PAGE北京理工大學(xué)“學(xué)術(shù)文化月”參賽作品論文題目：基于省際面板數(shù)據(jù)的中國(guó)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)聯(lián)分析學(xué)號(hào)：2120101810姓名：郭毅學(xué)院：管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院專業(yè)：工商管理基于省際面板數(shù)據(jù)的中國(guó)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)聯(lián)分析摘要十二五期間，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消費(fèi)的關(guān)系有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以中國(guó)東北、華北、華東15個(gè)省1999—2008年間的面板數(shù)據(jù)為對(duì)象，運(yùn)用面板數(shù)據(jù)模型，詳盡地分析了能耗EC和GDP的關(guān)系。協(xié)整結(jié)果表明，兩者之間存在著長(zhǎng)期均衡關(guān)系。由此建立的面板回歸模型顯示，北京、上海、天津、黑龍江各省的能源經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，能源利用率高，其余省份則相對(duì)較弱。最后，依據(jù)實(shí)證分析結(jié)果提出若干政策建議，包括盡快構(gòu)建西部能源經(jīng)濟(jì)良性互動(dòng)機(jī)制，積極轉(zhuǎn)換能源結(jié)構(gòu)，通過技術(shù)進(jìn)步提高用能效率，促進(jìn)節(jié)能減排等。關(guān)鍵詞能源消耗經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)面板數(shù)據(jù)單位根檢驗(yàn)協(xié)整回歸一、問題的提出在以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值衡量社會(huì)豐裕程度和以經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)作為發(fā)展目標(biāo)的當(dāng)今世界，能源長(zhǎng)期穩(wěn)定供給已經(jīng)成為全球性的敏感問題和各國(guó)制定能源政策的基點(diǎn)。長(zhǎng)期穩(wěn)定的能源供給之所以受到各國(guó)的普遍關(guān)注，從根本上說，在于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)程度取決于其對(duì)能源需求的滿足程度。能源是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)力量，并規(guī)定經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的規(guī)模和速度。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在為能源所推動(dòng)的同時(shí)，反過來又成為能源發(fā)展的條件或基礎(chǔ)。能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是相互依賴、相互依存的。兩者一般關(guān)系的主要特點(diǎn)大體上可以概括為：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)必然具有對(duì)能源的內(nèi)在需求，能源消費(fèi)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力源泉，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為能源發(fā)展創(chuàng)造條件。中國(guó)過去的發(fā)展是依靠資源密集實(shí)現(xiàn)的，對(duì)能源和環(huán)境的壓力很大。中國(guó)未來能源和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將面臨許多極具挑戰(zhàn)性的問題，諸如能源結(jié)構(gòu)問題、能源效率問題、能源市場(chǎng)機(jī)制問題、能源可持續(xù)發(fā)展問題、能源安全問題等。這些問題的解決需要從深層次上進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的研究，特別是加強(qiáng)對(duì)能源發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)二者之間內(nèi)在規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。二、數(shù)據(jù)與研究方法2.1研究思路本文以中國(guó)華北、東北、華東15個(gè)省自1999年至2008年的省產(chǎn)值（GDP）和能源消費(fèi)（EC）的面板數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，按照“單位根檢驗(yàn)——協(xié)整檢驗(yàn)——面板模型識(shí)別檢驗(yàn)——模型建立與數(shù)據(jù)擬合——政策建議”的主線展開。首先對(duì)面板數(shù)據(jù)進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，判別面板數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。然后用協(xié)整檢驗(yàn)查看樣本省份的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消費(fèi)之間是否有長(zhǎng)期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，能否協(xié)調(diào)發(fā)展。接下來，本文將進(jìn)行面板數(shù)據(jù)的模型識(shí)別和建模，用一個(gè)模型來擬合面板數(shù)據(jù)，更直觀準(zhǔn)確地描述經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)的關(guān)系。最后，本文將根據(jù)實(shí)證研究的結(jié)果給出一些政策建議。2.2研究方法（1）定性分析與定量分析相結(jié)合的方法。其中對(duì)于面板數(shù)據(jù)模型的處理采用了計(jì)量方法和計(jì)量軟件，量化了各省的能源經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)水平和能源效率。定性分析中對(duì)于政策的建議從定量的數(shù)據(jù)分析結(jié)果中來。（2）實(shí)證分析方法。本文針對(duì)我國(guó)15個(gè)省級(jí)地區(qū)在1999年——2008年間的經(jīng)濟(jì)變量和能源變量數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中面板數(shù)據(jù)的相關(guān)知識(shí)和Eviews6.0統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消耗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系做了實(shí)證分析。其中涉及到的主要方法有：面板數(shù)據(jù)模型的單位根檢驗(yàn)、協(xié)整檢驗(yàn)、面板數(shù)據(jù)模型的識(shí)別檢驗(yàn)、模型的參數(shù)估計(jì)和擬合優(yōu)度檢驗(yàn)等。2.3數(shù)據(jù)選擇與說明本文選取1999年——2008年中國(guó)東北、華北、華東15個(gè)省級(jí)地區(qū)的生產(chǎn)總值（GDP）和能源消耗量（EC）作為實(shí)證研究數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由1999——2010年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》獲得。為了使數(shù)據(jù)平穩(wěn)，先對(duì)所有數(shù)據(jù)取了自然對(duì)數(shù)值，得變量LNGDP和LNEC，用它們進(jìn)行面板數(shù)據(jù)分析。三、中國(guó)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系實(shí)證研究3.1研究問題的統(tǒng)計(jì)描述在引入面板數(shù)據(jù)模型之前，我們不妨先用傳統(tǒng)回歸的方法從直觀上對(duì)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間是否相關(guān)做一個(gè)統(tǒng)計(jì)性描述。（1）取面板數(shù)據(jù)其中一個(gè)時(shí)間序列，以北京為例，我們?nèi)”本?999——2008年的GDP和EC數(shù)據(jù)繪出散點(diǎn)圖：圖1.北京1999——2008年GDP和EC散點(diǎn)圖、箱線圖及回歸線從中不難觀察出，單以北京為例，能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間呈現(xiàn)出高度的線性相關(guān)關(guān)系。（2）用整個(gè)面板數(shù)據(jù)作為樣本點(diǎn)，繪出GDP和EC的散點(diǎn)圖：圖2.1999——2008年15省GDP和EC散點(diǎn)圖從圖中可以看出，盡管各省內(nèi)部GDP和EC保持高度的線性關(guān)系，但各省之間回歸線的截距（反映各省能源經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)）和斜率（反映各省能源效率）有著顯著差異。因此，無法用所有面板數(shù)據(jù)值擬合出一條較好的回歸線。我們需要建立新的統(tǒng)計(jì)模型，去擬合這些數(shù)據(jù)并對(duì)未來做出預(yù)測(cè)。值得注意的是，這個(gè)散點(diǎn)圖也為后文我們進(jìn)行面板數(shù)據(jù)模型的識(shí)別提供了思路，可以清楚地看出，如果我們的面板數(shù)據(jù)模型定義為,即混合模型，則與圖2發(fā)生了直觀上的矛盾，因?yàn)橐勒請(qǐng)D2的顯示，其中應(yīng)當(dāng)是一個(gè)隨機(jī)變量，它隨著不同的個(gè)體（省）而有不同的取值。因此，我們應(yīng)該排除混合模型，而選用個(gè)體固定效應(yīng)模型：關(guān)于模型識(shí)別的具體方法將在后文詳述。3.2面板數(shù)據(jù)模型的單位根檢驗(yàn)在數(shù)量經(jīng)濟(jì)建模時(shí)，通常有一個(gè)前提，要求時(shí)間序列是平穩(wěn)的。如果時(shí)間序列是非平穩(wěn)的，通過普通最小二乘法得到的模型可能會(huì)有很高的擬合程度和顯著的t統(tǒng)計(jì)量，但同時(shí)德濱一沃森（DurbinWatson，DW）檢驗(yàn)值很低。根據(jù)這些模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的推斷和預(yù)測(cè)往往是不正確的，因?yàn)槠浠貧w可能是無意義的“偽回歸”。因此，就有必要用某種方法對(duì)偽回歸現(xiàn)象做出識(shí)別。金融、經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列常常是非平穩(wěn)的，建模時(shí)必須考察數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，并用差分、去趨勢(shì)等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，將數(shù)據(jù)變?yōu)槠椒€(wěn)的，以避免“偽回歸”的發(fā)生。這里，單位根檢驗(yàn)提供了一種考察時(shí)間序列數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的方法。目前，常用的單位根檢驗(yàn)主要有以下幾種方法：（1）LLC檢驗(yàn)（2）Breitung檢驗(yàn)（3）IPS檢驗(yàn)（4）FisherADF檢驗(yàn)（5）FisherPP檢驗(yàn)（6）Hadri檢驗(yàn)為了避免偶然因素，我們采用LLC、IPS、FisherADF、FisherPP方法，分別對(duì)面板原始數(shù)據(jù)、一階差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了單位根檢驗(yàn)，結(jié)果如下：表1.面板數(shù)據(jù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)方法StatisticProb.檢驗(yàn)結(jié)果LNECLLC0.816800.7930非平穩(wěn)IPS4.321621.0000非平穩(wěn)FisherADF6.403331.0000非平穩(wěn)FisherPP10.01720.9998非平穩(wěn)LNEC一階差分LLC-9.028960.0000平穩(wěn)IPS-3.855060.0001平穩(wěn)FisherADF71.73210.0000平穩(wěn)FisherPP72.40180.0000平穩(wěn)LNGDPLLC8.278921.0000非平穩(wěn)IPS9.900111.0000非平穩(wěn)FisherADF1.063061.0000非平穩(wěn)FisherPP0.777741.0000非平穩(wěn)LNGDP一階差分LLC-6.552780.0000平穩(wěn)IPS-2.174110.0148平穩(wěn)FisherADF51.49410.0086平穩(wěn)FisherPP59.15450.0012平穩(wěn)可以看出，LNEC序列與LNGDP序列都是非平穩(wěn)的，但其一階差分序列都平穩(wěn)，都是一階單整序列。3.3面板數(shù)據(jù)模型的協(xié)整檢驗(yàn)協(xié)整關(guān)系是指兩時(shí)間序列變量間的長(zhǎng)期穩(wěn)定關(guān)系，可以用來反映經(jīng)濟(jì)變量之間相互協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。通過面板數(shù)據(jù)單位根檢驗(yàn)，15省的LNEC與LNGDP兩變量表現(xiàn)為一階單整，可能有協(xié)整關(guān)系，能夠進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。我們選用KAO檢驗(yàn)方法進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)，原假設(shè)為：不存在協(xié)整關(guān)系。結(jié)果如下：圖3.KAO協(xié)積檢驗(yàn)結(jié)果可見兩個(gè)變量LNGDP與LNEC具有協(xié)整關(guān)系，即我們選取省份的GDP值和能源消耗量之間有著長(zhǎng)期穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系，能源的安全持續(xù)有效供給關(guān)系著GDP的增長(zhǎng)，具有重大的戰(zhàn)略意義。3.4面板數(shù)據(jù)模型的識(shí)別與設(shè)定3.4.1用面板數(shù)據(jù)建立的模型通常可分為靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型。其中動(dòng)態(tài)模型是引入了滯后項(xiàng)自回歸的模型。靜態(tài)模型又可以劃分為以下三種：（1）混合模型。（2）固定效應(yīng)模型。（3）隨機(jī)效應(yīng)模型。其邏輯關(guān)系如圖3：圖3.面板數(shù)據(jù)模型邏輯分類圖3.4.2（1）判別模型中是否存在個(gè)體固定效應(yīng)的F檢驗(yàn)原假設(shè)與備擇假設(shè)分別為：，即模型中不同個(gè)體的截距相同（真實(shí)模型為混合回歸模型）模型中不同個(gè)體的截距不同（真實(shí)模型為個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型）F統(tǒng)計(jì)量定義為：~F(N-1，NT-N-k)其中表示約束模型（即混合回歸模型）的殘差平方和；表示非約束模型（即個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型）的殘差平方和。T表示橫截面?zhèn)€數(shù)，N表示個(gè)體個(gè)數(shù)，N-1表示約束條件個(gè)數(shù)，k表示解釋變量對(duì)應(yīng)參數(shù)的個(gè)數(shù)。非約束模型比約束模型多了N-1個(gè)被估參數(shù)。用Eviews6.0分別在混合回歸和個(gè)體固定效應(yīng)回歸兩種模型下，求出估計(jì)的殘差平方和，有：=89.61497=2.257068求出F=249.148348>，拒絕原假設(shè)。結(jié)論是建立個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型更為合理。Eviews6.0對(duì)以上過程顯示如下：圖4.F檢驗(yàn)結(jié)果顯示圖（Eviews6.0）從圖中可以看到，P值遠(yuǎn)小于0.05，因此接受原假設(shè)。即模型設(shè)定時(shí)應(yīng)該設(shè)置為個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型，而不能設(shè)定為混合回歸模型。（2）判別模型中是否存在個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)的Hausman檢驗(yàn)原假設(shè)與備擇假設(shè)分別為：個(gè)體效應(yīng)與回歸變量（）無關(guān)（真實(shí)模型為個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)回歸模型）個(gè)體效應(yīng)與回歸變量（）相關(guān)（真實(shí)模型為個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型）用Eviews6.0可以直接得到Hausman檢驗(yàn)的結(jié)果，如下圖：圖5.Hausman檢驗(yàn)結(jié)果顯示圖（Eviews6.0）從圖中可以看到，Hausman統(tǒng)計(jì)量的值為19.566644，相應(yīng)的P值為0.0000，因此拒絕原假設(shè)。即建立個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型更為合理。圖中第二部分還給出了Hausman檢驗(yàn)中間結(jié)果的比較。1.273222是個(gè)體固定效應(yīng)模型對(duì)回歸系數(shù)的估計(jì)；1.255629是個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)模型對(duì)回歸系數(shù)的估計(jì)。0.000016是相應(yīng)兩個(gè)參數(shù)估計(jì)量的分布方差的差。綜上分析，擬合1999——2008年中國(guó)東北、華北、華東15省的產(chǎn)值GDP和能源消費(fèi)量EC的問題應(yīng)該首先排除混合回歸模型和個(gè)體隨機(jī)效應(yīng)回歸模型，建立個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型。從實(shí)際意義上看，各省LNGDP變量的截距項(xiàng)存在顯著性差異，并且同能源消耗水平有關(guān)聯(lián)關(guān)系，在建模時(shí)必須考慮不同省際之間截距項(xiàng)的差異?；谝陨戏治?，我們將分別用變截距模型和變系數(shù)模型中的個(gè)體固定效應(yīng)方式進(jìn)行建模。比較二者的數(shù)據(jù)擬合效果。3.5面板數(shù)據(jù)模型的建立與估計(jì)變截距模型根據(jù)前面分析，我們建立1999——2008年中國(guó)東北、華北、華東15省的LNGDP和LNEC的個(gè)體固定效應(yīng)回歸模型。模型如下：模型估計(jì)結(jié)果如下：圖6.變截距模型參數(shù)估計(jì)結(jié)果（Eviews6.0）從而有Model1:（37.24628）,DW=0.713009其中虛擬變量的定義是：可以看出，模型擬合很好，但DW值略微偏低，可能存在自相關(guān)。在Model1中，我們可以明顯看到各省的GDP基礎(chǔ)（即截距項(xiàng)）存在顯著差異，也就是說各省的能源經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)有著顯著不同，而且這種差異性不是隨機(jī)的，而是與能源的消費(fèi)量有關(guān)聯(lián)。同時(shí)，我們可以用模型量化這種差異。但與此同時(shí)，我們也看到了變截距模型的問題，那就是各省際間相同的能源回歸系數(shù)1.273222不能客觀真實(shí)地反映各省之間能源效率的高低差異。要解決這個(gè)問題，我們必須建立變系數(shù)模型開展進(jìn)一步分析。變系數(shù)模型模型估計(jì)結(jié)果如下：圖8.變系數(shù)模型參數(shù)估計(jì)結(jié)果（Eviews6.0）從而有Model2:AH-3.219135-4.9325931.961871BJ-3.219135-6.0453232.319229FJ-3.219135+5.5002160.878751ZJ-3.219135+2.1520171.206528,DW=1.615332可以看出，變系數(shù)模型的擬合優(yōu)度更好，也沒有自相關(guān)。從Model2中，我們可以通過各省不同的斜率明顯看到各省的能源利用效率的區(qū)別。北京的能源利用效率最高，其次是安徽、吉林、遼寧、黑龍江、天津、上海。能源效率最低的省份是福建和山東。四、結(jié)論與政策建議至此，本文由中國(guó)華北、東北、華東15個(gè)省自1999年至2008年的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變量和能源消費(fèi)變量面板數(shù)據(jù)分析，得出了二者具有協(xié)整關(guān)系的結(jié)論，并通過建立面板回歸模型，擬合了這些數(shù)據(jù)，對(duì)各省的經(jīng)濟(jì)能源基礎(chǔ)與能源效率做了量化?？梢钥闯?，不僅各省份各自的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消費(fèi)有著高度的線性相關(guān)性，而且站在國(guó)家戰(zhàn)略全局的高度上看，東北、華北、華東的GDP值和能源消費(fèi)之間也有著長(zhǎng)期穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的互動(dòng)機(jī)制基本形成，能源的安全持續(xù)有效供給關(guān)系到GDP的增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)又反過來為更高水平的能源需求創(chuàng)造條件，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制會(huì)影響能源消費(fèi)。二者密切相關(guān)，不能割裂。國(guó)內(nèi)其他學(xué)者的研究表明，中國(guó)西部地區(qū)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的協(xié)整關(guān)系并不顯著成立，同時(shí)西部地區(qū)能源滯后于經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。這一現(xiàn)象與西部能源大量支持東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及西部經(jīng)濟(jì)體制改革的進(jìn)程相關(guān)。因此，在西部大開發(fā)的進(jìn)程中，地方政府應(yīng)當(dāng)借鑒東部地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，盡可能地協(xié)調(diào)好能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，構(gòu)建二者的良性互動(dòng)機(jī)制，提高能源的經(jīng)濟(jì)效益，避免中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的區(qū)域失衡。此外，在十二五期間，東部地區(qū)在進(jìn)一步促進(jìn)能源與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展時(shí)，應(yīng)充分利用已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，關(guān)注能源效率的提高、節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，以及新能源的開發(fā)使用。通過對(duì)于能源使用體系的整合和創(chuàng)新，提高單位能源消費(fèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)，開