新疆电力消费与GDP之间的协整关系

【摘 要】本文采用计量经济理论和误差修正模型对新疆1985年—2010年间电力消费和GDP数据进行了协整分析.结果发现新疆电力消费与GDP之间存在协整关系,有GDP到电力消费的单向Granger因果关系,长期均衡的协整关系表明新疆经济量的增加要靠过多的消耗电能支撑.

【关 键 词 】电力消费；GDP值；协整分析；Granger因果关系

一、引言

多年以来我国经济一直保持着快速增长的势头,各产业均得到了较快的发展.人们生活水平也有很大提高,生产和生活对能源的依赖越来越大.在全球气候逐渐恶化的形势下,各国积极开展各种节能减排工作,所以能源消费与经济增长之间的关系研究也备受学者关注,并取得了很多重要成果.学者们一致认为,若能源消费到经济增长具有单向因果关系,则实施节能政策势必会对经济产生负面影响；若两者之间存在双向因果关系,则表明该经济体的经济增长和能源消费相互依赖,需在实施节能政策的同时减少顾客消费；若能源消费与GDP之间不存在因果关系,则说明该经济体的经济增长与能源政策没有必然的联系,可以实现可持续发展战略.电力作为能源的重要组成部分,在国民经济发展中占有重要的地位.我国电力消费一直在不断增加,给生产生活带来极大的便利.黄超（2005）结合1978-2002年25个年份的年发电量和国内生产总值数据,采用E-G两步法发现电力生产和经济增长之间存在协整关系.林伯强（2003）通过研究GDP和能源、经济结构、人口和效率改进,认为存在经济到电力的单向格兰杰关系.赵四化（2006）通过对中国1978-2003年期间的三个产业的用电量与其对应的产业增加值的关系进行分析,认为一二产业是从产业增加值到用电量的单向因果关系,第三产业用电量与对应的产业增加值之间是双向因果关系.

关于能源消费与经济增长的关系研究还有很多,由于学者们使用的计量方法不同、选择的样本不同、研究对象不同,得到的结论也不一样.新疆地处中国西部,能源资源丰富,电力工业获得了很好的发展.在西部大开发战略的推动下,新疆经济也取得了可喜的成绩.由于自身的环境特点,新疆在发展经济时必然会考虑环境因素,清洁能源在生产生活中可以更好的促进经济和环境的协调发展.本文试用计量经济方法讨论新疆经济和电力消费的关系,以求了解二者的具体联系.

二、模型介绍

(一)单位根检验-ADF检验

如果时间序列变量是非平稳序列,对他们进行回归,就可能出现伪回归情况.为了保证回归结果的真实性,首先对时间序列变量进行平稳性检验.对于回归模型：

（1）

其中：{}为白噪声,进行关于平稳性的单位根检验.原检测设为,即{}存在单位根.若ADF值小于显著性水平下的临界值,则拒绝原检测设,序列是平稳的,否则是非平稳的.根据AIC和SC值最小原则确定滞后阶数.加入个滞后项是为了使残差项变为白噪声.

(二)协整检验和误差修正模型

对于非平稳的时间序列,直接进行最小二乘法估计容易出现虚检测回归；若差分后再进行模型估计,虽然可避免虚检测回归的产生,但却忽略了变量水平值的重要信息,无法体现序列之间的长期关系.因此,简单差分不能解决非平稳时间序列所遇到的全部问题,如何在避免虚检测回归的同时又反映序列之间的长短期关系,则成为非平稳时间序列建模的关键.协整检验和误差修正模型的出现解决了这一难题.它们认为,若非平稳时间序列的某个线性组合是平稳的,则就能建立一个误差修正模型用来表述它们之间的长短期关系.

检测设个时间序列均为阶单整序列,若存在这些序列的线性组合为d-b（）阶单整,则说明之间存在协整关系,记为.此时模型序列之间存在长期稳定的比例关系,模型参数有合理的经济意义,满足这种条件的协整关系被称为严格意义上的协整关系.

由一阶自回归分布滞后模型：

求得误差修正模型为：

其中.

三、实证研究

(一)数据来源

本文所用数据来源于《新疆统计年鉴》,选取新疆地区生产总值和电力消费量的年度数据,时间跨度为1985年至2010年.新疆地区生产总值单位为亿元,用GDP表示；用DX表示新疆全区电力消费量,单位为亿千瓦小时.GDP采用以1978年为基期的物价指数进行调整.观察数据知序列GDP和DX带有趋势,非平稳.之后对GDP和DX取对数,分别记为LG、LDX,二者之间可能存在长期稳定的均衡关系.

(二)变量的单位根检验

运用ADF对LG和LDX进行平稳性检验,结果如下表：

表1 两变量的ADF检验

变量 ADF检验值 检索回归式 临界值（5%） 结论

LG -0.278118 （c,t,5） -3.658446 不平稳

LDX -0.997471 （c,t,0） -3.603202 不平稳

-4.863662 （c,t,0） -2.991878 平稳

-4.521994 （c,t,0） -2.991878 平稳

从表1中可以看出,电力消费和经济增长水平序列的ADF值均大于5%显著水平下的临界值,表明LDX和LG均为非平稳时间序列；但一阶差分后两时间序列的ADF值均小于5%显著水平下的临界值,表明LG和LDX均为一阶单整序列,两者之间可能存在协整关系.

(三)协整关系检验

本节检验电力消费与GDP的协整关系,采用E-G两步法检验.由单位根检验可知,LDX与LG序列是一阶单整列,协整检验分两步进行.

首先,协整回归,用普通最小二乘法估计LDX与LG之间的关系：

（2）

（-5.766）（36.731）

残差的计算公式： （3）

其次检验的平稳性,结果如下表：

表2 残差序列u的平稳性检验

t值 P值

ADF值 -2.053923 0.0405

显著性水平值： 1%水平 -2.660720

5%水平 -1.955020

10%水平 -1.609070

残差值的值小于5%的临界值,可以认为残差序列是平稳的序列,说明电力消费和生产总值之间存在长期的均衡关系.

(四)Granger因果检验

现已证明电力消费和GDP之间存在协整关系,则必然存在某一方向的Granger因果关系.为判断两变量的因果关系,对ldx和lg进行因果检验,结果如下：

表3 GDP与电力消费的Granger因果检验

原检测设 F值 P值 结论（5%水平）

LG不是LDX的Granger原因 5.71279 0.0258 拒绝原检测设

LDX不是LG的Granger原因 0.15048 0.7018 接受原检测设

从表3可以看出,在5%的显著性水平下,我们认为LG是LDX的Granger原因,若条件放宽,以10%水平作参考,两变量之间就有双向Granger关系.现在可以说在1985-2010年期间新疆存在生产总值到电力消费的单向因果关系,即经济增长导致了能源消费的变化.

(五)误差修正模型

协整检验和Granger因果关系检验表明新疆LDX和LG之间存在长期稳定的均衡关系,且存在LG到LDX的单向因果关系.由于误差修正模型可以同时显示变量之间的长期和短期关系,因此可建立能源消费与经济增长之间的误差修正模型,具体如下：

（4）

为检验模型设定的合理程度,对误差修正模型的残差序列进行白噪声检验,具体如下：

表4 残差序列的白噪声检验

t值 P值

ADF值 -4.793012 0.0000

临界值： 1% 水平 -2.664853

5%水平 -1.955681

10%水平 -1.608793

从表4可以看出,残差序列的ADF值小于1%显著水平的临界值,说明残差序列属于白噪声过程,模型设定合理.模型（4）表明LG的短期波动对LDX存在正向影响,误差修正模型中的误差修正项系数为-0.242,符合反向修正机制,修正项系数反应了长期均衡关系对短期波动的调整力度,电力消费偏离长期均衡值中有24.2%可以被修正.

四、结论分析

结合上述分析,可以得到以下结论：

（1）对1985年—2010年新疆数据计量分析,结果显示,新疆电力消费和生产总值之间存在长期均衡的协整关系,在5%的显著水平下,存在GDP到电力消费的单向Granger因果关系,在10%的显著水平下,存在GDP和电力消费的双向Granger因果关系.LG每增加一个百分点,LDX将增加1.05个百分点.

（2）从短期误差修正模型来看,电力需求的波动与GDP的波动呈正向关系,但短期GDP的波动比长期GDP的波动对电力需求的影响要小.由误差修正项系数可知,若出现短期均衡偏离长期均衡将以0.242的力度将非均衡状态拉回到均衡状态.

（3）新疆的GDP是电力消费的Granger因,说明目前新疆经济发展带动着电力的消费,从长期均衡关系看,经济总量每增加1%,电力会消耗1.05%.这表明新疆经济发展是以高耗能为代价的,节能空间很大.因此要加快电力改革,推广节能产品的应用,提高能源利用效率.

（4）本文只是分析了电力消费和生产总值的简单关系,未把其他变量引入,在复杂的经济系统中,多变量的误差修正模型有必要研究.