河南省城镇化水平与能源消耗强度关系的动态计量分析

河南省城镇化水平与能源消耗强度关系的动态计量分析
作者：焦青霞白玉红
来源：《湖北农业科学》2014年第09期
摘要：运用协整分析、格兰杰因果分析、广义脉冲分析和方差分解等方法，考察了河南省１９９０－２０１０年城镇化率与能源消耗强度之间的动态关系特征。

研究结果表明，河南省城镇化率与能源消耗强度之间存在长期均衡关系，脉冲分析显示两组变量之间呈现反向的变动趋势，且能源消耗强度对城镇化率的冲击效应明显，而城镇化率对能源消耗强度的冲击较小且平缓；方差分解结果表明，河南省能源消耗强度对城镇化率的贡献较大，而城镇化率对能源消耗强度的贡献较小。

今后河南省在推进城镇化的进程中必需强调节能减排，走低碳经济之路。

关键词：城镇化；能源消耗强度；协整分析；广义脉冲分析；方差分解
中图分类号：Ｆ０６１．５；Ｆ０６２．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０14）09－2210-06
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２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓａｎｄＬａｗ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００００，Ｃｈｉｎａ）
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随着河南省城镇化水平的不断提高，大量农村居民进入城市生活和工作，人们的生活水平不断提高，能源消耗也不断增加；与此同时，城镇化水平的提高使得产业、技术以及产品结构和资源配置更加合理，从而使能源消耗有下降趋势。

因此，明确河南省城镇化水平对能源消耗的综合影响、影响机制以及未来发展趋势是目前亟待研究的问题。

１文献回顾
目前学术界对城镇化水平与能源消耗之间的关系进行了大量的研究。

Ｊｏｎｅｓ［１］利用１９８０年５９个发展中国家的数据建立回归模型，对人均能源消费与人均ＧＤＰ之间的弹性系数进行了估计，并从多个方面分析了城镇化对能源消费的影响。

Ｗｅｉ等［２］通过对城市化和能源消费二者之间关系的研究得出：城镇化一方面在促进经济增长的同时增加了能源消费，同时城镇化通过对资源的合理配置、经济与技术结构的合理调整，又使得能源消费有所下降。

Ｓｈｅｎ等［３］的研究表明，城镇化与石油、煤炭、天然气之间存在很强的相关性；并通过建立城镇化与能源消费之间的回归方程，预测了中国未来５０年内能源的供给量与需求
量。

张晓平［４］的研究表明，经济总量、产业的比例结构、城市化水平的高低和居民消费结构既是影响中国能源消费总量的主要因素，又是导致区域能源消费差异的主要原因。

郑云鹤［５］利用１９７８－２００３年的时间序列数据，建立工业化、城市化、市场化与能源消费4个变量的回归方程，结果表明城市化与工业化进程的加快导致了能源消费增加，而市场化的推进使能源消费有所下降。

刘耀彬［６］运用格兰杰因果分析与协整分析对城市化与能源消费之间的关系进行了实证研究，并利用因素分解模型测算城市化对能源消费变动的贡献，研究表明中国城市化进程与能源消费之间存在单向因果关系和长期的协整关系，但是城镇化对能源消费变动的贡献很小。

何晓萍等［７］通过建立城市化、工业化与电力需求的协整方程和面板数据非线性模型来研究城市化和工业化对电力需求的影响，研究表明这两个因素对电力需求都有显著的正影响。

许冬兰等［８］通过建立向量自回归模型，利用格兰杰因果分析和协整分析对山东省城市化与能源消费之间的关系进行了分析，研究结果显示山东省能源消费与城市化之间不仅存在单向因果关系，而且存在长期协整关系。

梁朝晖［９］对城市化不同阶段能源消费的影响因素研究显示，在城市化发展的不同阶段中，城市化和工业化对能源消费的影响是不同的。

周国富等［１０］利用１９７８－２００８年的时间序列数据，对中国的能源消费与城市化之间的关系进行实证分析，结果表明城市化与能源消费之间存在协整关系，并且城市化主要通过规模效应与技术效应来影响能源消费。

王晓岭等［１１］利用１９９０－２００９年的数据，利用协整分析、脉冲分析和方差分解等多种方法，从多个角度对能源消费强度与城市化水平之间的关系进行研究，结果表明，尽管在短期内二者均呈现波动态势，但二者之间存在长期均衡关系；变量的脉冲响应显示二者的变动方向相反，且能源强度的脉冲曲线变动更为剧烈些；方差分解显示能源强度对城市化变动的贡献较小，而城市化对能源强度变动的影响较大并且增长很快。

王子敏等［１２］利用２０００－２００９年中国省级数据，建立城市化与能源消费的时间和空间双固定效应面板杜宾模型，研究表明城市化水平的不断提高将导致能源消耗快速增加，并且城市化在能源消耗中的贡献比重较大。

由上述文献可以看出，目前学术界主要采用格兰杰因果分析、回归分析、相关分析、脉冲分析和方差分解分析等方法来研究城镇化和能源消费之间的关系，研究的对象主要是城镇化与能源消耗总量。

然而关于城镇化与能源利用率之间的研究较少，对能源利用率与城镇化之间的响应机制以及未来的发展趋势的互动预测更是少之甚少。

鉴于此，本文在已有的研究基础上，利用河南省１９９０－２０１１年的时序数据，首先运用格兰杰因果分析和协整分析来实证考察河南省城镇化与能源利用率之间的相关性，然后在向量自回归模型基础上，通过广义脉冲分析来刻画河南省城镇化与能源利用率之间的相互动态作用，利用方差分解分析进一步研究城镇化率与能源利用率在解释对方变动中的相对重要性，从而更好地揭示二者之间的关系与相互影响机制，为有关决策部门制定能源消耗方针提供理论依据。

２变量的选取及变量间长期关系分析
２．１变量的选取与数据的处理
为了研究河南省城镇化水平和能源利用率之间的关系以及二者之间的影响机制，本研究选取河南省能源消耗强度和城镇化率为研究对象，时间区间是１９９０－２０１０年。

在构建ＶＡＲ模型的基础上，运用协整分析、格兰杰因果分析、广义脉冲分析和方差分解等多种方法从多个角度研究二者之间的动态关系与影响机制。

其中，城镇化率采用学术界常用的城镇人口占总人口的比重来反映，能源利用率利用历年能源消费总量比当年的实际产出即能源消耗强度来反映。

历年城镇化率和能源消费总量来自《河南省统计年鉴（２０１２）》，历年ＧＤＰ利用１９９０年ＧＤＰ和以１９９０年为基期的不变价格指数计算得出，这样就可以得到以１９９０年为不变价的实际ＧＤＰ，然后再用历年能源消耗总量除以当年实际ＧＤＰ得到历年能源消耗强度。

为了减少数据的波动性、消除时间序列数据的异方差，本研究对城镇化率和能源消耗强度两个指标分别取对数，分别记为ｌｎＵＲ和ｌｎＥＩ。

２．２数据的平稳性检验
由于传统的回归分析要求数据必须是平稳的，所以在对城镇化率和能源消耗强度进行协整分析前，必须对城镇化率和能源消耗强度这两个时间序列数据进行平稳性检验，以免出现伪回归现象。

在Ｅｖｉｅｗｓ６．０中关于数据平稳性检验的方法很多，本研究使用最常用的ＡＤＦ检验来检验序列的平稳性，检验中最优滞后阶数选取标准是在保证残差项无序列相关的条件下，使ＡＩＣ达到最小，检验的具体情况见表１。

由表１中的检验结果可知，在１％与５％的显著水平下，能源消耗强度、城镇化率的原序列以及它们的一阶差分序列的ＡＤＦ检验值均大于它们的临界值，所以在１％与５％的显著水平下，它们都是非平稳的；但是它们的二阶差分序列在１％与５％的显著水平下却均拒绝了存在单位根的原假设检验，这说明无论是在１％还是在５％的显著水平下，城镇化和能源消耗强度的二阶差分序列都是平稳的，即ｌｎＥＩ与ｌｎＵＲ都是二阶单整的。

２．３序列的格兰杰因果关系检验和协整分析
由于ｌｎＵＲ和ｌｎＥＩ都是二阶单整的，所以可以对ｌｎＥＩ和ｌｎＵＲ进行协整分析，为了更好地了解ｌｎＵＲ和ｌｎＥＩ的因果方向，需在进行协整分析前先对变量进行格兰杰因果关系检验。

然而格兰杰因果检验对滞后期的选择是非常敏感的，不同的滞后期可能会得到不同的结果。

因此在进行因果检验时必须明确滞后阶数选取标准，本研究选择滞后期的标准是在保证模型的随机扰动项不存在序列相关的前提下，使ＡＩＣ达到最小。

经过反复的试验，确定格兰杰因果检验的滞后阶数为１（表２）。

由表２知，当滞后阶数是１时，在１％的显著水平下，拒绝了ｌｎＥＩ不是ｌｎＵＲ的格兰杰原因的原假设，接受了ｌｎＵＲ不是ｌｎＥＩ的格兰杰原因的原假设。

这说明在１％的显著水平下，河南省城镇化水平的提高不是能源利用率提高的格兰杰原因，而能源利用率的提高是推动城镇化水平提高的原因。

在明确了河南省城镇化率与能源消耗强度的因果方向后，接下来采用ＥＧ两步法对二者之间是否具有长期均衡关系进行检验。

所谓ＥＧ两步法检验是指首先对变量利用ＯＬＳ法作协整
回归得到残差序列，然后对残差序列平稳性进行检验。

若残差序列是平稳的，则说明变量间存在协整关系，否则，变量间不存在协整关系。

协整检验的结果见表３。

由表３可见，河南省城镇化率与能源消耗强度之间存在协整关系，这说明本研究所建立的能源消耗强度与城镇化率之间的回归关系是真实的，虽然二者在短期内存在波动趋势，但从长期来看它们之间存在均衡关系。

当它们之间的运行关系偏离长期均衡时，总会有一种力量将其拉回均衡位置。

为了更好地分析河南省城镇化率与能源消耗强度之间的动态影响关系，下面建立ＶＡＲ模型进行脉冲和方差分析。

３河南省城镇化水平与能源消耗强度的动态影响分析
３．１ＶＡＲ（ｐ）模型的建立及检验
在建立ＶＡＲ模型前，要先确定模型的滞后阶数，本研究综合利用ＬＲ、ＦＰＥ、ＡＩＣ、ＳＣ和ＨＱ多种原则来确定ＶＡＲ模型的最优滞后阶数（表４）。

由表４可以看出，河南省城镇化率和能源消耗强度所建立的向量自回归模型的最优滞后阶数应该为２，模型的估计结果见表５。

由ＶＡＲ（２）模型的回归结果可以看出，两个方程的整体回归结果非常的好，回归方程的调整拟合度分别为９６．８５０％和９９．８７５％。

并且大部分参数的ｔ值都在２左右，基本上都通过了检验。

这说明本研究所建立的模型是比较准确的。

为了反映未来时期内河南省城镇化率与能源消耗强度两个变量的冲击影响，需在ＶＡＲ模型基础上通过脉冲响应分析来分析城镇化率与能源消耗强度之间的冲击影响与长期动态关系。

在进行脉冲分析之前，要对模型的稳定性进行检验，以保证所进行的脉冲分析是有效的。

若ＶＡＲ模型的特征方程的特征根的倒数都在单位圆内，则模型是稳定的，否则模型不稳定。

ＶＡＲ模型稳定性检验的结果见图１，由图１可以看出，本文所建立的ＶＡＲ（２）模型的特征根的倒数均在单位圆内，所以模型是稳定有效的。

３．２河南省城镇化率与能源消耗强度间的脉冲响应分析
脉冲分析主要用来分析系统内任意一个变量受到扰动，如何通过ＶＡＲ模型对其他变量及其自身产生影响，但是由于ＶＡＲ估计方程的协方差阵一般不是对角的，所以在进行脉冲分析前，首先要将协方差阵进行对角化处理，但最常用的Ｃｈｏｌｅｓｋｉ处理方法使得估计结果与ＶＡＲ模型中变量的先后顺序有关。

为了克服这一不足，本文在ＶＡＲ模型的基础上，利用广义脉冲函数对河南省城镇化率和能源消耗强度进行动态响应分析，响应效果见图２和图３。

图２是能源消耗强度的脉冲响应函数图像，它体现了能源消耗强度在受到自身与城镇化率1个标准单位冲击后脉冲函数的变化趋势。

由图２可知，河南省能源消耗强度对自身的脉冲响应为正并且比较剧烈，在第２期就达到最大值，但从第３期起这种正的冲击效应开始迅速下降，到第９期这种正的冲击效应趋于稳定；然而能源消耗强度对城镇化率的脉冲响应为负，第４期负的冲击效应达到最小值，然后冲击逐渐减弱，到第９期负的冲击效应基本稳定。

总的来说，能源消耗强度受到自身的1个标准差单位冲击后，在短期内脉冲响应变化比较剧烈，但长期来看冲击响应逐渐减弱并趋于稳定；能源消耗强度受城镇化率的冲击后变化趋势比较平稳，分别呈现倒Ｖ和正Ｕ形。

由此可以得出，通过能源系统内部作用可以提高能源的利用率，但这种作用只是短暂的，不具有长久性；城镇化水平的提高有助于推动能源利用率的提高，但作用不是太明显。

图３是城镇化率的脉冲响应函数图像，由图３可知，城镇化率受自身一个标准差单位冲击后的脉冲响应为正，并且在第１期到第８期不断增强，但变化比较缓慢，在第８期达到最大值，从第９期开始，随着时间的推移这种正的冲击效应逐渐减弱；城镇化率对能源消耗强度的一标准差的冲击响应为负，在第１期到第９期内这种负的冲击响应逐渐变大，到第９期达到负的最大值，并且在前期较第３期到第９期变化平缓；从第１０期开始这种负的冲击效应逐渐变小，且变化比较平稳。

总的来说，城镇化率受自身响应变化比较平缓，受能源消耗强度的脉冲响应变化比较剧烈，分别呈现倒Ｕ型与Ｖ形。

由此可见，随着河南省城镇化水平的快速提高，城镇化水平对自身的影响不断加强，但是在城镇化进程后期，由于受能源刚性和环境保护的影响，城镇化率提高的速度下降；同时能源消耗强度的降低有助于城镇化水平的推进。

３．３河南省城镇化率与能源消耗强度的动态方差分解分析
为了更好地反映河南省城镇化率与能源消耗强度之间相互影响的重要性，在ＶＡＲ模型的基础上，利用Ｃｈｏｌｅｓｋｉ分解法进行方差分解分析。

表６给出了河南省城镇化率和能源消耗强度的方差分解数据，这些数据反映了不同时期冲击变量对内生变量波动的影响的重要性。

由表６可知，在城镇化率的变动过程中，城镇化率对自身的贡献率在第１期为１００％，随后逐期下降，到第２０期下降到６６．79％；能源消耗强度对城镇化率的贡献率逐期变大，由第１期的０％增加到第２０期的３３．２1％，增幅较大且增速较快；而在能源消耗强度的变动过程中，能源消耗强度对自身的贡献率逐期下降，由第１期的９６．５3%下降到第２０期的８５．21％，城镇化率对能源强度的影响虽然在第１期就达到了３．４７％，然而在以后的发展中增幅和增速都很小，到第２０期才达到１４．７９％。

由此可见，河南省能源消耗强度对城镇化率的预测方差起了很大的作用，而城镇化率对能源消耗强度的贡献相对较小。

出现这种现象的原因是虽然在近２０年中河南省城镇化水平迅速提高，并由此带动河南省第三产业快速发展，但是河南省第三产业的比重仍然偏小并且内部结构不合理，作为低能耗的第三产业并没有充分发挥出其应有的节能作用。

４结论与建议
与已有的关于城镇化水平和能源消耗关系的研究不同，本研究用能源消耗强度指标代替传统的能源消耗总量指标，利用格兰杰因果分析和协整分析，以及在ＶＡＲ模型的基础上，利用广义脉冲分析和方差分解分析，对河南省近２０年来城镇化水平和能源消耗强度之间的动态关系和相互影响进行了研究。

研究表明：第一，河南省城镇化水平与能源消耗强度之间具有单向因果关系，能源消耗强度的降低是城镇化水平提高的格兰杰原因；第二，河南省城镇化水平与能源消耗强度虽然具有波动态势，但二者间具有长期均衡关系；第三，广义脉冲分析表明河南省城镇化水平与能源消耗强度之间的变化是反方向的，即城镇化水平的提高有利于能源消耗强度的降低，同时能源消耗强度的降低也有助于推动河南省城镇化水平的提高。

其中，河南省能源消耗强度对城镇化水平的影响较大，并且在短期内这种负的冲击效应非常明显，但是这种负的冲击效应具有时效性，在长期内，能源消耗强度对城镇化的影响逐渐减弱并趋于平稳；而河南省城镇化水平对能源消耗强度的冲击影响较小，并且比较平缓，这与格兰杰因果检验的结果是一致的；第四，方差分解分析表明，河南省能源消耗强度对城镇化的贡献较大，而城镇化对能源消耗强度的贡献较小，这与格兰杰因果分析与广义脉冲分析的结论相符的。

综上所述，河南省城镇化进程的推进虽然有利于能源利用率的提高，但是对能源利用率的提高影响较小。

所以，今后河南省在推进城镇化的进程中必需强调节能减排，走低碳经济之路。

可以从以下几个方面着手：第一，控制高能耗产业的发展，鼓励企业研制生产低能耗产品；优化产业结构，使产业结构向轻工业方向转变；第二，大力发展第三产业，为服务业的发展提供便利条件，充分发挥第三产业的低能耗作用；第三，政府部门制定相关政策和措施引导人们养成低碳生活、节能减排的好习惯。

努力推进经济和能源消耗的协调发展，使河南省经济处于良性循环发展状态。

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