最优能源强度与我国经济增长

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丁建勋

　　[内容摘要]本文通过一个内生增长模型对能源消费与经济增长的关系进行了分析，证实存在使经济增长率最大化的最优能源强度，并且最优能源强度与能源价格反方向变动。在此基础上，估计了近年来我国的最优能源强度，并测算了实际能源强度与最优值的差距。结果表明，近年来我国实际能源强度高于最优值达3万吨标准煤/亿元以上，且有不断上升的趋势。最后提出了在保持最优能源强度的前提下降低能源消耗的政策建议。
　　[关键词]能源消费；经济增长；能源价格；最优能源强度

　　
　　一、引言
　　
　　近年来，随着能源价格以及我国能源消费弹性的不断上升，降低经济增长中过高的能耗已经成为社会共识，节能降耗逐渐蔚然成风。然而，有一点不容忽视的是，许多学者如John Asafu-Adjaye（2000）的实证研究表明，能源消费与经济增长存在着双向因果关系。[1](615-625)这不仅意味着经济增长引起了能源消费的增长，而且表明经济增长对能源消费存在依赖性。因此，如果节能降耗超过一定界限，继续控制能源消费将损害经济增长。例如，当年美国之所以退出京都议定书, 其主要原因就是因为限制能源消费必然损害美国的经济增长。[2](17-21)因此，对中国来说，在当前经济尚处于人均1500美元的低发展水平下，加快经济增长无疑应该是第一任务，节能降耗必须在不影响经济增长的前提下逐步推行。由此我们所提出的问题是，我们应该将能源消费降低到什么程度？是否存在这样的最优能源消费规模——这个最优能源消费既能保证经济增长率最大化的实现，又能杜绝能源浪费？如果存在,最优能源消费规模是什么？这在以往的研究中并没有给予充分的回答。
　　为了解决上述问题,我们拟做一尝试，首先通过一个内生增长模型对能源消费与经济增长的关系进行分析，以证实使经济增长率最大化的能源强度的存在性。在此基础上，我们估计了近年来我国最优能源强度，测算了实际能源强度与最优值的差距，并指出相应的政策含义。
　　
　　二、理论框架
　　
　　我们假定一个封闭经济，并且假设一个呈现出对资本和能源的不变规模报酬的科布－道格拉斯生产函数：[3](189-200)?
　　
　　其中Yt为产出；Kt为广义资本存量，它既包括人力资本也包括物资资本；Et为能源投入；0＜α＜1；在上述生产函数中，生产只对Kt和Et两种投入表现出规模报酬不变的特点，如果能源投入没有相应的增长，经济仍将面临着对广义资本Kt的积累的报酬递减。我们还要注意到从能源投入Et的增加可以提高资本的边际产出的意义上说，生产函数的这个形式意味着能源投入与资本投入是互补的。即是，能源作为生产过程中的必要投入，并不能被其他要素容易的替代。
　　能源强度τt=Et/Yt是能源投入与产出的比率，它意味着每生产一单位的产出需要多少单位的能源。定义用货币表示的能源支出为Rt=βtEt=βtτtYt,其中Rt为能源支出，βt为能源价格。
　　假定产出可被用于消费、广义资本的积累以及能源支出。为了简单，假定资本的折旧为零。因此资本积累方程为：
　　
　　我们知道一个把家庭与企业截然分开的模型与一个其中家庭直接从事生产的理论框架是等价的。如果我们采用家庭同时也是产品生产者的规定，则汉密尔顿方程（当人口增长率为零时）为：
　　
　　其中λ为拉格朗日乘子；ρ＞0为消费者的主观时间偏好率。我们采用通常的效用函数形式，U(Ct)=(C1-θt-1)/(1-θ)，其中θ＞0为边际效用弹性，它是跨期替代弹性的倒数。我们很容易就可以得到消费增长率的熟悉形式：①
　　
　　
　　三、我国最优能源强度分析
　　
　　根据理论分析，我们将考察近年来我国最优能源强度，并计算出实际能源强度对最优值的偏离。由于不能得到能源价格βt，所以无法通过τ=(1-α)/βt直接计算最优能源强度。但是我们可以借鉴Young-Seok Moon,Yang_Hoon Soon（1996）的思路，先计算一个基期最优能源强度τ基期?，然后通过τ??t=(1-α)/(EPIt•β基期?)=[(1-α)/β??基期?]/EPIt=τ*基期?/EPIt就可以得到第t年的最优能源强度，其中EPIt为能源价格定基指数，本文用燃料类商品零售价格定基指数近似表示（见图3）。
　　
　　实际上，我们仍然无法通过(1-α)/β??基期?计算出基期最优能源强度τ????基期?。但从1978—2004年我国燃料类商品零售价格指数曲线（见图3）可以看到，燃料价格在1978—1987年间变动却非常小。如果我们忽略这个微小的变动，假设1978—1987年燃料价格是不变的，那么这个粗略的假设就向我们提供了一个可能性：由于能源强度τt和经济增长率γ的关系是倒U字型，所以可以通过γt=c+α?1τt+α?2τ?2t+εt来估计这一既定的未知价格下的最优能源强度。虽然估计时可用的样本容量很小，但我们还是可以得到1978—1987年间的最优能源强度为τ??＝11.4204（万吨标准煤/亿元）。④将这个最优能源强度与1978—1987年间我国实际能源强度对照后发现，它应处于τ??1984?=11.5089（万吨标准煤/亿元）和τ??1985?=10.9689（万吨标准煤/亿元）之间，而1984年的实际能源强度更接近于这个最优值（见表1）。通过观察1978-1987年我国的经济增长率可以发现，最大化经济增长率的确出现在1984年（见图4），因此这一估计结果还是可信的。我们用这一最优能源强度近似地表示τ????1984?=(1-α)/β??1984?，并将其作为基期来计算我国近年来的最优能源强度。
　　
　　由于能源价格并不总是处于一个基本稳定的状态，常常受各种各样因素的影响而发生变动，其中最主要的是国内政府以征税和补贴等方式所进行的干预、能源输出国家的市场支配力量、超级大国和国际大资本对国际能源价格的操纵和控制等。⑤因此，在众多因素的影响下，我国燃料类商品零售价格在1988年开始迅速上升，尤其近几年急剧上涨的趋势更加明显。而与能源价格上涨相对应，最优能源强度必将下降。下面我们将大体计算能源价格上涨后我国的最优能源强度以及实际能源强度与最优值的差距。我们首先计算出以1984年为基期的我国各年燃料类商品零售价格指数EPIt，然后通过τ??t=τ??1984?/EPIt就可以得到第t年的最优能源强度，其中1995—2004年的具体数值见表2。⑥
　　表2中数据表明，我国实际能源强度远远大于最优值，并且二者差距的演变轨迹为：大→小→大。从第（1）栏中实际能源强度数据可以看到，在2002年以前，由于经济体制改革对能源X低效率的改进、产业、产品结构和能源品种结构的优化以及能源消费结构变化等原因，我国能耗下降很快，实际能源强度从20世纪80年代的10万吨标准煤/亿元以上降低到近几年的4-6万吨标准煤/亿元，但是能源强度不断降低的趋势并没有持续下去，在2001年达到历年来的最低值4.6980万吨标准煤/亿元后，从2002年起重新开始上升。那么这是否意味着2001年的能源强度已经小于最优值，而其后的回升是向着最优值的回归呢？答案是否定的。第（3）栏的最优能源强度数值显示，2001年我国的实际能源强度仍然大于其最优值，并且之后实际能源强度不断偏离相应价格下的最优值。到2004年，实际能源强度高于最优值已经达到了3万吨标准煤/亿元以上。出现这种现象的原因是什么呢？表3的数据给予了很好的解释：近几年各行业能源强度的普遍上升导致了总体能源强度不断提高；而工业过高的能源强度对总体能源强度处于较高的水平起了举足轻重的作用。这表明，在现阶段我国工业化的进程中，经济增长仍然具有明显的数量扩展特点，高度依赖于能源的供应和消费，工业化的高耗能特征依然没有完全改变。因此，节能降耗任重而道远。

　　四、政策建议
　　
　　本文首先通过一个内生增长模型对能源消费与经济增长关系的分析，以证实使经济增长率最大化的最优能源强度的存在性。在此基础上，我们估计了近年来我国最优能源强度，并测算了实际能源强度与最优值的差距。结果表明，近几年我国实际能源强度高于最优值达3万吨标准煤/亿元左右，并且有逐渐扩大的趋势。因此，这一结论所带来的政策含义可能值得我们注意：
　　首先，要迅速降低能源消耗。我国经济增长严重依赖于能源的消费,而能源的消费形势必将制约着我国经济的可持续发展,经济增长与能源消费之间存在着极不和谐的状况。为了实现经济增长与能源消费的协调发展，必须采取必要措施使我国的能源强度降低。从定性分析来看,能源消费包括两部分:一部分是由生产技术水平所决定的,一般说来,这部分消费与经济增长的关系在短期内不会发生较大变化；另一部分是由管理水平、市场环境等因素决定的，这部分能源消费在短期内的可变性较大。因此，有必要采取相应的、行之有效的措施降低过高的能源消耗。具体来说,在短期内，应该采用市场与管理相结合的手段实现节能降耗：（1）通过价格调整来引导企业和个人对能源的使用。由于目前我国对能源价格的管制，导致能源价格偏低，使能源价格无法反映供需关系，也无法调节能源的使用，这对节能降耗是不利的。因此，要充分利用市场形成能源价格来调节能源的供求，以引导企业与个人的能源消费；（2）国家可以在短期间内通过节能以及税收等政策措施进行严格管理，使能源浪费严重的现象得到有效控制。当然，从长期来看，节能降耗最终必须依靠技术进步。大量的实证研究都已证实了这一点。国家应调整现有的科研体制和科技政策，将政策重点倾斜在研究和采用有利于能源开发、利用的新技术,并通过政策引导和鼓励企业进行创新、应用并推广节能技术,提高能源的使用效率，降低单位产值的能耗，以及开发节能产品和实现产品的升级换代，实现能耗的降低。
　　其次，节能降耗必须以保持最优能源强度为前提。由于我国的能源强度远远高于发达国家或世界平均水平（如2002年我国比美国高出4.1倍、比英国高出6.2倍、比日本高出13.3倍、比澳大利亚高出4.7倍），所以在以往的文献中，学者们常常将我国的能源强度与发达国家或世界平均水平相比，以强调我国节能降耗的必要性和紧迫性。但是我们认为，由于各国国情不尽相同，生产技术存在很大差异，因此至少在目前的一段时期内，我国节能降耗的标准尚不能按照发达国家或者世界平均水平来设计，而应立足中国国情，以既定技术水平下的最优能源强度为前提，在不影响经济增长的前提下降低能源消耗。而在长期中，伴随着生产技术不断提高，能源强度将会不断降低，我国的能耗最终会降低到发达国家或世界平均水平，但这应该是一个循序渐进的过程,不能期望在短时间内立竿见影。我们应该全面而正确地理清、认真地处理好能源消费与经济增长之间的关系,使二者得以有效的协调、兼顾，防止从一个极端走到另一个极端，从盲目追求经济增长的数字指标转移到盲目追求节能降耗的数字指标，从而顾此失彼，这对能源和经济的可持续发展都极端重要，这也是中国政府在制定经济发展战略和经济政策以及能源战略和能源政策时必须考虑的问题。☆
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　　注 释：?
　　①将Yt=AKαtE1-αt代入Et=τtYt得到Et=τ1/αtA1/α?Kt，然后将其代入Η/Κt，整理后就可得到。
　　②对（4）式求关于τt的导数并令γτt=0，然后经过简单计算就可以得到。
　　③图2仅仅是为了显示能源价格变动后最优能源强度的变动情况，而最优能源强度变动后相对应的最大化经济增长率是上升还是降低并不确定。
　　④根据函数有极大值的条件可知，γ关于τt的二阶导数??2γt/?τ?2t=2α2应该小于0，即α2＜0。其中最优能源强度规模由下式决定：α1+2α2τt=0，即τt=-α1/2α2。因此采用最小二乘法最终估计结果为：γt=?-1.7930??(2.6035)?+?0.3586?(2.8778)τt-?0.0157?(-2.9901)τ?2t+[AR(2)=?-0.1740?(-2.6961)],R?2=0.5331。所用真实GDP等于名义GDP除以GDP平减指数,其中GDP平减指数法借鉴马树才、孙长清（2005）的方法。
　　⑤从这个意义上讲，理论分析中的封闭经济是一个很不真实的假设。尽管这一假设很极端，但由于我们所关注的是能源价格上涨对最优能源强度的影响，而不是分析能源价格上涨的原因，所以封闭经济的假设可以简化理论分析，而不会对结论产生影响。
　　⑥在上文中我们假设用估计的最优能源强度近似表示由(1-α)/β1984计算得到的τ1984，但是如果二者完全不相等，那么由我国能源浪费严重的实际情况可以肯定，计算得到的最优值τ1984一定小于通过估计得到的最优值。因此可以推测，如果用计算得到的最优值τ1984作为基期，表2中1995—2004年的最优能源强度会更低，实际能源强度与最优值的差距会更大。
　　
　　主要参考文献：?
　　[1]John Asafu-Adjaye.The relationship between energy consumption, energy price and economic growth: time series evidence from Asian developing countries[Ｊ]. Energy Economics,2000(22).
　　[2]韩智勇, 魏一鸣, 焦建玲, 范 英，张九天．中国能源消费与经济增长的协整性与因果关系分析[J]．系统工程，2004（12）．
　　[3]Young-Seok Moon,Yang_Hoon Soon.Productive energy consumption and economic growth: An endogenous growth model and its empirical application[J].Resource and Energy Economics,1996(18).
　　[4]张明慧，李永峰．论我国能源与经济增长关系[J]．工业技术经济，2004（4）．
　　
　　Optimal Energy Intensity and China's Economic Growth
　　Ding JianxunAbstract: Using an endogenous growth model, this paper analyzes the relationship of energy consumption and economic growth, it proves that the optimal energy intensity that maximizes economic growth rate exists and the optimal energy intensity and energy price change in opposite directions. Based on that, we estimates China's optimal energy intensity and calculates the gap of the actual energy intensity and optimal energy intensity. The result shows that China's actual energy intensity is about thirty thousand tons of SCE/hundred million Yuan. In conclusion, we bring forward the suggestion of reducing energy consumption under the precondition of keeping the optimal energy intensity.
　　Key words: energy consumption; economic growth; energy price; optimal energy intensity