河南省能源消费与经济增长关系研究

第29卷第7期水电能源科学VoL. 29 No. 72011年7月Water Resources and PowerJul.2011文章编号: 1000-7709(2011)07-0188-04河南省能源消费与经济增长关系研究王艳青,陈书章,朱琰洁,马恒运(河南农业大学经济与管理学院，河南郑州450002)摘要:以河南省为例,基于能源、资本、劳动力三要素的CD生产函敷构建了能源消费与经济增长间关系模型.并采用协整分析和格兰杰因果关系检验方法。分析了能源消费对GDP的影响。结果表明.河南省的能源消费与经济增长之间存在长期均衡关系。且存在单向格兰杰因果关系。即能源消费导致经济增长.但对经济增长影响最大的是劳动力水平的提高。关键词:能源消费;经济增长;协整分析;格兰杰因果检验; C-D生产函敏中图分类号: F062. 1; F224.9文献标志码: A能源作为当代经济社会发展的重要物质基律,又不是协整的,则它们之间就不会存在长期稳础,是经济增长不可或缺的要素之- -. 20 世纪90定的关系,这样对变量做出的回归可能导致虛假年代以来,河南省经济快速稳步增长,能源消费增回归现象。协整检验的步骤如下。长甚至更快，能源消费强度明显高于全国平均水步骤1单位根检验。 检查序列平稳性的标.平,甚至较北京市和广东省等地的能源消费强度准方法为单位根检验。单位根检验的方法有多约高50%。尤其当前河南省处于工业化中期种,如DF检验、ADF检验、PP检验。其中ADF发展阶段,化石能源不仅占据主体地位,且以高碳检验最常用,在ADF检验中假定序列Y,服从性煤炭资源为主,且在可预见的未来不可逆转2。AR(p)过程。检验方程为:因此,正确认识和处理能源消费和经济增长的因OY,=中Y-1+ $pOY-z +...+中p-+OY-mi+e,果关系,对构建中原经济区、协调经济增长和环境(1保护关系具有重要的理论和现实意义。自Kraft-式中,内为判断是否存在的依据;*r,.,o-为衡Kraft基于美国1947~1974年间的数据发现从量相对应变量对因变量的依据;e,为白噪声序列;国民生产总值与能源消费的单向因果关系以来，t为样本量;p为回归阶数。分析研究能源消费和经济增长间的关系并建立了在进行ADF检验时有三个选择:①回归中多个模型4~5]。本文基于前人研究成果,采用计是否包括一个常数项;②回归中是否包括一个线量经济学中C-D函数构建了GDP与资本、劳动性时间趋势;③在每种情况下回归中应包括多少力及能源之间关系的模型,运用协整分析和格兰个滞后差分项,单位根检验均是对回归式中Y,-1杰(Granger)因果检验方法分析了河南省1990~的 系数进行检验(0]。ADF 检验的输出结果包括2009年间能源消费和经济增长的关系,为河南省经检验滞后变量系数的ADF统计量和检验所需的济增长与能源消费之间的均衡发展提供理论依据。临界值。若系数显著不为零,实为小于零,则Y,包含单位根的假设将被拒绝,从而接受备择假设1理论基础Y,平稳。若得出序列可能是非平稳的结论,则还需检验这个序列是一阶单整(1I(1))还是更高阶单1.1 协整检验整。若序列的- -阶差分不包含单位根,则为一阶协整检验是考察非平稳变量之间是否具有长单整1(1),即需对序列的一阶差分重新进行ADF期稳定关系。若两个变量具有各自长期波动规检验 ,以验中国煤化兰整 的假设.收稿日期: 2011-02-19.修回日期: 201 1-03-24THCNMHG基金项目:河南省科技厅软科学计划基金资助项目(102400450278);河南省哲学社会科学规划基金资助项目(20BJJ013)作者筒介:王艳青(1985-).女.硕士研究生.研究方向为农业资源环境与政策. E-mail: wangyanqing4701@163. com通讯作者:马恒运(1960-),男.教授、博导,研究方向为农业经济和能源经济.E-mail:h. y. ma@163. com第29卷第7期王艳青等:河南省能源消费与经济增长关系研究.步骤2 EG 检验与协整检验。EG检验[”]用a、β.8分别为资本、劳动.能源的产出弹性。于检验两个变量是否存在协整关系,也称EG两对式(6)两边取对数，并添加误差项e,得到步法。设两个序列变量X;~I(d),Y,~I(d).若经改进的包含能源消费在内的三要素生产函数对用一个变量对另一个变量回归则得回归方程:数模型方程:Y, =a+ X,十μ(2)InY = lnA +alnK + pInL + 8lnE+e (7)式中,a、β均为待估参数;μn为随机千扰项。2.2数据来源和预处理对模型进行OLSI"估计,得到a、β的一致估本文选取1990~2009年年度数据进行实证计量a、b和估计残差:分析。数据来源于2010年《河南统计年鉴》州。μ= Y,-a- bX,(3选取国内生产总值(GDP).能源消费总量(E)、固若残差估计i~I(0),则X,.Y,具有协整关定资产投资(K)及全社会职工平均工资(L)四个系;反之,则不存在协整关系。变量。为剔除价格变动对GDP.K、L的影响,分若变量间存在多个协整关系时,EG两步检别以1990年为基期的GDP指数、固定资产投资验法有一定的局限性,因此采用最大似然估计方价格指数及职工平均工资指数,计算得到相应的法[8对系统中所有独立的协整关系进行总体分实际值,单位均为亿元人民币;E为实物指标,单析,判定系统中的协整关系的个数,也无须对变量位为万吨标准煤。选取全社会职工平均工资而非进行规范。对协整关系个数r可构造迹统计量和全社会从业人员总数,原因为人数变化仅能反映最大特征统计量。劳动力数量的变化而不能反映劳动力质量的变.2 Granger因果检验化,而近年来影响经济增长的一个重要因素是劳Granger因果检验°]的基本依据为:将来不动力质量的提高,采用工资额可更明确地反映劳能预测过去,若Y的变化是由X引起，则X的变动力水平变化带来的影响。实证分析中回归及检化应发生于Y的变化前。若X是引起Y变化的验过程借助于计量经济学软件Eviews5. 0完原因,则X应有助于预测Y,即在关于Y的过去成(0]。为消除数据间较大的波动和克服异方差,值的回归中,添加X的过去值,可显著增加回归对GDP、E、K、L四个变量进行对数变换,对数序的解释能力。此时,称X为Y的Granger原因;列样本曲线见图1。由图可看出:①InGDP、InE、反之,则X不为Y的Granger原因。构造无条件InK、InL序列随时间变化趋势非常类似,均呈现限制,有条件限制模型分别为:平缓增长的趋势,由此可看出四个变量间表现出Y,=a+ 2a;OY_1+ 2R,OX-,十e, (4)-定的非平稳特征。②根据InGDP与InE、InK、InL之间表现出较为明显的同趋势性,可预测河南省的GDP与能源消费、劳动力及资本投人要素Y,=a+ 2aQY_ +e,具有协整关系。式中,m、k分别为Y,.X,变量的滞后阶数。记式(4)、(5)的残差平方和分别为Es,.10f 士laP=址Es.其中原假设为Ho:B, =0、备择假设为H:y9β,≠0(j=1,2...,k).构造F统计量,若F检验值大于标准F分布的临界值,则拒绝原假设,表明X的变化为Y变化的Granger原因;同理,可199019921994199619982000200200420062008求Y的变化是否为X变化的Granger原因。时间(年份)圈1 GDP、E、K、L的对数序列趋势2实例.Fig.1 Log series' trend of GDP. E, K and L2.3单位根检验2.1 模型构建在进行协整分析前,必须对所有的序列进行在二要素生产函数模型Y=AK°I#的基础单位根检验,用中国煤化工本文采用上引进能源要素,形成三要素生产函数模型,即:ADF检验方法CNMH G及其差分Y = AK"L'E°(6)序列进行单位根检验,检验中的方程取含有常数式中,A为效率系数,是广义技术进步水平的反项和时间趋势项的限制回归方程的形式。滞后期映;K为资本;L为劳动力E为能源消费;参数根据AIC准则”选择。各序列的单位根检验结●190●2011年果见表1。由表可看出, InGDP.InE、InK.InL的表2残差序列的单 位根检验原序列及其一阶差分序列不平稳，而其各自二阶Tab.2 Unit root test of residual series差分序列在5%的显著性水平下均检验通过,均临界值平稳,表明序列InGDP .InE、InK、InL均满足1(2)ADF值a=1%a=5%a= 10%过程,属二阶单整序列,满足进行协整检验和因果-3.46-3.8-3.03 .-2.66关系检验的条件。2.5Granger因果关系检验.表1GDP、E、K和L的单位根检验Tab.1 Root tests of GDP, E, KandL协整检验确定了InGDP与InE之间存在协序列 检验类型ADF检验值 5%临界值 结论整关系，即河南省的能源消费和经济增长存在lnGDP (c,t,0) - 1.065 249 - -3.673 616 不平稳长期的均衡关系,但这两个变量间是否构成因lnE(c,l,0) - -1.274 654 -3.673616 不平稳 .果关系及因果关系的方向如何,还需作进一步InK(crt.0)0.162038 . -3.673616不平稳分析。分别选取滞后期从1~4对InGDP和lnEInL(c,t,0)-1.898 095 - 3.673 616不平稳DInGDP (c,t,0)- 2.847 505 - 3.690814 不平稳进行Granger因果关系检验,检验结果见表3.DInE (c,t,0)- 1. 895876 - -3.690814不平稳由表可看出:①在滞后1~4期情况下，原假设DInK (c,t,0) -2.315327 -3.690814 不平稳InGDP不是InE的Granger原因发生的概率均DInL(c,1,0) -3.645 284 -3.690814 不平稳非常大,不能拒绝原假设,这表明经济增长不是能D(InGDP.2) (c,0,0)- 5. 750 499 - 3. 052 169平稳源消费的Granger原因。②在滞后1期情况下，D(InE,2) (c,0,0) -4.585 544 -3.052 169平稳D(InK,2) (ce,0.0)- -4. 607 002 - 3.052 169平稳原假设lnE不是InGDP的Granger原因在5%的D(InL,2) (e,0,0) 一 6.009293 -3. 052169平稳显著性水平下被接受,而在10%的水平下被拒注(c.1.k)中c.t分别为常数项时间趋势项ik为滞后阶数。绝;但在滞后3、4期情况下，原假设lnE不是2.4协整检验InGDP的Granger原因在1%的显著性水平下被图1中,InGDP与InE、InK、InL的变化趋势拒绝。这表明从短期来看,能源消费不是经济增大致相同,四者之间存在协整关系的可能性非常长的Granger原因,从长期来看能源消费是带动高,则进行InGDP与InE、InK、InL序列协整关系经济增长的Granger原因。③InGDP和lnE存检验的静态回归方程为:在单向Granger因果关系,其原因在于经济水平InGDP=-1.62+0.46InE+0.03InK+0.51InL的提高必然带动科技进步、劳动力素质的综合提高,通过多元化综合利用能源，提高了能源利(t) (-1.71) (3.40) (0. 30)(6.03)用效率,使河南省在确保GDP高速增长的同时，其中R = 0.996;R2 =0.995;F= 1 407 ;D. W=能耗稳步下降。0.898表3InGDP和InE的Granger因果关系检验结果由此可知,式(8)的拟合度较优,显著性很高，Tab.3 Results of causality tests对经济增长具有全局的解释作用。回归结果显betwoen InGDP and InE示:①在影响经济增长的三个主要因素中,劳动力原假设滞后期样本敷 F统计量相伴慨率.质量对经济增长的解释力最强,其次为能源消费。InGDP不是InE的Granger原因0. 792lnE不是loGDP的Crnger颐因9 4.043 0.061②资本要素对经济增长并无显著影响,其原因可InGDP不是InE的Granger 原因81.015.0.389能在于投资已逐渐达到饱和状态,更多的资本投lnE不是InGDP的Granger原因10. 402人不能引起规模效应,从而对经济增长不构成显InGDP不是lnE的Granger原因0.7430.551著影响。③D. W值偏小。为避免式(8)出现谬lnE不是InGDP的Gronger原因10. 1850.002loGDP不是lnE的Granger原因0. 7220.604误,对其所产生的残差序列e进行单位根检验,残16 16. 5060. 001差序列e可表示为:e = InGDP- 0.46InE - 0.03lnK -综上可知:①能源消费和国内生产总值间存0.51InL+1.62.(9)在协整关系中国煤化工能源消费与检验结果见表2。由表可看出,残差e为零国内生产总:[HCNMHG,二者间存阶单整序列,可在5%的显著性水平下通过ADF在波动关系●,但从长期来看,能源消费与经济增长检验,残差序列平稳。由此可知InGDP与lInE、间构成长期稳定的均衡关系。回归结果表明能源lnK、InL之间具有长期稳定的均衡关系。消费每增加1%,带动经济增长0. 46%.②河南第29卷第7期王艳青等:河南省能源消费与经济增长关系研究省的能源消费和国内生产总值存在因果关系,且参考文献:能源消费变化在一定程度上引起国内生产总值变1] 河南省统计局,国家统计局.河南统计年鉴2010化.而这种影响为正方向,即河南省经济的持续增[M].北京:中国统计出版社.2010.长对能源消费具有较强的依赖性(劳动力影响力[2] 郭晓昱.河南省推广、利用新能源的可行性及对策最强),能源作为必须的生产要素对河南省的经济研究[D].郑州:郑州大学.2005.发展产生重大的影响,能源投人的增加会带来经[3]马超群.储慧斌.李科.等. 中国能源消费与经济增济产出的增加,反之则不然。长的协整与误差校正模型研究[J].系统工程.2004,22(10):47-50.3结语[4] 黄敏.赫英.中国能源消费与经济增长关系的模型与实证[J].统计与决策2006(11);69-71.a.在传统生产函数的基础上,将能源作为其[5]昊玉鸣,李建霞.中国省域能源消费的空间计量经济分析[J].中国人口●资源与环境.2008,18(3) :94-98.中一个生产投入要素,研究其与经济增长之间的[6]张晓蝴. Eviews使用指南与案例[M].北京:机械工关系,并以河南省为例,分析了能源消费与GDP业出版社.2007.的单方向的因果关系。.[7] 李子奈.潘文卿.计量经济学(第二版)[M].北京:高b.从长期来看,能源消费量领先于整体经济等教育出版社.2005.的发展,是经济增长的原因;从短期来看,能源消[8]高铁梅.计量经济分析方法与建模-Eviews应用及费并非引起经济增长的直接原因,影响经济增长实例[M].北京:清华大学出版社.2006.的因素除基本投人要素外,能源消费的结果及经[9] 朱启荣.能源消费与出口贸易的协整及Granger因济产业结构也很重要,这将在今后的研究中需进果关系检验一-以山东 省为例[J].国际经贸探索，-步论证。2007 ,23(4):9-12.Relationship between Energy Consumption and Economic Growth in Henan ProvinceW ANG Yanqing,CHEN Shuzhang, ZHU Yanjie , MA Hengyun(College of Economics and Management, Henan Agricultural University. Zhengzhou 450002. China)Abstract: Taking Henan Province for an example. a relationship model between energy consumption and economicgrowth is established in terms of C-D production function including capital, labor and energy. Then the effect of energyconsumption on GDP is analyzed by using cointegration and Granger causality test. The results indicate that there existslong-term equilibrium relationship between energy consumption and economic growth and there is only unidirectionalGranger causality relations running from energy consumption to economic growth; however, the improvement of laborlevel is the most influential one among those factors affecting economic growth.Key words; energy consumption; economic growth; cointegration analysis; Granger causality test; C-D productionfunction(上接第138页)[9] 潘永平,王钦若.变论域自适应模糊PID控制器设计[8] 黄守道.王毅.王耀南.等.无刷双馈电机风力发电控[J].电气自动化.2007.29(3) ;9-11.25.制系统与仿真研究[J].湖南大学学报(自然科学[10]王硕.基于模糊神经网络的无刷双馈电机调速系统版) .2004.31(1):37-40.的研究[D].天津;天津大学,2006.Simulation of Speed Control Systems of Brushless Double-Fed WindGenerators Based on V ariable Domain Fuzzy ControlHUANG Yuehua,XU Yang,ZHOU Xingchen, W ANG Hairong(College of Electrical Engincering and Renewable Energy. China Three Gorges University. Yichang 443002. China)Abstract: The brushless double-fed motor ( BDF M) has adventages of simple structures and small frequency convert-er required. According to the mathematical modcl of BDFG under the d~q rotor reference 0rdinate avatems. the simula-tion model of BDFG is presented by using Simulink module in Matlab software.中国煤化Iable domainfuzzy controller to realize rotational speed regulation of BDFG. The simulation 1fYHCNMHGmethodcanimprove the regulation time of speed control systems and enhance the system robustness.Key words ; brushless doublefed generatori d-q rotor model; variable domain fuzzy control; frequency converter ca-pacity1 simulation