（统计学专业论文）中国能源需求的建模与分析.pdf

硕士学位论文摘要 摘要 能源是人类一切活动不可缺少的重要物质资源，是关系国家经 济命脉和国防安全的重要战略物资，在现代化建设中具有举足轻重 的地位。本世纪中叶以前是我国实现工业化的关键时期，也是经济 结构、城市化水平、居民消费结构发生明显变化的阶段，经济和社 会等领域将发生许多革命性的变化，能源领域也将面临着诸多挑战， 能源的消费和生产结构也会发生相应的变化。随着中国经济规模的 不断扩大，未来能源工业能否支撑我国经济的高速增长便成为人们 所关心的问题。可见，能源发展战略的合理制订关系到一国经济能 否健康、稳定、持续地发展。而能源需求建模与分析是制订能源发 展战略、规划部署的基础之一。 目前，应用于能源需求建模与分析的方法通常是以传统建模技 术为基础的，而传统建模技术有一重要前提，即所处理的时问序列 数据是平稳的。事实上，能源时间序列数据存在着非平稳性和非线 性，使得传统的能源需求建模方法受到了挑战。因而，本文在对能 源经济理论及我国能源需求现状分析的基础上，从经济时间序列数 据的非线性6 1 1 e - 平稳特性角度出发，分别运用半参数回归模型和协 整理论及误差修正模型对能源需求进行建模与分析，得到了两个合 理的、有效的、可预测的能源需求模型，而且在此基础之上对能源 需求的影响因素进行了实证分析，得出能源需求与各影响因素之间 的量化关系；其次，比较分析了两个模型，非线性模型( 半参数回 归模型) 提取了其中的非线性影响因素、但经济解释意义不鲜明， 而线性模型( 协整模型) 具有鲜明的经济解释意义、但模型具有一 定的局限性，两模型在实际应用中具有互补性；最后，对我国能源 需求的建模与分析总结，并对我国能源发展提出了一些建议。 关键词：能源需求，建模，预测，半参数，协整 硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t e n e r g y r e s o u r c e sa r ee s s e n t i a lf o rt h ed e v e l o p m e n to fh u m a n s o c i e t y d u r i n gt h ep e r i o do fi n d u s t r i a l i z a t i o n ，t h ee c o n o m i cs t r u c t u r e ， c i t yl e v e l ，a n dt h er e s i d e n t sc o n s u m es t r u c t u r eo fc h i n ah a v ec h a n g e da l o t t h es t r u c t u r eo ft h e e n e r g yc o n s u m p t i o na n dp r o d u c t i o n a l s o c h a n g e d w i t hc o n s t a n te x p a n d i n go ft h ee c o n o m i cs c a l eo fc h i n a ，i t g e t sm o r ea n dm o r ec o n c e r nw h e t h e rt h ef u t u r ee n e r g yi n d u s t r y c a n s u p p o r tt h es p e e d i n gd e v e l o p m e n to fc h i n a se c o n o m y t h e r e f o r e ，a w e l l d e s i g n e ds t r a t e g yo fe n e r g yd e v e l o p m e n ti sc r i t i c a lt ot h eh e a l t h y , s t a b l ea n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc h i n e s ee c o n o m y w h e r e a st h e m o d e l i n ga n da n a l y s i so fe n e r g yd e m a n da r et h ef u n d a m e n t a le l e m e n t s o fe n e r g ye x p l o i t a t i o ns t r a t e g yp l a n n i n g t h ea p p r o a c h e s ，w h i c hh a v eb e e na p p l i e di nt h em o d e l i n ga n d a n a l y s i s o fe n e r g yd e m a n db e f o r e ，a r ea l lb a s e do nt h et r a d i t i o n a l m o d e l i n gt e c h n o l o g y a ni m p o r t a n ta s s u m p t i o nt h a tt i m es e r i e sd a t ai s s t a t i o n a r yi sn e c e s s a r yi nt h et r a d i t i o n a lm o d e l i n gt e c h n o l o g y i nf a c t ， e n e r g yt i m e s e r i e si s u n s t a t i o n a r y a n dn o n l i n e a r t h ea t t r i b u t e so f u n s t a t i o n a r i t ya n dn o n - l i n e a r i t yo ft h ee n e r g yt i m e s e r i e sm a k et h e t r a d i t i o n a lm o d e l i n gm e t h o do fe n e r g yd e m a n dc h a l l e n g e d t h e r e f o r e ，b a s e do nt h ee n e r g ye c o n o m i c a lt h e o r ya n df o u n d a t i o n o ft h ee n e r g yd e m a n d ，t a k i n gt h eu n s t a t i o n a r i t ya n dn o n l i n e a r i t yi nt h e e n e r g yt i m es e r i e s i n t oc o n s i d e r a t i o n ，t h i sp a p e rm o d e l sa n da n a l y z e s c h i n a s e n e r g y d e m a n d b yu s i n gm e t h o d o l o g y o fc o i n t e g r a t i o n ， s e m i p a r a m e t e rr e g r e s s i o nm o d e la n de r r o rc o r r e c t i o n ，p u t t i n gf o r w a r d t w om o d e l so fe n e r g yd e m a n dt h a ta r er e a s o n a b l e ，e f f i c a c i o u sa n dc a nb e u s e df o rp r e d i c t i o n m o r e o v e qw em a k ead e m o n s t r a t i o ns t u d yo nt h e i n f l u e n t i a lf a c t o r so fe n e r g yd e m a n da n dt h e nm a k eac o n c l u s i o nt h a t t h e r ei saq u a n t i f i a b l er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ee n e r g yd e m a n da n di t s i n f l u e n t i a lf a c t o r s s e c o n d l y , w ec o m p a r et h et w om o d e l sa n dc o n c l u d e t h a tn o n l i n e a r m o d e l ( s e m i p a r a m e t e rr e g r e s s i o nm o d e l ) h a st h e n o n l i n e a r i m p a c t o ft h e s ef a c t o r sb u t u n c o n s p i c u o u s e c o n o m i c e x p l a i n i n gp e r f o r m a n c e ，w h i l el i n e a rm o d e l ( c o i n t e g r a t i o nm o d e l ) h a s v i v i de c o n o m i ce x p l a i n i n gp o w e rb u tc e r t a i nl i m i t a t i o n s t h e r e f o r e ，t h e y c a nb ec o m p l e m e n t a r yi n a p p l i c a t i o n f i n a l l y , w es u m m a r i z es o m e m o d e l i n ga n da n a l y s i so nt h ee n e r g yd e m a n d so fc h i n aa n dp u tf o r w a r d s o m ep r o p o s a l sa b o u tt h ed e v e l o p m e n to f e n e r g yi nc h i n a k e yw o r d s ：e n e r g y d e m a n d ，m o d e l i n g ，f o r e c a s t ，s e m i p a r a m e t e r ， c o n i n t e g r a t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位沦文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特另t l d i i 以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名： x 9 逊 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：土邋导师签名至左盘日期：墨盛年月一 硕十学位论文 第一章绪论 1 1 选题的背景及意义 第一章绪论 能源是经济发展、社会进步的重要物质基础，在经济发展和社会进步的诸 多方面，如工业化、农业现代化、城市化等，能源起着决定性的作用。文化科 学、工程技术愈进步，社会愈发展，人类对能源的依赖程度就愈强烈f 1 】。能源 与空气、水一样，是人类生存的必备条件之一。而对于一国经济来说，由于其 基础地位，能源的供求、结构、价格等诸多方面任何一个小的变动都会带来“一 石激起千层浪”的效应。自进入工业化时期以来，为了满足不断增长的能源需 求，世界各国大量开采煤、油、气等化石燃料，但仍然供不应求，多次出现全 球性或区域性的能源紧缺，甚而导致严重的经济危机，而与年俱增的能源消费 对环境造成的后果越来越严重。可见，能源发展战略的合理制订关系到一国经 济能否健康、稳定、持续地发展。 我国是世界上人口最多的国家，这意味着，中国也将是世界上能源需求的 大国。中国是能源资源比较丰富的国家，全国水力资源蕴藏量6 8 亿千瓦，其 中可开发量为3 7 9 亿千瓦，居世界首位；煤炭储量1 0 0 1 9 亿吨，仅次于前苏联 和美国，居世界第三位，石油和天然气的储量也很丰富【2 1 。但是，随着中国经 济规模的不断扩大，中国的能源需求量越来越大。能源工业仍然是制约国民经 济发展的瓶颈，成为制约经济和社会发展的主要因素之一。据分析，由于能源 不足所引起的国民经济损失，约为能源本身价值的2 0 6 0 倍【2 1 。可见，能源在 国民经济发展过程中具有特殊和重要的地位。 在国外已有不少研究能源与经济发展的论著，但大多以市场经济为背景， 对于转轨国家能源需求的变化及其影响因素的研究较少。就我国能源经济理论 研究情况来看，理论研究往往是滞后于实践，缺乏前瞻性和系统性。本文将通 过对转型国家的能源需求进行系统分析和研究，将丰富我国对于能源理论的研 究。目前，我国f 处于经济建设的关键时期，也是经济结构、城市化水平、居 民消费结构发生明显变化的阶段。这一系列的变化刺激了能源消费急速增长， 使得能源供需不平衡的状况日渐突出。因此，做好未来能源需求分析、搞好能 源需求预测为能源规划及政策的制定提供科学依据，这对于保证我围国民经济 健康、稳定、持续地发展具有重要的现实的意义。 本文综合运用了多学科的理论与分析方法，尝试着提出新的分析和预测手 段，即半参数回归模型，并与传统的协整分析手段进行综合比较分析和预测， 硕十学位论文 第一章绪论 对能源需求进行科学的评价，为制定我国中长期能源发展战略提供基本依据， 对于我国能源的持续发展的新方向研究具有一定的现实意义。 1 2 国内外研究现状综述 1 2 1 能源需求与经济增长的研究现状 在经济学的基本理论框架下，能源经济学研究了经济增长与能源发展的关 系：能源与经济增长是相互依赖、相互制约的；能源是经济增长的动力源泉， 经济增长为能源发展创造了条件。在数量分析上，能源经济学主要采用能源消 费弹性系数和能源密度( 或称能源强度) 来考察两者关系的一般发展规律，并 取得了可喜的成果。经济增长是人类社会经济生活最基本的事实，但直到上世 纪3 0 年代中后期，特别是二战后经济增长才被作为专门的学问受到广泛的关 注，而能源与经济发展之问关系的研究则开展得更晚一些。 早期的经济学家如亚当斯密，强调的足土地在经济增长中的重要作用， 当时由于能源的稀缺性加之生产力低下还没有表现出来，因而其对经济增长重 要作用也没有被经济学家们所关注。 直到上个世纪7 0 年代石油危机后，能源的紧缺j 因机械工业的迅速发展而 r 益表现出来，能源在经济增长中的重要作用才被经济学家们充分关注。 能源问题在理论上的研究可以追索到上世界7 0 年代早期罗马俱乐部的一 系列研究，在其最具代表的增长的极限中，他们着重强调了能源对经济增 长和社会发展的制约作用，引起了人们的广泛关注 3 】。 自2 0 世纪7 0 年代以来，学术界对能源消费与经济增长之间的因果关系进 行了大量的实证研究，在这一领域做出开拓性工作的是k r a f t j 和k r a f t a ( 1 9 7 8 年) ，他们发现：美国在1 9 4 7 年一1 9 7 4 年期间，仅存在g n p 到能源消费的单 向因果关系。此结论意味着实行能源保护政策不会影响g n p 增长【4 】。h w a n g 和 g u mb ( 1 9 9 2 年) 发现中国的台湾地区存在双向因果关系【5 。m a s i ha m m 和m a s i hr ( 1 9 9 6 年) 在一个多变量计量经济模型的框架内，验证了一些亚 洲经济实体( 印度、巴基斯坦、马来西亚、新加坡、印度尼西亚、菲律宾、韩 国和台湾地区) 的实际收入和总能源消费之间的因果关系【6 l 。g l a s u r e 和l e e ( 1 9 9 7 年) 使用e n g l e g r a n g e r ( 1 9 8 7 年) 的两步法利用韩国和新加坡1 9 7 4 1 9 9 0 年期间的季度数据，检验了能源消费和收入之间是否存在长期均衡关系【7 】。 s t e m ( 1 9 9 3 年) 使用4 变量( g d p 、劳动力、资本和能源) 向量自回归( k r ) 模型，对美国1 9 4 7 一1 9 9 0 年的年度数据进行标准的因果关系检验i8 1 。然而，这 些研究都存在实证分析方法方面的不足，即可能得出了“伪 结果。计量经济 2 硕士学位论文第一章绪论 学的多元协整法( j o h a n s e n ，1 9 9 5 年) 可有效解决上述问题，并求出变量之问 的所有长期关系。另外，协整方法还增加了一个检验短期g r a n g e r 因果关系的 新途径。这种短期g r a n g e r 因果关系是由变量之间的协整关系引起的，并且是 标准的因果检验无法验证出来的( g r a n g e r ，1 9 8 8 年) 。近年来，许多学者将协 整方法应用于短期g r a n g e r 因果关系检验。s t e m ( 2 0 0 0 年) 使用单方程静态协 整分析和多元动念协整分析法推广了他本人( s t e m ，1 9 9 3 年) 的因果关系分析。 他发现能源在解释g d p 中具有显著效果，并且g d p 、资本、劳动力和能源之 间存在协整关系瞄j 。c h e n g 和l a i ( 1 9 9 7 年) 应用单位根、协整以及g r a n g e r 因 果检验的h s i a o 程序等技术，检验了台湾地区在1 9 5 5 1 9 9 3 年期间的能源一经 济增长关系，结果发现存在g d p 到能源消费的单向因果关系【9 】。j o h n ( 2 0 0 0 年) 应用协整和误差修正模型技术，估计了印度、印尼、泰国和菲律宾的能源消费 与经济增长之间的关系。结果表明：印度和印尼存在能源消费到g d p 短期的单 向因果关系，泰国和菲律宾存在双向因果关系。并且，泰国和菲律宾的能源、 g d p 和能源价格互为因果l l 。 此外，国内学者张明慧，李永峰( 2 0 0 4 年) 对引入能源，资本，就业人数， g d p 的对数生产函数进行普通线性回归，得出中国能源对经济增长的促进作用 还是很明显的，能源在经济增长中的作用不容忽视【川。赵丽霞【1 2 】将能源作为新 的变量引入c d 生产函数，建立向量自回归模型，研究经济增长与能源使用的 关系，得出能源在中国经济发展过程中具有不可替代的作用。王海建【1 3 】利用卢 卡斯的人力资本积累内生经济增长模型，将耗竭性资源纳入生产函数，得到了 模型的平衡增长解及在耗竭性资源可持续利用下的政策含义。田立新【1 4 】等建立 了带能源约束的新古典经济增长模型和卢卡斯经济增长模型。此外，黄飞( 2 0 0 1 ) 采用灰色关联分析方法通过关联度分析认为与国民经济发展关系最大的是石 油，其次是电力，再次是煤气，最后是煤炭。从一个侧面为“以油代煤，以电 代煤，以气代煤”的能源结构调整政策提供了理论依据引。 1 2 2 能源需求分析方法研究现状 随着研究方法的不断发展和创新，能源需求的研究也出现了很多新方法， 最有代表性的有两个，即协整误差修正模型法( c o i n t e g r a t i o na n d e r r o r c o r r e c t i o nm o d e l ) 和人工神经网络法( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s ) 。由于本 文是以协整误差修正模型作为研究比较对象，而基于两种方法的研究机理不同， 故在此对人工神经网络法不作特别的介绍。 自从e n g l e 与g r a n g e r ( 1 9 8 7 年) 提出协整理论以来，协整分析在能源领域 得到了广泛应用( a 1 s a h l a w i ，1 9 8 8 年f 1 6 1 ；b e n t z e n ，1 9 9 3 年【1 7 1 ，2 0 0 1 年【1 8 1 ) 。 硕十学位论文 第一耄绪论 但最初的研究集中在能源消费与g d p 的双变量关系上，没有探讨影h 向能源消费 的其它变量，也没有考察经济时问序列的平稳性。之后，e l t o n y 与m u t a i r i ( 1 9 9 5 年) 使用协整误差修正模型建立了包括收入和天然气价格的科威特天然气需求 模型1 1 9 l 。r a m a n a t h a n ( 1 9 9 9 年) 采用天然气价格指数研究了印度天然气需求的 短期弹性和长期弹性1 2 0 】。s a m i m i ( 1 9 9 5 年) 则基于效用函数建立了澳大利亚的 道路交通能源需求模型2 。尽管该模型指出了能源消费量的前后影响，但在实 际应用中却带有主观性。为克服这一不足，g l a s u r e 与l e e ( 1 9 9 7 年) 通过引入 能源需求的滞后项研究了韩国和新加坡的能源需求与g d p 的协整和误差修正 关系7 1 。 b e n t z e n 和e n g s t e d ( 2 0 0 1 年) 根据经济变量在具有协整关系的条件自回归 分布滞后模型( a u t o r e g r e s s i v ed i s t r i b u t e dl a g ，a r d l ) 有效性的结论，使用 a r d l e c m s 模型研究了丹麦生活能源消费与居民收入、能源价格的动态均衡 关系，并将结果与协整误差修正模型的分析结果进行对比分析，结果显示这两 种方法所得到的结沦非常接近。根据这一模型，b e n t z e n 和e n g s t e d 还研究了能 源需求的短期需求弹性和长期需求弹性i l 引。除此之外，w a n k e u n 和k i h o o n ( 2 0 0 4 年) 1 2 2 j ，g e o r g e ( 2 0 0 4 年) 【2 3 】使用向量误差模型( v e c m ) 分别分析了韩国、希 腊的能源需求与经济增长之问的关系。g h a l i 和e 1 s a k k a ( 2 0 0 4 年) 基于新古 典经济学中生产要素理论使用多元协整分析法和向量误差修正模型( v e c m ) 研究了加拿大经济产出与能源消费、劳动力投入和资本投入的协整关系1 2 4 。而 r o b e r t ( 2 0 0 4 年) 则研究了反映能源使用效率的能源强度系数( e n e r g y g d p ) 与经济发展之间的协整关系1 2 5 。 t h o m a sgr a w s k i ( 2 0 0 1 年) 根据中国经济增长与能源消费相反的变动趋 势并对比亚洲其它国家的分析后认为，中国自1 9 9 8 年以来的经济增长速度是不 真实的【2 6 1 。j o n a t h a ne s i n t o n ( 2 0 0 1 年) 则认为，由于非国有煤炭发展较快， 因此2 0 世纪9 0 年代中期以后中国的能源统计存在一些问题，但他同时也认为， 如果煤炭消费的统计是准确的话，中国能源强度持续下降是非常值得研究的1 2 。 他们的观点受到国内学者的批评( 蔡肪，王美艳，2 0 0 2 年) 2 8 o 国内学者们从 能源效率的改进导致能源消耗持续下降的角度研究了中国能源消费与经济增长 的关系( 史丹，2 0 0 2 年f 2 9 】， 2 0 0 3 年【3 0 j ；韩智勇等，2 0 0 4 年i 3 1 】) 。 林伯强( 2 0 0 1 年) 使用中国能源消费量、国内生产总值、能源价格( 以货 币单位表示的能源销售量除以总热能) 和结构变量( 以重工业在g d p 中所占的 份额表示) 建立了中国的能源需求的协整误差修正模型，其实证分析表明上述 变量间存在长期均衡关系，并且中国能源需求的收入弹性较低，而价格弹性较 高【3 2 j 。由于该模型中没有考虑到中国能源使用效率的提高对能源消费的影响， 4 硕士学位论文第一耄绪论 因此林伯强在2 0 0 3 年改进了这一模型，在电力生产函数的基础上建立了中国电 力需求模型【33 。林伯强等( 2 0 0 7 年) 通过引入收入( g d p ) ，价格，产业结构， 运输成本四个变量研究了中国煤炭需求的长期均衡关系，且预测未来长期煤炭 需求并分析其对环境，煤炭供给和煤炭价格的影响，提出相应的政策建议【3 4 1 。 此外，m a s i hr 与m a s i h a m m ( 1 9 9 6 年) 采用动态最小二乘法( d o l s ) 和协整模型分析了中国煤炭消费的需求函数，并实证分析了中国煤炭消费量的 短期弹性和长期弹性1 6 。有些学者还通过国内外对比分析考察了影响中国能源 需求的不同因素( 郝海、顾培亮、卢奇，2 0 0 2 年【3 5 】；钱永坤、王艳丽，2 0 0 3 年1 3 6 ) ，并采用回归模型建立了中国能源需求的预测模型( 李维杰、徐明才，1 9 9 6 年f 3 7 】；张翎，2 0 0 1 年【3 8 】；徐明德、李维杰，2 0 0 3 年【3 9 1 ) 。 综观上述能源需求文献，都在一定的程度研究了相关国家的能源与经济之 间的关系。但也存在一些缺陷，他们要么因为计量手段的限制导致伪回归结果， 要么因为变量的遗漏导致模型设定的错误，并且还没有对中国能源需求进行过 半参数方法研究的文献。故本文在前辈研究的基础上，建立中国能源需求的误 差修讵模型和半参数回归模型，分别从能源经济时间序列的非平稳性和非线性 角度研究我国的能源需求影响因素，从而为中国制定能源政策提供科学、可信 的依据，为我国能源发展的研究提出新的思考方向，具有一定的价值。 1 3 研究的主要内容 2 1 世纪，我国的国民经济仍将保持一定的增长水平，而经济增长对能源的 依赖关系难以逆转，对能源的需求将会持续增长。七十年代爆发的“石油危机” 使各国经济学者对能源消费需求和经济增长问题进行广泛研究，提出了许多能 源消费需求分析方法如部门分析法、时间序列法、弹性系数法等。但是，随着 经济的发展，各国的经济变量表现出了非平稳性和非线性特性，使目前的能源 需求建模方法受到了严峻的挑战。 基于能源系统的非平稳性和非线性特性，本文从能源变量的非线性特性出 发建立了半参数回归模型，融合参数部分和非参数部分从新角度对能源需求进 行建模分析，提出对能源需求分析的新的探讨方向；接着又从能源变量的非平 稳性特性出发建立协整误差修讵模型，进行预测分析，从两个方面来对中国的 能源消费需求进行定性讨论和定量分析，为我国能源政策的制定提供实证研究 基础和科学的依据，并且对未来能源工业和经济的可持续发展提出有效建议。 本文共分为血章。 第一章为绪论，简要地介绍了选题的背景和意义，对国内外研究现状进行 硕十学位论文第一章绪论 总结回顾，并提出本文研究的主要内容、主要方法及创新点。 第二、三、四章为本文的重点，也是该论文的主体部分。 第二章对中国能源需求的影响因素进行分析。首先描述了中国能源需求的 基本状况；然后根据能源需求的经济意义构建能源需求影响因素的指标体系， 对能源需求的影响因素进行分析，为建模提供了理论基础。 第三章为中国能源需求的半参数回归模型。首先提出一般线性回归模型， 并进行检验和预测分析。由于线性回归模型忽略了能源经济变量的非线性特性， 故得到的结果不理想，在此基础上提出改进模型，即半参数回归模型，该模型 既保留了经济增长对能源需求的显著线性相关部分，又分离出影响它的非线性 因素。根据检验和预测分析结果，并同线性回归模型结果进行比较分析，得出 半参数回归模型具有更好的拟合优度和有效性。 第四章为中国能源需求的协整模型，首先，指出目前应用于能源需求的建 模方法存在的缺陷；其次，从经济变量的非平稳性角度出发，对经济变量进行 单整和协整检验，在检验符合要求的基础上建立能源需求的长期均衡方程和误 差修j 下模型，并运用长期均衡方程和误差修正模型对中国能源需求进行长期行 为和短期行为分析；然后对能源需求模型的预测效果进行研究和分析；最后， 从分析角度和预测效果上对协整模型和半参数回归模型进行比较分析，并在此 基础上得出一些结论。 第五章为本论文研究得出的一些主要结论和一些对今后能源需求发展的建 议和对策。 1 4 采用的主要方法及创新点 目前有关能源需求的分析方法在一定程度上可以对能源需求分析起到作 用，也能够明确地解释其经济意义，但是，这些分析方法所建立的能源需求模 型对未来能源需求却不能较为准确地分析，基于这一点，本文结合理论分析与 实证分析对能源需求再进行深入地分析和研究，用理论探求研究对象和与其有 关的各种因素之间的相互关系及其影响方式，根据可获得的数据和研究需要针 对不同问题选择不同的实证分析方法，为制定能源政策提供实证研究和科学的 依据。 本文的创新点在于提出了半参数回归模型应用于中国能源需求的分析上， 从新的视角对经济增长和能源消费的相互关系进行研究，为能源经济从理论研 究与实证分析上提出了新的探讨方向。在论文的研究过程中，力图做到三个结 合： 6 硕士学位论文 第一章绪论 1 借鉴与创新相结合。借鉴前人的研究成果，运用科学的定性和定量分析 方法，对能源经济理论与应用方面大胆进行创新，不断地丰富和完善能源经济 理论。如在原有的能源需求分析方法的基础上，尝试着利用半参数回归模型对 我幽能源需求状况进行建模分析。 2 规范研究和实证分析相结合的方法。规范研究是从理论到实践的过程， 实证研究则是从实践到理论的过程。客观经济关系的运动，总是按照自己固有 的规律从简单到复杂，从低级向高级发展的。( 复杂的关系也好似具体的关系) 规范研究就是依据对规律性的认识，从简单上升到复杂，也就是由抽象上升到 具体。 3 定性分析与定量分析相结合。论文运用定量分析方法对能源需求进行建 模分析和预测，分析了能源需求与它的影响因素之间的关系。但能源系统是一 个复杂的系统，涉及到的层次因素众多，关系复杂，完全采用定量分析的方法 难度很大，所以在论文的其他一些方面，如能源需求的一些影响因素分析中采 用了定性分析方法。 7 硕士学位论文 笫二章中国能源需求的影响冈素分析 第二章中国能源需求的影响因素分析 2 1 中国能源需求的现状 ( 一) 能源需求总量分析 中国是世界上最大的发展中国家，建国以来，中国的经济总量和能源消费 总量都出现了较大幅度的增长。1 9 5 3 年一1 9 7 8 年g d p 由1 6 1 5 亿元增长到6 5 8 4 亿元，再增长到2 0 0 5 年的1 8 3 0 8 4 亿元，1 9 5 3 年一1 9 7 8 年，1 9 7 9 年一2 0 0 5 年 两个阶段的平均增长率分别为5 8 和9 7 ；能源消费量由1 9 5 3 年的0 5 4 亿吨 标准煤增长到1 9 7 8 年的5 7 1 亿吨标准煤，再增长到2 0 0 5 年的2 2 2 5 亿吨标准 煤，年均分别增长了9 9 和5 3 。中国的人均能源消费量也在迅速增长，1 9 5 3 年一1 9 7 8 年由0 0 9 吨标准煤增长到o 5 9 吨标准煤，再增长到2 0 0 5 年的1 7 0 吨 标准煤。2 0 0 3 年全圈城乡生活人均年用电量为1 7 3 7 千瓦时，而1 9 8 0 年只有 1 0 7 千瓦时。但是，与发达国家相比，中国人均能源消费量仍然比较低。 由于中国是从1 9 9 3 年起成为成品油净进口国，1 9 9 6 年起成为原油净进口 国，因此三次世界石油危机均未对中国经济产生较大冲击。1 9 9 7 年一1 9 9 9 年中 国经济在保持持续增长的同时，能源消费总量出现了下降，在国际上引起了诸 多争议，国内主要认为是由于市场需求疲软，能源产品需求减少；一批耗能高、 污染大的“五小 企业相继被关闭；产业结构的变化；技术进步等多种因素共 同作用的结果。2 0 0 2 年以来，中国经济进入了新一轮的增长周期，固定资产投 资迅速增长，重工业的比重出现了增大的趋势，钢铁、建材、电解铝等高能耗 产业迅速扩张，由此导致了能源消费量的迅速增长，甚至超过了经济增长速度， 2 0 0 2 年2 0 0 4 年连续三年的能源需求弹性系数都大于1 。 ( - - ) 能源需求结构分析 我国的能源消费结构长期以来都是以煤炭为主，煤炭消费量占到能源消费 的6 6 以上，比例偏大。2 0 0 4 年世界能源消费构成中，煤炭、原油、天然气各 占3 0 左右，其中煤炭占2 7 2 ，原油占3 6 8 ，天然气占2 3 7 ，水电占6 2 ， 核电占6 1 t 4 0 j 。而我国的消费结构中，煤炭占到了6 7 7 ，石油为2 2 7 ，水 电、核能、风能、太阳能为7 ，天然气所占比莺仅为2 6 ：可以看出当前我 国能源消费主要依赖煤和石油。我国的能源储备中，煤炭占到9 0 以上，这决 定了我国能源消费在今后相当长的时问内仍将以煤炭为主，同时也给我国带来 了比较严重的环境污染问题。 我国既是能源生产大国，也是能源消费大国。从总量上看，我国的能源生 8 硕士学位论文第二章中国能源需求的影响因素分析 产和消费基本上是平衡的，根据统计公报2 0 0 5 有关数据计算得到2 0 0 5 年 中国一次能源自给率达到9 2 8 ，进口依存度仅为7 2 。但是，受到资源察赋 的影响，中国主要一次能源的供需结构很不平衡【4 。从1 9 9 3 年起，中国成为成 品油净进口国，1 9 9 6 年起成为原油净进口国，净进口数量不断攀升，2 0 0 5 年原 油和成品油净进口数量分别为1 1 8 7 5 万吨和1 7 4 2 万吨，石油进口依存度超过了 4 0 。中国石油进口依存度的迅速上升使中国能源安全形势日趋严峻。中国煤 炭资源比较丰富，2 0 0 5 年煤炭净出口为4 5 5 1 万吨，焦炭出口1 2 7 6 万吨。受国 内市场需求的影响，2 0 0 4 年一2 0 0 5 年，中国煤炭和焦炭净出口数量有所下降。 2 2 中国能源需求影响因素指标体系的构建 ( 一) 中国能源需求影响因素指标体系的确立 影响中国能源需求的因素甚为复杂，经分析后认为，以下几个方面的因素 可以反映对能源需求的影响。确立中国能源需求影响因素指标体系如下： 表2 - 1中国能源需求影响因素指标体系 指标类型指标名称 价格冈素零售物价指数 经济增长巨j 内生产：总值 人口 全国总人l 1 数 城r l j 化城镇人口占总人f 的比重 产业结构第二产业比重 能源消费结构煤炭消费比重 技术进步能源密度 环境政策 ( 二) 中国能源需求影响因素指标体系的评价 1 、价格因素 根据经济学中的需求理论，价格是影响能源需求的首要因素。随着人民生 活水平的不断提高，人们的消费观念和行为会有很大变化，人们不满足于基本 的消费需求，而要求有高级的消费享受【4 2 , 4 3 1 。即使在基本的消费需求：衣、食、 住、行等方面消费的行为也有很大的变化，例如食不仅为吃饱，而且要吃好， 动物蛋白的比例将提高，中国著名的饮食文化将在人民大众中普及；衣不仅穿 暖，传统的“新三年，旧三年，缝缝补补又三年”的观念将有极大的变化，而 且是追求时尚；住讲究舒适美观甚至豪华；行追求快速、方便等等。而消费结 构的变化既影响产业结构的变化，也增加对能源直接消费的需求，特别是电力、 9 硕十学位论文第二章中国能源需求的影响冈素分析 液体和气体燃料等优质能源的需求。另外，在我国一直没有一个综合的能源价 格指数。因此，在本论文中价格与能源需求之间的关系用零售物价指数来表示。 2 、经济增长 能源工业是一个长期性高投入的产业，其发展水平直接受制于经济发展水 平。一个国家的总体经济发展水平一般都采用国内生产总值( g d p ) 来表征。 一般地，人均国内生产总值和人均能源消费量是密切相关的，人均国内生产总 值水越高，人均能源消费量就越大，因此，经济增长是影响能源消费的一个非 常重要的因素。1 9 7 8 年以来，中国经济增长速度很快，1 9 7 8 年2 0 0 0 年，国 内生产总值的年均增长率为9 5 ；2 0 0 1 年_ 2 0 0 5 年期间国民经济年均增长率 为9 左右。据有关研究机构预测，今后中国的经济仍将保持较快的速度发展， 2 0 0 6 年一2 0 1 0 年期间国民经济年均增长率为8 左右，2 0 11 年一2 0 2 0 年期间国 民经济年均增长率为7 左右。经济的快速发展，对能源的需求必然要大幅度增 加。 3 、人口和城市化 人口是社会系统中最基本的因素。能源是人类赖以生存的基础，人口总量 的多少直接影响着能源的总消费量，也直接影响着能源资源的人均占有量和利 用方式。总人口包括城市人口和农村人口。城市居民和农村居民的能源利用方 式和消费水平有很大差别；城市具有较完善的能源供应基础设施，包括电力供 应、天然气和城市煤气管道、热力供应管道等等，可以为生活在城市的居民提 供较好的能源服务。而农村居民则不能获得完善的能源基础设施的服务，其收 入水平不可能支付得起商品能源的消费。农村居民的能源消费大多还需要依赖 于分散的可再生能源资源的采集和传统方式的利用。因此，对于城市人口和农 村人口要分析加以考虑和计算。 4 、产业结构 各产业的能耗指数相差较大，据2 0 0 6 年统计资料测算，第一产业的能耗指 数为0 4 1 3 万吨亿元，第二产业的能耗指数为3 0 2 8 万吨亿元，第三产业的能 耗指数为o 6 7 3 万吨亿元，第二产业的能耗指数远高于第一、三产业的能耗指 数，而近年来第一产业所占国内生产总值的比重逐年下降，第三产业所占比重 逐年上升，而第二产业所占的比重波动较大，随着产业结构的调整，综合能耗 指数必将受到影响。因此，在能源需求建模与分析过程中也必须考虑到产业结 构的变化对能源需求的影响。 5 、能源消费结构 能源消费结构反映了整个能源消费量中各种能源所占的比例关系。中国是 世界上极少数几个以煤炭作为主要能源的国家，煤炭在一次能源消费结构中的 l o 硕：e 学位论文第二童中国能源需求的影响冈素分析 比例高达7 0 ，优质能源特别是天然气所占比例明显偏低，仅为世界平均水平 的1 1 0 。据测算，煤炭的利用效率要比石油、天然气低得多。因此，以煤炭为 主的能源消费，不但造成能源利率低，能耗指数高，而且环境污染严重。随着 经济的不断发展，人民生活逐步改善，对环境保护日益重视，优化能源结构， 提高优质能源在一次能源消费结构中的比例，是中国未来能源发展的必然趋势。 6 、技术进步 科技进步对经济发展的推动力毋庸置疑，科技进步也对能源消费乃至生产 供应都产生了影响。人类的每一次能源时代的变换都伴随着科学技术的发展， 无论是从手工作坊时代到蒸汽时代、电气化时代，还是到现在的信息时代。在 能源消费部门，科学技术的发展可以促进产业部门效率的提高，一方面，可以 提高设备的工作效率，直接降低单位产品的能耗；另一方面，通过信息产业、 电子商务、通讯设备等产业的迅猛发展，缩短了交易过程，降低了中间环节的 成本，使得能源强度下降，进而降低了能源消费量。 7 、环境政策 在世界各国经济社会发展的过程中，环境问题对能源供求技术与能源战略 的影响十分显著。随着经济发展水平的提高，人们对环境质量的价值越来越重 视。环境外部性的内部化，使能源消费的费用明显上升，也改变了各种能源之 间的比价。在不少情况下，对环境因素的考虑，比能源资源条件的因素更起作 用。环境因素可能通过两种方式对能源需求起作用。一种是制定越来越严格的 环境排放标准，使得不清洁能源的使用成本升高，通过市场调节，推动能源替 代，如目前某些国家实施严格的二氧化硫排放标准以及“碳税”，中国的一些特 大城市以及重点省会城市现在出台的具体的大气污染治理指标o 另一种方式是 政府对某些污染 比较严重的能源品种实行强制性替代。 除了以上主要影响因素外，还有其他因素也会对能源需求产生影响，如气 候等。 2 3 对中国能源需求实证研究应注意的几个问题 能源的需求量决定于国民经济的发展和人民生活的消费水平，而它的可能 供应量又反过来制约国民经济的发展和人民生活水平的提高，所以能源需求预 测足制定能源发展战略和能源规划的基础。鉴于能源需求预测的重要性，近十 几年来国内不少专家学者结合我图的国情和能源消费特征进行了大量的研究工 作，并且获得了可喜的成果。但是长期以来，由于中国的能源消费以煤为主以 及相应的能源消费政策，使得我们在对我国能源需求进行建模与实证分析时， 硕士学位论文 笫二二章中国能源需求的影响冈素分析 应注意以下一些具体情况【4 6 】： ( 1 ) 中国是世界能源消费大国，但人均能源消费水平仍很低。随着中国的 经济发展，能源的需求量也在不断增加，据有关统计，1 9 9 5 年世界一次能源的 总消费量为1 1 5 亿t c e ( 吨标准煤) ，美国2 9 7 亿t c e ，中国1 3 1 亿t c e ，中国约 占世界一次能源总消费量的11 4 ，仅次于美国，居世界第二位。但中国人均 能源消费水平却很低，1 9 9 5 年中国人均能源消费量只有0 9 2 t c e ，不及世界平均 水平2 0 8 t c e 的一半，同时由于中国人口基数大，而且今后一段时期内还继续保 持一定速度的增长，使得近中期内较大幅度提高人均能源消费是相当困难的。 ( 2 ) 能源消费结构以煤炭为主。由于中国的资源禀赋特点和建国初期所制 订的经济建设路线，几十年来一直采取能源供应完全依靠国内资源的方针，因 而在一次能源消费结构中煤炭一直居于主导地位，占到7 5 左右，这样的能源 结构与世界及西方一些发达围家的能源消费结构相差很多。虽然中国煤炭资源 极其丰富，作为一次能源其需求总量是有保证的，但是这种能源消费结构却十 分不合理，而以煤为主的能源结构是造成能源消费、环境污染和能源利用效率 低的重要原因。 ( 3