中国经济增长对煤炭的依赖及其分解分析

张 磊 郭 峰

(中国矿业大学管理学院，江苏省徐州市，221116)

经济与能源的依赖关系一直以来都是学术界关注的话题。已有研究认为经济发展过程中经济与能源的关系大致分为三个时期：发展初期的农业、手工业对能源需求较小，发展中期的工业对能源需求较大，而发展后期的服务业对能源需求又会降低，因此，整体呈现“倒U”型的需求形态。目前我国正处于发展中期，工业化和城镇化快速发展的阶段，相对而言经济的增长对能源的需求较大。再加上我国资源禀赋分布不均，煤炭相比于其他能源资源较为丰富，因此我国经济的发展对煤炭的依赖程度较大。

基于上述情况，经济增长与煤炭之间的关系成为我国学者们研究的热点。大部分学者进行了经济增长与煤炭消费之间的格兰杰因果关系研究，有的认为经济增长与煤炭消费之间没有确定的因果关系，有的认为存在经济增长到煤炭消费的单向因果，有的认为存在煤炭消费到经济增长的单向因果，还有的认为经济增长与煤炭消费之间存在双向因果。同时，部分学者对二者之间进行了协整分析，有的得出经济增长与煤炭消费之间存在长期均衡关系，有的得出二者之间不存在长期均衡关系。以上研究中分析的数据、角度不同，得出的结果各不相同。少数学者还通过对二者进行相关分析、建立变参数模型、变结构协整模型和双对数回归模型等，结合数据来研究二者之间的具体关系。在依赖程度研究方面：一般而言，经济发展过程中会用煤炭消费增量百分比与GDP增量百分比的比值和煤炭消费量与GDP的比值，即煤炭消费弹性和煤炭强度来反映经济对煤炭的依赖程度。其中，煤炭消费弹性越小，则经济增长对煤炭的依赖程度越小。煤炭消费弹性为负，说明经济的发展对煤炭的需求出现下降趋势，达到理想中的“脱钩”。煤炭强度的大小则整体上体现经济对煤炭依赖程度的强弱。除了普遍认同的煤炭消费弹性和煤炭强度可以反映经济对煤炭的依赖外，仅有个别学者通过定义经济发展对煤炭的依赖指数，建立指标体系对依赖度进行定量分析。就目前来看，学术界似乎在经济对煤炭依赖的度量方面没有更多的研究。

然而，就上述研究情况来看，对依赖度进行定量分析中，由于统一的标准难以确立，指标体系的完善度以及各分项权重的设定因人而异，使得结果千差万别，难以把握。细致分析煤炭消费弹性和煤炭强度，会发现对依赖度的描述并不准确。事实上，煤炭消费弹性反映单位GDP增长率而引发的煤炭增长率，只能说明两个量之间的相对增长关系的依赖程度，而对于煤炭效率低即煤炭强度大的国家，即使由单位GDP增长率引发的煤炭增长率较小但煤炭使用基数大，数量增长程度也会远大于GDP，所以煤炭消费弹性小并不能说明依赖程度小。同理，单个的煤炭强度也不能直观完全反映经济发展对煤炭的依赖程度。它仅仅体现出了目前平均单位GDP的煤炭消费量，难以反映经济的增长与煤炭的关系。

为了解决上述问题，更加直观准确地反映经济增长对煤炭的依赖，本文定义依赖值来反映这种关系。依赖值=煤炭消费增量/GDP增量=煤炭消费弹性×基年煤炭强度。即一段时间内，平均每增加单位GDP需要增加的煤炭量。同时它恰好是煤炭消费弹性和煤炭强度的乘积，前者表示增长过程的依赖关系，后者表示增长的基础，反映整体的依赖程度。因此它是融合了两个反映经济对煤炭依赖度的综合指标。

此外，为了改善我国经济发展对煤炭过度依赖的能源消费情况，协调经济发展与资源持续开发及环境保护之间的关系，合理控制煤炭资源开发规模，指导当前“煤改电”、“煤改气”等政策的有效实施，有必要对前文中定义的依赖值的影响因素进行深入分析。由于LMDI方法分解结果的无残差等优良特性，本文采用LMDI方法将依赖值的影响因素分解为煤炭消费弹性效应和煤炭强度效应。通过分析1978-2016年的数据，观察各效应对依赖值的影响程度，揭示出经济对煤炭依赖程度的变动机制(路径)，并提出优化依赖度的相关建议，为有关政府部门更好地把握经济发展的特征，合理制定相关政策提供更多的参考。

1 研究设计

1.1 研究方法

定义某个时期内煤炭消费的变化量与GDP变化量的比值为经济发展对煤炭消费的依赖值，即单位产值的增加对煤炭需求量的要求，反映一段时间内经济发展对煤炭需求程度的平均度量，简单表示为式(1)：

(1)

式中：t、0——t期和基期；

Ct——t期的煤炭消费量；

C0——基期的煤炭消费量；

GDPt——t期的经济增加值；

GDP0——基期的经济增加值；

I0-t——基期到t期经济发展对煤炭的依赖值，依赖值越小表示经济增长对煤炭的依赖越小，依赖值为负表示经济增长与煤炭达到理想中的“脱钩”。

依赖值的变化，细致反映了当下经济与煤炭的依赖关系变化。为了进一步揭示这些变化的原因，根据LMDI模型的原理结合式(1)构建依赖值的分解模型为式(2)：

(2)

I0-t=m0-t×n0-t

(3)

式中：m0-t——基期到t期的煤炭消费弹性，为该时段内煤炭增长率与GDP增长率的比值，即单位GDP增长速度所对应煤炭的增长速度，反映经济增长对煤炭的依赖，一定程度上体现煤炭的创造GDP的能力；

n0——基期的煤炭强度，为基期内煤炭消费量与GDP的比值，即平均每单位GDP所消费煤炭的数量，反映整体经济对煤炭的依赖，一定程度上体现煤炭的使用效率。

对于公式(3)，等式两边对时间t求导，并同时除以I，进行时期[T-1～T，T～T+1]区间积分表达为式(4)：

由式(4)计算后得到式(5)：

式中：IT-1～T和IT～T+1——时期T-1～T之间和时期T～T+1之间的依赖值；

mT-1～T和mT～T+1——时期T-1～T之间和时期T～T+1之间的煤炭消费弹性；

nT-1～T和nT～T+1——时期T-1和时期T的煤炭强度。

定义从T-1～T到T～T+1之间依赖值的变化为ΔI，结合式(5)可得到式(6)：

(6)

其中，ΔIm和ΔIn分别为式(7)和式(8)：

(7)

(8)

式中：ΔIm——煤炭消费弹性效应的影响；

ΔIn——煤炭强度效应的影响，当效应值为正，表示该效应造成了依赖值的增加；当效应值为负，表示该效应造成了依赖值的减少。

1.2 数据来源及计算处理

本文所用数据为1978-2016年逐年GDP(以1990年为不变价格)及煤炭消费量(折合成标准煤)，均来自《中国统计年鉴》。在使用LMDI方法进行分解计算时，会出现零值或负值这些特殊问题，为了使其对任何情况都适用，Ang B. W.等深入研究了分解过程中出现的零值和负值问题，并给出了出现这些情况的使用法则，见表1。本文计算过程中出现零值或负值均按照该法则进行处理。

表1 LMDI方法应用法则

2 结果及分析

2.1 依赖值的变化情况

各段时间的依赖值反映在此期间中国经济增长对煤炭的依赖情况，运用上述数据进行计算及统计分析，各阶段依赖值变化如图1所示。

由图1可知，自改革开放以来，我国经济发展对煤炭的依赖值的变化大致可以分为4个阶段。第一个阶段包括1978-1989年，该阶段除了1980-1981年由于整体用能的减少导致依赖值反常外，整体维持在3 t标准煤/万元上下。改革初期，放开市场经济，扩大企业自主权，但整体处于尝试阶段，经济增长方式没有太大变化，因此依赖值基本稳定。第二个阶段包括1989-1997年，该阶段依赖值整体呈下降趋势。改革开放后，到了20世纪90年代市场经济开始活跃，在原本的经济基础上，因为大量民营企业的进入，低能耗的产业产值占比增加，导致该阶段平均增加单位GDP需求的煤炭量由3.83 t标准煤/万元降低到-0.68 t标准煤/万元，1997年受亚洲金融危机的影响，国内外需求降低，使得依赖值降到负值。第三个阶段包括1997-2005年，该阶段依赖值总体呈上升趋势且依赖值增幅较大，其中2002-2005年，依赖值均大于3 t标准煤/万元，这样的情况也比较符合进入新世纪的中国。2001年中国加入世贸组织后，与国外贸易日益频繁，市场经济非常活跃。日用品及手机、汽车等服务工具需求较大，另外大量外资代工厂的设立迫使制造业发展迅速。同时伴随着城镇化和工业化的进一步发展，对煤炭的需求急剧增加。该阶段高能耗产业主导经济，平均每增加万元GDP需求的煤炭量由-0.68 t标准煤升高到3.32 t标准煤。第四个阶段包括2005-2016年，该阶段虽然有过波动，但依赖值总体上呈下降趋势。其中，2008-2011年依赖值上升明显。究其原因是2008年国际金融危机影响下，我国出口业受到很大的影响。国家陆续投入4万亿元来拉动内需，主要改善住房、铁路、公路等基础设施。因此水泥和钢铁等高耗煤产品需求较大，导致这期间依赖值由0.34 t标准煤/万元上升到1.67 t标准煤/万元。2011年之后一直回落到2016年的-0.26 t标准煤/万元，一个相对较低的水平，进入中国经济的新常态。从依赖值的整体变化过程来看，它诠释了经济增长在具体时间点对煤炭的依赖程度，侧面反映了我国经济发展在各个时间点的细节，对政策的分析与制定具有重要的参考意义。

图1 1978-2016年经济对煤炭依赖值趋势变化

2.2 依赖值变动效应分析

在明确依赖值变化情况的基础上，进一步分析其影响因素。采用上述模型对1978-2016年间的煤炭依赖值变动进行分解，计算出各分解因素的逐年效应和累计效应，结果见表2。由表2可知，1978-2016年中国经济对煤炭依赖值总体降低了2.96 t标准煤/万元。其中，煤炭消费弹性变动导致煤炭依赖值降低了1.89 t标准煤/万元，煤炭强度变动导致煤炭依赖值降低了1.07 t标准煤/万元。

表2 1978-2016年中国经济对煤炭依赖值变动的效应分析 t标准煤/万元

根据表1可以计算得到各分解因素的累计贡献率和逐年贡献率，见图2和图3。

图2 各影响因素对依赖值的累计效应贡献率

图2反映了分析期间各效应变动占总效应变动的比重，煤炭消费弹性的累积效应占依赖值变动总效应的63.8%，煤炭强度的累计效应占依赖值变动总效应的36.2%。同时可以看出两效应均为负值，均促进了依赖值的下降，且煤炭消费弹性效应作用更大。这表明经济增长对煤炭依赖的程度受煤炭消费弹性和煤炭强度的影响明显。说明分析期间，整体上产业结构的调整、能源结构的优化、管理水平的提高、节能技术的进步，提高了用煤效率，降低了煤炭消费弹性和煤炭强度，从而使得依赖值下降明显。

图3 各影响因素对依赖值的逐年效应贡献率

图3反映了煤炭消费弹性效应和煤炭强度效应对依赖值变动总效应的逐年影响贡献情况，可以看出改革开放初期即1978-1996年，煤炭消费弹性效应对依赖值作用有时表现为促进有时表现为抑制，对依赖值的影响不定，但煤炭强度对依赖值增加的抑制作用明显，分析可知，此时的中国市场化刚刚起步，由于产业结构的转变及技术引进等原因，煤炭强度持续明显降低。此后到几年内，煤炭依赖值主要受到变化不定的煤炭消费弹性效应的影响。2003-2006年间一反常态，煤炭强度促进了煤炭依赖值的增长，煤炭消费弹性对煤炭依赖值的增长起到了抑制作用。这期间由于社会固定资产的投资，中国经济高耗能产业占比较大，虽然煤炭消费弹性在减小，但煤炭强度却越来越大。2004-2008年间，煤炭消费弹性连续5年抑制煤炭依赖值的增长，这与在煤炭强度升高环境下的政策密不可分。2008年之后，煤炭强度效应对煤炭依赖值的增长作用不明显，煤炭消费弹性效应的影响不稳定，煤炭依赖值的变动主要受到煤炭消费弹性效应的影响。

通过上述分析可以发现，煤炭依赖值变动，受到煤炭消费弹性效应和煤炭强度效应的影响显著，且受单个效应影响的效果以及大小并不确定。有时二者是同向影响，有时二者是反向影响，有时受一种效应影响较大，有时受两种效应影响大小相近。

图4 1979-2016年煤炭消费弹性和煤炭强度的趋势变化

进一步分析煤炭消费弹性和煤炭强度之间的关系，1979-2016年煤炭消费弹性和煤炭强度趋势变化见图4。由图4可知，1979-2001年，煤炭消费弹性维持在1以下，此时煤炭强度逐年下降。2002-2005年，煤炭消费弹性超过1，此时煤炭强度开始上升。之后到2016年，煤炭消费弹性虽然波动较大但始终小于1，煤炭强度缓速下降。这样的情况也符合常理，当煤炭消费弹性大于1时，煤炭增量大于GDP增量，煤炭强度呈上升趋势。同理，煤炭消费弹性等于1时，煤炭强度保持不变。煤炭消费弹性小于1时，煤炭强度减小。结合图1中1978-2016年我国煤炭依赖值的变化趋势，可以得到很好的印证。1979-2000年，煤炭消费弹性小于1，煤炭强度减小，此时依赖值呈下降趋势。2001-2003年，煤炭消费弹性呈上升趋势且大于1，煤炭强度同时增大，导致依赖值增长明显。2003-2005年，煤炭消费弹性呈下降趋势且大于1，煤炭强度同时增大，导致依赖值仍处高位，下降并不明显。2005-2016年，煤炭消费弹性小于1，煤炭强度减小，依赖值呈下降趋势。

在发达国家的工业化进程中，当由低收入向中等收入水平发展时，能源消费水平会上升，能源的增长速度一般大于GDP的增长速度，此时能源消费弹性大于1。随着产业结构的调整、技术的进步、管理水平的提高，能源消费弹性小于1。直到能源消费达到一定水平并保持稳定后，能源消费弹性等于1。在此期间，对应的煤炭强度会先增大，后减小，整体呈“倒U”型，并且达到稳定后的期末端点比期初端点要低，期间的差距即为产业结构、技术和管理水平等的变化带来的效应。

所以一般的经济发展对煤炭依赖值的变化路径如下：经济发展初期，煤炭强度较大，煤炭消费弹性大于1，随着技术的进步、产业结构的调整、能源结构的优化，煤炭消费弹性逐渐减小到1的过程中，此时煤炭强度仍然在增大，所以煤炭的依赖值下降不明显。随着经济过程的进一步发展，煤炭消费弹性开始小于1，此时煤炭强度开始下降，煤炭依赖值受两个因素的同时影响，开始明显下降。随着经济结构的深度发展，煤炭消费弹性为负，经济增长的同时煤炭需求量在下降，达到理想中的“脱钩”，煤炭强度下降加速，此时煤炭依赖值为负，表示不依赖程度，值越小表示“脱钩”程度越大。随着经济结构的稳定，煤炭消费维持到一定水平后，煤炭消费弹性回升并向1靠近，此时依赖值达到一个较低的水平，且近似为煤炭强度的大小。因此，只有煤炭消费弹性和煤炭强度同时都小，才能说明经济对煤炭的依赖程度或“脱钩”程度。耗煤产业产值的少量减少和第三产业产值的突然增加，可能造成煤炭消费弹性短暂性为负值，只能说明该时点的经济增长与煤炭“脱钩”，但实际上此时煤炭强度仍旧很大，并不能说明整个经济与煤炭的“脱钩”。

综上可知，经济运行中，靠产业结构的优化、能源结构的调整、技术的进步和管理水平的提升，缩短出现煤炭消费弹性大于1的发展期间，是保持煤炭依赖值持续降低的最佳方法。在此基础上，尽量科学调整，逐步降低煤炭消费弹性直至为负，最终煤炭消费弹性和煤炭强度“双低”的维持，才是经济发展与煤炭“脱钩”的标志。

3 结论与建议

(1)本文定义的煤炭依赖值，避免了煤炭消费弹性只反映经济增长与煤炭消费相对增长关系之间的依赖，也避免了煤炭强度只反映整体上经济发展与煤炭消费平均的依赖。可以综合煤炭消费弹性的增长依赖信息和煤炭强度的基础依赖信息，直观反映出经济增长对煤炭的依赖程度，为学者和相关部门更好地把握中国经济发展特征提供支持。

(2)煤炭依赖值的变化受到煤炭消费弹性效应和煤炭强度的显著影响，其中煤炭消费弹性影响更大。较大的煤炭消费弹性和煤炭强度会使煤炭依赖值处于较高水平，应通过技术的进步、产业结构的调整、能源结构的优化等来减小煤炭消费弹性和煤炭强度，从而降低煤炭依赖值。

(3)最近几年的数据来看，中国正在努力调整产业结构，鼓励创新，加大科学技术的研发力度，煤炭强度在逐年降低。煤炭消费弹性虽然小于1，但仍在摇摆，这使得煤炭依赖值变化也不稳定。在新常态的经济形势下，我国应该稳步调整，将煤炭消费弹性稳定在小于1的基础上逐步降低，最终维持到煤炭消费弹性和煤炭强度均较低的煤炭依赖值水平。