技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻的實證研究

1、 11/11技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻的實證研究首都經(jīng)濟貿(mào)易大學 劉萱、歐陽昕、高雅【摘要】能源是人類賴以生存的基礎，我國擁有著世界第二大能源系統(tǒng)。能源需求正在以前所未有的、遠高于GDP增長的速度急劇增加，其供需正面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。本文根據(jù)以往國內(nèi)學者的研究，選取國內(nèi)生產(chǎn)總值以及人口規(guī)模兩個變量進行相關的描述統(tǒng)計分析，并采用索洛余值法對技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻進行分析，得出我國現(xiàn)階段能源節(jié)約技術(shù)水平現(xiàn)狀，為我國能源經(jīng)濟的良性發(fā)展做出貢獻。【關鍵詞】能源消費 國內(nèi)生產(chǎn)總值 人口規(guī)模 雙對數(shù)模型 索洛模型 索洛余值法 R語言引言1.1研究意義能源是人類賴以生存的基礎，我國擁有著世界第二大能源系

2、統(tǒng)。能源需求正在以前所未有的、遠高于GDP增長的速度急劇增加，其供需正面臨著嚴峻挑戰(zhàn)：人均資源相對不足，人均能耗低而單位產(chǎn)值能耗高，且大量燒煤導致嚴重的大氣污染?，F(xiàn)實中，我國能源資源有限，常規(guī)能源資源僅占世界總量的10.7%，人均能源資源占有量遠低于世界平均水平：2000年我國人均石油可采儲量只有4.7噸，人均天然氣可采儲量1262立方米，人均煤炭可采儲量140噸，分別為世界平均值的20.1%、5.1%、86.2%。我國已成為世界能源生產(chǎn)和消費大國。2004年，中國超過俄羅斯成為世界第二大能源生產(chǎn)國，同時也是世界第二大能源消費國。我國能源資源總量比較豐富，但人均能源資源擁有量較低，再加上能源資

3、源賦存分布不均衡，使得能源資源開發(fā)難度較大。我國能源消費結(jié)構(gòu)與發(fā)達國家相比較，能源供給和消費存在較為突出的結(jié)構(gòu)性矛盾, 煤炭等一次能源在生產(chǎn)和消費過程中占主導地位，清潔高效能源在消費中的比重非常低，遠遠落后于發(fā)達國家；單位GDP能耗較高，能源開發(fā)利用水平低下；能源構(gòu)成以煤為主，燃煤嚴重污染環(huán)境；能源浪費情況比較嚴重。作為世界第二大能源生產(chǎn)國，也是世界第二大能源消費國，我國近年來一次次經(jīng)受燃煤之急、少電之苦、缺油之憂等沉重負擔。這些事實都在表明我國的能源消耗已經(jīng)造成我國能源的短缺，粗放型經(jīng)濟增長方式的高能耗、高污染正在一步步威脅我國的經(jīng)濟發(fā)展，使我們遭遇到了前所未有的巨大“瓶頸”。如果不能解決中

4、國經(jīng)濟能源消耗問題，持續(xù)30 年的中國經(jīng)濟增長奇跡將難以為續(xù)。中國政府也已經(jīng)意識到能源問題的重要性，并正在積極努力地加以解決。2005 年10 月，黨的十六屆五中全會提出我國未來能源經(jīng)濟的全局性戰(zhàn)略目標是“十一五”期末單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗要比“十五”期末降低20%左右。在這樣的背景之下，面對這一挑戰(zhàn)，對我國經(jīng)濟增長過程中能源消耗進行詳盡的研究顯得極為重要。本文著眼于在盡可能詳細分析我國經(jīng)濟增長過程中能源消耗狀況的基礎上，對我國能源消耗狀況進行分析，并對1978年到2009年技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻進行研究，得出我國現(xiàn)階段能源節(jié)約技術(shù)水平現(xiàn)狀，為我國能源經(jīng)濟的良性發(fā)展做出貢獻。這也是本文

5、研究的意義所在。1.2相關研究背景國內(nèi)學者對此方面已經(jīng)有了很多的研究。楊朝峰、陳偉忠（2005）利用1952年2003年我國的能源消費量和GDP數(shù)據(jù)進行了協(xié)整關系分析，認為：我國能源消費和經(jīng)濟增長之家存在著單向的從經(jīng)濟增長到能源消費的因果關系，且該關系長期下是穩(wěn)定的，不隨時間發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。定性分析來看，能源消費還由生產(chǎn)技術(shù)水平所決定的。上海社會科學院部門經(jīng)濟研究所梁朝暉在經(jīng)濟增長條件下能源消費的變動 趨勢：理論與實證一文中提到，能源消費由基本能源消費和引致能源消費構(gòu)成，基本能源消費時間、人口規(guī)模人口規(guī)模（population size）是在城市地理學研究及城市規(guī)劃編制工作中所指的一個城鎮(zhèn)人口

6、數(shù)量的多少（或大?。?。一般指一個城鎮(zhèn)現(xiàn)狀或在一定期限內(nèi)人口發(fā)展的數(shù)量，后者與城市（鎮(zhèn)）發(fā)展的區(qū)域經(jīng)濟基礎、地理位置和建設條件、現(xiàn)狀特點等密切相關。這里我們采用我國城市人口總數(shù)表示我國的人口規(guī)模。、政策等所決定；而引致能源消費則是由國內(nèi)生產(chǎn)總值和經(jīng)濟增長引起能源消費增長的邊際能耗傾向決定。并且他也同樣認為技術(shù)因素和體制因素對能源消費有較大影響。我國現(xiàn)已意識到能源問題的重要性，并正在積極努力地加以解決。因此，政策體制基本沒有很大的變化。本文假定我國能源消費沒有受到政策的太大影響，選取國內(nèi)生產(chǎn)總值以及人口規(guī)模兩個變量，并采用索洛余值法對技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻進行分析。描述性分析本文將技術(shù)進步對

7、節(jié)省能源消耗的貢獻設定為研究對象，共收集了我國1978-2009年32年的能源消費總量、國內(nèi)生產(chǎn)總值以及人口規(guī)模的時間序列數(shù)據(jù)，其中各年數(shù)據(jù)來自中國統(tǒng)計年鑒（2010）。詳細表見附錄。描述統(tǒng)計方法是研究數(shù)據(jù)特征的最基本方法，因此在實證分析前，應先對因變量進行描述統(tǒng)計分析。首先對1978到2009年我國能源消費量的折線圖進行分析。圖2.1：1978-2009年我國能源消耗量折線圖由圖2.1可以看出，自改革開放以來，我國能源消耗量呈不斷上升的發(fā)展態(tài)勢。從1978年到2002年，能源消耗量平穩(wěn)增長，增速并不大。但數(shù)據(jù)在2002年出現(xiàn)了拐點，從02年以后，能源消耗量激增，增長率明顯增大，并且這種增速一

8、直持續(xù)到2009年。這說明我國近十年來能源消費量與早期相比有大幅增長。近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，工業(yè)、農(nóng)業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需石油、煤炭、天然氣等能源作為供給，這使我國能源資源的消耗量驟然增加。其次觀察GDP的發(fā)展趨勢。圖2.2：1978-2009年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值折線圖由上圖2.2可知，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的折線圖也呈逐年上升趨勢，且與能源消費量的趨勢基本一致，二者有相同的發(fā)展規(guī)律。再觀察自變量城市人口規(guī)模的發(fā)展趨勢。圖2.3：1978-2009年我國人口規(guī)模折線圖由圖2.3可知，我國城市人口規(guī)模隨年份的增加呈直線型增長，其趨勢與能源消耗量的發(fā)展趨勢也有一定一致性。表2.1：我國能

9、源消耗量（Y）描述統(tǒng)計結(jié)果表2.1給出了我國能源消耗量（Y）的一些常用統(tǒng)計量。由表可知，改革開放32年來我國能源消費的平均水平為135120.9萬噸標準煤，其中最大值為2009年的306647萬噸標準煤，最小值為1978年的57144萬噸標準煤。此外，表中還給出了一些數(shù)據(jù)的分布特征。其中，標準差為72483.18，比較大，說明各年的消耗量之間有很大差異。正態(tài)分布的偏度S=1.030，峰度K=3.053，說明該序列呈右偏分布，且與標準正態(tài)分布相比呈“尖峰”狀。為了判斷因變量是否受各解釋變量的顯著影響，可以將旅游收入序列按某個變量劃分為幾個區(qū)間，以此來對序列觀測值進行分組統(tǒng)計描述。表2.2：我國能

10、源消耗量（Y）按GDP分組描述統(tǒng)計表2.2以國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP為標準，將我國能源消耗量（Y）分為四組。其中，均值最大的區(qū)間為300000-4000000億元，說明當GDP為300000-4000000億元時能源消費量最大。同時可以觀察到，隨著GDP的增加，能源消耗量的均值也在增加，說明GDP的值對其有一定的影響。表2.3：我國能源消耗量（Y）按城市人口規(guī)模分組描述統(tǒng)計表2.3以城市人口規(guī)模為標準對能源消耗量（Y）進行分組。其中，當人口規(guī)模為60000-70000萬人時，能源消耗量均值最大；當人口規(guī)模為10000-20000萬人時，能源消耗量均值最小。這說明城鎮(zhèn)人口的增加也會帶動能源消耗量的增加

11、。模型的建立以上兩章中我們明確了我們的研究目的測算技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻，并就因變量進行了相應的描述統(tǒng)計分析。本章，我們首先對本文要使用的索洛余值法進行介紹，并在原始模型的基礎上，建立新的模型。方法是將因變量及自變量進行替換，替換后的模型適用于本文的研究內(nèi)容。之后，對原始數(shù)據(jù)使用新的模型，即1978年- 2009年的能源消耗量、GDP、人口規(guī)模構(gòu)建新的模型。本文用R軟件進行回歸分析，并測算出技術(shù)水平對能源消耗的具體數(shù)值。最后，對數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果進行經(jīng)濟意義上的分析，并得出結(jié)論。3.1索羅余值法索洛余值法是索洛模型中計算技術(shù)貢獻的方法。索洛模型又稱作新古典經(jīng)濟增長模型、外生經(jīng)濟增長模型，是

12、在新古典經(jīng)濟學框架內(nèi)的經(jīng)濟增長模型，是Solow于1956年首次創(chuàng)立的，用來說明儲蓄、資本積累和增長之間的關系。簡介3.1.1索羅余值法的假設 假設1.僅有資本和勞動兩個生產(chǎn)要素，這兩個生產(chǎn)要素是能夠互相替代的，并且能夠以可變的比例相配合；假設2.經(jīng)濟發(fā)展處于完全競爭的條件下，生產(chǎn)要素和勞動都以其邊際產(chǎn)品作為報酬；假設3.在任何時候，資本和勞動都可以得到充分利用；假設4.技術(shù)進步是中性的，即當資本與勞動力之比K/L不變時，技術(shù)進步在前后生產(chǎn)函數(shù)中的邊際產(chǎn)品之比也保持不變；假設5.生產(chǎn)函數(shù)滿足Inada條件：即當資本存量足夠大或投入的勞動力數(shù)量足夠大時，其邊際生產(chǎn)率是充分小的，反之，當資本存量和

13、勞動力數(shù)量足夠小時，其邊際生產(chǎn)率則充分大。3.1.2索洛余值法內(nèi)容假定存在著如下形式的科布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)：Yt = AtFLt,Kt其中：Yt為t時期的總產(chǎn)出；Lt為t時期投入的勞動量；Kt為t時期投入的資本量；At代表t時期的技術(shù)水平。由經(jīng)濟學意義可知：t 時期總產(chǎn)出的增長率logY可以看作技術(shù)進步logA、勞動增長率logL、資本增長率logK的綜合貢獻，記作：logY=logA+logL+logK其中，和分別是勞動和資本的產(chǎn)出彈性。上式的經(jīng)濟含義：經(jīng)濟增長無法用資本和勞動貢獻加以說明的“余值”則是由技術(shù)進步帶來的，即： logA=logY-logL-logK將進步技術(shù)速度作為余值:l

14、ogA/logA=logY/logY-logL/logL-logK/logK3.2 模型替換及數(shù)據(jù)處理以上是現(xiàn)有模型的基本介紹，接下來我們將構(gòu)建新的模型，用以研究技術(shù)進步對節(jié)省能源消耗的貢獻。3.2.1 新模型的建立在原始的索洛余值法中所使用的生產(chǎn)函數(shù)里，自變量勞動和資本的增長均對因變量總產(chǎn)量有正向的貢獻，而在本文的研究當中，自變量GDP及人口規(guī)模的增長也均對因變量能源消耗有正向作用，并且我們假設新的自變量及因變量符合索洛余值法的5項假設。因此，一下我們套用原始模型建立新模型：經(jīng)過前面的描述統(tǒng)計分析，我們發(fā)現(xiàn)對于t時期能源消耗量為Yt，t時期技術(shù)水平為At，t時期國內(nèi)生產(chǎn)總值為X1t，t時期的

15、人口規(guī)模X2t存在某種非線性關系，我們根據(jù)假定條件，設想能源消耗函數(shù)存在某種形式如道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)的形式，即假定存在如下形式的函數(shù)：Yt = AtFX1t,X2t同理于原始模型，新的模型可以改寫成：logY=logA+logX1+logX2其中，和分別為GDP與人口規(guī)模的彈性。因此，新模型的技術(shù)水平可以用索洛余值法來體現(xiàn)，即：logA/logA=logY/logY-logX1/logX1-logX2/logX2 3.2.2 數(shù)據(jù)處理以下，對原始數(shù)據(jù)運用新模型進行處理。首先用R軟件 R語言的詳細操作見附錄。對模型logY=C+logX1+logX2進行回歸得出以下回歸結(jié)果：這里，X1和X2分別表

16、示GDP與人口規(guī)模，和分別為GDP與人口規(guī)模的彈性，C表示當年的技術(shù)水平。經(jīng)過R軟件的計算，我們得到=0.18275、=0.60485，在0.1的顯著性水平下和的估計值的P值均顯著，F(xiàn)檢驗也通過，由此可知方程顯著性較好；并且兩者的系數(shù)均為正，符合經(jīng)濟學涵義。通過上面的計算，我們分析出：當技術(shù)水平不變時，國內(nèi)生產(chǎn)總值每增加1%，能源消耗量增長18.3%；人口規(guī)模每擴大1%，能源消耗量增長60.5%。因此使用以上估計值對技術(shù)水平進行測算，測算結(jié)果如下表：表3.1 技術(shù)水平測算值yearslnYlnX1lnX2lnYlnY-lnY19780.00000 0.00000 0.00000 0.00000

17、 0.00000 19790.00228 0.01322 0.00717 0.00675 -0.00448 19800.00259 0.01352 0.00349 0.00458 -0.00200 1981-0.00126 0.00871 0.00532 0.00481 -0.00607 19820.00392 0.00996 0.00634 0.00566 -0.00173 19830.00562 0.01322 0.00364 0.00462 0.00101 19840.00640 0.02182 0.00753 0.00854 -0.00214 19850.00701 0.02520 0

18、.00435 0.00723 -0.00022 19860.00471 0.01435 0.00488 0.00558 -0.00087 19870.00611 0.01733 0.00476 0.00604 0.00007 19880.00624 0.02353 0.00343 0.00637 -0.00014 19890.00362 0.01267 0.00294 0.00410 -0.00047 19900.00158 0.00965 0.00213 0.00305 -0.00148 19910.00436 0.01569 0.00318 0.00479 -0.00043 19920.0

19、0438 0.02122 0.00296 0.00567 -0.00129 19930.00523 0.02665 0.00294 0.00665 -0.00142 19940.00485 0.02965 0.00284 0.00714 -0.00229 19950.00567 0.02153 0.00278 0.00561 0.00006 19960.00256 0.01431 0.00562 0.00601 -0.00345 19970.00045 0.00930 0.00531 0.00491 -0.00446 19980.00017 0.00590 0.00503 0.00412 -0

20、.00395 19990.00268 0.00534 0.00472 0.00383 -0.00115 20000.00293 0.00886 0.00451 0.00434 -0.00142 20010.00277 0.00870 0.00428 0.00418 -0.00141 20020.00489 0.00801 0.00406 0.00392 0.00097 20030.01187 0.01035 0.00390 0.00425 0.00762 20040.01234 0.01380 0.00329 0.00451 0.00783 20050.00818 0.01215 0.0032

21、0 0.00416 0.00402 20060.00742 0.01292 0.00240 0.00381 0.00360 20070.00650 0.01677 0.00261 0.00464 0.00186 20080.00305 0.01335 0.00195 0.00362 -0.00057 20090.00404 0.00639 0.00225 0.00253 0.00151 上表中，lnY計算方法為：lnY=lnYt/lnYt-1-1，lnX1，lnX2同理可得。lnY是由lnY=lnX1+lnX2=0.18275lnX1+0.60485lnX2計算得出。lnY-lnY即為由索洛余

22、值法求得的技術(shù)水平對能源消耗的貢獻。以下為技術(shù)水平的時間序列圖形：圖3.1 1978年到2009年各年的技術(shù)對能源消耗的貢獻3.3 數(shù)據(jù)分析3.3.1 圖形趨勢分析由上圖不難看出，1978年到2009年數(shù)據(jù)呈現(xiàn)負數(shù)情況較多，這說明技術(shù)對節(jié)省能源的使用起到了相對大的推進作用。在1978-2001年期間，技術(shù)水平對能源消耗的貢獻波動較大，這說明技術(shù)水平對能源的消耗有反向作用，即技術(shù)水平可減少能源的耗散，而在2002-2009期間技術(shù)水平對能源消耗起到了正向作用，但從2005后期年開始，正中正向趨勢突然逆轉(zhuǎn)，其正向貢獻呈下降趨勢。3.3.2 經(jīng)濟意義分析由圖形趨勢分析，我們試圖對趨勢進行解釋，并對可

23、能影響技術(shù)水平的因素進行分析。首先，導致在1978年數(shù)值劇烈波動的原因在于：原有的技術(shù)水平較為落后，因此當居民能源節(jié)約意識有所提高，技術(shù)水平略有提高時，便會帶來很大的提升，數(shù)據(jù)的波動因此較大； 其次，在1982年之后雖然仍為反向作用，但反向作用卻有所下降，其原因在于技術(shù)水平以及經(jīng)過一段時間的發(fā)展有了較大的提升，基礎水平已經(jīng)較高，技術(shù)再改進提升的空間較為有限，因此技術(shù)水平對能源消耗減少量的貢獻上下波動不定且較小，但仍維持在反向作用水平下表明還是對能源節(jié)省有一定的意義；再次，在2001年-2004年期間，技術(shù)水平對能源消耗消耗作用迅速轉(zhuǎn)為正向。原因可能是，雖然技術(shù)水平并沒有退步，但是高速的GDP增

24、長帶來的能源消耗的迅速上升無法被相對緩慢的技術(shù)水平進步所彌補；同時，由于在此段時間內(nèi)各省市、各企業(yè)對GDP的高追求，也使得人們對于在對減少能源耗散的科研工作上重視程度降低，這也是技術(shù)水平引致能源消耗增長的另一個可能因素；最后，在2005年后期，技術(shù)水平對于能源消耗的正向貢獻迅速下降，轉(zhuǎn)而對其產(chǎn)生反向作用。在2005年開始的十一五計劃中，國家表現(xiàn)出對資源利用率的極度重視，致力于將我國的粗放型發(fā)展方式進行逐步改進，并對可持續(xù)發(fā)展的理念提出來進一步要求，具體要達到的指標即：單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗在計劃期間降低20%左右，為達到這一目標，國家監(jiān)督各地方及企業(yè)進行技術(shù)研發(fā)以減少單位能源消耗，這可能是圖

25、線呈下降趨勢的重要原因。結(jié)論與展望4.1 結(jié)論本文新穎之處在于以GDP與城市人口規(guī)模為自變量，以能源消耗為因變量，對雙對數(shù)模型使用索洛余值法測算出技術(shù)水平對能源消耗的貢獻。而通過得出的最終的余值序列我們不難得出，許多因素都影響著技術(shù)水平對能源耗散的貢獻。其中包括，技術(shù)水平的初始值,高速GDP增長引致的能耗大幅增加，還有人們對能源利用率及相關技術(shù)研發(fā)的重視程度，而這一點又與國家所采取的相關政策息息相關。4.2展望本文所用的因變量僅為與城市人口規(guī)模兩項，在今后的研究中如果能找到新的變量使得模型適合也可適當加入其中，但不應加入太多變量，以防止多重共線性過于嚴重。而對于具體有哪些因素會影響技術(shù)水平對能

26、源消耗的貢獻，也可以進行進一步分析，以得出更加具體的結(jié)論。參考文獻1 黃獻松，城市化與能源消費關系的動態(tài)計量以山西省電力消費為例，城市經(jīng)濟，1006-3862（2009）032 王蕾，改革開放以來我國能源消費的影響因素以及面臨的問題，教學與研究，2008年第10期3 中國的能源狀況與政策，中華人民共和國國務院新聞辦公室，2007年12月，北京4 王筱瓊，中國能源消費與GDP增長相關性分析，經(jīng)濟問題探索，2009年，第7期5 吳明明，我國能源消費結(jié)構(gòu)調(diào)整的問題與對策，2011年6月16日6 潘美玲，我國能源消耗的統(tǒng)計評價，山西財經(jīng)大學學報，2007年4月，第29卷第1期7 侯羽，我國經(jīng)濟發(fā)展中的

27、能源消費研究，首都經(jīng)濟貿(mào)易大學碩士學位論文，2009年4月1日8 陳鵬，中國能源消耗與國內(nèi)生產(chǎn)總值關系的實證分析，國土與資源研究，2006年，No.39梁朝暉，經(jīng)濟增長條件下能源消費的變動 趨勢：理論與實證，上海社會科學院部門經(jīng)濟研究所，200020附錄6.1 統(tǒng)計年鑒中各項相關數(shù)據(jù)1978年到2009年總能源消耗量Y、國內(nèi)生產(chǎn)總值X1以及人口規(guī)模X2的各項數(shù)據(jù)。表 1978年到2009年總能源消耗量Y、國內(nèi)生產(chǎn)總值X1以及人口規(guī)模X2的各項數(shù)據(jù)yearsYX1X2yearsYX1X21978571443645.2217245199412273748197.863416919795858840

28、62.5818495199513117660793.73351741980602754545.6319140199613519271176.59373041981594474891.5620171199713590978973.04394491982620675323.3521480199813618484402.28416081983660405962.6522274199914056989677.05437481984709047208.0524017200014553199214.55459061985766829016.04250942001150406109655.174806419868085010275.182636620