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摘 要：将天然气消费作为一种生产要素，与劳动力和资本存量共同投入C-D生产函数建立计量模型。利用单位根检验、协整检验和格兰杰因果检验对中国30个省市的天然气消费与经济增长进行了实证分析，协整检验表明经济发展和天然气增长有长期均衡关系，格兰杰因果检验结果表明天然气消费是经济增长的因，而经济增长不是天然气消费的因，最后对天然气的发展提出了一些政策建议。
关键词：天然气消费 经济增长 面板数据 协整检验 格兰杰因果检验
中图分类号：F416.22 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）04-070-03
一、引言和文献综述
我国能源结构长期以来以煤炭消费为主，造成了能源效率低下、环境污染严重等许多问题。在当今面临经济转型、能源结构优化的时期，合理地发展和利用天然气资源显得尤为重要。天然气的发展应该以经济增长为前提，因为经济增长拉动了天然气大规模的开发和利用。因此，研究我国天然气消费与经济增长之间存在的关系，将为我国制定科学合理的能源和资源规划提供可靠的理论依据，对我国提高能源利用率，大力发展节能降耗的生态系统，形成资源集约型的经济增长模式十分重要。
近年来，我国学术界对能源消费与经济增长的关系也展开了大量的研究，并取得了一系列成果。林伯强（2003）基于三要素的生产函数框架下应用协整分析和误差修正模型技术研究了中国电力消费与经济增长之间的关系，实证结果表明GDP、资本、人力资本以及电力消费之间存在着长期均衡关系。王海鹏等（2005）实证研究了我国电力消费与经济增长之间存在着双向的因果关系。尹建华等（2011）用E—G两步法对中国能源消费和经济增长之间的关系进行了协整分析和格兰杰因果检验，得出如下结论：虽然短期内仍存在波动，但从长期来看，经济增长和能源消费之间存在长期均衡关系，且存在从能源消费到经济增长的单向因果关系。N Apergis和JE Payne（2010）对67个国家的面板数据进行研究，得出如下结论：天然气消费和经济增长间有长期均衡关系，且在长期和短期都存在双向格兰杰因果关系。
国内大部分文献都是关于能源消费与经济增长之间的关系，而对于天然气消费与经济增长关系的研究却非常少。考虑到我国的经济发展和天然气消费上存在显著的地区差异，本文选取1995～2012年全国30个省市（除西藏、香港、澳门、台湾）的面板数据对中国天然气消费与经济增长之间的关系进行了研究。本文基于C-D生产函数模型，以天然气消费、资本、劳动力作为解释变量，实际经济产出作为被解释变量来构建模型。
二、计量模型
在研究中，我们首先考虑到使用最基础的生产函数，即柯布-道格拉斯方程来表示生产投入与生产产出之间的技术经济关系：
Y=Kβ1Lβ2
同时，由于我们考虑的是天然气消费与经济增长之间的关系，因此在方程中加入能源消费的因素，得到：
Y=Kβ1Lβ2NGβ3
其中，Y表示GDP，K表示资本存量，L表示劳动力，NG表示天然气消费，β1、β2、β3分别表示资本、劳动力、天然气消费的弹性系数。可以看出，在改进式中，加入NG的本质含义，就是将原本分摊在资本和劳动力要素中的天然气消费因素从中分离，形成一个独立的影响因素。为消除异方差的影响，我们对所有采用的变量都取对数形式，具体如下：
lnYit=β1InKit+β2InLit+β3InNGit+εit
其中，i指地区，t指时间。
三、实证分析
（一）样本选择与数据描述
本研究采用年度数据，考虑到数据的可得性，样本区间为1995-2012年。数据主要来自于中国官方资料：《中国统计年鉴》《中国劳动力年鉴》《中国能源统计年鉴》。由于西藏数据不全，我们最终选择的样本为中国大陆地区30个省份的面板数据。为便于数据比较和消除异方差，所有数据在进行回归时均取对数。各变量的具体数据及构造如下：
1.GDP。为消除物价因素的影响，本文以1995年为基期，采用GDP平减指数对1995年以后各地区名义GDP进行平减，得到以1995年为基期的各地区GDP实际数据。基础数据来源于《中国统计年鉴》（1996-2013年）。
2.资本存量（K）。本文直接引用单豪杰《中国资本存量的再估算》中的资本存量数据作为基础数据。采用平减指数对1995年以后各地区资本存量数据进行平减，得到以1995年为基期的各地区资本存量实际数据。
3.劳动力（L）。由于劳动力年鉴公布的一般为就业人数的年末数，考虑到当年就业人数的波动性，我们采用各地区年初就业人数与年末就业人数的均值作为当年劳动力的衡量指标，这样处理的目的是为了尽量减少误差，得到与当年实际就业人数更加相近的数值。基础数据来源于相关年份的《中国劳动力统计年鉴》（1994-2013年）。
4.天然气消费（NG）。根据各地区能源平衡表得出。对于1995和1996年重庆数据的缺失，我们首先计算出1997年重庆和四川的消费量的比值，再根据比值将1995和1996年重庆天然气消费从四川省的数据中分离出来进行估计。基础数据来源于《中国能源统计年鉴》（1994-2013年）。
（二）面板单位根检验
在对天然气消费与经济增长之间的关系研究前，首先要对进行回归的序列进行单位根检验。本文采用LLC检验、Fisher-ADF检验和Fisher-PP检验三种检验方法对变量lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit及其一阶差分变量△lnYit、△lnKit、△lnLit进行平稳性检验。
表1（见下页）为Eviews8软件的面板单位根检验结果。对lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit的检验结果表明，lnNGit在5%的检验水平下不具有显著性，拒绝存在单位根的原假设，序列通过平稳性检验。而lnYit、lnKit、lnLit这三个检验统计量具有显著性，序列不能通过平稳性检验。对△lnYit、△lnKit、△lnLit进行平稳性检验结果表明，在5%的检验水平可以通过平稳性检验。因此，我们认为lnYit、lnKit、lnLit为一阶差分平稳变量，而lnNGit为平稳序列。 （三）面板协整检验
根据上述单位根检验结果，我们可以对lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit进行协整关系检验。
表2为Eviews8软件的Johansen面板协整检验结果。根据检验结果，ADF统计量在5%的检验水平下不具有显著性，拒绝原假设，表明为lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit之前存在三个显著的协整关系，可以证明，lnYit和lnNGit之间存在长期均衡关系。
（四）格兰杰因果关系检验
协整检验结果表明，只要4个变量具有相同趋势，则至少存在一个方向的格兰杰因果关系。因此下面我们对进行因果关系检验以判断其因果关系的方向。
表3为Eviews8软件的面板数据格兰杰因果检验结果。根据检验结果，我们可以得出经济增长和天然气消费存在单向格兰杰因果关系，即天然气是经济增长的原因，我国天然气消费量的增长拉动了经济增长。而经济增长并不是促进天然气消费增长的主要原因，即经济增长对天然气消费的增长影响不大。
（五）模型检验与估计
在建立随机模型的基础上进行Hausman检验，若不拒绝零假设，则选择个体随机影响模型；若拒绝零假设，则选择个体固定效应模型。
表4为Eviews8软件的Hausman固定影响与随机影响检验结果。根据检验结果，P=0.0000<0.05，所以拒绝原假设，这说明模型中被忽视的随横截面和时间变化的因素的效应与解释变量相关，所以我们选用个体固定影响模型。
采用Panel LS （Cross- section weights）对方程式进行回归，回归结果如下：
lnYit=7.166789+0.028285lnKit+0.015436lnLit+0.004160lnNGit
（293.277）（10.919）（4.768） （5.782）
R2=0.999672 ■2=0.999648 D.W=0.920472 F=41880.42
上述回归结果表明，从全国平均水平来看，天然气消费的弹性系数为0.00416，即若天然气消费增加一亿立方米，GDP增长41.6万元。可以看出，虽然天然气消费对经济增长有促进作用，但是目前这个作用并不是很大。此外，资本存量对经济增长的弹性0.028，而劳动力的弹性系数0.015，三者弹性系数之和为0.04373<1，说明我国1995-2012年的经济增长呈现规模报酬递减。
四、主要结论
在本次研究中，我们没有选择用截面数据研究天然气消费与经济增长的关系，而是选择了面板数据，这主要是因为，用总体数据对我国的天然气消费与经济增长进行分析是有失偏颇的，可能会出现拟合度低，分析效果不好的情况。
研究表明，我国各地区的经济增长与天然气消费、资本存量和劳动力之间有协整关系。其中资本存量、劳动力是影响经济增长的两大要素，因此本文不再赘述它们之间的关系。同时，研究表明，经济增长与天然气消费之间呈现为单向格兰杰因果关系，天然气消费的增长是引起经济增长的原因。我国天然气消费地区经济的增长，特别是第二产业的产值对于天然气消费有长期的依赖性。在我国能源消费格局中天然气已然占有一定的比重，对我国的经济发展有着一定的影响。分析过程中我们发现，不同地区天然气消费对经济增长的影响呈现出极大的差异性，正是由于这种差异性，削弱了回归结果中的天然气消费对经济增长的促进程度。
天然气作为一种清洁能源，在欧美许多发达国家已经成为主要能源，而我国的天然气消费存在区域性差异，可以看出我国天然气的发展还不够成熟。因此，加大对于天然气消费的财政支持力度，大力发展西气东输项目，加速研发管道运输技术，完善配套设施布局，根据地域消费格局制定个性化天然气消费方针，减少地域消费差异，将会是我国天然气发展的下一步目标，也将对我国的经济增长与可持续发展带来正面的影响。
参考文献：
[1] 林伯强.电力消费与中国经济增长：基于生产函数的研究[J].管理世界，2003（11）
[2] 王海鹏，田澎，靳萍.中国能源消费、经济增长间协整关系和因果关系的实证研究——以电力行业为例[J].生产力研究，2005（3）
[3] 尹建华，王兆华.中国能源消费与经济增长间关系的实证研究—基于1953-2008年数据的分析[].科研管理，2011（7）
[4] Apergis， N. &J. E. Payne.Natural gas consumption and economic growth： A panel investigation of 67 countries[J].Applied Energy，2010 （8）
[5] 单豪杰.中国资本存量的再估算：1952—2006年[J].数量经济技术经济研究，2008（10）
[6] 吴巧生，陈亮，张炎涛，成金华.中国能源消费与GDP关系的再检验———基于省际面板数据的实证分析[J].数量经济技术经济研究，2008（6）
[7] 李杰.美国天然气消费与经济增长之间的关系研究对中国的启示[J].特区经济，2012（7）
[8] 吴安兵.天然气消费与经济增长的动态均衡与因果关系分析[J].企业导报，2013（23）
（作者单位：重庆大学 重庆 400044）
（责编：贾伟）
关键词：天然气消费 经济增长 面板数据 协整检验 格兰杰因果检验
中图分类号：F416.22 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）04-070-03
一、引言和文献综述
我国能源结构长期以来以煤炭消费为主，造成了能源效率低下、环境污染严重等许多问题。在当今面临经济转型、能源结构优化的时期，合理地发展和利用天然气资源显得尤为重要。天然气的发展应该以经济增长为前提，因为经济增长拉动了天然气大规模的开发和利用。因此，研究我国天然气消费与经济增长之间存在的关系，将为我国制定科学合理的能源和资源规划提供可靠的理论依据，对我国提高能源利用率，大力发展节能降耗的生态系统，形成资源集约型的经济增长模式十分重要。
近年来，我国学术界对能源消费与经济增长的关系也展开了大量的研究，并取得了一系列成果。林伯强（2003）基于三要素的生产函数框架下应用协整分析和误差修正模型技术研究了中国电力消费与经济增长之间的关系，实证结果表明GDP、资本、人力资本以及电力消费之间存在着长期均衡关系。王海鹏等（2005）实证研究了我国电力消费与经济增长之间存在着双向的因果关系。尹建华等（2011）用E—G两步法对中国能源消费和经济增长之间的关系进行了协整分析和格兰杰因果检验，得出如下结论：虽然短期内仍存在波动，但从长期来看，经济增长和能源消费之间存在长期均衡关系，且存在从能源消费到经济增长的单向因果关系。N Apergis和JE Payne（2010）对67个国家的面板数据进行研究，得出如下结论：天然气消费和经济增长间有长期均衡关系，且在长期和短期都存在双向格兰杰因果关系。
国内大部分文献都是关于能源消费与经济增长之间的关系，而对于天然气消费与经济增长关系的研究却非常少。考虑到我国的经济发展和天然气消费上存在显著的地区差异，本文选取1995～2012年全国30个省市（除西藏、香港、澳门、台湾）的面板数据对中国天然气消费与经济增长之间的关系进行了研究。本文基于C-D生产函数模型，以天然气消费、资本、劳动力作为解释变量，实际经济产出作为被解释变量来构建模型。
二、计量模型
在研究中，我们首先考虑到使用最基础的生产函数，即柯布-道格拉斯方程来表示生产投入与生产产出之间的技术经济关系：
Y=Kβ1Lβ2
同时，由于我们考虑的是天然气消费与经济增长之间的关系，因此在方程中加入能源消费的因素，得到：
Y=Kβ1Lβ2NGβ3
其中，Y表示GDP，K表示资本存量，L表示劳动力，NG表示天然气消费，β1、β2、β3分别表示资本、劳动力、天然气消费的弹性系数。可以看出，在改进式中，加入NG的本质含义，就是将原本分摊在资本和劳动力要素中的天然气消费因素从中分离，形成一个独立的影响因素。为消除异方差的影响，我们对所有采用的变量都取对数形式，具体如下：
lnYit=β1InKit+β2InLit+β3InNGit+εit
其中，i指地区，t指时间。
三、实证分析
（一）样本选择与数据描述
本研究采用年度数据，考虑到数据的可得性，样本区间为1995-2012年。数据主要来自于中国官方资料：《中国统计年鉴》《中国劳动力年鉴》《中国能源统计年鉴》。由于西藏数据不全，我们最终选择的样本为中国大陆地区30个省份的面板数据。为便于数据比较和消除异方差，所有数据在进行回归时均取对数。各变量的具体数据及构造如下：
1.GDP。为消除物价因素的影响，本文以1995年为基期，采用GDP平减指数对1995年以后各地区名义GDP进行平减，得到以1995年为基期的各地区GDP实际数据。基础数据来源于《中国统计年鉴》（1996-2013年）。
2.资本存量（K）。本文直接引用单豪杰《中国资本存量的再估算》中的资本存量数据作为基础数据。采用平减指数对1995年以后各地区资本存量数据进行平减，得到以1995年为基期的各地区资本存量实际数据。
3.劳动力（L）。由于劳动力年鉴公布的一般为就业人数的年末数，考虑到当年就业人数的波动性，我们采用各地区年初就业人数与年末就业人数的均值作为当年劳动力的衡量指标，这样处理的目的是为了尽量减少误差，得到与当年实际就业人数更加相近的数值。基础数据来源于相关年份的《中国劳动力统计年鉴》（1994-2013年）。
4.天然气消费（NG）。根据各地区能源平衡表得出。对于1995和1996年重庆数据的缺失，我们首先计算出1997年重庆和四川的消费量的比值，再根据比值将1995和1996年重庆天然气消费从四川省的数据中分离出来进行估计。基础数据来源于《中国能源统计年鉴》（1994-2013年）。
（二）面板单位根检验
在对天然气消费与经济增长之间的关系研究前，首先要对进行回归的序列进行单位根检验。本文采用LLC检验、Fisher-ADF检验和Fisher-PP检验三种检验方法对变量lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit及其一阶差分变量△lnYit、△lnKit、△lnLit进行平稳性检验。
表1（见下页）为Eviews8软件的面板单位根检验结果。对lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit的检验结果表明，lnNGit在5%的检验水平下不具有显著性，拒绝存在单位根的原假设，序列通过平稳性检验。而lnYit、lnKit、lnLit这三个检验统计量具有显著性，序列不能通过平稳性检验。对△lnYit、△lnKit、△lnLit进行平稳性检验结果表明，在5%的检验水平可以通过平稳性检验。因此，我们认为lnYit、lnKit、lnLit为一阶差分平稳变量，而lnNGit为平稳序列。 （三）面板协整检验
根据上述单位根检验结果，我们可以对lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit进行协整关系检验。
表2为Eviews8软件的Johansen面板协整检验结果。根据检验结果，ADF统计量在5%的检验水平下不具有显著性，拒绝原假设，表明为lnYit、lnKit、lnLit、lnNGit之前存在三个显著的协整关系，可以证明，lnYit和lnNGit之间存在长期均衡关系。
（四）格兰杰因果关系检验
协整检验结果表明，只要4个变量具有相同趋势，则至少存在一个方向的格兰杰因果关系。因此下面我们对进行因果关系检验以判断其因果关系的方向。
表3为Eviews8软件的面板数据格兰杰因果检验结果。根据检验结果，我们可以得出经济增长和天然气消费存在单向格兰杰因果关系，即天然气是经济增长的原因，我国天然气消费量的增长拉动了经济增长。而经济增长并不是促进天然气消费增长的主要原因，即经济增长对天然气消费的增长影响不大。
（五）模型检验与估计
在建立随机模型的基础上进行Hausman检验，若不拒绝零假设，则选择个体随机影响模型；若拒绝零假设，则选择个体固定效应模型。
表4为Eviews8软件的Hausman固定影响与随机影响检验结果。根据检验结果，P=0.0000<0.05，所以拒绝原假设，这说明模型中被忽视的随横截面和时间变化的因素的效应与解释变量相关，所以我们选用个体固定影响模型。
采用Panel LS （Cross- section weights）对方程式进行回归，回归结果如下：
lnYit=7.166789+0.028285lnKit+0.015436lnLit+0.004160lnNGit
（293.277）（10.919）（4.768） （5.782）
R2=0.999672 ■2=0.999648 D.W=0.920472 F=41880.42
上述回归结果表明，从全国平均水平来看，天然气消费的弹性系数为0.00416，即若天然气消费增加一亿立方米，GDP增长41.6万元。可以看出，虽然天然气消费对经济增长有促进作用，但是目前这个作用并不是很大。此外，资本存量对经济增长的弹性0.028，而劳动力的弹性系数0.015，三者弹性系数之和为0.04373<1，说明我国1995-2012年的经济增长呈现规模报酬递减。
四、主要结论
在本次研究中，我们没有选择用截面数据研究天然气消费与经济增长的关系，而是选择了面板数据，这主要是因为，用总体数据对我国的天然气消费与经济增长进行分析是有失偏颇的，可能会出现拟合度低，分析效果不好的情况。
研究表明，我国各地区的经济增长与天然气消费、资本存量和劳动力之间有协整关系。其中资本存量、劳动力是影响经济增长的两大要素，因此本文不再赘述它们之间的关系。同时，研究表明，经济增长与天然气消费之间呈现为单向格兰杰因果关系，天然气消费的增长是引起经济增长的原因。我国天然气消费地区经济的增长，特别是第二产业的产值对于天然气消费有长期的依赖性。在我国能源消费格局中天然气已然占有一定的比重，对我国的经济发展有着一定的影响。分析过程中我们发现，不同地区天然气消费对经济增长的影响呈现出极大的差异性，正是由于这种差异性，削弱了回归结果中的天然气消费对经济增长的促进程度。
天然气作为一种清洁能源，在欧美许多发达国家已经成为主要能源，而我国的天然气消费存在区域性差异，可以看出我国天然气的发展还不够成熟。因此，加大对于天然气消费的财政支持力度，大力发展西气东输项目，加速研发管道运输技术，完善配套设施布局，根据地域消费格局制定个性化天然气消费方针，减少地域消费差异，将会是我国天然气发展的下一步目标，也将对我国的经济增长与可持续发展带来正面的影响。
参考文献：
[1] 林伯强.电力消费与中国经济增长：基于生产函数的研究[J].管理世界，2003（11）
[2] 王海鹏，田澎，靳萍.中国能源消费、经济增长间协整关系和因果关系的实证研究——以电力行业为例[J].生产力研究，2005（3）
[3] 尹建华，王兆华.中国能源消费与经济增长间关系的实证研究—基于1953-2008年数据的分析[].科研管理，2011（7）
[4] Apergis， N. &J. E. Payne.Natural gas consumption and economic growth： A panel investigation of 67 countries[J].Applied Energy，2010 （8）
[5] 单豪杰.中国资本存量的再估算：1952—2006年[J].数量经济技术经济研究，2008（10）
[6] 吴巧生，陈亮，张炎涛，成金华.中国能源消费与GDP关系的再检验———基于省际面板数据的实证分析[J].数量经济技术经济研究，2008（6）
[7] 李杰.美国天然气消费与经济增长之间的关系研究对中国的启示[J].特区经济，2012（7）
[8] 吴安兵.天然气消费与经济增长的动态均衡与因果关系分析[J].企业导报，2013（23）
（作者单位：重庆大学 重庆 400044）
（责编：贾伟）