京津冀产业结构生态化演进

—— 对能源结构影响的实证分析-基于1991-2013年数据的ARDL模型

来源:第一届中国管理国际学术会议入选论文    日期:2016-05-04    浏览量:1048次    编辑:吕明元 王洪刚

一、引言

        20世纪90年代以来,随着可持续发展战略在世界范围内的普遍实施,产业生态化发展趋势也越来越明显。我国自可持续发展观提出以来,积极转变经济发展方式,统筹经济、社会与自然的协调发展,加强资源节约与环境保护,发展低碳经济,产业生态化的发展也取得了一定的成效,生态化成为产业结构调整的一个重要方向,产业结构的生态化演进对产业生态化建设以及能源结构的调整产生重要影响。京津冀经济圈作为中国经济的第三增长极,在我国经济格局中占有举足轻重的地位,因此,在京津冀一体化与节能减排背景下,对京津冀经济圈产业结构生态化水平差异及其对能源结构的影响进行实证研究显得尤为重要。

        目前,国内外关于产业结构演进与能源结构的相关研究主要集中在以下几个方面。

        (1)关于产业生态化与产业结构生态化的内涵。产业生态化的理论思想来源于国外学者Ayres[1]于1984年提出的“产业代谢”理论和Frosch[2]于1989年提出的“产业生态系统”理论。Allenby(1994)[3]认为,产业生态化是通过模仿自然生态系统闭路循环的模式构建产业生态系统,按照生态规律和经济规律来安排生产活动,实现产业系统的生态化,从而达到资源循环利用,减少或消除环境破坏,最终实现产业与自然协调、可持续发展的过程。黄志斌等(2000)[4]认为,产业生态化是将产业活动物质生产过程中的资源和能量的消耗加入生态系统的总转换之中,在实现产业生态系统良性循环的同时求得经济效益与生态效益的统一。高全成(2006) [5]认为产业结构调整和升级本身就是一种实现产业结构生态化的方式,产业结构生态化是支撑经济可持续发展和构建和谐社会的重要手段之一。

        (2)对产业结构演进的生态化趋势的探讨。韩峰等(2010)[6]通过建立动态计量模型分析了湖南省产业结构对生态环境的作用机制,指出产业结构对生态环境的积极影响大于其带来的环境压力,产业结构变迁是影响总体环境质量的关键因素;吕铁(2007)[7]探讨了我国工业结构重工业化的必然性以及破解重化工业发展与资源环境约束之间困境的可行之道;简新华等(2011)[8]通过对产业结构演变实际情况的分析发现,改革开放以来,中国已经由“重工业太重、轻工业太轻、农业太落后、服务业太少”的不合理的畸形产业结构,演进成为轻工业和农业得到较大优先发展、轻重工业结构趋向合理、产业结构的合理化和高度化都有一定程度提高的产业结构。

        (3)分析能源结构与经济增长、碳排放等之间的关系。如Tol(2007)[9]考虑经济、环境等因素的影响建立了一个宏观模型,讨论IPCC各种情形下美国的碳排放及相应的能源结构;李国璋等(2010)[10]基于中国1978-2007年的样本数据,应用ARDL模型对能源消费、能源消费结构与经济增长之间的关系进行了实证研究,发现经济增长对能源消费和能源结构在长期和短期内都有显著影响,且能源消费和能源消费结构间也存在相互的影响,未发现能源消费和能源消费结构对经济增长的长期影响;林伯强等(2010)[11]充分考虑节能以及二氧化碳排放对能源结构的影响和约束,对最优一次能源结构选择及其宏观经济影响展开研究;翟石艳等(2013)[12]利用1990-2010年长三角的样本数据,使用ARDL模型定量研究了碳排放、能源消费和经济增长之间的关系,发现当碳排放量、能源消费和经济增长分别为回归变量时,均存在其它说明变量和每个回归变量间的长期稳定的协整关系,在长三角制定和实施适当的节能减排政策不会阻碍经济增长,且节能减排政策的制定应首先考虑能源结构优化,降低高碳能源的消费比重。

        (4)分析产业结构与能源资源之间的关系。Richard(1999)[13]认为,产业结构的变化,是导致能耗强度变化的主要因素;刘满平(2006)[14]在实证分析产业结构与能源消费内部结构的基础上,得出经济增长、第二产业比重与能源消费总量及石油、天然气消费量之间存在长期协整关系;刘淑茹(2011)[15]认为可持续发展理论是产业结构合理化选择基准的理论基础,并将产业结构对资源结构影响状况纳入产业结构合理化评价指标体系;周江等(2011)[16]运用面板数据模型,对中国能源消费结构与产业结构的关系进行分析,结果表明,在产业结构中,工业对能源消费结构的影响最大,在能源消费结构中,煤炭对产业结构影响最大。

        从以上的研究现状来看,目前关于产业结构与能源结构的相关研究主要局限在二者的独立方面,缺乏对二者之间相互联系的系统分析,并且将生态化纳入产业结构理论,对产业结构生态化与能源结构之间关系的相关研究更是匮乏。因此,本文在上述研究的基础上,进一步将产业结构的生态化理论进行完善,充分考虑经济与能源环境因素,选取京津冀这一典型经济区域为研究对象,基于1991-2013年的相关数据,比较分析京津冀的产业结构生态化趋势特征及其差异,并运用ARDL模型对产业结构生态化演进与能源结构之间的关系进行实证分析,探讨产业结构生态化演进对能源结构的影响,以期为京津冀的产业协调发展与能源结构调整提供可行性政策建议。

二、产业结构生态化指标体系构建

        1.概念界定

        产业结构生态化就是从传统产业结构向生态型产业结构演进的过程,是产业结构的反生态性特征日趋削弱,生态性特征逐渐加强的过程,主要表现为统筹兼顾社会经济效益、资源有效利用和环境保护等多方整体利益,实现各产业间的协调共生;以可持续发展的观念为引导,提高资源的利用效率,实现向低投入、低排放、循环式、高产出和高效益的生态型产业结构模式转变。产业结构生态化既包括产业间结构的生态化,又包括产业内结构的生态化。

        能源结构是能源生产总量或消费总量中各类能源的构成及其比例关系,能源结构分为生产结构和消费结构。由于产业结构主要通过影响能源消费,进而影响能源消费结构,本文将主要研究能源消费结构。

        2. 指标体系构建    

        由上文对产业结构生态化的概念界定,产业结构的演进和优化升级本身就是一种实现产业结构生态化的方式,产业结构生态化只是加入生态环境因素,更加注重经济效益与生态效益的统一,为此,本文在传统衡量产业结构演进的指标(产业结构合理化与高级化指标)的基础上增加产业结构可持续化指标,从三个方面来度量产业结构的生态化水平。

       (1)产业结构合理化指标

        产业结构合理化指的是各产业投入和产出之间的耦合质量,它一方面是各产业之间协调程度的反映,另一方面也是资源合理利用程度的反映。

        许多学者采用结构偏离度来衡量产业结构合理化,其公式如下:


 

        最终构造的产业结构高级化指标值为 , 值越大,表明产业结构高级化水平越高。该指标综合反映了第二三产业相对于第一产业比重上升的高级化效应和第三产业相对于第二产业比重上升的高级化效应,很好地度量了产业高级化水平。

       (3)产业结构可持续化指标

        产业结构可持续化是指在生态经济发展战略下,通过改变传统的高能耗、高污染、低生产率、低技术含量、单向式的发展模式,提高资源的利用效率,使资源在各产业间的配置趋于优化,实现向低能耗、低排放、高生产率、循环式、高质量和高效益的节能减排型产业结构模式转变,实现经济的可持续发展。

        本文用每单位三次产业总产值所消耗的能源总量(各类能源消费总量,包括煤、石油、天然气等)和污染物(工业废水、废气、固体废物)排放量衡量产业结构的可持续化,即单位GDP能耗和污染物排放指标,计算公式如下:


 

 三、京津冀产业结构生态化演进的度量及其趋势特征

        由上文设定的产业结构生态化指标得到京津冀1991-2013年产业结构生态化演进趋势如下表1所示:


  表1  京津冀产业结构生态化演进度量

 

 

        由图1-4可得以下结论:

        (1)在产业结构合理化方面,自1991年以来,北京大致呈先上升后下降,然后又趋于上升的趋势,说明在1991-1994年间北京产业结构合理化水平不断提高,这与《北京城市总体规划(1991年-2010年)》强调建设以高新技术为先导,产业结构合理,适合首都特点的经济有关。从1994年北京产业结构合理化水平开始下降,2002年以后又开始上升,特别是2004年较之前大幅提升,这与修编的《北京城市总体规划(2004年-2010年)》有关,2005年开始北京市产业结构合理化程度有小幅提升,稳定在一定水平;在1991-2013年间,天津市产业结构合理化程度变化趋势不是很明显,大致呈先略微上升后略微下降,然后又有所上升的态势;而河北省在1991-2013年间大致经历了产业结构合理化水平不断提升的过程,这说明河北省随着经济的发展,其产业结构不断趋于合理化。

        (2)在产业结构高级化方面,自1991年以来,北京市基本呈现不断上升趋势,这充分表明北京市在1991-2013年间较快实现第一产业向第二三产业以及第二产业向第三产业的转移;天津市和河北省产业结构高级化水平比较接近,从1994年开始变化趋势相似,只是天津市较河北省变化趋势明显,总体上产业结构高级化水平提升,而河北省变化不明显,表明天津市与河北省在三次产业间的转移水平较低,这也充分印证了天津市作为北方工业中心,其第二产业的重要性。

        (3)在产业结构可持续化方面,北京在1991-1994年间处于不断下降阶段,这说明北京为加快现代化建设注重经济发展从而导致能源与环境问题加重,而从1994年以后经过调整其产业结构可持续化水平开始不断上升,说明北京市政府在八五计划末段逐渐认识到能源与环境问题的重要性,充分考虑经济、能源与环境的协调发展;天津市虽然在2006年以前经历了较大波动,但从2007年开始稳步上升,表明随着天津经济的快速发展,生态问题愈发引起重视,更加注重经济的可持续发展;而河北省的产业结构可持续化水平则在波动徘徊中出现了较大的下降趋势,并且其值为负值,这表明河北省的产业结构可持续化水平低下,能源与环境问题突出。

        (4)在1991-2013年间,基于京津冀三地比较来看,在产业结构合理化方面,基本上呈现北京优于天津,天津优于河北的局面,只有1998年、1999年、2001-2003年几个少数年份天津略优于北京,并且自2003年以后北京的产业结构合理化水平涨幅较大,明显快于天津和河北,致使天津、河北与北京的产业结构合理化水平差距变大;在产业结构高级化方面,除了1991年河北略微优于天津外,其余年份均呈现北京优于天津,天津优于河北的局面,并且有天津、河北趋同、与北京距离拉大的趋势,天津与河北的产业结构高级化速度明显慢于北京;在产业结构可持续化方面,2000年以前,天津优于北京,北京优于河北,2000年以后北京超过天津,并且北京与天津的产业结构可持续化水平均高于全国平均水平,而河北低于全国平均水平,河北省生态问题严重。

         (5)从京津冀区域总体产业结构生态化演进趋势来看,产业结构合理化趋势与北京产业结构合理化趋势基本一致,呈先上升再下降然后又上升的“N”型趋势,这主要是由天津和河北产业结构合理化水平与北京有较大差距所致,尤其是河北省产业结构合理化水平与北京、天津差距明显;京津冀总体产业结构高级化趋势变化不是很明显,有较微弱的提升,这主要与天津和河北工业城市的定位以及北京为缓解首都压力将一些相对较低层次产业向天津河北转移有关;而产业结构可持续化基本接近全国平均水平且有些年份甚至略低于全国平均水平,说明河北省较为低下的产业结构可持续化水平大大拉低了京津冀的总体水平。

四、京津冀产业结构生态化演进对能源结构影响的实证分析

        1.模型设定与数据说明

       (1)模型的设定

        自回归分布滞后方法(ARDL)是一种较新的协整检验方法,与传统协整检验的方法相比,边界检验的ARDL模型具有以下优点: (1)ARDL方法不需要变量同阶单整,不管回归项是I(0)还是I(1)都可以进行检验和估计,而标准的协整检验必须把变量分类呈I(0)和I(1);(2)边限检验的ARDL过程在小样本的情况下也是足够稳健的,对样本长度要求低;(3)当说明变量为内生变量时,ARDL方法也可以得出无偏且有效的估计;(4)ARDL方法克服了非平稳时间序列数据带来的很多问题,比如非平稳序列导致的虚假回归的问题等。鉴于以上ARDL方法的优点,本文采用ARDL方法进行研究。

        由于本文旨在研究京津冀产业结构生态化演进与能源结构之间的关系,所以大家建立各类能源消费比重与产业结构合理化、高级化和可持续化之间的关系方程。

        第一步需要检验变量间的协整性。通过边限检验可以判定模型中自变量和因变量间是否存在协整关系。

         (2)数据的说明

        本文选取京津冀1991-2013年的相关数据,产业结构生态化各衡量指标为第三部分计算值,能源消费结构用煤炭、石油和天然气消费量分别在能源消费总量中所占的比重表示,原始数据来源于京津冀统计年鉴、中国统计年鉴、中国能源统计年鉴和环境保护部,其中由于个别年份的部分数据欠缺,编辑根据相关数据估算而得。

         2.实证分析结果

        (1)单位根检验

        ARDL边限检验所依赖的F统计量临界值表都是基于时间序列,具有I(0)或I(1)特性计算得出的,故若出现二阶平稳的序列,则边限检验的F统计量可能会产生偏误。由于在小样本中ADF和PP检验法具有自身无法克服的缺陷,检验功效下降,为了取得比较稳健的单位根检验结果,本文分别选用ERS和NP检验法作为补充,综合运用四种方法对各变量的平稳性进行检验,检验结果如下表2所示:

        由表2可知,煤炭、石油、天然气所占比重的自然对数序列和产业结构合理化、高级化、可持续化序列都符合I(0)或I(1)平稳,可以进行ARDL模型的估计。

       (2)边限协整检验

        由于本文所涉变量均通过了平稳性检验,大家基于方程(6)检验变量之间的协整关系。首先利用AIC和SBC准则选择最佳滞后阶数,为避免待估参数过多造成估计结果的过度参数化,并考虑到样本长度,本文通过计算确定方程(6)的最佳滞后阶数为1。然后在该滞后期下利用得出的F统计量进行边限检验,以判断变量之间是否存在长期均衡关系。检验结果如下表3所示:

        通过表4的估计结果,可以得出以下结论:

        从长期估计系数来看,除产业结构可持续化IS的估计系数不显著外,其他变量的系数均通过1%的显著性检验,这表明在长期内,产业结构合理化和高级化均对煤炭消费比重产生显著影响,并且影响是负向的,产业结构合理化和高级化水平提升1个单位,煤炭的消费比重分别下降0.06%和1.10%,产业结构高级化对煤炭消费比重的影响要大于产业结构合理化。这也从另一个角度说明随着京津冀产业结构不断向合理化与高级化演进,煤炭消费比重不断下降,尤其是第一二产业不断向第三产业转移会大大降低煤炭的消费比重。

        从短期ECM估计模型来看,除ΔIHt-2和ΔISt对lnCS的影响不显著外,其他变量均在1%或5%的水平上显著。ΔIR、ΔIH和ΔIHt-1对lnCS产生显著的负向影响,总体上,短期内产业结构合理化和高级化水平每提升1个单位分别引起煤炭消费比重降低0.02%和0.83%。方程中误差修正项的系数为-0.3008,调整方向符合预期,且在1%的水平上显著,说明当煤炭消费比重受到短期冲击偏离长期均衡状态时,每年会有30.08%被修正。

        综合以上分析来看,无论在短期还是长期关系中,产业结构高级化对煤炭消费比重的影响都要大于产业结构合理化,而产业结构可持续化对煤炭消费比重的影响并不显著。这是由于煤炭丰富其它能源相对匮乏,且煤炭消费主要集中在第二产业,天津和河北作为典型的工业城市,尤其是河北,经济的发展对煤炭的需求较大,煤炭在其能源消费结构中的持续高比重以及河北较为严重的环境问题使得节能减排作用对京津冀总体煤炭消费比重的影响并不显著。


         从长期估计系数来看,除了IS的估计系数不显著外,其他变量的系数均通过了1%的显著性检验。这表明在长期内,IR和IH均对石油的消费比重产生显著的影响,并且影响是正向的,IR和IH每提升1个单位,石油消费比重分别增加0.05%和1.16%,产业结构高级化对石油消费比重的长期影响要大于产业结构合理化。

        从短期ECM估计模型来看,除了ΔIRt-3、ΔIHt-2、ΔISt-1和ΔISt-2的估计系数不显著外,其他变量的系数均通过了1%、5%或10%的显著性检验。ΔIRt、ΔIRt-1和ΔIRt-2的估计系数通过了1%的显著性检验,对lnOS具有显著的负向影响,总体上,在短期内产业结构合理化水平每提升1个单位,石油消费比重下降0.18%。ΔIHt的估计系数通过了10%的显著性检验,对lnOS产生一定的正向影响,而ΔIHt-1的估计系数通过了1%的显著性检验,对lnOS具有显著的负向影响,总体上,在短期内产业结构高级化水平每提升1个单位,石油消费比重降低0.40%。而ΔISt的估计系数则通过了5%的显著性检验,对lnOS具有显著的正向影响,在短期内产业结构可持续化水平每提升1个单位,石油消费比重增加0.53%。方程中误差修正项的系数为-1,说明当石油消费比重受到短期冲击后,每年会得到100%的修正。

        综合以上分析来看,在长期关系中,产业结构高级化对石油消费比重的影响大于产业结构合理化,产业结构可持续化对石油消费比重影响并不显著,而在短期关系中,产业结构可持续化对石油消费比重的影响程度要大于产业结构高级化,产业结构高级化要大于产业结构合理化。这说明节能减排措施短期内对于京津冀石油消费比重会产生一定影响,但在长期并没有实质性的作用。(编辑:吕明元  王洪刚)

 

         无论从长期还是短期关系来看,产业结构合理化、高级化和可持续化的估计系数均通过了1%或5%的显著性检验,说明产业结构生态化的三个指标对天然气的消费比重均具有显著的影响。在长期关系中,产业结构合理化、高级化和可持续化水平每提升1个单位,天然气消费比重分别增加0.14%、5.48%和4.31%。在短期关系中,产业结构合理化水平每提升1个单位,天然气消费比重降低0.06%,而产业结构高级化与可持续化水平每提升1个单位,天然气消费比重分别增加2.47%和1.95%。方程中误差修正项的系数为-0.4518,说明当天然气消费比重受到短期冲击后,每年会有45.18%得到修正。无论长期还是短期,产业结构高级化对天然气的影响程度均为最大,产业结构可持续化次之,产业结构合理化最小。

        从以上的分析中,大家可以发现,在长期中产业结构可持续化对煤炭和石油消费比重的影响并不显著,而对天然气消费比重具有显著影响,在短期中产业结构可持续化对煤炭消费比重没有显著影响,而对石油和天然气的影响较为显著,且对天然气消费比重的影响大于对石油消费比重的影响。这与京津冀总体上煤炭消费比重较大,而石油和天然气消费比重较小有关,尤其是河北煤炭消费比重远远大于天然气及京津的煤炭消费比重且居高不下,一直维持在90%上下,天然气所占比重很小,经济发展对煤炭的依赖性较大,节能减排措施并不能有效的减少煤炭的消费,只有通过产业结构不断向高级化方向发展才能从根本上降低煤炭消费比重。但节能减排措施可以在一定程度上增加天然气等清洁能源的使用,从而使天然气等清洁能源的消费比重上升,改善环境质量。这也说明京津冀对煤炭的需求降低,而对石油、天然气等其它能源的需求增加,从而有利于今后能源消费结构的改变。

       (4)稳定性检验

        为了避免由于参数不稳定而导致模型最终设定的不可靠性,本文采用模型的递归残差累计和(CUSUM)与递归残差平方累计和(CUSUMSQ)对模型的参数进行稳定性检验,检验结果如图5-7所示,其中,直线表示5%显著性水平上的边界区间。


 

 

 

 

 

        从图5-7的检验结果可以看出,除了lnGS作为因变量时的CUSUMSQ检验结果在个别年份稍不稳定之外,其他检验结果均未偏离边界区间。因此,模型的参数估计在5%的显著性水平上是比较稳定可靠的。

五、结论与政策建议

        本文基于京津冀1991-2013年的统计数据,构建了衡量产业结构生态化水平的三个指标,并对比分析了三地区的产业结构生态化演进趋势,然后运用ARDL模型对京津冀产业结构生态化演进对能源消费结构的动态影响进行了实证分析,得出以下几点结论:

        在1991-2013年期间,京津冀产业结构生态化水平差异明显,总体上呈现北京优于天津,天津优于河北的局面,并且河北产业结构生态化水平远远落后于京津地区,导致京津冀总体产业结构生态化演进趋势缓慢。此外,除了河北产业结构可持续化水平相对于全国平均水平有明显下降之外,北京和天津均有明显的提升,同时京津冀三地区在产业结构合理化和高级化水平上均有或多或少的提升,只是天津与河北较为缓慢,趋势不是很明显。

        通过边限协整检验发现,当煤炭、石油和天然气消费比重分别作为被说明变量时,均存在与产业结构生态化各指标之间长期稳定的协整关系,说明产业结构生态化演进对能源消费结构具有长期均衡的影响。

        当煤炭消费比重作为因变量时,无论在长期还是短期关系中,产业结构合理化与高级化均对煤炭消费比重产生显著的负向影响,并且产业结构高级化影响程度更大,而产业结构可持续化对煤炭消费比重的影响并不显著。当石油消费比重作为因变量时,在长期关系中,产业结构合理化与高级化对石油消费比重具有显著的正向影响,并且产业结构高级化影响程度更大,而产业结构可持续化对石油消费比重的影响也不显著;在短期关系中,产业结构合理化与高级化对石油消费比重的影响均是负向的,而产业结构可持续化的影响是正向的,且产业结构可持续化的影响程度最大,高级化次之,合理化最小。当天然气消费比重作为因变量时,除了产业结构合理化在短期对天然气消费比重具有负向影响,在长期具有正向影响之外,无论在长期还是短期关系中,产业结构高级化与可持续化对天然气消费比重均产生显著的正向影响,且总体上产业结构高级化影响程度最大,可持续化次之,合理化最小。

        由模型的稳定性检验可知,本文计算的产业结构生态化各项指标对各能源消费比重影响的估计是稳定可靠的,通过对产业结构合理化、高级化与可持续化等说明变量进行控制,从而控制各类能源消费比重的政策不会出现很大的偏差。

        根据以上结论,本文提出以下几点政策建议:

        京津冀作为继长三角、珠三角之后我国经济发展的第三增长极,应加强区域间经济与能源的协调发展,正确定位各自在京津冀经济圈中的角色,优势互补,提高产业结构生态化水平,缩小差距,促进能源消费结构的调整和京津冀一体化的发展。北京应以发展高新技术产业和第三产业为中心,带动制造业和农业的发展;天津应利用港口优势,大力发展制造业、物流业和海洋经济等,但也应重视高新技术产业和第三产业的发展,提高优势产业的生态化水平;而河北应从自身条件出发,坚持发展基础产业,同时加快发展第三产业,并积极承接北京和天津的产业转移,提升产业结构,缩短与京津之间的差距。

        加快产业结构的优化,调整高消耗、高污染、低效益的传统产业结构,形成有利于能源节约利用的绿色、循环、低碳的现代产业体系。同时加大传统产业改造提升力度,大力发展先进制造业、服务业和高新技术产业,促进资源密集型产业向技术密集型产业转移,改变原有产业结构对煤炭过度依赖的局面,使产业结构不断向生态化方向发展,从而带动能源结构的优化。

        加快重点产业的能源技术创新,提高能源使用效率,降低能源消费强度,推进煤炭转化利用。同时大力发展循环经济,把排放的污染物变成新产品、新产业,降低污染物排放强度,加强节能减排目标,从而提高天然气等清洁能源的消费比重。此外,应大力发展新能源,增强能源保障能力,改善能源结构。


 

   

 

 


 


 

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