（技术经济及管理专业论文）考虑电力经济关系的工业部门用电需求分解分析.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 本论文基于协整理论、综合误差修正模型，指数分解模型以及面板数据模型 分析研究我国工业部门的电力消费的影响因素与电力需求预测。论文先选取单因 素模型对我国工业总体的电力与经济增长的关系进行系统地分析，并对未来工业 的电力需求做出了分析预测，对我国工业的用电量与总产值的关系在宏观上有了 初步了解；然后，运用综合指数理论对我国工业分行业的用电消耗强度进行分解 分析，对工业的电力消耗强度的特点有了进一步地深入。最后在协整理论的框架 下，引用了计量经济学的前沿理论一面板数据分析，对我国工业的电力消耗特点 做出更加深入地研究，给出了电力消耗的行业特点，为电力需求的预测与国家未 来的产业节能政策提供了决策依据。一 关键词：误差修正模型，指数分解模型，面板数据，面板协整 a b s t r a c t t h i sp a p e ru s e dt h ee c mm o d e l ，i n d e xd e c o m p o s i t i o nm e t h o da n dpa n e ld a t a m o d e lt oa n a l y z et h ei n f l u e n c er e a s o n sa n dd e m a n df o r e c a s tf o rp o w e rc o n s u m p t i o ni n c h i n a si n d u s t r y f i r s t l y ，p a p e rs e l e c ts i n g l ef a c t o rm o d e lt oa n a l y s i st h et o t a l e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o na n dg d p o f i n d u s t r y , a n df o r e c a s tf u t u r ee l e c t r i c i t yd e m a n d o f i n d u s t r y a l lt h i sg i v eu sab r i e fv i e wo nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n d u s t r ye n e r g ya n d e c o n o m y t h e ni td e c o m p o s e dt h ee l e c t r i c i t yi n t e n s i t yb e t w e e nt h es e c t o r so fi n d u s t r y b yu s i n gd i v i s i ai n d e xd e c o m p o s i t i o nm e t h o d ，w h i c hg i v eu saf u r t h e rp o i n to nt h ee l o fi n d u s t r y f i n a l l y ，o nt h ef r a m et h ec o i n t e g r a t i o nt h e o r y , i ts t u d yo nt h et r a i t so f e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o ni ns u b - s e c t o ri n d u s t r y ，a n dw o r ko u tt h eg e n e r a lc h a r a c t e r so f i n d u s t r ye n e r g yc o n s u m p t i o n ，w h i c hw i l lg i v eag u i d el i n et ot h ef o r e c a s to fe l e c t r i c i t y d e m a n da n de n e r g y s a v i n gp o l i c ym a k i n gi nt h ef u t u r e w e ij i a j i a ( t e c h n i c a le c o n o m i c s & m a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f h ey o n g x i u k e yw o r d s ：e c m ，i n d e x d e c o m p o s i t i o nm e t h o d ，p a n e ld a t a ，p a n e l c o i n t e g r a t i o n 华北电力大学硕士学位论文 摘要 本论文基于协整理论、综合误差修正模型，指数分解模型以及面板数据模型 分析研究我国工业部门的电力消费的影响因素与电力需求预测。论文先选取单因 素模型对我国工业总体的电力与经济增长的关系进行系统地分析，并对未来工业 的电力需求做出了分析预测，对我国工业的用电量与总产值的关系在宏观上有了 初步了解；然后，运用综合指数理论对我国工业分行业的用电消耗强度进行分解 分析，对工业的电力消耗强度的特点有了进一步地深入。最后在协整理论的框架 下，引用了计量经济学的前沿理论一面板数据分析，对我国工业的电力消耗特点 做出更加深入地研究，给出了电力消耗的行业特点，为电力需求的预测与国家未 来的产业节能政策提供了决策依据。一 关键词：误差修正模型，指数分解模型，面板数据，面板协整 a b s t r a c t t h i sp a p e ru s e dt h ee c mm o d e l ，i n d e xd e c o m p o s i t i o nm e t h o da n dpa n e ld a t a m o d e lt oa n a l y z et h ei n f l u e n c er e a s o n sa n dd e m a n df o r e c a s tf o rp o w e rc o n s u m p t i o ni n c h i n a si n d u s t r y f i r s t l y ，p a p e rs e l e c ts i n g l ef a c t o rm o d e lt oa n a l y s i st h et o t a l e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o na n dg d p o f i n d u s t r y , a n df o r e c a s tf u t u r ee l e c t r i c i t yd e m a n d o f i n d u s t r y a l lt h i sg i v eu sab r i e fv i e wo nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n d u s t r ye n e r g ya n d e c o n o m y t h e ni td e c o m p o s e dt h ee l e c t r i c i t yi n t e n s i t yb e t w e e nt h es e c t o r so fi n d u s t r y b yu s i n gd i v i s i ai n d e xd e c o m p o s i t i o nm e t h o d ，w h i c hg i v eu saf u r t h e rp o i n to nt h ee l o fi n d u s t r y f i n a l l y ，o nt h ef r a m et h ec o i n t e g r a t i o nt h e o r y , i ts t u d yo nt h et r a i t so f e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o ni ns u b - s e c t o ri n d u s t r y ，a n dw o r ko u tt h eg e n e r a lc h a r a c t e r so f i n d u s t r ye n e r g yc o n s u m p t i o n ，w h i c hw i l lg i v eag u i d el i n et ot h ef o r e c a s to fe l e c t r i c i t y d e m a n da n de n e r g y s a v i n gp o l i c ym a k i n gi nt h ef u t u r e w e ij i a j i a ( t e c h n i c a le c o n o m i c s & m a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f h ey o n g x i u k e yw o r d s ：e c m ，i n d e x d e c o m p o s i t i o nm e t h o d ，p a n e ld a t a ，p a n e l c o i n t e g r a t i o n 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文考虑电力经济关系的工业部门 电力需求分解分析，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下 进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢 之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华 北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：国唑e l 期：2 盟4 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 驰硅死 导师签名： 日期： 必i 趔出7 华北电力大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 第一章引言 电力工业是影响国民经济发展的重要基础产业，对其他各个产业部门的发展起 着必不可少的支撑作用。电力的生产及供给为我国经济的发展、社会的进步和人民 生活水平的提高提供了必不可少的条件。 随着经济的发展，能源消费量也随之迅速增长。作为能源的主要形式，电力是 保证国民经济持续、健康、稳定发展的重要基础。近年来，我国电力工业获得了飞 速地发展，已经成为继美国之后的世界第二大电力生产国。从我国电力消费的结构 比重可以看出，在2 0 0 7 年的前三季度城乡居民生活电力消费只占全社会用电量的 l1 2 1 ，其余近8 9 的电力消耗全部用于生产方面，其中工业的电力消费比重更是 达到了7 5 2 0 。因此，电力对中国的经济发展至关重要。如何准确预测未来电力需 求，保持电力工业与经济增长的协调发展是保证国民经济健康运行的重要条件。 国民经济和社会发展第十一个五年规划中把节约资源尤其是能源作为一项 基本国策，国家要大力发展循环经济，保护生态环境，切实走新型工业化道路，坚 持节约发展、清洁发展、安全发展，以实现社会的可持续发展。为此，能源消耗所 占比重最大的工业，其节能降耗的任务显得尤为艰巨据有关专家的保守估算，我 国工业部门仍有2 5 的节能潜力i l 】。 能源的未来需求一直是国家发展规划中所必须考虑的关键因素。我国现正处于 工业化中期阶段，产业结构调整正在进行中。在一段时期内，我国第二产业的比重 仍将保持较高水平，并处于高耗能状态，其中工业能耗的比重达7 0 以上。因此， 根据工业部门用电的特点以及国家的宏观政策等因素，对工业部门中长期的用电需 求量进行分析研究有着非常重要的现实意义。 在电力短缺、能源资源稀缺和新的电力市场条件下，对工业部门的电力与经济 的关系做深入研究，为围民经济综合管理部门和电力管理部门各级领导提供决策参 考有着重要的理论意义和现实意义，有利于合理地制定电力工业发展规划、有利于 提高电力系统的经济效益和社会效益、有助于电力部门制定最佳的销售策略，促进 电力和经济的可持续发展，为我国做好产业结构调整提供科学依据。 开展工业用电需求分解分析的研究具有以下3 个方面的重要意义：首先，工业 电力消耗强度下降是总体电力强度下降的主要原因，它的变化能够从总体上反映一 个国家或地区电力使用效率的变化趋势，这对于制定电力经济方面的长期战略具有 重要参考价值1 2 】；其次，不同产业电力消费强度的差异，对于一个国家或地区制定 华北电力大学硕士学位论文 能源政策、优化产业结构具有明显的指导意义；从结构调整、效率改进两个角度分 析电力消费强度的变化有助于解释我国电力市场近年来出现的电力需求波动现象。 1 2 国内外研究现状 随着国民经济的不断发展，电力需求也不断增长电力和国民经济的关系越来 越受到人们的重视，国内外许多经济学家都对其之间存在的关系进行了研究，并通 过研究对其未来的发展进行预测，提出合理的发展策略。 电力与经济关系的研究开始于1 9 7 8 年k r a f t 的开拓工作，其对美国的g n p 与电力 消费的关系进行了研究。该类研究后来也在英国、德国、意大利、加拿大、法国、 日本等工业国家进行。采用的模型主要有g r a n g e r l 天l 果检验模型、综合修差矫正模型 e c m ( e r r o rc o r r e c t i o nm o d e l ) 【3 1 、向量自回归的多变量g r a n g e r 因果检验模型等。 最近几年的实验研究主要集中在亚洲地区的电力与经济增长的关系研究上1 4 l 。 2 0 0 4 年香港a l i c es h i u 与p u n l e el a m 开始对中国大陆电力经济关系进行研究， 取得了阶段性成果，得出经济的发展对电力消费的推动不是很大，但电力的短缺将 对中国经济产生很大的影响，中国要做好电源的建设，但要优化能源结构，注意清 洁能源的采用i s 】。也有一些学者通过对历年电力弹性系数、电耗系数对电力与国民 经济关系进行分析，得出需电量增长和经济发展阶段、产业结构、产品结构、技术 进步等有关系的结论，并通过计算电耗系数变化程度与g d p 增长率、用电量增长速 度得到三者之间的关系i ”】林伯强引入劳动力、资本及能源对电力经济进行分析， 得出g d p 、资本存量、人力资本及电力消费之间存在着长期均衡关系【8 】。 前人主要是利用标准g r a n g e r 因果检验模型、综合误差矫正模型对电力与g d p 总量的关系加以分析，得出电力与经济发展成或单向或双向或无关系的方向性结 论。但是影响程度的大小，以及专门研究工业部门的电力消费特点的文献还很少见。 同时，对于细化的分行业的用电分析研究，有必要作进一步地研究，为中国产业政 策的制定与电力工业规划等工作提供依据。 近年来，学者们对电力经济或能源经济的研究更多地考虑到了环境要素，如文 献 9 】- 【l l 】，这些文献最终都给出了发展能源经济的建议，如提高能源效率、加快向 天然气和可再生能源的发展、加收二氧化碳排放税、开发洁净煤技术和进行石油战 略储备，否则中国将陷入严重的能源安全问题中呻，。 同时，学者们对能源与经济关系的考虑角度开始多样化，如文献 1 2 】对东欧1 2 个经济转型的国家与欧盟( e u ) 1 5 国的能源强度e i ( e n e r g yi n t e n s i t y ) 进行了比较 分析，结果表示2 0 0 0 - - 2 0 2 0 年这两类国家的e i 表现出趋于相同，实际能源需求是增 长的但是能源强度却是下降的。文献 1 3 】基于国家或地区的投入一产出表与投入产出 分析方法，作者提出了分析v o l l ( 失负荷价值) 的数学模型，为我国在制定电力规 2 华北电力大学硕士学位论文 划、电力市场经济运行、电力需求侧管理与电力产业政策决策等方面提供科学的依 据 国内外能源需求预测文献主要用于预测全社会或者居民，仅预测工业或各产业 用电需求的文献较少见。虽然工业用电量的预测只是预测一个部门，但是工业部门 内部产业的结构以及各自用电特点的复杂性导致了其电量预测的繁杂程度。 现有的相关文献主要关注工业以及产业的能源强度。b w a n g ( 1 9 9 5 ) 系统 得总结了工业能源需求的各种分解方法，对各种方法的适用范围，以及使用条件做 了研究【1 4 】。c h u n c h ul i u ( 2 0 0 6 ) 对现有的工业能源消费的分解分析做了总结，并 对各种分解方法做了比较研究，得出a w d 法( a d a p t i v ew e i g h t i n gd i v i s i a ) 和简单 加权d i v i s i a 指数法可以使残差项最小i l 引。 近年来，中国的能源消费是国内外学者共同关注地重要研究课题。g a r b a c c i o ( 1 9 9 9 ) 利用两张修正过后的投入产出表对中国i 9 7 8 1 9 9 2 年能源消费强度下降的因 素进行分解分析，得出技术进步是中国能源强度下降的主要原因，而结构变化则是 增加了能源的消费【l6 1 。f i s h c r - v a n d e n 等通过对中国2 5 0 0 家能源密集型企业的统计调 查，运用d i v i s i a 分解方法进行分析，得出1 9 9 7 1 9 9 9 年期间中国能源强度迅速下降的 具体因素为相关能源价格的上浮、企业研发费用增长、企业所有制改革以及产业结 构的变化【r 7 1 。z h o n g x i a n gz h a n g ( 2 0 0 3 ) 首先采用了改进的无残差l a s p e y r e s 指数分解 方法，对中国9 0 年代能源消费的结构变化和强度变化做了分析研究，得出上个世纪 9 0 年代，我国工业能源需求下降的主要原因是实际能源强度的下降，文章通过分析 得知即使g d p 被过高估计，结论也同样成立【埔j 。 吴巧生、成金华【l9 j 运用l a s p e y r e s 指数及其分解模型对中国能源消耗强度进行分 解，并对其影响因素进行研究，中国能源消耗强度下降主要是各产业能源使用效率 提高的结果，除了少数年份外产业结构的调整对降低能源消耗强度的作用是负面 的。而周勇、李廉水得出的观点则与之相悖。他们的研究结果表明，产业结构因素 和产业部门能源强度因素对我国总能源强度下降都有正向显著作用【2 0 1 。由于他们方 法选取的不同，以及时间范围不一致，所以还不能说他们的观点相互矛盾。 但是基于电力消费强度进行电力经济关系的研究一直很少受人关注，相关文献 很少所谓电力消费强度是指单位国内生产总值所消耗的电力数量。王海鹏( 2 0 0 5 ) 首先对上海的电力消费强度进行了分解分析，并提出了相关政策意见【2 。p a u la s t e e n h o f ( 2 0 0 6 ) 则利用改进的l a s p e y r e s 指数分解法对中国1 9 9 8 2 0 0 2 年的工业电力 需求进行分解分析1 2 2 1 。 m u n d l a k ( 1 9 6 1 ) 、b a l e s t r a 和n e f l o v e ( 1 9 6 6 ) 把p a n e ld a t a 弓i 入到经济计量中 从此以后，大量关于p a n e ld a t a 的分析方法、研究文章如雨后春笋般出现在经济学、 管理学、社会学、心理学等领域。近年来，随着面板单位根检验和协整检验方法的 发展，国内外的学者也开始用面板数据来分析能源与经济之间的关系。 3 华北电力大学硕士学位论文 c h i e n c h i a n g l e o 对于亚洲1 6 个国家的能源消费与经济增长之间的关系进行分 析研究，得出在长期，存在从能源消费到经济增长的因果关系【2 ”梁怀学和陈权宝 将面板数据模型应用到我国行业能源消费特征的分析中，结果分析表明，面板数据 模型是分析能源消费特征的有效工具【z 4 1 。自1 9 9 5 年p e d r o n i 最开始提出面板协整检验 方法以来，面板协整检验已经有丰硕的研究成果【2 5 1 。面板协整主要应用集中在购买 力平价、经济增长和国际研发的溢出效应，但较少涉基于面板数据的电力消费分析 与预测的文献。所以，有必要对我国电力的行业面板数据做出协整分析，给出其行 业的电力消费特征。 1 3 本论文所做工作及意义 本论文是在己有理论基础上，基于协整理论、综合误差修讵模型。指数分解模 型以及面板数据模型通过计量经济学软件e v i e w s 6 0 为计算工具输出结果。先选取 单因素模型对我国工业总体的电力与经济增长的关系进行系统地分析，给出二者的 长期和短期均衡关系，并利用估计出的v a r 系统方程对未来工业的电力需求做出了 分析预测，对我国工业的用电量与总产值的关系在宏观上有了总体的了解。然后， 运用综合指数理论对我国工业的用电消耗强度按照细分的行业进行分解分析，得出 结构和效率在工业总电力消耗强度变化中所占的比重，并对我国工业的电力消耗特 征进一步地深入分析，给出了其未来的预测值。最后在面板数据理论的框架下，引 用了计量经济学的前沿理论一面板数据单位根检验、协整检验以及面板估计，利用 细分的电力消费行业面板数据，对我国工业的电力消耗特征做出更加深入地研究， 给出了量化的电力消费行业特点。同时，基于面板数据估计模型和a r m a 模型，给 出了工业的电力需求预测值。 论文的所有研究都是建立在对电力经济关系进行定性、定量分析的基础上，在 分析了总体电力经济关系和分行业的电力经济关系后，又分别给出了未来工业电力 需求的预测值。论文全面地研究了我国工业的电力经济关系，得到了分行业的工业 电力消费特征，对于电力需求预测具有一定的参考价值，并能为国家未来的产业节 能政策提供决策依据。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章工业经济与电力消费关系分析基本理论 本章将先介绍序列平稳性和协整性检验的分析方法，然后给出一个多维的综合 指数分解模型，基于多维数据引入面板数据分析基本理论，给出了面板估计模型及 相关检验。全章包括序列平稳性分析、g r a n g e r 因果分析、协整性分析、e c m 误差 修正模型、d i v i s i a 指数分解模型、面板单位根检验以及面板协整性检验等。 2 1 序列平稳性检验与协整检验 经典计量经济学单方程线性模型一般表示为： r 一脱+ 以；t = - i ，2 “m ，- t ( 2 1 ) 式中，k 为因变量，五为自变量，肌为随机误差项。 按照古典统计理论，如果最d x - - 乘估计的f 统计量显著，则不拒绝z 和五之 间存在线性关系的假设。但也存在这样的情况，尽管的t 统计量呈现显著性，但 在z 和置之间根本不存在任何线性关系，这种现象被称为伪回归现象。经济学家早 已认识到在经济变量之间存在伪回归现象，但在什么样的条件下会产生伪回归现象 则无统一认识。1 9 7 4 年格兰杰和纽博尔德用蒙特卡罗模拟方法表明，当因变量和自 变量都服从非平稳的单位根过程时，即使它们之间不存在任何线性相关关系，以z 对 置作回归所得到的声最小二乘估计仍有显著的f 值，这对伪回归现象产生的原因 做出了重要的贡献。伪回归原因的发现具有重要意义，它要求人们在做回归分析时， 首先要对自变量和因变量的稳定性做出检验，这就导致了近年来在计量经济学中被 广泛使用的a d f ( d i c k e ya n df u l l e r l 9 7 6 ，1 9 7 9 ，1 9 8 1 ) 单位根检验以及p p ( p h i l l i p s ， 1 9 8 7 ，p h i l l i p sa n dp e r r o n ，1 9 8 8 ) 单位根检验( 2 6 1 。 2 1 1 单位根过程与检验 如果一个时间序列的均值或自协方差函数随时间而改变，那么这个序列就是非 平稳时间序列。 随机过程fy t ，t = 1 , 2 ，n ) ，若 r = p r l + q ( 2 2 ) 式中，p = 1 ，q 为一稳定过程，且e ( b ) = o ，c o v ( ，一1 ) = z t 0 0 ，这里t = 0 ，1 ，2 ，n ，则称该过程为单位根过程( u n i tr o o tp r o c e s s ) 。特别地，若 】；：= z 1 + 毛 ( 2 3 ) 式中，q 独立同分布，且e ( 毛) = o ，d ( b ) = 仃2 0 ) 。进一步检验f ( 1 ) 的显著性，直到出现第一个不显著的f ( ，) 为止，说明存 在，个协整向量乜引。 2 1 2 2 序列因果性检验 计量经济学的重要任务是发现经济变量之间的内在联系，并对未来进行预测。 在发现变量之间存在相关关系后，接下来的问题是五是否有助于估计】j = 。1 9 6 9 年格 兰杰提出的格兰杰因果检验法解决了这一问题。在随后的回归分析中格兰杰因果检 验法得到广泛地运用。格兰杰认为，如果对于所有的s o ，基于( z ，r 一。，) 的预 华北电力大学硕士学位论文 测r s 的均方误差与用( 】j ：，墨。，) 和( 五，环j ，) 二者得到的】j ：+ 墨的均方误差相 同，则置不是引起z 的因，假设： z = 另+ q z 一，+ 届石一。+ 鸬 ( 2 1 5 ) i = li = 1 零假设凰：属= 压= = 展= o ，残差平方和 r s s l = 昕 ( 2 一1 6 ) z = g + + b ( 2 - 17 ) 残差平方和 r s s o = 彳 ( 2 - 1 8 ) 如果i = 薹雾潲大于只t 毋- i r 一2 9 1 ) 分布的5 i 晦界值，则拒绝凰假 设，即得到置能格兰杰引起】：。因果关系的发现对于提高预测的准确性具有重要的 意义。本文将通过e v i e w s 计量经济软件进行g r a n g e r 因果关系分析，将直接得到两 序列之间的相关程度，并判断两者是否具有因果关系1 2 9 1 。 2 2e c m ( e r r o rc o r r e c ti o n ) 误差修正模型 误差修正模型是由a d l 模型变换而来，s a r g a n 第一次提出误差修正模型概念 ( 1 9 6 4 年) ，之后这种模型又经过h e n d r y ( 1 9 7 7 年) 和d a v i d s o n ( 1 9 7 8 年) 等补充而得到进 一步完善。误差修正模型的建立，可以采用一般到特殊的方法。 先建立a d l 模型 z = 风+ 届+ 屐只一l + 马一l + q ( 2 - 1 9 ) 由( 2 19 ) 式变形可得 v r = 属+ 屈瓯+ ( 屈一1 ) ( 】，一牟二争x ) 川+ ( 2 2 0 ) 1 尸2 ( 2 2 0 ) 式即为误差修正模型e c m ，】，一年二：磐石为误差修正项口c 朋。 l p 2 模型( 2 2 0 ) 解释了因变量r 的短期波动vy f 是如何被决定的。一方面，它受到自 变量短期波动跚。的影响，另一方面，取决于e c m 。如果变量z 和置问存在长期均 衡关系，a p ty = a z ，( 2 - 1 9 ) 式中的e c r u 项可以改写为 多= 错j 9 ( 2 2 1 ) 华北电力大学硕士学位论文 可见，e c r u 反映了变量在短期波动中偏离它们长期均衡关系的程度，称为均衡 误差。模型( 2 2 1 ) 可简记为 v r , = 属+ 届v 墨+ 2 e c m t l + ( 2 2 2 ) 一般地，( 2 2 0 ) , i p 2 i l ，所以五= 屐一1 牟警z t - - ，p c 聊- i 为 正，则, l e c m h 为负，使v z 减少，反之亦然。这体现了均衡误差对z 的控制。 向量误差修正模型( v e c m ) 是一个有约束的v a r 模型，并在解释变量中含有协 整约束，向量误差修正模型是在在v a r 系统的推广，假设只是一个n x l 阶时间序 列，只= ( y l t , y 2 ，) r 。则k 阶v a r 模型可写为： i r = 兀f z 一，+ u = 兀i e l + 兀2 z 一2 + + n t z i + 以 ( 2 - 2 3 ) i = 1： - i w ( o , n ) 用v a g ( k ) 表示，其中兀。，n ，n 都是n x n 阶参数矩阵，弘是l 阶随机误差向量。q 是n x n 阶协方差矩阵。 则向量误差修正模型( v e c m ) 为： z = 兀z l + r , a v , 一i + r l z 一2 + l i 影1 t f ，+ o q + 以 ( 2 2 4 ) 上 其中l = 兀j ，j = 1 , 2 ，k l ，n = r o i = 兀i + 兀2 + + 兀i - i ，在使用该方法 时采用从h d 孑的从一般到特殊的建模型方法，根据统计量把无影响的变量剔除。 矩阵= 筇，是协整参数矩阵，r t a ) = ，说明共有r 个线形无关的协整向量，口代 表误差修正项的权重，反映从非均衡状态向长期稳定状态的调整速度。v e c 模型把 时间序列l ，的随机过程分为长期和短期，其中误差修正项表示变量之间的长期均衡 关系，调整短期内的非均衡状态，余下的滞后项表示短期关系【3 们。 2 3 综合指数理论 2 3 1 综合指数理论概述 指数是一个抽象的概念，是用来测量一组相关变量在时间上的变化，或比较这 些变量在国家或地区间的一般水平的相对数。指数的概念应用于许多科学领域，但 最引起特别关注的是经济领域，指数是经济学家“工具箱”中的有力工具。在指数 的发展过程中，指数的理论、计算方法以及它与经济现实之间的关系等问题，一直 就是统计学家和经济学家们研究和争论的焦点之一。我们分别从指数的构造方法和 理论的发展两方面谈指数理论的发展【3 i 】。 1 指数构造方法的发展层次 指数构造方法的发展，就方法本身而言，大体上可以划分为图2 1 所示的四个 阶段1 3 l 】： 1 0 华北电力大学硕士学位论文 图2 1 综合指数的发展 这四个层次的指数可以一次划分为第一代指数、第二代指数、第三代指数和第 四代指数。 第一代指数：主要为简单指数，包括个体指数、简单平均指数、中位数指数与 众数指数等。简单指数没有考虑所记入项目的重要程度，而在实际应用中受到很大 的限制； 一第二代指数：主要是加权指数，疆对个体指数所取的加权平均数i 其中影响最 大的是l a s p e y r e s 指数和p a a s c h e 指数。这类指数更符合经济实际，因而在实际应用 中受到人们的普遍关注。 第三代指数：为对加权指数进行改造的指数，如取加权指数的平均数所成的算 术平均交叉指数、著名的f i s h e r “理想指数”( 即几何平均交叉指数) 、t h e i l 指数 等。因为加权指数都存在着不同程度的偏倚，第三代指数正是以减少和消除偏倚为 目标的。 第四代指数：即积分指数，是法国经济学家f d i v i s i a 于1 9 2 5 年提出的。这种 指数是加权几何平均数的连续化与l a s p e y r e s 指数的交叉。微积分的应用不仅大大 提高了指数的计算精度，更重要的是它在指数方法和思想上是一个很大的飞跃和突 破，因而d i v i s i a 指数曾被称为“完美的指数一。 统计指数，也叫经济指数，简称为指数，它有广义和狭义之分。从广义上讲， 凡是说明现象数量对比关系的相对数，都可叫做指数。例如，动态相对数、发展速 度、计划完成情况相对数、比较相对数等，均可称为指数。但通常所说的指数是指 狭义的指数，它是反映不能直接相加的多因素组成的复杂现象总体的综合变动的相 对数。比如，要说明一种产品的价格、产量、成本变动情况，就可简单地采用一般 相对数的方法，但要反映多种产品的产量、价格、成本的综合变动情况，就要使用 这里介绍的指数法。我国统计部门公布的商品零售价格指数、农产品收购价格指数、 居民消费价格指数、工业生产指数以及金融领域里的各种证券价格指数等，都是利 用指数的原理和方法编制的。 指数按其计算方法及特点，分为综合指数和平均指数。这种分类是针对总指数 而言的。综合指数的计算特点是先综合后对比，而平均指数的计算特点则是先对比 后综合。 如果一个总量指标可以分解为两个或两个以上的因素，将其中一个或一个以上 l l 华北电力大学硕士学位论文 的因素固定下来，仅观察其中一个因素的变动，这样计算的总指数，就叫综合指数。 其计算过程是：首先引入同度量因素，使不能直接相加的指标过渡到能够进行综合； 其次将同度量因素固定在同一时期，以观察其它因素变动的情况；最后通过不同经 济内容的两个总量指标的对比，来考察被研究因素的综合变动，即复杂现象的总变 动。 2 3 2 综合指数理论在能源经济中的应用 2 0 世纪8 0 年代，石油危机刚刚结束，在研究能源问题中，国外学者提出了用因 素分解方法来进行分析。所谓因素分解方法，指通过对数学恒等式的转化运算，把目 标变量分解成若干关键因素进行分析，并计算组成因素对目标变量变化的相对影响 程度。以能源强度为例，可以将其分解为产业结构变动效果以及产业能源效率变动 一效果两个部分； 目前在能源经济领域应用比较普遍的因素分解方法主要有l a s p e y r e s 指数法和 d i v i s i a 指数法等。 l 、l a s p e y r e s 指数法 该方法由德国经济学家埃蒂恩拉斯贝尔( e t i e n n el a s p e y r e s ，1 8 3 4 - 1 9 1 3 ) 于1 8 6 4 年提出。主要特点为将同度量因素的时期固定在基期，单纯反映指数化因素的综合 变动。 设e u 为第f 产业的电力消耗强度，为第f 产业的经济产出份额，则第f 产业的加 权能源消耗强度为： p i - e , s t , ( 2 - 2 5 ) 能源消耗强度的变化可表示为： = ( e f ，一搿) = ( e , s i t - e , 。毛。) f， = 【弓。瓴一) + ( - e j o ) ( 2 2 6 ) f + ( 一e j o ) ( 一暑o ) 】 能源消耗强度变动i 勺l a s p e y r e s 指数及其分解模型为： = q o ( 一s l o ) + 去( 一岛o ) ( 一墨o ) ( 2 2 7 ) ，二， = 墨。( 一弓。) + 寺( 一) ( 一毋。) ( 2 2 8 ) ，二， a e - - a e 垃+ a e u , t ( 2 - 2 9 ) a e 打为结构份额，它表示各产业在总产出中所占比重变化导致能源消耗强度的 1 2 华北电力大学硕士学位论文 变化量；为效率份额，它表示各产业能源效率变化而导致能源消耗强度的变化 量 拉氏公式与派氏公式的构造思路清晰，经济含义明确，这也是它能够在能源分 析领域得到广泛使用的重要原因。但拉氏公式和派氏公式何者为优在国际上一直存 在争论，这就又有了综合指数的调整公式，主要有美国费宣( f i s h e r ) 提出了所谓 的“理想公式 和马歇尔一埃奇沃斯( e d g e w o r t h - - m a r s h a l l ) 公式，实际上都是拉 氏指数与派氏指数的平均数。 2 、d i v i s i a 指数法 d i v i s i a 指数是法国经济学家f d i v i s i a 于1 9 2 5 年在其名为 ：叫( 所)f o ，1 )( ) j1r _ _ 。 v vi = 1 式中，叫( ) 表示标准正态分布累计函数的倒数。 这两个统计量计算的都是每个个体单位根检验对应的概率的和，如果这个值很 小，应该落在f i s h e r z 和c h o iz 统计量的拒绝域，如果这个值很大，则落在f i s h e r z 和c h o i z 统计量的接收域。 2 4 3 2 面板协整检验 在p a n e ld a t a 中关于协整的检验迄今为止，主要有两个方向，一个方向是原假 。设为非协整；使用类似e n 酉e 和7 g r a n g e r 稳回归方程从p a n e ld a t a 中得到残差构 造统计检验，计算其分布，这一类问题解决可以从p e d r o n i ( 1 9 9 5 ，1 9 9 7 ) 4 3 j 文章 中找到答案，k a o ( 1 9 9 9 ) 4 4 1 同样也有类似相关的分析：另一个方向是原假设为协 整，基本的检验可能参照m c c o s k e y 和k a o ( 1 9 9 8 a ) 的文章，这也是基于残差的检 验。 2 4 3 2 1p e d r o n i 方法 p e d r o n i 的协整方法利用协整方程的残差： y i t = q + 4 ，+ 乇层+ 弓，t = l ，2 ，一，i = 1 , 2 ，n ( 2 4 5 ) 式中，层= ( 届，尾，) x i t = ( h ，白，) 在这里，p a n e l 公式中允许存在很大的差异，因为在模型中，单位之间的斜系数、 固定效应系数和个体确定趋势系数是不同的。 在这些假设下，p e d r o n i 讨论了7 个p a n e ld a t a 的协整统计，其中4 个是用联合 组内尺度描述即面板v 统计量( p a n e lv s t a t i s t i c ) 、面板统计量( p a n e l s t a t i s t i c ) 、 面板t 非参数统计量( p a n e lt - s t a t i s t i c n o n p a r a m e t r i e ) 、面板t 参数统计量( p a n e l t - s t a t i s t i c - p a r a m e t r i c ) ；另外3 个是用组间尺度来描述即组间统训量( g r o u p s t a t i s t i c ) 、 组间t 非参数统计量( g r o u pt - s t a t i s t i c n o n p a r a m e t r i c ) 、组问t