基于时变参数模型的能源回弹效应研究-张宽.pdf
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1、2017年第6 Sci呲。锄dTe黜瑟罗砭臻。t R雠础 2017 No6doi:103969j,issn10007695201 706030基于时变参数模型的能源回弹效应研究张宽,漆雁斌(四川农业大学经济学院,四川成都61 1130)摘要:在能源增进型技术进步的假设前提下,以内生经济增长理论为基础,构建劳动和能源效率内生化的新古典cD生产函数。结合时变参数模型和卡尔曼滤波迭代估计等方法对北京市1981qOl4年的短期和长期能源回弹效应进行了实证分析。研究发现,北京市短期能源回弹效应均值为14929,整体上处于逆反效应;长期能源回弹效应均值为7921。存在较强的部分回弹效应。从长期来看,北京市
2、以能效改进为核心的节能减排政策是可行的,但要注意短期内由于城市经济规模扩张带来的能源回弹效应。最后,从技术创新、产业结构、要素投入及要素价格改革方面提供了限制能源回弹效应的政策思路。关键词:CD生产函数;时变参数;能源效率内生;能源回弹效应中图分类号:F416;F2247 文献标志码:A 文章编号:10007695(2017)06019107Research on Energy Rebound Effect Based on Time Varying Parameter ModelZHANG Kuan,Q1 Yanbin(Sichuan Agricultural University,Coll
3、ege of Economics,Chengdu 611130,China)Abstract:Under the hypothesis of energy enhancement technology progress,based on endogenous economic growth theory,the new classical CD production function of labor and energy efficiency is constructedCombining the time varying parameter model with Calman fiher
4、iterative estimation methodthe shortterm and longterm energy rebound effects of19812014 in Beijing were analyzedThe study found that Beijing shortterm energy rebound effect is 14929,andthe overall effect is in the reverse;Long term energy rebound effect is 7921and there is a strongpart of the reboun
5、deffectIn the long run,Bering energy efficiency improvement as the core of energysaving emission reduction policy isfeasible,but attention should be paid to the energy rebound effect caused by the expansion of urban economy in the shorttermFinally,from aspects of the technical innovation,industrial
6、structure,factor inputs and factor price reform,it provides the policy ideas to limit the rebound effect of energyKey words:CD production:time varying parameter model;energy efficiency endogenesis;rebound effect of energy在能源经济研究领域,能源回弹效应是当前研究的热点问题。学界公认能源回弹效应思想最先来源于Jevons所著的煤炭问题,指出传统节能思想中提高能源利用效率并不能一
7、定会降低能源消费,从而达到节能减排的政策效果。其思想逻辑在于能源效率提高的同时伴随着广泛的技术进步,从而促进了社会变革和经济发展,进而对能源消费产生了更大需求。此外,能源效率提高和技术进步会进一步降低能源消费成本,在两者共同作用下将引致能源消费增加,后来学者将这一现象称为“杰文斯悖论”。对于传统能源消费,一个重要后果就是环境污染和碳排放,而能源回弹效应的大小很大程度上决定了能源效率提高对减少能源消费的有效程度。因此,在资源环境硬约束的前提下,对能源回弹效应的准确测算对于推进经济与环境的协调发展具有重要意义。1文献综述化石能源消费的高速增长已经为广大发展中国家带来严峻的环境污染问题,能源回弹效应
8、深入研究无疑对限制高能耗带来的环境污染问题提出新的政策思路和研究视角。随着“杰文斯悖论”思想的发酵,能源回弹效应的理论和经验研究逐渐丰富。从理论研究来看,无论是从微观还是宏观的视角对收稿日期:20160615。修回日期:20160823基金项目:国家社会科学基金项目“农产品食品安全视阁下的农业生产模式转型问题研究”(14XGL003)万方数据192 张宽等:基于时变参数模型的能源回弹效应研究能源回弹效应的定义和类型都做出了非常丰富而有建设性的贡献(Khazzoom;Brookes;Berkhout;Greening;Saunders)-6。Saunders首凭将Khazzoom和Brookes
9、关于能源效率改进和预期节能目标矛盾之间的讨论总结性地提出了著名的KB假说o。后来的学者沿着这一假说在不同的经济理论框架进行了深入探索,特别是随着计量经济学在理论和实际操作上的突破性发展,为能源回弹效应的经验研究提供了有力的工具。接着Saunders对生产函数选择差异性对能源回弹效应测算结果的影响进行了细致而周密的讨论,其结论认为选择合适的生产函数对能源消费弹性的估计至关重要旧j。Orea等系统地总结了关于直接回弹效应的模型和估计技术方法,包括单方程模型、结构模型和离散或者连续模型,估计方法涉及到最小二乘和工具变量估计。从国外已有的经验文献来看,能源回弹效应的存在似乎已经成了学界的共识,但基于研
10、究方法和数据的限制各种能源回弹效应测算结果眼花缭乱,加之学者对能源回弹效应及能源效率本身定义还存在一定分歧,这必然导致各个学者研究结果的差异性较大(Sotrell;Greening;Filippini等)圳3。近年来,国内学者在继承国外已有的理论研究基础上对宏观能源回弹效应测算进行了有益尝试,主流经验文献几乎沿着以下三条研究思路展开。第一,基于CD生产函数对资本、劳动和能源产出弹性的估计再利用索罗余值法(SRA)对技术进步率进行测算(宋旭光;黄纯灿)卜12j。第二,在技术进步率测算上,利用更为精确的数据包络分析(DEA)测算全要素生产率(TFP),从而将全要素生产率广义地等同于能源效率的改进,
11、再将TFP代入能源回弹效应的公式进行评估(陈燕,董梅,赵楠,李春发,程云鹤)3。J。第三,利用随机生产前沿函数(SFA)来估计前沿技术效率和相对前沿技术效率的变化,进而在此基础上对能源回弹效应进行研究(佟金萍)Ds。当然,能源回弹效应的研究方法并不仅限于此,例如一些学者还在CGE模型、CES生产函数、LMDI等研究方法的基础上讨论了能源回弹效应(查冬兰,胡秋阳,肖序,乔海曙,王兆华)19。引。从前人已有的研究成果来看,能源回弹效应研究的视角和范围在不断拓展和深入,就目前的研究而言,国内经验文献明显还存在一些不足。首先是对能源效率或技术进步率的测定还不够完善。从对能源回弹效应的定义可知对能源效率
12、的准确衡量关系到能源回弹效应测算结果的可靠性,但无论是索罗余值法,数据包络分析还是随机前沿生产函数对能源效率的测算并不是想象中准确。这是因为,虽然随机前沿函数规避了数据包络分析和索罗余值法的一些缺陷,但本质上还是将全要素生产率的变化率等同于能源效率的改进,这种方法无法区分能源效率和其他要素利用效率,这可能会直接导致真正能源效率的高估。其次,能源效率和劳动供给内生化问题并未得到足够重视,理论研究认为如果假定能源效率外生将导致能源回弹效应测算结果偏差。最后,多数文献在生产函数或其他模型估计中没有动态反映资本、劳动和能源产出弹性,丽对于历史纵深数据要素产出弹性是一个动态变化的过程,因此较多的经验文献
13、与经济现实之间还有一定差距。本文尝试放松新古典经济增长理论中规模报酬不变的假设,借鉴内生经济增长理论,将劳动、能源效率内生化,利用时变参数模型动态估计资本、劳动和能源产出弹性,最后在此基础上以北京为样本探讨其短期和长期能源回弹效应的动态变化特征。2模型构建与数据说明21 能源效率内生化的CD生产函数构建根据Saunders3I、邵帅旧41所设定的能源效率内生化CD生产函数来构建的理论模型为:r=AK,L,8(6E。)。”。 (1)上式中y为产出,用实际GDP表示;K为资本存量,利用单豪杰【2刊的方法计算得到;为劳动投入要素,采用年度就业的平均人数表示;E为能源消费量,采用实物单位万吨标准煤;理
14、、口和1一a一口分别为资本、劳动和能源的理论产出弹性;6为能源增进型技术进步,表示能源效率;t为随机误差项;A为生产效率函数。同时根据干中学原理中技术与资本的函数设定形式,假设能源消费与效率之间存在以下函数关系:6=D彰 (2)式(2)中7为能源效率对能源消费的弹性,D表示学习过程中提高能源效率的效率参数。将(2)式代人(1)式得:F=A霹鹭(DE?“E。)1。一。 (3)这里进一步设定S丘、S。、S。分别为资本、劳动和能源对产出的弹性,Px、P。、P为产出价格标准化为1的资本、劳动和能源的标准化价格。以资本长期可变区分短期和长期能源回弹效应,则在完全竞争市场下,可以表示为:万方数据张宽等:基
15、于时变参数模型的能源回弹效应研究 193f K=警 K=警 (4)k=蔬将(4)式和(2)式联立,可以得到以下系统方程:f R=KAK2c迓(6Et)2一多=0B=K一墙Et(1一ap)(量+y)=0(5)l Ij=Yt一民V争=0L L=K一KJa=0求卜沭系统方程的雅克比矩阵为:订, aF甄越,OF2 OF20It 0Etar3盯3a】: BE,蕊i蕊I眠翘,西。 OFi甄OK,匠dF:a OK。OF3玛弘0K。蕊|孤。甄0K,l PE PLPcl 二墨 o oU一饼一)(1+j7)l o 生opJ o o生对(6)式隐函数求偏B R(1一d一伪11+y)l 0l OO一只pO(6)一ll
16、一世一D1:J000f1llK=c+atKt+氏k+吼k+K| cIc=审l吱一l+tl 13t=审29卜:+孔 9t=审;钕一i+岛t ,、卜沙怕,姜) u u其中扰动项“、F。为不一定相互独立但服从均值为o,方差为常数的正态分布。利用强有力Kalman滤波迭代估计(11)式参数,从而反映能源消费与经济增长之间的动态变化关系。22数据来源与处理本文选择北京市1980-2014年的相关变量样本数据,GDP数据利用1980年为基期的GDP平减指数进行处理,以消费物价因素的影响。由于对资本存量的准确估计直接关系到本文研究结果的准确性,因此借鉴单豪杰Iz71、靖学青心5|、叶宗裕261的研究成果,1
17、980-1992统一设定为5,1993-2014不使用统一折旧率,而使用相应年份折旧额,这样更加符合经济现实,投资流量采用各年度的固定资产投资额,投资价格指数由于1991年前北京并没有公布相关数据,因此采用GDP评价指数代替。基础数据来源于相关年度的中国能源统计年鉴、北京市统计年鉴、中国固定资产投资统计年鉴和中宏经济数据库。3实证分析(7) 31 变量平稳性及协整检验进一步结合PE=SE丁It、Pc=SL丁I t、Px=S。y,可以推导ttl在资本固定、能源可变状态下的短L期能源回弹效应测算公式为:叼5=1+(1一Q一卢)2(1+y)1一(1一&一p)(1+y)S。 (8)在资本、劳动和能源投
18、入长期可变条件下的能源长期回弹效应为:叼。=1+(1一a一卢)2(1+y)1一Ot一卢一(1一d一卢)(1+y)S。 (9)为了估计Ot、届和7,对式(3)两边做取对数处理可以转变为以下待估方程:1nE=C+a;gt+3。三。+9;E。+p, (10)上式中,C=lnA+(1一d一卢)lnD,妒=(1口一卢)(1+y)。传统固定参数估计方法无法刻画经济发展的动态变化,本文采用较为贴近经济现实的变参数估计模型进行估计,因此设置下列变参数模型:对于长时间序列数据而言,变量的平稳性和协整性能够说明变量间的经济意义,从而规避“伪回归”问题,因此利用ADF单位根检验方法和Johansen协整检验方法分别
19、对变量的平稳性和协整性进行了考察。表2报告了数据平稳性检验结果,检验形式中c表示带截距项,T为趋势项,最后数字为最优滞后期检验滞后期根据AIC和sC准则确定。可以看出,所有原始变量都为非平稳序列,但其一阶差分(D)序列均在1水平显著性乎稳,所有变量表现出高度显著的1阶单整序列特征,因此进行利用基于VAR模型的Johansen协整检验方法进行协整检验,首先构建了相关变量的VAR模型,发现最优滞后期为滞后2期,因此选择滞后1期进行协整检验。检验结果如表3,在无协整关系原假设下,迹统计量和最大特征根统计量均在5水平拒绝原假设,在至少1个协整关系原假设下,迹检验和最大特征根检验均接受原假设,因此变量间
20、存在唯一的协整关系,即资本、劳动、能源与经济产出之间存在长期均衡关系。璺侩峰悟可&oo锕嵋。等万方数据194 张宽等:基于时变参数模型的能源回弹效应研究表1 相关变量的平稳性检验报告32时变参数模型估计上文已经发现,资本、劳动、能源和产出之间的协整关系,进一步利用卡尔曼滤波算法对方程(7)进行估计,由于变参数模型反映了各个时期资本、劳动和能源对产出的弹性的动态变化,这里利用Eviews80只给出变参数模型最后一期的参数估计结果,见表3。表3 时变参数模型最后一期估计结果从模型的估计结果来看,模型的拟合优度较高达到0999 801,DW检验值为1835 6,表3同时显示所有变量z统计量均通过了1
21、水平检验,说明时变参数模型设定合理估计有效。此外还对模型残差稳定性进行了检验,发现在1水平模型残差ADF统计量高度显著,这进一步说明了协整检验的稳定性,时变参数模型的估计结果较为可靠。为了更好地呈现不同时期参数估计的差异性,根据国民经济五年发展规划划分为不同时期,具体见表4。从结果来看,各个时期的资本产出弹性仪均很大程度上大于劳动产出弹性B,这与多数文献研究的结论相同,即我国经济发展以投资拉动型为主,劳动处于较为弱势的地位。从长期趋势上来看,资本产出弹性Ot呈现不断下降的态势,劳动产出p则在“六五”到“九五”时期呈现上升趋势,之后则不断下降。这说明北京市的经济增长正在由要素投入拉动转逐步转变为
22、技术拉动型增长转变。在看能源效率对能源消费的弹性y值,除在“六五”时期为负外,其余时期的波动范围在155254的范围内,说明因干中学效应存在使北京市能源效率一直有所改进。从波动趋势看,弹性y“六五”到“八五”时期的波动幅度较大,其余时期都较为稳定。这可能是因为,在改革开放之前经历了较长时间的社会经济动荡,到“九五”时期之后,社会主义市场经济逐步确定和完善,社会经济稳步发展。表4国民经济发展各个时期系数计算均值堕塑 竺 ! ! !“六五” 2788 947 0029 220 0859 26 0253 230“七五” I234 495 0075 057 033l 076 1556 700“八=匠”
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- 基于 参数 模型 能源 回弹 效应 研究
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