基于dendlinos-solis模型的低碳消費行為分析

一、基于dend不同模型的省域煤炭消費特征“低碳經濟”一詞首次出現在英國2003年的《我們未來的能源——低碳經濟》一書中。它的提出是我國經濟發展方式、能源消費方式、人類生活方式的一次新變革。中國工業化過程無疑是伴隨著能源特別是煤炭能源大量開發和應用的過程，由于早期經濟“粗放式”發展。依靠大量消費能源，推動了中國經濟高速增長，但也使中國經濟增長越來越接近了資源和環境條件的約束邊界（金碚，2005）。低碳經濟的提出是人們越來越直接面對能源、環境和經濟發展關系的實證。然而低碳經濟的實現過程卻是很艱難的，中國的國土廣大，省域之多，在省域低碳經濟的實現上，政府對各個省域均進行煤炭消費行為控制是不明智的，并且除了治理的成本約束外，還面臨區域政策的協調處理等問題。正如區域間經濟的拉動作用一樣，如果省域之間的煤炭消費行為也存在相互影響和牽制現象，對一個省域的控制就能起到“牽一筋而動全身”的效果，那么發現這樣一種有效的解決方案對低碳經濟的實現會起到事半功倍的效果。筆者正是基于此目的，試圖應用當前國際上比較成熟的Dendrinos-Sonis模型（即D-S模型）來分析我國省域煤炭消費行為競爭性和互補性特征，以便為我國低碳經濟的發展開啟新的研究思路。把D-S模型引入省域煤炭消費行為的研究，無疑有利于我們發現省域之間的能源利用的競爭性和互補性，怎樣利用這種競爭性和互補性實現“低消費、低排放”的道路？省域間能源利用競爭性和互補性現象的影響機制是什么，為什么一個地區的消費行為的增加（減少）會引起周邊地區的減少（增加），或者出現正向關系？地域差異是不是重要的影響因素？省域煤炭產業政策聯盟會不會實現低碳經濟的效果？等等。這正是本文實證分析需要解決的問題。目前，國內應用Dendrinos-Sonis模型來研究能源消費行為過程中的相互作用還處于空白狀態，筆者所能找到的關于D-S模型的應用只有蘇方林（2009）用其來分析省域R&D空間溢出的競爭和互補性，朱列（2008）用其來研究廣西五大經濟區區域經濟增長過程中的關系。而國外D-S模型應用相對比較成熟，如最初由于DendrinosandSonis(1988）用來研究人口問題。Hewings等（1996）也用來研究美國人口，并用該模型預測地區產值份額。Magalhaes等（1999）利用該模型比較性研究巴西東北部地區和美國五大湖地區經濟狀況。JacksonandSonis(2001）用其來分析社會經濟份額，并進一步發展D-S模式，把隨機誤差項引入預測模型。JaimeBonet(2003）、SuahasilNazaraetal.(2000）、RichardHealyandRandallW.Jackson(2001）、YiannisKamarianakis,VagelisKaslis(2005）、MiguelA.Marquez,GeoffreyJ.D.Hewings(2003）等都應用此種方法來研究國內外的經濟問題，具體不再一一詳說。二、模型和方法1.省域煤炭消費的對數—Dendrinos-Sonis模型運用DS模型研究中國省域煤炭消費行為的競爭性和互補性，定義Yit是t時刻第i個中國省區在整個經濟體中的煤炭消費相對份額，假設研究的區域數目為n，則可得到各個省域組成的煤炭消費相對份額的分布函數：把公式（1）可看作為一個分布動力學的離散系統（DiscreteSystemofDistributionalDynamics)(Nazaraetal.,2006），則可以得到：其中0<yi(0)<1,Fi[y(t)]>0,i∑yi(0)=1,Fi[y(t）]是正定函數，表示t時刻區域i在區位和時間上的比較優勢（DendrinosandSonis,1990;SonisandHewings,2000）。選擇某一個參考地區作為分母,記為第一個地區（關于y1(t）的選擇，類似于空間計量模型權重矩陣W的選擇，國際上沒有通用的準則（Nazaraetal.,2006）），可得：方程（2）可變形為：根據DendrinosandSonis(1988），把Gj[y(t）]采用對數—線性模型形式，則：其中，AJ>0，表示省域的區位優勢，最后，我們得到省域煤炭消費行為研究的對數—線性模型，如下:其中，ajk是地區煤炭消費行為的彈性系數，符號為正，表示地區j與地區k為互補關系（complementarity），即地區k煤炭消費量份額的增加會導致地區j煤炭消費份額的增加；ajk的符號為負，表示地區j與地區k為競爭關系（competitive），即地區k煤炭消費份額的增加會導致地區j煤炭消費份額的減少（Hewingsetal.,1996,Nazaraetal.,2006）。對于方程（4）可以用最小二乘法進行估計。2.從統計資料來看,我國能源統計制度的經營史也有不同的行業發展情況本文采用了中國30個省市、自治區、直轄市（除西藏缺乏數據外）1995-2007年煤炭能源消費量作為研究對象，各個省域的數據均可以從歷年的《中國能源統計年鑒》、《中國統計年鑒》和《新中國五十五年統計資料匯編》上查找到。對于這些數據我們做了以下處理，各個年份的煤炭消費量我們以“各地區工業品出廠價格指數”轉化成以1995年為基期（1995=100）的時間序列。吉林、湖北、廣東、海南、重慶、寧夏缺乏1995和1996年的“工業品出廠價格指數”數據，文中以各個地區相關年份的“居民消費價格指數”代替。三、在省級能源消費中的證據分析1.省域煤炭消費的競爭性特征利用Dendrinos-Sonis模型對中國省域的煤炭消費行為差異進行分析時存在一個問題，兩個觀測目標之間的競爭和互補關系可能要受到距離的影響，就如知識溢出是有界的一樣（蘇方林，2009）。目前我國也存在“西煤東運”的情況，這可能部分彌補了這種競爭和互補關系，但是煤炭的運出地和運往地都是基本固定的，而且與運往地相比本身數量也很小，對消費的數額影響就小，為了更加準確和合理地分析省域煤炭消費行為的差異，我們選用五個最近鄰居的空間權重模式，這樣每基于五個觀測樣本形成的小范圍內進行研究，由于各個相鄰的小范圍之間是存在共同的觀測目標的，這樣我們所研究的全國30個省（市）、自治區、直轄市（不包括西藏）就聯系在了一起。另外競爭和互補性模型對分母的選擇是十分敏感的，我們以選擇1995-2007年間煤炭消費量與當年各省平均值相差最小的總年數為基準，選擇數量最多的廣東為分母，根據模型（4），得到省域煤炭消費行為實證結果如下表1。根據擬合優度R2的數值可以看出，全國省域煤炭消費行為的D-S模型擬合優度均在90%以上（除以北京為研究中心的是78.5%），這充分說明了所建立的模型的解釋能力很強，所建模型比較好；模型中有34個參數通過了1%的顯著性檢驗，有34個（不包括前種情況）參數通過了5%的顯著性檢驗，有13個（不包括前兩種情況）參數通過了10%的顯著性檢驗。在30個省域中，體現出較強的競爭性特征（系數負值的個數>2）的省域（17個）有：北京、河北、山西、遼寧、黑龍江、山東、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、湖南、廣西、四川、貴州、寧夏。體現出較強互補性特征（系數正值的個數>2）的省域（12個）有：天津、內蒙古、吉林、河南、湖北、重慶、海南、云南、青海、新疆、陜西、甘肅。總體上，中國省域煤炭消費行為體現出競爭性的特征，即一個省域的煤炭消費行為的增加（減少）會造成周圍省域煤炭消費行為減少（增加）。這比較符合我國煤炭現狀，能源的儲蓄總量是有限的。進一步我們需要分析省域煤炭競爭和互補的地域分布，從中探索出競爭和互補的機制。東北三省域煤炭消費行為與北京、天津、以及本區域的吉林煤炭消費行為成反比，這就意味著東北地區的煤炭消費與北京、天津、以及本區域的吉林形成競爭。另外，吉林與河北、黑龍江的能源消費是互補的。遼寧的能源消費與河北的能源消費互補，與黑龍江相互競爭。黑龍江的能源消費與內蒙古的能源消費互補，與遼寧、吉林相互競爭。所以若東北三省能在能源產業政策上達成聯盟，弱化競爭，至少能降低華北部分地區的煤炭能源消費。華東各省內部均表現出強烈的競爭特征，但是其中山東與上海、江蘇以及華北地區的河北，安徽與上海、江蘇、浙江、福建煤炭能源消費呈現出互補性的特點，由于華東各省均屬于東部經濟發展比較快的地區，工業化過程對能源的利用比較緊需，區域之間的能源出現競爭特征是可以理解的，但是華東地區除安徽、山東本省域煤炭儲蓄比較大外，其他省域的基本很少，甚至上海的煤炭儲蓄量為零，而安徽屬于煤炭調入型省域，山東屬于調出型。從中我們可以發現這樣的規律：省域煤炭消費行為的競爭性特征多呈現在經濟比較發達地區，并且一般情況下，煤炭產量或儲量比較大的區域與該區域內周邊地區的能源消費行為呈現出互補的關系特征，對整體區域低碳經濟的實現對該地區的煤炭消費行為的控制就顯得比較關鍵。對于華東區域低碳經濟的實現對安徽、山東的煤炭能源消費行為控制就顯得比較重要。西北地區（除寧夏以外）各省均表現出互補性的特征，相比較東部而言，我國煤炭在西部的儲存量和產量比較豐富，加上我國西北工業經濟發展不是很發達，對煤炭的需求量相對較少，除了自足以外還能調出，一個省域的煤炭消費行為的增加不足以抑制另一個地區煤炭行為的減少，所以西北部的煤炭能源呈現互補性比較符合現實狀況。具體上，西北部省域煤炭消費行為與本區域的陜西、寧夏和青海，與華北的山西中部的河南等煤炭消費行為相互補，陜西和河南相互補，這不僅再一次說明了，一般情況下，煤炭產量或儲量比較大的地區與該區域內周邊地區的能源消費行為呈現出互補的關系特征，而且與該區域外的某些地區也存在互補性，這就意味著對該區域的煤炭產量或儲量比較大的煤炭消費行為進行控制，不僅能實現該區域的低碳經濟的發展，而且也會對該區域外的某些地域產生正的溢出效應。西南地區中四川、貴州煤炭消費行為表現出較強的競爭性特征，云南、重慶煤炭消費行為表現出較強的互補性特征。其中貴州煤炭消費行為的減少會影響中部的湖北、湖南，華北的山西、本區域的四川煤炭消費行為的減少，但會帶來貴州煤炭消費行為增加。四川煤炭消費行為的減少會引起陜西、寧夏煤炭消費行為的減少，但會帶來云南、貴州、重慶煤炭消費行為增加。云南與貴州煤炭消費行為之間是競爭的，云南、貴州煤炭消費行為的減少會影響湖南、廣西煤炭消費行為的減少，但會帶來四川、重慶煤炭消費行為的增加。根據上面的分析可知，對互補性較強的區域，通過對該區域的煤炭產量或儲量比較大的煤炭消費行為進行控制能有效地促進低碳經濟的運行，但是對于競爭性比較顯著的區域，無疑就要弱化競爭，但是具體的實施要怎樣進行？其中是不是有關鍵的影響因素？煤炭競爭性比較顯著的西南，同樣也是水和電力等清潔資源比較豐富的地區，我們可以認為能源結構轉化是解決煤炭競爭性顯著地區的關鍵因素。2.東方對采用的模型進行分析和驗證，提高模型的總體性和一上述分析中，對于互補性特征顯著的區域，煤炭產量或儲量比較大的煤炭消費行為對區域內、外省域煤炭消費行為均可以產生正的影響效應，但是這結論可能是隨機的，需要進一步證實這種關系的確定性。我們以華東地區為例（實際上，其他區域均做過證實，鑒于篇幅不再一一列出），做簡單的普通最小二乘法（OLS）結果如下表2。根據表2中數據顯示：六個模型中可決系數均達到99.5%以上，除了以浙江為因變量，各個系數均不顯著外，其他的五個模型最多有兩個變量是不顯著的，另外，其中幾個模型存在一定的序列相關，可能稍微影響系數的大小，單從總體上來說模型設置比較好。根據系數均值倒數大小，浙江為第一，其次是安徽和山東，江蘇和福建，上海的系數為負值。由于以浙江為分母的模型各個變量是不顯著的，我們可以認為這個模型的結果是失效的，而在華東地區煤炭能源儲量比較大的安徽和山東系數均值的倒數分別為9.685、8.894，要大于福建和江蘇的3.326、4.104。這意味著安徽和山東的煤炭消費行為每下降1%，則帶動整個區域煤炭消費行為分別下降9.685%、8.894%，效果是福建和安徽的兩倍多。以上海為分母的模型顯示：對上海煤炭消費行為控制，會給周圍區域煤炭消費行為帶來相反的效果。數據和分析驗證表明：控制華東地區的煤炭消費行為，直接做好對安徽和山東的低碳工作就有利于整個地區低碳經濟的實現，并起到事半功倍的效果，對幾乎沒有儲量的上海進行控制，反而帶來區域內的煤炭消費行為的增加。另外，我們還需要對模型進行一些基本檢驗，以確定模型設置的正確性。對于異方差現象，由于模型（4）是一個線性方程，所以我們采用加權最小二乘法，權重為殘差絕對值的倒數，即1/abs(resid），這樣如果估計方程存在異方差，則可以有效地消除異方差現象；如果估計方程不存在異方差，則效果和普通最小二乘法一樣。我們采用的是時間序列，還需要進行時間序列的平穩性檢驗，對29個殘差項進行單位根檢驗可以驗證估計結果的平穩性，如表3。根據表3得出：對Dendrinos-Sonis模型下的殘差項進行單位根檢驗，發現各自的T統計量均小于5%、10%的臨界值，他們的單整階數均是0，這說明解釋變量和被解釋變量之間存在一個長久穩定的“均衡”關系。四、省域之間的煤炭消費是否能夠溢出效應鑒于Dendrinos-Sonis模型應用在國內能源研究領域的空白，本文采用該模型來分析國內30個省域低碳消費行為的競爭性和互補性。結果顯示，中國省域煤炭消費行為的競爭性和互補性特征是隨著地區區域的差異而有所不同的，總體上我國煤炭消費行為表現出競爭性的特點，這意味著一個省域煤炭消費行為的增加（減少），則會給區域范圍內，甚至是區域范圍外的周圍省域帶來煤炭消費行為的減少（增加），省域之間的煤炭消費行為存在溢出效應，這比較符合我國煤炭應用的現狀。通過探討煤炭消費行為影響的機制發現，對區域內互補性特征明顯的地區，通過對產量或儲量大的地區進行控制，則會對該區域產生最大的正溢出效應，對區域內競爭性特征比較明顯的地區，更要注意能源結構的轉化。這就要求我們在實現低碳經濟的發展道路上要弱化競爭、強化互補。其中對產量或儲量大省域的煤炭行為控制會產生的事半功倍的效果，只是說這種效果是最大的，在政策的實施上，省域之間絕對不是孤立的，鑒于區域處理碳排放量能力的有限性，能源產業政策的聯盟對低碳經濟發展道路也是有益的探索。我國“十一五”期間，面臨能耗降低20%的目標