据数据的可得性，模型选择2014年作为初始时刻，2020年为终端时刻，即设t0=0，tf=6。模型初始时刻和终端时刻固定，各变量均以2014年值作为初始条件，以2020年值作为终端条件，其中K（t）、I（t）、IB（t）、u（t）和v（t）根据相关约束条件确定，若无相关约束，则为终端自由变量。

在模型有关参数的测算过程中，有关价格的变量均以1978年不变价格进行处理。首先采用1995—2014年科技水平评价指标体系各数据（数据来源于《中国科技统计年鉴》和《中国统计年鉴》）进行因子分析，样本的KMO检验值为0791>07，适合采用因子分析方法，共获得5个公因子，累计方差贡献率为9378%，根据因子载荷矩阵计算各年度科技水平评价值T（t），标准化后为T*（t）。采用1995—2014年GDP数据和能源消费总量（数据来源于《中国统计年鉴》）计算lnG（t）-lnT*（t）和lnE（t）。资本存量K（t）采用永续盘存法核算，有关K（t）的测算采用徐杰等人的方法[17]，其中折旧率δK=884%，1995年的资本存量为32 0649亿元（1978年不变价格），采用历年全社会固定资产投资数据计算lnK（t）。在此基础上对数据进行平稳性检验，结果见表1。表1显示，各项数据的原序列和一阶差分均不平稳，二阶差分平稳，即满足I（2）。

比较logL、LR、FPE、AIC、SC和HQ准则推荐结果，取JohansenJuselius协整检验的原VAR模型滞后阶数为2，因此协整检验的滞后阶数为1，JohansenJuselius检验结果见表2。由表2可知，无约束协整秩检验和极大特征根协整检验都在5%显著水平下存在一个协整方程，同时可知均衡关系式为：

资本存量I（t）、IB（t）均采用永续盘存法核算，科技资本折旧率及资本存量采用杨林涛等人的估算方法[18]，其中科技资本折旧率为δIi=10%，科技资本存量（1995年）为4132亿元（折算为1978年价格），根据式（22）中常数值及科技水平评价值计算A（t），利用线性回归方法可获得g和g0。非化石能源产业投资考虑水电、核能、风能、太阳能、地热潮汐的年度投资情况（数据来源于《中国电力年鉴》），折旧率采用翁宏标等人的核算结果[19]中的电力行业折旧率（2000—2007年平均值，619%），利用线性回归方法可获得gB和gB0的值。消费能源全部为化石能源时经济的损失率q参考于渤等人的核算结果[20]，取q=29%。最终测算的各参数值见表3。

（二）能源结构和经济发展约束分析

在能源控制约束中，中国将能源消费总量控制作为《十三五规划》重点之一，同时《国家应对气候变化规划（2014—2020年）》提出，到2020年一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，非化石能源占一次能源消费的比重控制在15%左右，在经济发展约束中，中国《十三五规划》提出，到2020年国内生产总值比2010年（759966亿元，1978年不变价格）翻一番，因此可以构建模型的约束条件：

四、结果分析

在中国能源消费总量48亿吨标煤的控制目标下，根据式（26）、（27）绘制的中国能源消费变化轨迹如图1所示。由图1可知，中国能源消费总量在2015—2020年将以年均9000万吨标煤的速度增长，化石能源消费量也保持增长趋势，年均增长4846万吨标煤，年均复合增长率为124%，2020年化石能源消费总量将达到408372万吨标煤，因此在煤炭消费占比大幅下降的需求形势下，中国化石能源供应仍将面临较大的压力。

中国非化石能源消费量在2020年要达到能源消费总量的15%，根据式（26）绘制的变化轨迹见图2。由图2可知，中国非化石能源消费量将从2014年的47840万吨标煤（占比112%）达到2020年的71950万吨（占比15%），因此中国非化石能源生产只有保持年均4019万吨标煤的增长或年均704%的复合增长率，才能实现非化石能源消费量占比15%的目标。

在非化石能源消费占比15%的约束下，根据式（30）绘制2015—2020年中国非化石能源生产投资规模图，见图3（2014年为不变价格）。由图3可知，2015年非化石能源生产投资额应达到5181亿元（3197亿元，2014年价格），至2020年，非化石能源生产投资额度应达到7723亿元（4765亿元，2014年价格），2015—2020年应至少保持年均559亿元（345亿元，2014年价格）的非化石能源生产投资增幅，年均复合增长率约为998%。

已知的前提下，科技发展投资与全社会固定资产投资共同影响着经济的增长水平。根据式（31）绘制的科技发展投资决策路径见图4。当2015—2020年全社会固定资产投资占GDP比重保持2014年水平8023%时（a=0），中国科技发展投资应保持年均1727亿元（10654亿元，2014年价格）的增长，2020年才能达到28148亿元（173694億元，2014年价格），年均复合增长率应达到794%。若全社会固定资产投资占GDP比重逐年提升1%，即到2020年全社会固定资产投资占GDP比重要达到8623%，中国科技发展投资（a=+001）保持年均1523亿元（9397亿元，2014年价格）的增长，在2020年才能达到26926亿元（166153亿元，2014年价格），年均复合增长率为715%；若全社会固定资产投资占GDP比重逐年提升2%时，中国科技发展投资（a=+002）保持年均增幅1331亿元（8213亿元，2014年价格）的增长，2020年才能达到25775亿元（159051亿元，2014年价格），年均复合增长率为638%。当全社会固定资产投资占GDP比重逐年降低1%，即到2020年全社会固定资产投资占GDP比重达到7423%，中国科技发展投资（a=-001）保持年均1944亿元（11993亿元，2014年价格）的增长，2020年才能达到2945亿元（181728亿元，2014年价格），年均复合增长率为876%；当全社会固定资产投资占GDP比重逐年降低2%时，中国科技发展投资（a=-002）至2020年需达到3084亿元（190306亿元，2014年价格），年均复合增长率为961%。

在经济发展目标约束下，科技发展投资与全社会固定资产投资占比具有明显的替代关系，如图5所示。适当降低全社会固定资产投资占比，同时提高科技发展投资额度；或提高全社会固定资产投资占比，同时降低科技发展投资额度，均能实现经济发展目标。科技发展投资提升具有较高的边际效用，科技发展投资的边际效用虽呈现缓慢降低趋势，但趋势并不明显，因此从中国目前较高的全社会固定资产投资比重来看，努力提升科技发展投资，适当降低全社会固定资产投资占比，是较为合理的选择。

五、结论

非化石能源消费比重提升和科技发展是中国未来经济发展和环境改善的着手点，是中国“十三五”期间提出的约束目标，通过对中国科技发展、非化石能源生产和全社会固定资产投资决策问题的研究，可以得到以下结论：（1）为实现“十三五”中国非化石能源消费的占比目标，中国非化石能源产量应至少保持年均704%的复合增长率，非化石能源生产投资应至少保持年均998%的复合增长率。（2）若保持现有的全社会固定资产占比水平，“十三五”期间中国科技水平投资应至少保持794%以上的年均复合增长率。若全社会固定资产投资占比提高1%，科技发展投资年均复合增长率应达到715%；若将科技发展投资的年均复合增长率提高到876%，则可以将全社会固定资产投资再降低1%。（3）科技发展投资与全社会固定资本投资具有较强的替代效应，加大科技发展投资，提升固定资本投资效率，降低全社会固定资产投资比重，同样可以实现经济发展和能源结构调整的约束目标，因此“十三五”期间中国政府在决策中应充分利用科技发展投资的替代效应，合理降低全社会固定资产投资，增加科技发展投资，使经济持续向集约式发展模式转变。

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责任编辑：张岩林

Abstract： Technology development， fixed assets and nonfossil energy investments play key roles in Chinese economic development and energy structure adjustment. With current economic development and energy structure adjustment constraints， CD productivity function is established based on JohansenJuselius test， and the investment decision model of technology development and nonfossil energy production is built. With the data from 1995-2014， the investment decision problem with energy structure constraints and economic development goal in China is studied. The results show that nonfossil energy production should maintain the compound growth rate of 704% per year in the period of 2015-2020， and investment on nonfossil energy production should maintain the compound growth rate of 9.98% at least. At the rate of 2014 in total investment in fixed assets， technology investment in China should keep the compound growth rate of no less than 7.94%. Both the enhancement of technology investment and total investment rate in fixed assets can help to achieve the economic development goal， however， marginal utility to economic development in enhancing the technology investment level is greater than total investment rate in fixed assets. Technology investment can substitute effectively the investment in fixed assets during the process of economy.

Key words： energy structure adjustment； technology development； nonfossil energy production； investment decision path

收稿日期： 20161112