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1、产业结构调整与能源消费基于协整理论的分析欧晓万欧阳建国（中共韶关市委党校）【摘要】本文基于协整理论，对我国三次产业产出与其能源消费的相关数据进行了分析和实证检验。研究表明：能源消费对我国产业结构调整存在长期与短期约束；我国产业结构的优化升级并未带来人们预期的产业能源消费弹性下降，其主要原因是第三产业的能源消费弹性大，第三产业、第二产业内部结构不合理所至。在未来的产业结构调整中应通过科学制定和实施国家产业政策、坚持走新型工业化道路等来实现我国产业结构的高度化以及与能源消费的协调一致。关键词 产业结构能源消费约束误差修正模型The Study of the Energy Consuption Co
2、nstraints to the industry structure adjustingAbstract：Based on the Cointegration theory, this Paper empirical Analysis the associated data between the three industries output value and their energy consumption. The result proves that there are long and short-term constraints of the energy consuption
3、 to the industry structure adjusting; Industrial structure optimization has not caused the elasticity drop of the industy energy consumption as expect. The major reasons are the rich elasticity of the third industry and the unreasonable interior structure of the second and the third industry. In ord
4、er to achieve the coordination of the advanced industry structure and energy consumption, we should make and cary out the industrial policy scientifically and persist on taking a new road to industrialization during industry structure adjusting in the future. Key words：Industry structure Energy Cons
5、umption restraint Error-Correction Model 一、引言在我国的现代化进程中，既面临着产业结构调整与资源约束特别是能源约束的问题，又面临着产业结构调整与能源消费约束的协调问题。不同的产业、行业和产品具有不同的能源强度和能源消费弹性，具有不同的节能潜力空间，因而不同产业结构下的能源消耗量和能源消费弹性是不同的。一般认为，产业结构具有高度化的地区和国家大都是能耗低、附加值高、经济效益好、人力资源要求高、技术密集型的产业和产品结构。例如2001年发达国家的三次产业结构平均是2%:32%:66%，美国的三次产业结构是1.6%:26%:72.4%，我国的三次产业结构是1
6、4.1%:45.2%:40.7%（中经网数据库）。与此相对应，发达国家如美国、日本等，其单位产值耗能就要比我国低2倍多；韩国比我国低60%多。2003年，我国GDP为世界的4，在全球新增GDP中的贡献率达到了19.3，超过了美国的18.6，成为世界经济增长贡献最大的国家（王建，2004）。从增量意义上来讲是名副其实的经济大国。但是这19.3的贡献，却是以占全球7.4的原油、30的煤炭、27的钢材、25的铝材和40的水泥等大量能源消耗作为代价的（马凯，2005）。随着经济全球化的浪潮，以电解铝、普通钢、工业硅为代表的高能耗低附加值的产业已从欧美经东南亚向中国转移，中国已经成为名副其实的大加工厂，
7、造成能源的极大耗费。从2002年开始，我国能源消费大幅增长，幅度高于GDP增长幅度的20。这与片面追求高增长，忽视生产效能有关，也更与我国产业结构调整的方向和调整的质量有关。通常我们是注意了产业间的数量比例关系，而严重地忽视了产业内部的结构调整；忽视了行业和产品的结构调整。据国土资源部2003年中国国土资源公报，2003年初，全国查明资源储量的矿产共158种，而能保证2010年需求的只有24种，能保证2020年需求的只有6种（中国矿业联合会）。具有战略意义、且消耗量极大的铁、铜和石油资源中国已经不能自给。今后20年，我国实现工业化，石油、天然气、铜、铝矿产资源累计需求总量至少是目前储量的2-5
8、倍（黄钟，2004）。事实上我国人均要素资源禀赋已经是高度稀缺、能源自给能力已经非常有限。所以，以“高投入、高消耗、高排放、高污染”为特征的粗放型工业化模式是不可持续的，高能源消耗的传统工业化道路是不可能支撑未来我国经济社会发展的。能源消费约束将成为我国工业化和现代化进程的瓶颈。如何突破这一瓶颈，研究产业能源消费与产业结构的协调，研究产业能源消费约束对产业结构调整的引导对于我国的现代化战略就具有特别重要的意义。不少的学者对产业结构与能源消费的关系进行过研究。一般认为第二产业的能源强度在三次产业中是最高的，第一产业次之，第三产业最低；与此相对应的是，第二产业的能源消费弹性系数高，第三产业的能源消
9、费弹性低，所以我国产业结构调整的方向应该是加速发展第三产业，调整第二产业（路正南，1999）。但问题是随着我国第三产业比重的上升，能源消费弹性并未随之下降，其中的原因还有着更深层次的各产业内部结构的问题。韩智勇等（2004）将能源强度变化分解为结构份额和效率份额，提出了结构份额和效率份额的计算方法，对我国能源强度变化中的结构份额和效率份额进行了定量分析，他们的研究结果表明19982000年间，我国能源强度下降的主要动力来自于各产业能源利用效率的提高，其中工业能源强度下降是总体能源强度下降的主要原因。但是对结构份额为何没能促使我国产业能源强度下降的原因未做出进一步的分析。刘满平（2006）在分析
10、我国产业结构调整特征的基础上，认为产业结构的调整带来了对能源需求的大量增加，在我国产业结构进行调整时，能源消耗偏高，产出效率偏低，能源效率损失较大，更加大能源的需求。而且我国产业结构调整还面临着能源供给的“流量约束”和“存量约束”的威胁。本文在充分关注上述研究结论的基础上，通过对我国三次产业结构调整与产业能源消费弹性的对应数据分析，基于协整理论的误差修正模型来探求能源消费对我国产业结构调整的长期与短期约束，以及产业内部结构调整与能源消费约束的协调。以期寻求我国产业结构调整突破能源消费约束的可行路径。接下来本文是这样安排的，第二部分我们将对我国产业结构调整与能源消费的现状做出描述性的分析；在第三
11、部分将基于协整理论与误差修正模型分析能源消费对我国产业结构调整的长期与短期约束；第四部分是一些基本的结论以及政策性启示。二、描述性统计分析1978年改革开放以来，我国产业结构调整取得了较大的成绩。三次产业结构由1978年的27.9%:47.9%:24.2%调整至2006年的11.8%:48.7%:39.5%，图1（pind、sind、tind分别表示第一产业、第二产业、第三产业的产值；ege表示能源产出弹性）显示出了这种结构调整的动态序列。从中我们可以知道，虽然在较长的时间内我国第二产业的比重基本稳定在50%上下，但从总的发展趋势可以看出我国三次产业结构的数量比例正趋于具有高度化的产业结构的调
12、整轨迹上。主要表现为第三产业的比重在逐年增加，第一产业的比重在逐年下降。我国第三产业的比重已由1978年的24.2%上升至2006年的39.5%，第一产业的比重由1978年的27.9%下降至2006年的11.8%。但是，与具有高度化产业结构以及产业结构与能源消费结构协调一致的发达国家相比，虽然我国在产业结构的调整升级中正步入具有高度化的调整轨迹上，但从与之相应的能源消费结构上看，我国产业结构的调整还远未步入产业结构与能源消费协调一致的良性轨迹。从图1中我们可以看出，从1983年至1998年随着我国产业结构的调整升级，能源消费弹性的趋势是下降的；但从1999年开始一直到2004年，产业能源消费弹
13、性不仅没有随着我国第三产业比重的上升，第一产业比重的下降而下降，反而是一路上升，至2005年才稍有遏制。以至于严重地影响到我国经济可持续发展。产生这种问题的原因非常复杂，有我国长期以来所形成的能耗消费的结构影响，有从总的来看我国三次产业结构仍不具备高度的问题，有结构变化和技术效率变化的问题，还有三次产业内部结构的问题。我们认为产业内的行业结构、产品结构等一直不为人们所关注，而深入的研究这一问题将为我国产业结构的优化调整以及结构调整与能源消费的协调一致起到积极的作用。图2（QEC、QEC、QEC分别表示第一产业、第二产业、第三产业的能源强度）是我国历年三次产业的能源强度序列。从总体上看，改革开放
14、以来，我国各次产业的能源利用效率都在提高，能源强度都有不同程度的下降，尤以第二产业的下降幅度最大。第二产业的能耗强度从1984年的15.46(万吨标准煤亿元)降至2001年的4.58（万吨标准煤亿元），下降幅度达到70.4%。2001年后又略有上升。第三产业的能源强度一直是三次产业中最低的，从1984年至今其平均水平为1.8(万吨标准煤亿元)，并略有下降，只是从2001年后出现了较大幅度的上升，2004年第三产业的能源强度上升至2.25，较最低的年份2002提高了58.5%。我国第一产业的能源强度基本上保持在2.4(万吨标准煤亿元)上的水平，每年都稍有下降。所以第二产业比重过大仍是我国能耗高的
15、主要原因。图1三次产业结构与能源消费弹性序列(%)图2从能源增量利用效率上看，考察三次产业的能源消费弹性变动能够更清楚的看出我国产业结构调整的方向。图3（EGE、EGE、EGE分别表示第一产业、第二产业、第三产业的能源消费弹性）是我国三次产业能源消费弹性的时间序列图。计算表明，1984年至2000年，第一产业、第二产业、第三产业能源消费弹性的平均水平分别为0.23、0.36、0.73，并从整体上显现出递减的趁势。但从2000年以后，我国的产业能源消费弹性又出现的上升的趋势，而第三产业的上升幅度较大，这与我们的直观感觉认识第三产业的能耗消费弹性小，出现了较大的差距。所以虽然我国产业结构调整在整体
16、上正趋于优化升级的过程之中，但产业内部的行业或产品结构仍然存在较大的不合理成份。从而至使整体产业结构的好转并未带来我国产业能源消费弹性的下降和增量能源利用效率的提高。图3三、实证分析为了能对上述直观的统计描述做出长期和短期的规律性总结，我们基于协整理论对我国三次产业的产值与能源消费的相关数据进行实证分析。1数据的平稳性检验和协整检验如前所述，我们以pind、sind、tind分别表示第一产业、第二产业、第三产业的产值，再以EC1、EC2、EC3分别表示我国三次产业的能源消费量。对各序列取对数以消除各序列中的异方差和去除各序列中的指数趋势。为了扣除物价因素的影响，以1978年的不变价格对各序列做
17、了平减。最终得到取对数后我国三次产业能源消费与实际产出的时间序列如图4所示。图4对于平稳序列所决定的经济系统，传统计量经济学中的普通最小二乘法就能估计他们之间的相互关系，从而确定其长期均衡趋势。而对于非平稳的时间序列，运用普通最小二乘法进行估计的结果，将出现伪回归的严重问题，估计是无效的。基于2003年诺贝尔奖得主Granger 和Enger的协整理论，以及后续的相关研究为寻求非平稳随机变量之间的长期均衡关系开辟了新的途径。如果一组非平稳时间序列存在一个平稳的线性组合，即该组合不具有随机趋势，好么这组序列就是协整的。Granger定理（Granger 1988）表明，对于两个具有协整关系的一阶
18、单整I（1）变量一定有式(1)形式的误差修正模型存在。(1)在式（1）中，ecmt-1=(yt-1-0-1xt-1)表示第t-1期的非均衡误差项或短期波动幅度；而(yt-1-k0-k1xt-1)则是经济系统长期均衡机制对短期波动的抹平效果，我们称其为为误差修正项。表示误差修正项对yt的调整速度，被称为修正系数。式（）成功地将一个经济系统的长期均衡关系和短期的波动有机地统一在一起，为测度经济系统的长期均衡趋势与短期波动提供了一种新的分析方法。为此，为了防止产生回归现象，要对考察的序列进行相应的平稳性检验和协整关系检验，从而得到他们之间的长期均衡关系和短期波动关系。首先，基于方程：对各时间序列做单
19、位根检验，结果如表2所示。表2：平稳性检验表变量检验类型（C，T，K）D.W值ADF值5%水平下的临界值结论LnCE1(C,0,1)1.210.892-1.959非平稳Ln CE2(C,0,2)1.65-1.034-3.04非平稳Ln CE3(C,T,2)1.854.096-1.959非平稳Lnpind(C,0,0)1.96-0.079-3.027非平稳Lnsind(C,0,4)2.016-1.14-3.066非平稳Lntind(C,0,4)2.170.975-3.07非平稳LnCE1(C,0,1)1.45-8.263-3.029平稳Ln CE2(C,T,1)1.76-5.898-3.76平稳
20、Ln CE3(0,0,0)2.17-2.338-1.96平稳lnpind(C,0,1)1.997-3.2059-2.9969平稳lnsind(C,0,0)1.93-4.484-3.03平稳lntind(C,0,4)2.60-4.66-3.08平稳从表2中，我们可以知道我国三次产业产值以及三次产业的能源消费序列都是非平稳的，但其一阶差分序列都具有平稳性，所以都是一阶单整的。其次，基于S.Johansen（1991）的分析框架做变量的协整性检验，其结果如表3所示。表3：协整性检验表检验变量特征值原假设（H0）备择假设（H1）似然比5%水平下的临界值结论EC1、pind0.5840.078r=0r1
21、r=1r=218.2131.54812.32094.129906有一个协整关系EC2、sind0.5920.446r=0r1r=1r=228.27611.2325.8712.52有一个协整关系EC3、tind0.3820.188r=0r1r=1r=213.0993.95212.324.1299有一个协整关系误差修正模型的估计与分析从表3我们可以知道，我国三次产业与其能源消费各自都具有长期的协同变化趋势。为此我们将应用EG(EngerGranger)二步法来求得这种长期的均衡关系以及短期的波动关系。首先基于OLS方法，得到我国三次产业产出与其能源消费之间的三个方程如表4所示：表4：我国三次产业与
22、其能源消费关系的估计第一产业第二产业第三产业LnEC回归系数标准差t-statProb回归系数标准差t-statProb回归系数标准差t-statProbC0.3980.5457.30.007.7980.24320.00Lnind0.5970.0718.50.000.370.03130.001.060.0052190.00Time8.4*10-50.001.80.00Adj-R20.7790.920.871D.W1.220.4730.33对表4中三个估计式的非均衡误差项做平稳性检验，结果如表5所示。 表5：v1、v2 、v3的单位根检验表变量检验类型（C，T，K）D.W的取值ADF检验值0.0
23、5水平临界值结论误差V（0,0,1）1.60-1.974-1.960平稳误差V2（c,t,1）1.46-4.164-3.674平稳误差V3（0,0,1）1.62-2.259-1.96平稳由表5我们可以知道，v1、v2 、v3都是平稳的随机变量，也就是说由一阶单整的非平稳的三次产业产出序列与其能源消费的线性组合是平稳序列。对表4所列三个估计方程两边取数学期望，变形后便得到我国三次产业与其能源消费之间的长期均衡关系分别为： (2) (3) (4)其次，以能源消费的一阶差分作为被解释变量，以各次产业产出的一阶差分和滞后的误差项做为解释变量，基于式（）进行回归，得到：表6：我国三次产业与其能源消费间的
24、误差修正模型第一产业第二产业第三产业LnEC回归系数标准差t-statProb回归系数标准差t-statProb回归系数标准差t-statProbLNIND0.4160.291.840.080.670.032.20.040.940.224.240.00V（-1）-0.970.17-5.50.00-0.190.17-1.70.07-0.260.12-2.150.04Adj-R20.630.230.16D.W0.680.471.65对表6中三个误差修正模型残差的检验表明，它们基本上都通过了正态性检验。所以表6中的三个估计式即为我国三次产业产出与其能源消费间的误差修正模型。它既刻画了产业产出与能源消
25、费间长期均衡关系，又体现了两者之间的短期波动状况，还揭示出了长期均衡对短期波动的调节机制。从中我们可以解读出产业能源消费对我国产业结构调整的长期与短期约束，也为我们通过产业结构的调整来突破这种约束，实现我国产业结构高度化与产业能源消费的协调一致提供了科学依据。具体来说从表6的误差修正模型中我们可以知道，在较长时期内第一产业能源消费的产出弹性为0.597，第二产业能源消费的产出弹性为0.37，第三产业能源消费的产出弹性为1.06，即在三次产业中，各产业产出每增加1，第一产业能源消费增长增加0.597，第二产业能源消费增长0.37，第三产业能源消费增长1.06。我们可以理解为这是能源消费对于我国产
26、业结构调整的一种长期约束。此外，这与我们前面统计描述分析的情况相符，尽管我国第三产业的比重在逐年提高，但我国能源消费产出弹性近年却在提高。这也从另一个角度映证了文献中关于我国能耗利用率提高主要来自于效率份额，而非结构份额的结论。显然，从估计式中我们可以得出与直观感觉不一样的结论：在我国产业能源消费结构中，从长期看，第二产业的能源消费弹性实际上是三次产业中最低的，而第三产业的能源消费弹性却是最高的。这与发达国家和新兴工业化国家的实际经验不相符。我们认为造成这种结构特点的原因在于，我国正处于经济结构迅速转型时期，第三产业在国民经济中比重的迅速上升，有其自生动力，也有政府人为外部推力，片面追求第三产
27、业产出的增加而忽视了第三产业能源消费中的大量浪费现象。而最为根本的原因在于我国第三产业内部结构相对于能源利用效率而言存在极为不合理的结构。能源消耗低，附加值高的现代服务业如技术服务、信息服务、金融服务、管理服务等在我国第三产业的产出中所占的比重很低，而能耗高浪费大，产出低的传统服务业却占了极大的比重。2004年我国政府为了缓解电荒曾出台一项规定要求宾馆、餐饮等服务业在夏季将空调温度调为26度，以此来克服传统服务业中所存在的巨大能源浪费就是一例证明。而作为物质资料生产部门的第二产业，一直都被想当然的认为是能源增量利用效率最低。实际上，由于技术改造、外资引进和企业自生的兼并重组，加强生产管理，能源
28、的使用效率反而是大大提高了。从误差修正模型中我们还可以知道，在短期第一产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.416；第二产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.67；第三产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.94。实际上这构成了能源消费对于我国产业结构调整的一种短期约束。显然，在短期能源消费对第三产业、第二产业的约束高于第一产业。第三产业、第二产业短期内产出的增加，是我国近期能耗居高不下的主要原因。而尤以第二、第三产业内能耗高、能源利用效率低、附加值低的行业产出和产品增加为主要的原因。事实上，从能源消费总量看，2000年我国能源消费开始摆脱负增长，之后一直保持较高速
29、度的增长。1999年到2004年，能源消费总量均超过了能源生产量，能源供应出现了缺口。能源消费增长率2002年超过GDP增长率，2004年开始超过能源生产率，快了2.24个百分点。从能源消费内部结构看，工业部门是能源消费大户，其能源消费占全国能源消费总量的比重一直保持在70%左右，特别是最近几年，工业消费能源的比重逐步提高，2003年工业能源消费量达到04亿吨标准煤，占当年全国能源消费总量的50%，其中，1990年一2003年，钢铁、建材、有色金属的能源消费量占整个工业能源消费总量的比重分别上升6. 4% ，9. 5%和0. 5%，化工、造纸的能耗比重则分别下降2.4%和0. 80%。几个高耗
30、能行业能源消费量占工业能源消费总量的比重，由1990年的66. 9%上升到2003年的79.7%，重化工业特征在能源消费方面表现得较明显。（刘满平，2006）表6的误差修正模型还揭示出我国三次产业产出与其能源消费的短期波动受到了它们长期均衡的制约。也就是说，我国三次产业产出与其能源消费间的长期均衡关系有一种抹平短期能源消费波动的机制。三次产业长期均衡对短期波动的调节系数分别为-0.97、-0.19和-0.26。当受到各种因素冲击，能源消费对各产业的约束偏离长期均衡关系，产生短期的动态波动时，第一产业大约在1（1/0.97=1）年的时间内可以得到调整，第二产业大约要经过5（1/0.19=5.26
31、）年左右才能得到调整，而第三产业大约要在3.8(1/0.26=3.85)年才能得到调整。由此看来，尽管我国2002年以来，我国的能源消耗增长速度快于GDP的增长速度，能源消耗弹性系数出现反弹，但是从长期看，我国产业结构调整朝着能源消耗强度较轻的方向发展是不会改变的。四、基本结论及政策性启示通过对我国三次产业产出与其能源消费时间序列的描述性统计指标分析以及基于协整理论而建立的我国产业能源消费的误差修正模型，我们可以得到以下的结论和启示。产业能源消费对我国产业结构调整既存在着长期的约束也存在着短期的制约。长期的约束表现为第一产业能源消费的产出弹性为0.597，第二产业能源消费的产出弹性为0.37，
32、第三产业能源消费的产出弹性为1.06。短期的制约表现为第一产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.416；第二产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.67；第三产业的能源消费（对数的）关于其产出的变化率是0.94。2不论从长期看，还是从短期看，我国第三产业的能源消费弹性都要高于第二产业和第一产业。这是能源消费对我国产业结构调整长期和短期约束的主要瓶颈。我国近年来能源消费弹性居高的主要原因在于第三产业、第二产业的内部结构不合理。第三产业中诸如金融服务、信息服务、技术服务等现代服务业比重低，而传统服务业比重大，能耗高，效益低。第二产业近年也出现了诸如电解铝、普通钢、工业硅为代表的高
33、能耗低附加值的行业比重过大的不合理结构。3从长期看我国产业结构调整正趋于能源消耗强度较轻的轨迹方向，这一趋势对于我国短期产业能源消费的动态波动具有一种抹平的机制。在三次产业中，其调节系数分别为：-0.97、-0.19和-0.26。长期以来所形成的产业结构及其各产业的技术水平或各产业生产函数的性质是各产业产出与能源消费长期均衡发生作用和短期波动产生的基础，而产业产出与其能源消费的长期均衡与短期波动又形成了对产业结构调整的长期与短期约束。为突破这种约束，本文特提出如下政策建议：一是要科学制定国家产业政策并严格执行，对属于限制类、淘汰类项目要从投资管理、金融贷款、土地管理、城市规划和建设、环境保护、
34、质检、消防、海关、工商管理等方面予以坚决杜绝，以突破能源消费对产业结构调整的短期约束。二是在进行产业结构调整时，要从根本上改变我国各产业生产函数的性质，提高技术创新能力，加快技术更新改造，尽量淘汰落后工艺技术和设备，尽可能采用先进工艺技术和设备，提高科技贡献率，降低能源消耗密度。三是要树立科学的产业结构调整观，我们不仅要在数量比例上实现三次产业结构的高度化，更要注重三次产业之间质的联系，注重三次产业本身的质量和内部结构的高度化。四是坚持走党中央提出的新型工业化道路，坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，优先发展信息产业、技术服务产业、金融服务产业和教育服务产业，大力发展高新技术产业，并坚
35、持用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业，大力振兴装备制造业，最终实现产业结构的优化升级与能耗消费的协调一致。 参考文献1 2 王建：中国“和平崛起”的可能J，中国改革，2004.53 马凯，树立和落实科学发展观，推进经济增长方式的根本性转变J，宏观经济管理，2004.64 黄钟：警惕中国增长的极限J，南风窗，2004.5.15 路正南：产业结构调整对我国能源消费影响的实证分析，J，数量经济技术经济研究，1999.126 韩智勇：中国能源强度与经济结构变化特征研究，J，数理统计与管理，2004.17 刘满平：我国产业结构调整与能源供给、消费的协调发展研究，J，中国能源，2006.18 张晓峒：计量经济分析M，经济科学出版社，20009 S.Johansen, “Estimation and Hypothesis testing of Cointegratino Vectors in Gaussian Vector Autoregressive Models”, Econometrica 59:15111580,1991作者简介：欧晓万，中共韶关市委党校副教授。欧阳建国，中共韶关市委党校教授。通讯地址：(512026) 广东省韶关市惠民北路157号 中共韶关市委党校。联系电话：0751-8610162 手机：13826352708Email：oyy88
