（管理科学与工程专业论文）能源要素与经济增长模型及实证研究.pdf

西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 摘要 就经济学的发展历史而言，经济学自从其诞生之日起就将经济增长问题 作为其主要的研究内容之一。而经济增长的源泉问题则是经济增长问题中的 核心问题。早期的古典经济学主要关注资本和劳动在经济增长中的作用。在 新古典经济学中，技术进步开始成为经济学家关注的焦点。到7 0 年代，通 过贝克尔、门采尔、舒尔茨等一批经济学家的贡献，人们开始关注人力资本 在促进经济长期增长中的作用。而制度经济学则关注各种制度变革对长期经 济增长的影响。随着可持续发展观念的提出和影响日渐扩大，人们开始认识 到能源对经济长期稳定增长具有重要影响。 在早期的经济发展中，能源通常是归入资本范畴的，它们并没有单独作 为一种要素投入成为经济学家的分析范畴。一方面是因为早期的经济增长主 要是依靠劳动力的投入和资本的积累，生产过程中对能源的需求不是很大； 另一方面则是因为即使生产过程有对能源的需求，但由于相对于能源的储量 来说还是很少，能源的稀缺性没有表现出来，其价格在较长时间内通常保持 不变。随着科技的发展，人类利用能源发展经济的能力越来越强，能源对经 济发展的重要性已日益凸现。与此同时，随着生产中能源消耗量的日益增长， 能源危机也开始显现。因此，将能源从资本中剥离出来作为单独的一种要素 投入，从而考察能源与经济增长的关系，能源与其他要素韵关系，具有重要 的理论和现实意义。 本文以c d 生产函数为基础，通过引入能源要素对传统的生产函数进 行扩展，运用动态优化理论，考察了能源与长期经济的关系。文中分别在新 古典允析框架和内生经济增长分析框架下考察了不可再生能源与可再生能 源约束下经济实现可持续发展的可能性，路径，以及实现条件。运用传统的 计量模型实证分析了能源要素投入与经济增长的函数关系与比例关系，以及 各要素投入对产出的贡献度；运用非传统计量经济分析方法分析了能源要素 投入与经济增长的定性与定量关系；运用状态空间模型考察了能源要素投入 及其他要素投入与经济增长的动态关系；并且首次分析了我国能源价格波动 与能源强度变化的均衡关系和非均衡的动态关系。 关键词：能源要素；生产函数；经济增长；动态优化：状态空间模型 第1 i 页西南交通大学博士研究生学位论文 a b s t r a c t i nr e g a r dt ot h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo ft h ee c o n o m i c s ，t h ep r o b l e mo f e c o n o m i cg r o w t hi so n eo ft h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t s e so fe c o n o m i c ss i n c ei t b e a dw h i l et h ep r o b l e mo ft h eh e a d s p r i n go ft h ee c o n o m i cg r o w t hi st h ec o r e p r o b l e mi nt h ep r o b l e mo fe c o n o m i cg r o w t h i nt h ee a r l i e rp e r i o d t h ec l a s s i c e c o n o m i c sm a i nc o n c e r nt h ef u n e t i o no fc a p i t a la n dl a b o ri ne c o n o m i cg r o w t h i n n e wc l a s s i ce c o n o m i c s ，t h et e c h n i q u ep r o g r e s sb e c o m e st h ef o c u so ft h e e c o n o m i s tc o n c e r n t ot h e7 0 s ，w i t ht h ec o n t r i b u t i o no fb e c k e r , m e n t z e l ， s c h u l t ze t ce c o n o m i s t s ，p e o p l eb e c o m et oc o n c e r nt h ef u n c t i o no fm a n p o w e r c a p i t a li np r o m o t i n gl o n g t e r me c o n o m i cg r o w t h w h i l et h es y s t e me c o n o m i c s c o n c e r nt h ei n f l u e n c e o fv a r i o u ss y s t e mc h a n g eu p o nt h el o n g - t e r me c o n o m i c g r o w t h a l o n gw i t hs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tc o m i n gi n t ob e i n ga n di t sa f f e c t e x t e n d i n gg r a d u a l l y , p e o p l ec o m et ok n o wt h ei m p o r t a n ti n f l u e n c eo ft h ee n e r g y t ot h el o n g - t e r ms t e a d ye c o n o m i cg r o w t h i nt h ee a d i e rp e r i o do ft h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t e n e r g yu s u a l l yw e r e c l a s s i f i e di n t ot h ec a t e g o r yo fc a p i t a l t h e yw e r en o ta n a l y t i c a lc a t e g o r yo ft h e e c o n o m i s ta sak i n do ff a c t o rd e v o t i o na l o n e o nt h eo n eh a n dt h ee c o n o m i c g r o w t ho ft h ee a r l i e rp e r i o dd e p e n d sm a i n l yo nt h ed e v o t i o no ft h el a b o rf o r c e a n dt h ec a p i t a la c c u m u l a t i o n ，w h i l et h en e e do ft h ee n e r g yi nt h ep r o d u c t i o n p r o c e s si sn o tv e r yg r e a t o nt h eo t h e rh a n de v e nt h e r ei sn e e do fe n e r g yi nt h e p r o d u c t i o np r o c e s st h ep r i c eo fe n e r g yu s u a l l yk e e p sc o n s t a n ti nc o m p a r el o n g t i m eb e c a u s et h en e e di sf e wi nc o m p a r i s o nw i t hi t sr e s e r v e st h a tt h es c a r c i t yo f e n e r g yd o s en o tb r i n gf o r t h a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y , t h ea b i l i t yo fm a n k i n dm a k i n gu s eo fe n e r g yt od e v e l o pe c o n o m y b e c o m em o r ea n dm o r es t r o n g ，t h e i m p o r t a n c e o f e n e r g y t oe c o n o m i c d e v e l o p m e n ti sa p p e a r i n g a tt h es a m et i m e ，a l o n gw i t ht h ec o n s u m p t i o no f e n e r g yi np r o d u c t i o np r o c e s si n c r e a s i n gg r a d u a l l 5t h ee n e r g yc r i s i si sa p p e a r m g t o o t h e r e f o r e ，s e p a r a t i n ge n e r g yf r o mt h ec a p i t a la sak i n do ff a c t o rd e v o t i o n a l o n e ，t h u si n v e s t i g a t i n gt h er e l a t i o nb e t w e e ne n e r g ya n de c o n o m i cg r o w t h ， o n e r g ya n dt h eo t h e rf a c t o r , h a v ei m p o r t a n tt h e o r i e sa n dr e a l i s t i cm e a n i n g s t h i st e x tt a k et h ec dp r o d u c t i o nf u n c t i o na sb a s e w i t hl e a d i n ge n e r g y f a c t o rt oe x p a n dt h et r a d i t i o n a lp r o d u c t i o nf u n c t i o n ，m a k eu s eo ft h ed y n a m i c o p t i m i z a t i o nt h e o r i e st oi n v e s t i g a t et h er e l a t i o nb e t w e e ne n e r g ya n dl o n g t e r m e c o n o m v i nt h i st e x tt h e p o s s i b i l i t y , p a t h ，a n d r e a l i z a t i o nc o n d i t i o no f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti sr e s p e c t i v e l yi n v e s t i g a t e du n d e re x h a u s t i b l ee n e r g y a n dr e b o r ne n e r g yc o n d i t i o ni nt h ea n a l y t i c a lf l a m eo fn e w l yc l a s s i ce c o n o m i c s a n de n d o g e n o u sg r o w t h m a k i n gu s eo ft r a d i t i o n a lm e t r i c a lm o d e lt oa n a l y z e e x p e r i e n t i a l l yt h ef u n c t i o nr e l a t i o n s h i pa n dp r o p o r t i o n a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e d e v o t i o no fe n e r g yf a c t o ra n de c o n o m i cg r o w t ha n dt h ec o n t r i b u t i o nd e g r e eo f e a c hf a c t o rt oo u t p u t ：m a k i n gu s eo fn o n t r a d i t i o n a lm e t r i c a la n a l y t i c a lm e t h o dt o a n a l y z et h eq u a l i t a t i v er e l a t i o n s h i pa n dq u a n t i t a t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e 西南交通大学博士研究生学位论文第l li 页 d e v o t i o no fe n e r g yf a c t o ra n de c o n o m i cg r o w t h ；a p p l i n gs t a t es p a c em o d e lt o i n v e s t i g a t et h ed y n a m i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e v o t i o no fe n e r g yf a c t o ra n d o t h e rf a c t o r sa n de c o n o m i cg r o w t h ；a n dt h i st e x ta n a l y z e dt h eb a l a n c e d r e l a t i o n s h i pa n du n b a l a n c e dd y n a m i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ef l u c t u a t i o no f e n e r g yp r i c ea n dt h ec h a n g eo fe n e r g yi n t e n s i t yf o rt h ef i r s tt i m e k e y w o r d s ：e n e r g yf a c t o r ；p r o d u c t i o nf u n c t i o n ；e c o n o m i cg r o w t h ；d y n a m i c o p t i m i z a t i o n ；s t a t es p a c em o d e l 西南交通大学四陶父逋大字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密回，适用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名：彳崮磊指导教师签名：迎 日期：沙融缉f 月矽日日期：砂2 ；年7f 月弘日 西南交通大学 学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 、以往的文献在分析可持续发展时，主要关注耗竭性资源( 能源) 对 长期经济增长的影响。本文采用最优控制理论分析了可再生能源合理利用与 可持续发展的关系。并得出结论：可持续增长不能单方面强调技术进步，对 可再生能源的合理利用也是实现可持续增长的有效途径。因为能源中，有一 部分是可再生的能源，其具有一定的再生能力。可持续发展一方面需要提高 技术进步率，以替代生产中的能源使用，但不能因此就忽视可再生能源对耗 竭性能源的替代作用。因为从长期来讲，耗竭性能源终究是有限的，即便是 少量的使用，也会造成储备的减少，而可再生能源由于其具有再生能力，因 而从理论上讲，只要对其进行合理的开发利用，就能使其使用到无限时间； 并且可再生能源的来源广泛，如水电、太阳能、风能等，只要技术成熟，就 能对其进行广泛大量的开发利用( 具体内容参考第4 章) 。 2 、以往的文献在分析可持续发展时，均将不可再生资源( 能源) 使用 量的增长率作为内生变量处理。而资源( 能源) 使用量路径的内生规定并不 能保证资源( 能源) 的使用可以持续到无限时间。本文针对以往文献存在的 缺陷进行分析：对于资源使用量的增长率分别探讨外生与内生情况下模型的 平衡增长解，然后分析其作为内生或外生变量的合理性。分析结果表明，将 不可再生能源纳入内生增长模型，并不能简单的将其处理为外生或者内生变 量。而要根据具体情况具体分析( 具体内容参考第3 章) 。 3 、在以往的研究中，国内外学者采用不同方法对能源消费和经济增长 之间的关系进行了大量的研究，但主要侧重于定性方面。如采用g r a n g e r 因 果检验法、v a r 、e c m 、能源消费弹性系数法等。本文的创新主要体现在： 从全要素生产率这一新的视角，通过估算资本存量进而建立一个包括能源要 素投入的c d 生产函数，在对各变量进行平稳性检验和协整榆验的基础上， 通过统计实证揭示了经济增长与各生产要素投入之间的比例关系，以及能源 增长与g d p 增长之间的比例关系。揭示到这些比例关系，对我们认识经济 增长的规律是一个必要的前提条件。同时，能源对经济实现可持续增长具有 重要作用，但随着经济结构、技术进步的变化以及其他要素对能源的替代作 用，经济增长对能源的依赖性呈现出逐步减小的趋势。与以往文献注重静态 或均衡分析不同，本文首次分析了能源消费和经济增长之间的动态关系或非 均衡关系。分析结果描述了经济增长对能源的依赖程度及其趋势，并且从产 出角度揭示经济结构、技术进步对能源总量的影响，以及其他要素对能源的 替代作用( 具体内容参考第5 章) 。 4 、本文首次考察了我国能源价格与能源强度的关系。分别利用回归模 型和状态空间模型建立了我国能源价格与能源强度的固定参数模型和时变 参数模型。回归模型表明，我国能源价格与能源强度呈负相关关系，说明提 高能源价格将使能源强度下降，促进能源利用效率的提高。但时变参数模型 表明负相关的程度受各种政策和体制变革影响，因此改变经济增长方式，降 低能源消耗需要通过财政体制、价格体制等多种体制改革出发，从而形成促 进经济增长方式转变的合力( 具体内容参考第7 章) 。 学位论文作者签名赢瓠 日期：硼年l 月p 日 西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景与意义 1 1 1 研究背景 第1 章绪论 从工业革命至今，时光已流逝两个世纪。在这个历史进程中，随着科学技 术的迅猛发展，人类改造自然的能力得到了很大提高，物质生活水平得到很大 提升，创造了巨大的财富，积累了丰富的科学技术知识，社会生产力得到了极 大提高。而2 0 世纪则是人类遭受巨大痛苦和繁荣的一个世纪：在2 0 世纪上半 叶，人类遭受了全球的经济大危机和两次世界大战：但在2 0 世纪的后半叶， 人类取得空前未有的科技和经济大发展。第二次世界大战以后，出于战后重建 家园的强烈愿望，一些工业化国家过分追求经济的快速发展，出现了一股从未 有过的“增长热 。在这个时期，烟囱产业曾被作为“朝阳 工业而备受推崇。 这个时期的发展通常主要是按照经济的增长来定义的，也就是以国民生产总值 ( g n p ) 或国民收入( n i ) 的增长为重要目标，以工业化为主要内容。以工业 化为主要内容的经济增长取得了显著效果。世界工业生产能力的4 5 以上是 1 9 5 0 年以后出现的( r 陈耀邦，1 9 9 6 ) 。在第二次世界大战后的5 0 年左右的时间里， 人类所创造的社会生产力富比过去一切时代所创造的生产力总和还要多。人类 社会生产力的大发展，使世界经济面貌发生了巨大变化。战后初期，世界的国 民生产总值约为2 0 0 0 多亿美元，而到上世纪末，全球国民生产总值已接近3 0 万亿美元，增长1 0 0 多倍。 但是人类在取得这些成就的同时，却遭受着全球性的生态环境严重破坏的 大灾难，这又使当今人类陷入前所未有的生存危机和发展困境。正如美国著名 科学家卡普拉在转折点：科学、社会、兴起中的新文化一书所说：现在全 球生态体系和生命进化处于危险之中，处于一场大规模的生态灾难之中。我们 可以肯定，人类取得科学技术进步和市场经济繁荣的两项伟大成就时，又使两 者具有“反自然”性质，甚至可以说正在毁灭我们赖以生存的生态体系。对此， 就连对人类未来抱乐观主义态度的托夫勒也认为：“可以毫不夸张的说，从来 没有一个文明，能够创造出这种手段，能够不仅摧毁一个城市，而且可以毁灭 整个地球。从来没有整个海洋面临毒的问题。由于人类贪婪或疏忽，整个空间 可以突然一夜之间从地球上消失，从未有开采矿山如此凶猛，挖得大地满目创 痍。从未有过让头发喷雾剂使臭氧层消耗殆尽，还有热污染造成对全球气候的 第2 页西南交通大学博士研究生学位论文 威胁”。由于快速的工业化和城市化，大大加剧了耕地、淡水、森林和矿产的 消耗，在2 0 世纪，矿物燃料的使用量增加约3 0 倍，人类赖以发展的环境被破 坏的十分严重。这种危机使地球和人类面临着难以长期忍受的趋势，主要表现 为人口膨胀，南北差距的加大，能源危机、环境污染及生念破坏等新的更为广 泛而严重的矛盾。 首先是人口问题。自二战后，世界人口已翻了一番，到本世纪中叶，预计 世界人口将再翻一番。上世纪末，世界人口已达到6 0 亿，且以每年新增8 6 0 0 万人口的速度继续增长。预计到2 0 3 0 年，世界人口将达到1 0 0 亿! 迅速增长 的世界人口，尤其是发展中国家人口的迅速增加，对其赖以生存的资源环境造 成了严重的威胁。 其次是环境污染问题。由于工业化、城市化和交通现代化，尤其是煤炭、 石油等矿物能源的大量使用，人类向空气中排放了大量的一氧化碳、二氧化碳、 氮氧化物、甲烷、烟尘、颗粒物和有害金属，造成了严重的大气污染。1 9 9 0 年，全世界的人类活动向大气排放了9 9 0 0 万吨硫氧化物，6 8 0 0 万吨氮氧化物， 5 7 0 0 万吨悬浮颗粒物及1 7 7 0 0 万吨一氧化碳。生活污水、工业废水的排放造 成了水体的污染，每年从城市排放的废水总量约几千亿吨，目前发展中国家 9 5 以上的城市污水未加任何处理就被排入地表水，水污染加剧了淡水资源的 危机，目前全世界有1 0 0 多个国家缺水，其中严重的有4 0 多个。工业固体废 弃物、农药和化肥造成了土壤的污染，每天从城市排出的固体废弃物有1 0 0 多亿吨。 ， 最后是资源的同益紧张问题。随着经济人口的迅速增长，人类面临着同益 紧张的资源约束。地球上的自然资源是有限的。地球上资源可分为耗竭性资源 和可再生资源，前者无法用人工方法增加其存量或供应量；后者有相当部分可 以通过人工和自身繁殖，增加其存量或供应量，但因资源总量有限，可再生的 增殖资源量也有一定限度，尤其是有许多可再生资源增殖往往需要相当长的周 期。而且可再生资源有个阀值，超过阀值对可再生资源的过量开采，将造成其 可再生能力不可逆转的削弱或丧失。如果人类长期大量开采可再生资源，也会 造成它们的短缺或枯竭。资源的紧张表现为土地资源、淡水资源、森林资源、 矿物资源等的日益短缺，突出表现为矿物能源濒临枯竭和一些重要矿产资源接 近枯竭。据有关资料表明，世界天然气只能维持6 6 年，石油只能维持4 6 年。 也就是说，到本世纪中叶，地球上的石油资源将要耗尽，天然气资源则在本世 纪6 0 年代全部枯竭。根据对4 3 种重要非能源矿产统计，其中静态储量在5 0 年内枯竭的有锰( 4 0 年) 、铜( 3 3 年) 、铅( 2 1 年) 、锌( 1 9 年) 、锡( 4 2 年) 、 汞( 4 3 年) 、铋( 2 6 年) 、会( 1 9 年) 、银( 2 0 年) 、硫( 2 5 年) 、金刚石( 1 0 西南交通大学博士研究生学位论文第3 页 年) 、石棉( 2 7 年) 、石墨( 3 1 年) 、重晶石( 3 3 年) 、石膏( 2 7 年) 、滑石( 4 3 年) 等1 6 种( 尹希成，1 9 9 7 ) 。 导致以上世界范围内资源、环境问题的出现，其主要原因是：长期以来， 人们过分强调经济增长，过度开发资源与环境，而忽略了人类同资源环境之间 存在着协同发展的客观规律。早在一个多世纪以前，恩格斯就指出：“我们不 要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了 我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和 第三步却有了完全不同的，出乎预料的影响，常常把第一个结果又取消了。”( 恩 格斯，1 9 7 2 ) 进入2 0 世纪5 0 年代以后，随着人类社会科学技术的飞速发展和社 会生产力的迅猛发展，对资源、环境的破坏问题愈趋严重，出现了世界性资源 枯竭、世界性能源危机和世界性生态环境恶化等一系列问题。这些全球性的重 大问题，严重地阻碍着人类社会经济的可持续发展，继而威胁着全人类的未来 生存和发展。7 0 年代以来，在人类生存和发展总体环境不断恶化的挑战面前， 国际社会开始全面反思工业革命以来的工业化发展道路及其经济增长方式，形 成了举世注目的“未来发展研究思潮”，并由此演变成一种全新的社会经济发 展理论和发展观念，这就是2 0 世纪8 0 年代产生的可持续发展思想。 对传统经济发展模式反思的结果，孕育出了可持续发展思想及其相关战 略。1 9 7 2 年罗马俱乐部的梅都斯等人撰写了增长的极限一书。书中探讨 了世界系统的极限，以及它对人类数量和活动所施加的强制力即世界生态系统 在量方面的限度以及超越限度的悲剧性后果。书中指出：我们生活的地球是有 限的，地球上被利用的土地资源是不可更新资源，污染承受能力等都存在极限， 它们对增长必然会产生限制性影响，使增长存在一个极限。从而揭示了地球的 有限性与经济增长无限性之间矛盾。“如果世界人口、工业化、污染粮食生产 以及资源消耗按现在的增长趋势继续不变，这个星球上的经济增长就会在今后 一百年内某一时刻达到极限 。梅都斯等人得出了有关极限的三点结论：一是 人类社会现在消费资源、生产污染的速度是不能持续的；二是可以在维持并改 善世界上人类生活质量的同时，大量降低此速率；三是即使采用更多有效的管 理和技术，地球支撑人口和资本的能力仍是有限的。这些极限可能就在近期， 就在不远的将来。 1 9 7 2 年6 月，联合国在瑞典首都斯德哥尔摩召开了人类第一次环境大会。 会议通过了联合国人类环境宣言，呼吁各国政府和人民为维护和改善人类 环境，造福全体人民，造福后代而共同努力。该宣言就人类环境问题提出了7 个共同观点，主要包括：人是环境的产物，也是环境的塑造者。由于当代科 学技术突飞猛进的发展，人类已具有以空前的规模改变环境的能力。自然环境 第4 页西南交通大学博士研究生学位论文 和人为环境对于人的福利和基本人权都是必不可少的。保护和改善人类环 境，关系到各国人民的福利和经济发展，是人民的迫切愿望，是各国政府应尽 的责任。人类改变环境的能力，如妥善地加以运用，可为人民带来福利；如 运用不当，则对人类和环境将造成不可估量的损害。现在地球上许多地区出现 了日益j j w 居t l 危害环境的迹象。在人为环境；特别是生活和工作环境中，也已经 出现了有害人体身心健康的重大缺陷。在发展中国家，多数环境问题是发展 迟缓引起的。因此，他们首先要致力于发展，同时也要注意保护和改善环境。 在工业发达国家，环境问题一般是由工业和技术发展引起的。人口的自然增 长不断引起环境问题。因此，要采取适当的方针和措施，解决这些问题。当 今的历史阶段要求人类在计划行动时更加谨慎地考虑给环境带来的后果。为了 在自然界获得自由，人类必须运用知识，同自然取得协调，以便建设更良好的 环境。为当代和子孙后代保护好环境，已成为人类的迫切目标。这同和平、经 济和社会发展的目标完全一致。为达到这个环境目标，要求每个公民、机关、 团体和企业都负起责任，共同创造未来的世界环境。各国中央和地方政府对大 规模的环境政策和行动负有特别重大的责任。对于区域性的和全球性的环境问 题，在共同利益的前提下，由各国在国际组织协调下统一行动( 陈耀邦，1 9 9 6 ) 。 1 9 8 0 年，世界自然保护联盟发表了世界自然保护战略，首先提出了可 持续发展的概念。1 9 8 7 年，世界环境与发展委员会主席、挪威首相布伦特兰 夫人主持的世界环境与发展委员会，在对世界重大的经济、社会、资源和环境 问题进行系统调查和研究的基础上，提交了长篇专题报告我们共同的未 来，并提出了可持续发展概念。这概念在最一般的意义上得到了广泛的接 受和认同，并在1 9 9 2 年联合国环境与发展大会上得到共识。布伦特兰提出的 可持续发展定义是：“既满足当代入的需要，又不对后代满足其自身需要的能 力构成危害的发展”。它以两个关键部分为基础：一是人类的基本需求，尤其 是世界上穷人的需求；二是环境限度，发展要以生物圈的承受能力为限度，如 果它被突破，必将影响生态环境支撑当代和后人生存的能力。关于环境能力的 有限性思想、技术的状况以及社会组织的状况，决定了环境满足现在和未来的 各种需要的能力是有限的。衡量可持续发展有三个方面的主要指标：经济的、 环境的和社会的，这三个方面缺一不可。 中国国民经济和社会发展今后五年计划和2 0 1 0 年远景目标，将可持续发 展作为主要的指导方针，把可持续发展战略确定为国家今后发展的两大战略之 一。面对可持续发展的要求，传统的经济增长方式已经越来越难以适应人类发 展的需要。过去依靠资源投入的粗放型经济增长方式己经逐渐被知识经济、循 环经济等新型集约型经济增长方式替代。而集约型经济的突出特点就是依靠技 西南交通大学博士研究生学位论文 第5 页 术进步来推动经济的增长。于是，技术进步的机制、技术对资源的节约效应； 对资源使用的可持续要求已经成为增长经济学的研究热点。因此，以可持续发 展为目标导向的经济增长方式的研究十分必要，本文后面的研究将围绕能源消 费与经济增长关系进行展开研究。 1 1 2 研究意义 经济增长理论是宏观经济学的重要组成部分，而经济增长的源泉一直是宏 观经济学研究的核心问题。纵观经济学发展的历史，从古典经济学派的关注资 本积累与劳动投入，到新古典学派的技术进步与储蓄率相结合的s o l o w s w a n 模型；到内生增长理论的关注技术进步来源与人力资本积累；到制度学派的关 注制度对经济的促进作用。可以说，在解释经济增长的源泉时，越来越多的要 素被纳入了分析框架，这充分说明，人们对生产要素的外延及内涵的认识并不 是一开始就十分完整清楚，而是经历了一个由片面到全面、由肤浅到深入、由 低级到高级的逐渐深化的认识过程。随着可持续发展观念的提出及全球性的能 源危机，将能源纳入生产要素进行分析已经十分必要。在传统的经济增长理论 中，要素投入一般只有两种：资本和劳动。资源并没有作为一个单独的要素考 察，资本实际上包括了物质资源( 和作为物质资源之一的能源) 。而实际上， 随着工业革命后科技的不断发展，能源已经越来越成为影响经济发展的一个重 要因素，将能源从资本中分离出来作为一个单独要素投入来考察其与经济发展 及其他要素投入的关系已经很有必要。为此，就要修改传统的c d 生产函数的 形式。 本文通过研究能源与经济增长的关系，可以更好的理解生产中各要素投入 对经济增长的影响。利用生产函数模型可以发现能源消费与经济增长之间的函 数关系及比例关系，认识到这些，对于经济实现可持续发展具有重要的理论及 现实意义。 1 2 研究目标 本论文以经济的可持续发展为研究目标，运用动态最优化理论，构建经济 系统的动态运动过程，分析影响经济发展的各变量的相互作用机制及运动的路 径，从而研究能源的合理开发与经济增长的关系；将能源纳入生产函数中，运 用回归模型和状态空间模型，分析能源与经济增长的定量关系。从而为经济的 可持续发展打下一定的理论基础。在理论研究方面，重点研究能源的合理使用 与经济的可持续发展，包括不可再生能源和可再生能源的合理使用与经济可持 第6 页西南交通大学博士研究生学位论文 续发展关系；在经验研究方面，重点研究能源消费与经济增长的定量关系，即 函数关系和比例关系，以及他们之间的动念演化关系。 1 3 研究方法与技术路线 1 3 1 研究方法 l 、理论实证方法：主要运用庞特罩亚金的动态最优化理论分析能源约束 下的经济可持续发展，包括可再生能源与不可再生能源。 2 、经验实证方法：在经济理论分析的基础上用统计数据分析各要素与产 出的函数关系和不利关系，以及对产出增长率的贡献度；同时通过用统计数据 直接建立各种非经典的计量模型来分析各经济变量之间的关系；运用状态空间 模型分析各要素投入与产出的动态关系；分析能源价格与经济的关系。 3 、计算机辅助分析方法：运用s p s s 、e v i e w s 、m a t l a b 等计量分析软件和 数值运算软件辅助理论和经验实证的分析。 1 3 2 研究的技术路线 在研究的技术路线上，本文采用先理论实证后经验实证的研究路线。首先， 运用动态最优化理论，建立包括能源要素在内的经济系统动态模型，分别在新 古典经济理论框架和内生经济理论框架下研究不可再生能源和可再生能源约 束下的经济可持续发展的可能性、模型稳态解的性质及相关问题。然后通过统 计数据，运用回归方程分析能源消费与经济增长的函数关系、比例关系；通过 各种非传统的计量经济学分析方法，分析能源消费与经济增长的定性及定量关 系；运用状态空间模型分析各要素投入与经济增长的动态关系；分析能源价格 对经济的影响。具体如下图1 - 1 所示。 1 4 研究内容 本文的研究内容共分为七章。第一章是本文的绪论，主要介绍研究背景与 意义，研究目的与内容，以及研究的方法和技术路线。第二章是理论回顾，对 相关的研究文献进行分析和评述。第三章研究不可再生能源约束下的经济可持 续发展理论模型。第四章研究可再生能源约束下的经济可持续发展理论模型， 第三章和第四章是本文的理论实证部分。第五章研究能源消费与经济发展的经 验关系。包括能源消费与经济增长的函数关系，比例关系，各要素投入与经济 增长的关系，以及各要素投入与经济增长的动态关系。第六章研究能源价格与 西南交通大学博士研究生学位论文第7 页 经济增长的关系，包括能源价格影响经济的渠道，能源价格对经济增长的影响， 能源价格对能源强度的影响，重点研究能源价格波动对能源强度的影响。第五 章和第七章是本文的经验实证部分。最后是结论和展望。 图1 - 1 本文的技术路线 第8 页西南交通大学博士研究生学位论文 第2 章经济增长理论的文献回顾与评析 2 1 经济增长的涵义 就经济学的发展历史而言，经济学自从其诞生之日起就将经济增长问题作 为其主要的研究内容之一。这在早期的经济学著作中就已经得到了体现。如： 亚当斯密( 1 7 7 6 ) 的国民财富的性质和原因的研究和大卫李嘉图( 1 8 1 7 ) 的政治经济学及赋税原理。从最一般的意义上来讲，经济增长就是“一国 生产的商品及劳务总量的增加 ( 宋承先，1 9 8 2 ) ，萨谬尔森( s a m u c l s o n ) 则将 经济增长定义为“一个国家潜在的国民产量或者潜在的实际g n p 的扩展。我们 可以把经济增长看作是生产可能性边界随时间向外推移 ( 高鸿业，1 9 9 2 ) 。诺 贝尔经济学奖得主库兹涅茨( k u z n e t s ) 给出的经济增长定义为“一个国家的 经济增长，可以定义为给居民提供种类日益繁多的经济产品的能力长期上升， 这种不断增长的能力是建立在先进技术以及所需要的制度和思想意识之相应 的调整的基础上的”( 库兹涅茨，1 9 8 1 ) 。 1 9 世纪6 0 年代，根据对世界各国的经济增长的实证研究，卡尔多 ( k a l d o r ，1 9 6 3 ) 对经济增长的事实做了以下六个方面的概括总结： ( 1 ) 就各国经济的整体而言，产量和劳动生产率是持续增长的； ( 2 ) 在劳动生产率持续增长的基础上，人均资本拥有量也持续增长； ( 3 ) 资本利润率是相对稳定的； ( 4 ) 资本产量比率( 资本系数) 是相对稳定的； ( 5 ) 利润占国民收入的比率依赖于投资占国民收入的比率； ( 6 ) 各国的总产量和劳动生产率的增长率明显不同。 2 2 经济增长理论的回顾 纵观经济增长理论的发展阶段，从亚当斯密和大卫李嘉图等经济学鼻 祖开始到现代的内生增长理论，经济增长理论的发展大致可分为三个阶段： 2 2 1 古典经济增长理论 一、古典经济增长理论的基本思想 以亚当斯密( s m i t h ) 、大卫嘉 ( r i c a r d o ) 等为代表的古典经济增长 理论，把经济增长归结为资本积累。生产劳动者人数的增加以及劳动分工综合 作用的动态过程，其核心是资本积累决定论。亚当斯密在国富论中，认 西南交通大学博士研究生学位论文第9 页 为劳动是财富的源泉，分工引起的劳动生产率的提高和生产劳动在全部劳动 ( 生产劳动和非生产劳动) 中所占比例是决定国民财富增长的主要因素，而生 产劳动则依存于资本积累的数量。因此，如果国民收入用于生产劳动的比例越 大，即非生产劳动所占比例越小，以及( 或者) 劳动生产率越高，则国民收入 的增长率速度越快。大卫李嘉图在政治经济学及赋税原理一书的序言中 指出，“确立支配这种分配的法则，乃是政治经济学的主要问题。他不仅考察 了劳动创造的价值在工资、利润和地租三者之间如何分配的规律，还特别考察 了在资本主义发展过程中工资、利润和地租这三者之间的相互关系的发展变化 规律。他指出，“在不同的社会阶段中，全部土地产品在地租、利润和工资的 名义下分配给各个阶级的比例是极不相同的”。李嘉图的论点是：随着资本积 累和生产力的发展，人口相应增加；随着对谷物需求的增加，耕地将日益趋于 贫瘠；假如没有生产技术的进步抵消土地报酬递减规律的作用，则主要生活资 料( 谷物) 的价值不断提高，货币工资随之增加( 实际工资从长期来看决定于 维持劳动者及其家属的生存所必需的生活资料) ，利润率相应下降，而实物地 租和货币地租则日益提高。李嘉图认为，一定的利润率是资本积累和资本主义 生产发展的必要条件。如果没有技术进步，则谷物价格的提高引起货币工资相 应地上涨，从而使利润率随之下降到一定限度时，资本家积累资本的动因消失， 储蓄即资本积累也会完全停止了，社会进入这样一种状态：年复一年地只能实 现简单再生产的静止不变状态。 二、对古典经济增长理论的评述 由于古典经济学主要强调经济自身的和谐运行，认为经济增长是经济和谐 运行的结果，所以古典经济学主要关注长期经济运行规律，而对经济增长问题 没有专门的说明。随着二十世纪三十年代全球经济危机的出现，经济学家对古 典经济理论进行了反思。由于古典经济学理论认为经济运行可以依靠市场的自 发力量进行调整从而达到一种和谐状态，从而对短期经济运行并不关心，而经 济危机的出现使得经济学家将经济理论的研究重心从长期经济运行规律转到 短期经济运行问题。这一时期出现的凯恩斯( k e y n e s ) 经济理论就是对这种情况 的说明。k e y n e s 的就业、利息和货币通论( k e y n e s ，1 9 3 5 ) = 1 = _ 要关注短期经 济运行，他认为资本主义并不能保证投资的数量足以弥补在充分就业条件下被 储蓄掉的部分。即：资本主义制度不能保证决定储蓄量的消费倾向以及决定投 资量的资本边际效率和利息率正好处于能维持充分就业时的数值，而只有在偶 然的情况下，才能如此。换言之，危机和事业会在资本主义社会中经常出现， 而充分就业仅仅偶然存在。因此，k e y n e s 强调通过国家干预经济来解决资本 第10 页西南交通大学博士研究生学位论文 主义自身的问题，即通过国家直接投资来使社会的投资量等于充分就业条件下 的储蓄量，以便解决失业问题。但k e y n e s 没有具体说明经济增长问题。对这 一问题的完善是由h a r r o d 和d o m a r 完成的。 2 2 2 新古典经济增长理论 一、哈罗德多马( i - i a r r o d d o m a r ) 模型 ( 一) 哈罗德多马( h a r r o d d o m a r ) 模型的基本思想 现代经济增长理论分析可追溯到2 0 世纪4 0 年代，以哈罗德( h a r r o d ，1 9 3 9 ) 和多马( d o m a r , 1 9 4 6 ) 在k e y n e s 的理论框架基础上所建立的哈罗德一多马 ( h a r r o d d o m a r ) 模型为标志。尽管h a r r o d 和d o m a r 各自对k e y n e s 经济理论 的动态化的解释不同，但两者的基本结论是相似的。哈罗德一多马模型主要解 决的问题是：经济稳定增长的条件是什么? 什么样的经济增长是最理想的增 长? 如何实现这种理想的增长? 哈罗德一多马的经济增长理论是来源于 k e y n e s