河北省能源消费与经济增长关系研究

杜俊慧，王红霞，刘 伟

(华北科技学院，北京 东燕郊 065201)

0 引言

近几十年来，以煤炭、石油、天然气等非再生资源的大量消耗带来经济增长，同时带来了大量的生态与环境问题。废气、废水和固定废弃物等大量地排放，不仅影响了居民的健康，而且威胁社会经济的可持续发展。中国的能源生产与消费也引起了习近平同志高度重视，提出推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和全方位加强国际合作等要求[1]。河北省作为中国人口大省和经济强省，重工业在国民经济中占比较高，能源需求仍然强劲，但自身资源严重不足，能源矛盾和问题日益突出。要解决这个矛盾，我们需要在习近平同志能源生产和消费革命要求的指导下，分析河北能源消费与经济增长之间的内在联系。近十几年来，国内外学者对能源与经济之间关系进行大量的理论与实证研究。Ugur和 Ramazan (2003)使用十个新兴国家和七国集团的面板数据，进行了时间序列分析，检验能源消费与经济存在因果关系[2]。Azam (2015)使用1980-2012 年时间序列数据，研究东盟国家能源和经济的关系，其结果表明能源经济增长存在长期的关系[3]。Moradbeigi(2016)采用 63个石油产出国的2000-2010 年间数据进行分析，发现石油交易对经济的增长有负向影响[4]。通过对国外学者能源与经济关系的相关文献整理与研究，发现由于研究对象的能源禀赋、政治环境和经济发展阶段的不同，对于能源与经济增长之间关系并没有形成一致的认识。国内学者为了发现能源与经济增长之间的内在联系也做了大量的实证研究。杨宏林(2004)使用动态变化方程，研究如何利用能源的条件下实现经济的增长，得出只有通过生产技术的提高、能耗的降低和能源利用率才能实现经济的可持续增长[5]。邵帅(2009)和韩健(2013)等都证明能源输出区域“资源诅咒”的存在，数据分析表明能源阻碍了资源型地区经济的增长[6,7]。国内有些学者认为能源对经济增长是有利的，能源对经济增长抑制是在特定的情况下才发生的。梁云和郑亚琴(2015)使用1998-2011中国省际面板数据进行实证研究，证明能源与经济增长具有显著的倒U型关系[8]。刘尧(2018)采用IPAT模型，分析了中国2004-2016年能源消费和经济增长的关系，结果表明大部分年份经济增长和能源消耗相对脱钩[9]。董煜运用 LSTVAR模型和GIRF广义脉冲响应函数，分析我国1999～2018年工业经济增长与能源消费的时变性[10]。李影等使用山西省2000-2016年能源与生产总值的统计数据，采用灰色系统理论，对山西省能源消费与地区生产总值的灰色关联程度进行了量化分析[11]。国外与国内学者已经对能源消费与经济增长的关系做了大量研究，由于研究选取对象不同、研究方法使用不同、数据时间结点不同得出的结论差距较大。

本文主要分析河北省能源消费和经济发展的关系，首先采用灰色关联度分析法研究能源消费总量、以及煤炭、石油、天然气、电力等能源消费量与经济增长之间的关联程度；然后采用Tapio脱钩模型分析河北省生产总值和三次产业能源消费与经济增长的脱钩状态；在此基础上，为河北省提出低碳、可持续经济增长的对策。

1 河北省能源生产与消费基本状况

河北省环抱北京，毗连天津，横跨华北与东北两区，矿产资源丰富。煤炭探明储量229.01亿吨；石油探明储量27.00亿吨，天然气储量1800.00亿立方。2017河北省的能源生产量为6778.54万吨标准煤，其中原煤占67.31%，原油占11.36%，天然气占2.98%，一次电力及其他能源占18.34%。同年，河北省的能源消费量为30385.88万吨标准煤，其中煤炭占83.71%，石油占7.97%，天然气占4.23%，一次电力及其他能源占4.09%。

从图1可知，河北省能源生产总量增长平稳，由2001年的5656.12万吨标准煤增长到2017年6778.54万吨标准煤，增长了19.84%，年平均增长率为1.24%；原煤生产量由2001年的920.55万吨增长到2017年4813.84万吨，增长了422.93%，年平均增长率为26.43%；原油生产量由2001年的513.22万吨增长到2017年539.11万吨，增幅减小；天然气生产量由2001年的5.21亿立方米到2017年7.39亿立方米，增长了41.84%，年平均增长率为2.62%；一次电力及其他能源生产量由2001年的901.63亿度到2017年2871.10亿度，增长了218.43%，年平均增长率为13.65%；2001-2017年河北省的原煤和一次电力及其他能源生产量增长较为快速，其他能源基本呈低速增长。

图1 2001-20017河北省能源生产与消费情况表

随着经济快速增长，河北省能源消费量增长较快。河北省的能源消费总量由2001年12114.29增长到2017年30385.88万吨标准煤，增长了150.82%，年平均增长率为9.43%；煤炭消费量由2001年的12641.00万吨增长到2017年27417.13万吨，增长了116.89%，年平均增长率为7.30%；原油生产量由2001年的670.55万吨增长到2017年1693.45万吨，增长了152.55%，年平均增长率为9.53%；天然气生产量由2001年的6.97亿立方米到2017年96.70亿立方米，增长了1287.37%，年平均增长率为80.46%；一次电力及其他能源生产量由2001年的867.55亿度到2017年3579.67亿度，增长了312.62%，年平均增长率为19.54%；河北省能源消费长期以煤炭为主，天然气及其他清洁能源比例较低。

通过对比河北省的能源生产总量和消费总量，可以看出河北的能源生产不能满足本省能源消费，并且差距越来越大，供求矛盾日益紧张。河北省能源消费呈现出能源消费总量增长较快，结构单一，过度依赖煤炭，清洁能源使用率较低等特征。

2 河北省能源消费与经济增长灰色关联分析

1982年中国学者邓聚龙教授提出灰色系统理论，灰色关联分析法是灰色系统理论中的一种系统分析方法。灰色关联分析法是通过序列曲线几何形状的相似程度来判断相应序列之间关联程度。由于灰色关联分析法是按照发展趋势作分析，对样本量的多少和样本规律都没有太高要求，计算量小，不会出现与定性分析结果不符。基于这个优点和社会系统、经济系统、生态系统等系统灰色复杂性特性，因此其在各种复杂系统中得到广泛的应用[12]。

为了避免受中国能源统计数据局限性和能源结构突变的影响，本文选取河北省2001-2017年能源消费数据，分析河北能源消费总量和不同种类的能源与地区生产总值的灰色关联度，以分析河北经济增长与能源消费之间的关系和趋势。具体数据见表1。

表1 2001-2017年河北省GDP与能源消费情况表

续表

本文研究能源消费总量、煤炭消费量、石油消费量、天然气消费量、电力消费量与经济增长即GDP之间的关系，参考序列X0为GDP，比较序列分别为：X1为能源消费总量、X2为煤炭消费量、X3为石油消费量、X4为天然气消费量、X5为电力消费量。灰色相对关联度具体计算过程如下：

(1)

表2 2001-2017年河北省GDP与能源消费初像表

(2)

表3 2000-2017年河北省GDP与能源消费初像始点零化像表

(3)

(4)

第四步：计算灰色相对关联度

(5)

可得:

γ01=0.71；γ02=0.70；γ03=0.69；γ04=0.85；γ05=0.86

其中，γ01为能源合计总量的相对关联度；γ02为煤炭消费量的相对关联度；γ03为石油消费量的相对关联度；γ04为天然气消费量的相对关联度；γ05为电力消费量的相对关联度。

从计算结果来看，河北能源消费总量与各种能源的消费与经济增长关系灰色关联度都比较显著，灰色关联度全部大于0.6，能源消费总量与各种能源的消费与经济增长的灰色关联度排序为：γ05>γ04>γ01>γ02>γ03。表明河北省经济的发展对能源消费依赖程度较高，能源消费合计总量与经济增长的灰色关联度为0.71(γ01=0.71)，灰色关联度较为显著；电力消费量与经济增长的灰色关联度为0.86(γ04=0.86)，说明了电力消费量和经济增长相似程度很高，虽然近几年电力消费量大幅提升，但电力消费量占比较低，到2017年的比重不到5%；天然气消费量与经济增长的灰色关联度为0.84(γ05=0.84)，显示了天然气消费量和经济增长相似程度较高，长期以来天然气消费占能源消费占比不到5%。通过对河北能源消费总量与各种能源的消费与经济增长关系灰色关联分析，表明河北的经济增长期依赖各种能源消费，但存在能源利用率低、能源结构不合理等问题。

3 河北省能源消费与经济增长的Tapio分析

经济合作与发展组织(以下简称OECD)定义“脱钩”是经济活动对环境产生的负荷的增长率小于经济增长率。“脱钩”通常用来反映资源、环境与经济三者之间的关系[13]。目前，“脱钩”指数分析的方法有三种:第一种是Tapio提出的弹性系数指标[14,15]；第二种是OECD提出的脱钩因子[16]；第三种是中国陆钟武教授提出的资源脱钩指数[17,18]。第二种脱钩因子从提出以来，得到了广泛的应用，但无法准确判断脱钩的程度与类别；第三种资源脱钩指数仅能划分出三种脱钩的形式即：未脱钩、相对脱钩和绝对脱钩。基于以上原因，本文选用第一种Tapio弹性系数指数来衡量河北省2000-2017年地区生产总值和三大产业能源消费和经济增长的脱钩状态。Tapio弹性系数指标的计算公式为：

(6)

式中，Del表示一年的弹性脱钩指数；E为能源消费量；GDP表示生产总值。据Tapio和张宽等文献研究，将弹性脱钩指数分为负脱钩、连结和脱钩三大类；扩张负脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、扩张连结、衰退连结、强脱钩、弱脱钩、衰退脱钩八种状态。具体指标见表4。

表4 Tapio脱钩程度判断指标[19，20]

表5 河北省2001-2017年三大产业的能源消费量

续表

表6 河北省能源消费与经济增长Tapio脱钩程度判断结果

从表6的结果可以看出，2001-2017年河北省能源消费总量与经济增长基本处于弱脱钩状态，即68.75%的样本年份里，河北省能源消费和经济增长都保持正向增长，但能源消费增长速度略微低于经济增长速度；在2014年出现了强脱钩状态，即经济增长速度持续增长的情况下，能源消费下降的状态；其中在2003年出现了扩张负脱钩，即出现能源消费速度大于经济增长速度；其中在2001年、2002年、2005年出现了扩张连结，即出现能源消费与经济增长同比速度增长。从三大产业来看，第一产业脱钩状态不稳定，变化较大，扩张负脱钩、扩张连结、强脱钩、弱脱钩等状态在样本年限中均出现多次，其中强脱钩状态最多，达到31.25%，扩张负脱钩和扩张连结都占25.00%，弱脱钩占18.75%；第二产业也出现了扩张负脱钩、扩张连结、强脱钩、弱脱钩等状态脱钩状态，出现的比例分别为25.00%、12.50%、25.00%、37.50%，2013-2016年都处于强脱钩状态；第三产业的脱钩状态来看，样本年份中81.25%都处于弱脱钩状态。总体看来，河北省能源消费与经济增长处于弱脱钩状态，第一产业能源消费与经济增长脱钩状态不稳定，第二产业与经济增长进入了强脱钩状态，第三产业与经济增长基本处于弱脱钩状态。

4 结论

(1) 河北省能源消费0.71，电力消费量与经济增长的灰色关联度为0.86，天然气消费量与经济增长的灰色关联度为0.85，但电力和天然气占能源消费总量都不到5%，说明河北省经济增长还需要依靠能源消费，单一减少化石能源消费会直接影响地区经济的增长，但能源结构不合理，可以大力调整能源结构，加大电能、核能等清洁能源的使用。

(2) 根据Tapio脱钩模型判断发现，河北省能源消费总量与经济增长基本处于弱脱钩状态，第一产业脱钩状态不稳定，第二产业在20013-2016年都处于强脱钩状态，第三产业基本处于弱脱钩状态。从产业层面，河北省还需要重视节能，树立正确理性的消费观，防止能源消费的反弹。

(3) 通过灰色关联分析法和Tapio弹性系数指数对河北省能源消费与经济增长研究发现，河北省能源消费存在品种单一、以煤炭为主、能源利用率、清洁能源使用不足，河北省为了实现绿色、可持续的发展道路需要调整能源结构、节能减排、加强能源技术、大力发展清洁、可再生能源。