中美能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)研究——經(jīng)濟(jì)與管理

 一、引言
經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)之間的關(guān)系是當(dāng)前世界各國(guó)面臨的主要問(wèn)題之一，如果說(shuō)環(huán)境污染問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“軟約束”，那么能源則是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“硬約束”，可以毫不夸張地說(shuō)，能源是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件。雖然關(guān)于環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系研究已經(jīng)比較深入，而且證實(shí)了環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)的存在性，為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了政策依據(jù)，但是對(duì)于引起環(huán)境問(wèn)題的能源消費(fèi)顯然沒(méi)有引起學(xué)術(shù)界足夠重視，能源消費(fèi)是否也存在相似的“庫(kù)茲涅茨效應(yīng)”？中國(guó)能否進(jìn)入“庫(kù)茲涅茨”下降階段？為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)究竟如何實(shí)施宏觀調(diào)控？這是本文要探討和解決的主要問(wèn)題。
庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)最早源于美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家西蒙·史密斯·庫(kù)茲涅茨（Simon Simith Kuznets，1955），他依據(jù)推測(cè)和經(jīng)驗(yàn)提出了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與收入差距變化關(guān)系的倒U型曲線(xiàn)假說(shuō)，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)重要概念[1]。1990年，美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家普林斯頓大學(xué)的教授格魯斯曼（Gene M. Grossman）和克魯格（Alan B. Krueger）將庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)假說(shuō)應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境領(lǐng)域中，驗(yàn)證了北美自由貿(mào)易協(xié)定（NAFTA）的環(huán)境效應(yīng)中存在的環(huán)境與收入的倒U型關(guān)系；首次將環(huán)境相關(guān)變量與人均GDP關(guān)系的曲線(xiàn)作為研究對(duì)象，預(yù)測(cè)政府開(kāi)始向環(huán)境保護(hù)政策施壓的時(shí)間點(diǎn)——即環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)的拐點(diǎn)[2]。1993年，哈佛大學(xué)終身教授西奧多·帕內(nèi)約托（Theodore Panayotou）選取環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)二氧化硫，采用1982—1994年30個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的歷史數(shù)據(jù)，其分析結(jié)論是：庫(kù)茲涅茨所提出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與收入差異之間存在的倒U形曲線(xiàn)關(guān)系能較好地模擬可能存在的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染水平之間的關(guān)系，并將這條曲線(xiàn)命名為環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)（Environmental Kuznets Curve，簡(jiǎn)稱(chēng)EKC）[3]。庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境中的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，并且在各個(gè)領(lǐng)域得到驗(yàn)證。
目前，由于能源消費(fèi)與環(huán)境污染有直接的因果關(guān)系，因此學(xué)者們對(duì)于能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變動(dòng)的研究主要是從二者相互變動(dòng)關(guān)系角度進(jìn)行的，對(duì)于從能源的角度分析能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的EKC的研究并不多見(jiàn)。Vivek Suri和Duane Chapman（1998）通過(guò)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)量化的效果，采用跨國(guó)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)，分析了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、貿(mào)易和能源三者之間的關(guān)系[4]。研究表明：雖然處于工業(yè)化中后期國(guó)家增加對(duì)制成品的出口能夠增加能源需求，但是前者的增長(zhǎng)速度更快，符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)假說(shuō)。T. Luzzati和M. Orsini（2009）基于1971—2004年對(duì)113個(gè)國(guó)家的能源消費(fèi)與人均GDP的關(guān)系進(jìn)行了研究，研究表明：很多國(guó)家并不呈現(xiàn)倒U型，而且如果把世界作為一個(gè)整體來(lái)看，兩者關(guān)系單調(diào)正相關(guān)，并不能支持能源庫(kù)茲涅茨假說(shuō)[5]。劉揚(yáng)、陳?ài)夸h等（2008）通過(guò)對(duì)28個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家1970—2004年間的人均能源消費(fèi)、能源消費(fèi)總量和人均GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，研究發(fā)現(xiàn)：28個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家中有17個(gè)國(guó)家出現(xiàn)人均GDP與人均能源消費(fèi)以及人均GDP與能源消費(fèi)總量之間的倒U形，其中有10個(gè)國(guó)家出現(xiàn)拐點(diǎn)，但是美國(guó)、日本等世界重要的發(fā)達(dá)國(guó)家并未呈現(xiàn)倒U型，能源消費(fèi)還存在著其他影響因素[6]。趙曉罡和薛繼亮（2011）通過(guò)對(duì)建國(guó)以來(lái)（1953—2008年）能源消耗和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系研究，運(yùn)用能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)（Energy Kuznets Curve，簡(jiǎn)稱(chēng)EyKC）模型，發(fā)現(xiàn)我國(guó)能源消耗和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈先倒U型后正U型（N型）[7]。王虹（2011）采用1980—2009年52個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)將52個(gè)國(guó)家分別劃分為高收入、中等收入以及低收入國(guó)家進(jìn)行研究，結(jié)果表明：隨著收入水平的提高，各國(guó)EyKC由倒U型左半部上升通道逐步向頂部趨近，直至進(jìn)入EyKC的下降通道，我國(guó)屬于中等收入行列并于2016年能源消費(fèi)達(dá)到拐點(diǎn)（55.43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤）[8]。
綜上所述，能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)以環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)原理為基礎(chǔ)，探討一國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中GDP增長(zhǎng)與能源消費(fèi)的關(guān)系是否呈現(xiàn)倒U型，即反映了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源的依賴(lài)程度變化。其關(guān)系變化主要分為三個(gè)階段。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，能源消費(fèi)較低，但其能源消費(fèi)量會(huì)隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而加劇，此階段屬于上升階段；當(dāng)該國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到一定水平后，能源消費(fèi)達(dá)到最高點(diǎn)；通過(guò)倒U型曲線(xiàn)頂點(diǎn)后，能源消耗量呈下降趨勢(shì)。因此，EyKC分為三種形式（如圖1）：
第一種形式，曲線(xiàn)峰度很大，即高能耗高排放模式。這種模式在發(fā)展第一階段不注重能源效率提高，能耗很高，按EKC假說(shuō)來(lái)說(shuō)，就是“先污染后治理”，例如歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都經(jīng)歷過(guò)這個(gè)階段。在能源日益緊缺的情況下，這種模式顯然不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
第二種形式，瓶頸模式。在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)階段，如果能源消耗始終增大，并沒(méi)有制度和技術(shù)改進(jìn)的情況下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的路徑就會(huì)因?yàn)槟茉醇s束受到阻礙，不能順利向前發(fā)展，并呈現(xiàn)向后彎曲的形態(tài)。這會(huì)使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在人均收入到達(dá)第三階段前停滯不前，使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)遲遲不能進(jìn)入第三階段。此時(shí)，庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)的斜率趨向于無(wú)窮大，由于能源的日益減少，人均收入增長(zhǎng)將處于長(zhǎng)期的停滯狀態(tài)，陷入低收入陷阱，經(jīng)濟(jì)無(wú)法進(jìn)入低碳階段[9] [10]。
第三種形式，低能耗低碳模式。曲線(xiàn)峰度較小，能源對(duì)GDP的貢獻(xiàn)度較低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中能耗較小，能以最小的能源消耗實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)順利由高能耗向低能耗轉(zhuǎn)型，有利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
國(guó)內(nèi)學(xué)者在對(duì)EyKC進(jìn)行研究的時(shí)候，往往僅考慮能源消費(fèi)與人均GDP的直接的動(dòng)態(tài)關(guān)系，而忽略了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變、經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)能源消費(fèi)的影響，從中國(guó)和美國(guó)能源消費(fèi)總量的時(shí)間序列圖我們可以看出，能源消費(fèi)總量受很多因素的影響，因此，相對(duì)于外國(guó)學(xué)者考慮多方面影響因素，這種處理方法明顯是不足的。由于我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型期，雖然以前學(xué)者論證了能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)在我國(guó)同樣是存在的，但是對(duì)于宏觀經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)方面因素考慮略不足，缺少具體的對(duì)比，這樣就會(huì)影響建模結(jié)果的有效性。同時(shí)由于美國(guó)與中國(guó)都是世界性大國(guó)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)與世界經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)，能源消費(fèi)總量占據(jù)世界能源市場(chǎng)很大份額，并且美國(guó)曾經(jīng)也經(jīng)歷過(guò)“世界工廠”這一階段，因此選用美國(guó)與中國(guó)比較更具現(xiàn)實(shí)意義。
筆者在以前學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，分別基于1949—2010年美國(guó)相關(guān)數(shù)據(jù)以及1980—2010年中國(guó)數(shù)據(jù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)方程加入了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面的變量（制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）以及外生變量（經(jīng)濟(jì)危機(jī)），并且在建模方法上創(chuàng)新性地運(yùn)用正交偏最小二乘回歸，使得模型更加精確可靠。美國(guó)數(shù)據(jù)選擇二戰(zhàn)后期對(duì)于中國(guó)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很好的借鑒意義。
二、能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)模型與正交偏最小二乘法（Orthogonal PLS）
（一）變量選取
為了反映經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化下的能源消費(fèi)與人均GDP是否存在庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)效應(yīng)（即能源庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)是否存在），筆者在國(guó)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)自身的發(fā)展特點(diǎn)，選取了第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與工業(yè)產(chǎn)值之比作為考察產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變量以及經(jīng)濟(jì)危機(jī)作為虛擬變量加入模型中，其中加入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變量有助于比較中美兩國(guó)的能源消耗關(guān)系，為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。同時(shí)經(jīng)濟(jì)危機(jī)是與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)相伴而生的，是一個(gè)不可避免的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)積極作用的副產(chǎn)品，對(duì)能源消費(fèi)有顯著影響，因此虛擬變量的選取考慮了二戰(zhàn)后期六次世界性經(jīng)濟(jì)危機(jī)（參照馬克思主義基本原理概論），經(jīng)濟(jì)危機(jī)期間設(shè)為-1，正常期間設(shè)為0，經(jīng)濟(jì)危機(jī)依次為1957—1958年、1973—1975年、1980—1982年、1990—1991年、2000—2001年、2008—2009年，其中中國(guó)由于2001