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贵州省能源消费与经济增长的分析

李福美

（贵州民族学院理学院2006级统计班）

摘要:

能源是经济增长的动力源泉，是经济社会运行的根本保障。

本文利用贵州省1997-2007的能源消费和GDP数据建立一元回归模型，分析近几年贵州省GDP增长与能源消耗总量的关系：

分析能源消耗结构变动状况以及三次产业结构变动情况，并对如何合理利用能源促进经济增长提出一些可参考建议，在国民经济增长的同时，实现能源低消耗和高利用，促进贵州经济可持续发展。

关键词:

能源消费经济增长回归分析SAS

GuizhouProvinceandtheeconomicgrowthofenergy

consumptionanalysis

LiFumei

（Grade2006、SchoolofCollegeGuizhouUniveisityfornationalities）

Abstract:

Theenergysourceisthedrivingforceofeconomicgrowthisthefiindamentalguaranteeofeconomicandsocialoperation・Establishedbasedontheenergyofmodernsociety；andcoordmatethedevelopmentofenergyconsumptionandeconomicrelations.OfenergyconsumptioninGuizhouProvinceChangesinstateandnationaleconomy,changesinnationaleconomicgiowth。

lowconsumptionandhighaclueviiigenergyuse,usingstatisticalmethodsofregressionanalysis,thepromotionofsustamedeconomicgrowthinGuizliouProvince.

Keywords:

EnergyconsumptionEconomicgrowthRegressionAnalysisSAS

贵州省能源消费与经济增长的分析1

摘要1

Abstractii

第一章.序言1

第二章.回归模型知识准备2

2.1回归分析的思想2

2.2线性回归模型及其假设条件2

2.3一元线性回归模型的参数估计4

2.4一元线性回归模型的假设检验和残差分析4

第三章.贵州省能源资源的分布及消耗现状6

3.1主要能源资源的分布状况6

3.2主要能源资源的消耗情况和存在问题7

第四章.贵州省能源消耗结构变动9

4.1三次产业结构变动与能源消耗结构变动9

第五章.贵州省GDP与能源消费的数据分析11

5.1能源消费的弹性系数11

第六章.实例分析13

6.1数据來源及模型变量说明13

6.2SAS程序的处理及结果13

第七章.对贵州能源消耗和经济可持续发展一些建议和措施18

参考文献20

成果声明21

致谢22

第一章.序言

能源是人类活动的重要物质基础，无论是家庭生活还是社会经济的运行都离不开能源的保障。

能源的利用情况和经济可持续发展更是密切相关：

一方面，能源作为生产和生活的必需物质支撑着社会经济的可持续发展；另一方面,在能源的生产消费过程中，会产生大量对环境造成不良影响的污染物、废弃物，直接改变生态环境状况。

此外，目前人类利用的能源绝大部分属于不可再生资源。

对能源超量、不合理的开发利用将直接影响到人类的可持续发展。

不同产业（行业）的能耗水平不同，在产业结构中，如果能耗水平高的产业比重大，则整个国民经济的能源消耗量就会提高；反之，则能源消耗的水平下降。

能源作为国民经济的基础产业，长期以来对保证国民经济持续、快速、健康发展以及人民生活的改善,发挥着十分重要的作用。

在贵州经济的发展中，存在着许多的不足，比如内部经济发展水平相差较大,受地理位置、经济发展条件，发展基础的影响，各个地方经济发展不平衡，产业结构不合理、技术落后等，导致贵州整体经济发展较慢。

十五以前，中国经济发展速度相对较慢。

加入WTO后，为了缩小与其它国家的差距，加大对经济发展的投入，而经济发展必须依赖于对能源的消耗，能源是经济发展的前提与保障。

一系列的经济发展要求和政策提出之后，中国经济有了快速的发展。

作为能源大省,贵州利用自身的先决条件，朝着政策要求方向发展，经济也有了较快发展。

但是对能源的不合理开发和利用，能耗速度较快，经济发展主要是一种粗放式的发展模式。

本文利用贵州省1997-2007年GDP和能源消费总量数据和一元线性回归模型方法，分析近几年贵州省GDP增长与能源消费之间存在的关系，经济增长对能源消费的依赖程度。

并对近儿年贵州省的产业结构和能耗结构作一些浅显分析，对经济发展与能源消费之间存在的问题提出一些可参考建议，以期实现能源消耗和经济可持续发展。

2.1回归分析的思想⑴

回归是研究一个变量Y（乂称因变量）对另一个或多个变量X（乂称自变量）的依赖关系，目的是在于通过自变量的给定值，來预测因变量的平均值或某个特定值。

需要解决以下儿个问题：

（1）构建因变量与自变量之间的回归模型，并依据样本观测值对回归模型中的参数进行估计，给出回归方程。

（2）对回归方程中的参数和方程本身进行显著性检验。

（3）评价自变量对因变量的贡献。

（4）利用所求得的回归方程对因变量进行预测，对自变量进行控制。

2.2线性回归模型及其假设条件

在回归分析中，因变量Y和自变量X之间的关系通常可用以下带有条件期望的方程表示：

Y=E（Y/X）+e（2.1）

其中，E（Y/X）为变量Y关于变量X的条件均值，£为随机误差，称方程（2.1）式为Y关于X的总体回归模型。

由于条件均值E（Y/X）是变量X的函数，所以可记为：

E（Y/X）=f（X）（2.2）

其中，/（X）为X的某个函数，方程（2.2）式被称为总体回归方程，它表明了Y的条件均值与X之间的关系。

在回归分析中，若函数/（X）只含有一个自变量，则称为一元回归；若含有两个或两个以上的自变量则称为多元回归。

若/（X）是X的线性函数，即：

/（X）=Z7o+AX1+Z?

2X2+--+AXa（2.3）

其中，0。

，屈，…伏为未知参数,称为回归系数，则称方程（2.3）式为线性回归方程，而方程：

Y=E（Y^X）+s=fl0+/3lXl+fl2X2+--+fikXk+e（2.4）

则称为线性回归模型。

特别地，当模型中只有一个自变量时称为一元线性回归模型，其一般形式表示为：

Y=PQ+P{X+£（2.5）

对于一元线性回归，如果对自变量和因变量有一个容量为n的观测值（兀，儿），（1=1,2,…,n）,则一元线性回归模型为：

X=0o+0M+£（i=,2,…，n）（2.6）

如果记：

■■

>T1

1xj

儿

_1r

LA」丨

则方程（2.6）可以表示为以下矩阵形式：

Y=XB+£（2.7）

在经典的线性回归分析中，一般有以下假设：

（1）随机误差项均值为0,即E（w）二0。

（2）对每个i,随机误差项6的方差均为且各误差项之间相互独立，即:

COUG・，6）=0,iHj（i,j二1,2,…，n）,用矩阵表示为：

E（£S）=a21其中，I为n阶单位阵。

（3）自变量是非随机的确定性变量。

（4）自变量和误差项互不相关，即C"（X,w）=0

（5）为进行假设检验，通常还进一步假设误差项服从均值为0。

协差阵为o■订

的正态分布，即$〜N（0,（72/）o

对于一元线性回归模型，只有一个自变量，所以不用考虑自变量之间的共线性。

2.3一元线性回归模型的参数估计

在满足假定回归模型（2.7）式，用最小二乘估计方法其参数估计为：

A=y-士g—%）（”•—y）

丈3-无）2

/=1

_1〃_\n其中元二—工旺，y二—工x

则有：

x从而有：

〃一上<=1

2.4一元线性回归模型的假设检验和残差分析

在一元线性回归分析中，对n组独立观测运用最小二乘法估计出总体回归方程中的参数后，总体回归方程的估计可表示为：

y=A+Be

得出回归估计方程后，要对这个方程拟合得好坏，因变量与自变量之间是否线性

SSR

~SST

进行检验。

一般情况下，方程拟合得好坏用拟合优度指标用來反映,

’SSE

=1—

SST其中，SST=工®-刃2称为总离差平方利SSR=^yi-y）2称为回归平方和,它表示自变量对总离差的贡献，SS£=》（x-氏尸称为残差平方利它表示来自误差项对总离差的贡献。

SST=SSR+SSE。

用越大，越接近于b表明拟合得越好。

因变量与自变量之间的线性关系用F检验，尸=竺〜尸（1/-1-1）

MSE

其中，msr=竺称为回归均方和，称为误差均方和。

在给定的

1/?

-1-1

显著性水平下，如果样本观测值计算的F值大于化（1,〃-1-1）,则自变量与因变量之间有显著的线性相关，否则，变量之间有具有显著的线性关系。

在SAS中，一般通过F值对应的概率值來判断变量之间线性关系的显著性。

若F值对应的概率值小于给定的显著性水平，则因变量与自变量存在显著性的线性关系，否则线性关系不显著。

回归参数的显著性检验用T检验，原假设为：

Hq:

A=0（i二0,1）

检验统计量为：

t=-^~=购互〜心一2）

检验思想就是看参数0°,与0是否有显著差异性，如果参数0°,0|不等于0,则有显著性差异，否则不显著。

在SAS中，一般通过t值所对应的P值來判断回归参数0。

，0】与0是否有显著性差异，若t值所对应的P值小于给定的显著性水平，则回归参数0°,0|与0有显著性差异。

残差分析也是诊断回归模型拟合状况的一种有效方法，一般通过作残差图可以看出拟合得好坏。

在回归模型中误差项的假定是：

零均值、同方差、不相关入正态性，即®〜川（0,矿）。

误差项的估计量为反映6的分布特性，记口心厂刃称为残差。

因此应近似服从N（0,沪），从而标准化残差%应近似服从2（0,1）,5的估计量为J睡所以标准化残差的估计量也近似服从标准正态分布，即：

"急〜阿）

以免为横坐标，以耳为纵坐标作散点图，则得到的图形标准化残差图。

一般來说,如果回归直线拟合得较好，则残差图中应有95%的点在e,=-2和©=+2的两条直线之间随机分布。

第三章.贵州省能源资源的分布及消耗现状

3.1主要能源资源的分布状况

贵州省消耗的能源方要包括煤炭、电力、天然气。

其中前两项的比重大，天然气的消耗比重较小。

贵州水、电、煤多种能源兼备，水能与煤炭优势并存，水火互济。

就资源地理分布情况来看①，贵州是中国南方煤炭资源最丰富的省区，素以“西南煤海”著称。

贵州含煤炭面积占总面积的40%以上，除东部有的属少煤炭、缺煤炭区外，省内各地多有产出。

86个县（市）中有74个产煤炭。

相对集中于西部的盘县、水城、六枝和织金、纳雍、大方、金沙等县，其次在黔北的桐梓、仁怀、习水、遵义与中部的贵阳-安顺一带和黔西南地区也有较多产出分布。

六盘水煤炭田与织纳煤炭田分别是贵州炼焦用煤炭与无烟煤炭的最重要产区。

全省煤炭品种多，质量较好，不仅有大量炼焦用煤炭，更有十分丰富的可供化工、冶金、电力等多种用途的无烟煤炭。

其中低硫-特低硫、低中灰-中灰、特高-高热值优质煤炭占有相当比重。

历年勘查探明的资源储量达535亿吨，经长年开采消耗后保有储量529亿吨，其中炼焦用煤炭106亿吨，无烟煤炭354亿吨。

保有资源储量仅少于山西、内蒙、陕西、新疆，排列全国第五，系江南之首，是南方12个省（市、自治区）的资源储量总和，成为中国南方最大的煤炭资源基地。

尤其是可供开发利用的优质煤炭资源储量丰富，占全省总量的1/3左右。

由于贵州的地理位置的特殊性⑸，山高深谷，地貌多样，丰富的煤炭资源和水资源促进了贵州省的电力工业发展，电力的开发成本低，火电、水电每千瓦的装机仅为全国的平均造价的75%左右。

贵州距离东南部位负荷中心较近，有输送电力的区位便宜，在“十一五”区间，贵州省的电力资源包括水电和火电的开发。

由于贵州的煤炭有86%储量分布的六盘水、毕节、遵义等地区，这种集中分布大大方便了火电厂的兴建，形成了安顺、贵阳、清镇、遵义、水城、盘县、凯里、都匀等一批火电厂。

贵州水能资源蕴藏量为1874.4万千瓦，位全国第六位，丰富的水资源非常有利于水电站的修建，贵州己有乌江渡、天生桥、猫跳河、东风等一批水电站以及一些县镇的小型水电站。

此外，贵州还有全省的市、州、地、县的电路与四川、云南、广西、广东大电网相联结的外输电路组成的电网。

贵州

省的天然气资源在50〜60年代就有了调查研究，主要分布在凯里一瓮安一福泉区，乌当一洗马河区，平坝一安顺区，镇宁一兴仁一贞丰区，黔西一大方一织金区，六枝一盘县一水城区。

3.2主要能源资源的消耗情况/和存在问题

表3.1

能源消耗总量及构成百分比（%）

能源消费总量

原煤

天燃气

电力

1997

100.00

72.10

2.20

9.30

1998

100.00

72.60

2.30

9.50

1999

100.00

68.50

2.60

11.10

2000

100.00

64.90

2.40

13.20

2001

100.00

44.00

1.80

39.90

2002

100.00

47.20

1.60

36.40

2003

100.00

46.80

1.30

37.70

2004

100.00

52.70

1.10

32.30

2005

100.00

49.60

1.20

35.30

2006

100.00

45.90

1.10

34.10

2007

100.00

40.50

1.00

37.40

图3.1

从图3.1中可以看出，在九五期间，贵州省的能源绝大部分是來源于煤炭，煤炭消耗比重达到了72%左右，而电力和天然气的用量较少，消耗比重只占10%左右和2%左右。

从98年开始，煤炭的消耗比重有明显的下降，到2001年，降到了45%以下，幅度变化为20%,这是由于电力的新起利用引起的结果。

然后乂开始上升，到2004年上升到了54%左右，幅度变化约为10个百分点。

随后几年里乂下降，到2007年，消耗比重为40%。

2000年到2001—年间，电力的消耗比

重迅速上升，消耗比重由2000年的13.2%上升到2001年的40%,这是由于在十五期间电力资源的开发和利用。

在随后的儿年里，消耗比重有升有降，但变化幅度都不是很大，到2007年消耗比重与2001年相差不大，几乎持平。

天然气在贵州的使用率不是很高，九五期间的消耗比重都不超过5%,近10年來的比重有减小的趋势，但不明显。

从各种能源的消耗比重变化趋势來看，随着近几年科技水平的提高，循环经济的政策导向等有效措施的实施，使得能源资源消费结构调整有了成效，但是成绩不并不明显。

长期以來，贵州的能源消费存在着三大问题⑷，具体分析如下：

（1）能源使用效率低

尽管近年贵州省万元生产总值的能源消耗水平总体略有下降，但与全国平均水平相比，明显偏高，平均高出2吨标准煤以上。

通过与2000年可比价的能耗水平相比可以发现，贵州省万元生产总值的能源消耗水平从上个世纪80年代至今，下降幅度缓慢，而全国的能源消耗水平却呈现梯度式下降，从而导致贵州省的万元生产总值能源消耗与全国平均水平的差距逐渐拉大，这与贵州省本身的产业结构有关。

（2）工业耗能比重大，对能源的依赖程度高

在能源消费总量中，贵州省工业消费比重过大，平均在60%以上，2004年其至达到70%以上，与发达国家的平均30%-40%的比重相比，明显高出很多。

主要原因是贵州省工业中高耗能产业比重大和能源使用效率低。

（3）煤炭消费比重大

贵州省是煤炭资源大省，也是典型的“富煤贫油”省，能源消费结构单一,煤炭在一次能源生产总量中的比重高达90%左右，近年的电力工业逐步壮大，发电装机60%以上是燃煤发电，其终端消费中煤炭在能源构成中的比例也一直在60%左右。

由于缺乏石油、天然气等资源，能源消费主要依赖煤炭。

第四章.贵州省能源消耗结构变动

4.1三次产业结构变动与能源消耗结构变动⑸

图4.11997-2007年贵州省三次产业结构比重

数据来源问

表4.1

贵州省1997—

•200T年的GDP总量及构成

总值

第一产业

第二产业

第三产业

1997

792.98

271.83

293.47

227.58

1998

841.88

246.89

326.03

250.96

1999

911.86

267.57

348.59

295.7

2000

993.53

270.99

387.85

334.69

2001

1084.9

274.17

419.74

390.99

2002

1185.04

280.83

474.68

429.53

2003

1356.11

298.37

579.31

478.43

2004

1591.9

334.11

714.66

543.13

2005

1979.05

368.94

826.63

783.49

2006

2282

393.17

980.78

908.05

2007

2741.9

446.38

1148.27

1147.25

图4.1清晰地反映了贵州省近10年三次产业结构变动趋势。

在九五之后，三次产业之间的比例关系有了明显的改善，产业结构正向合理化方向变化。

第一产业在GDP中的比重呈现持续下降的态势，同时内部结构得到改善；第二产业的比重经历了不断波动的过程，但长期35%〜45%之间，工业内部结构得到升级；第三产业在国民经济中的比重处于不断上升的过程之中，增加值比重由1997年的28%增加到2007年的40%o

表4.2

笫一产业

5.64

第二产业

第三产业

58.72

10.41

7.32

59.31

10.01

5.25

61.88

10.58

5.23

62.45

10.77

5.19

61.69

11.45

5.25

61.41

11.84

4.53

67.82

10.55

数据来源力

图4.2贵州省1997-2003年三次产业能耗比重

由图4.2可以看出，九五到十五期间，贵州省第一产业能耗比重没有明显的变化，除1997年稍有增大外，其它几年几乎都保持在5%左右；第二产业能耗比重最大，总体有上升的趋势；第三产业能耗比重大于第一产业，但在这几年期间也没有明显的变化，保持在10%左右。

现在把图4.1和图4.2联合起來看，这段期间，第一产业的比重下降，而能耗比没有下降，说明了一产业的单位产值能耗上升了，而第二产业比重上升，产业能耗比重也有所上升。

但是，产业比重变化幅度大，相对而言，第一产业的单位产值能耗没有第二产业大，第三产业比重上升，变化幅度最大且能耗比没有明显的变化，说明了第三产业单位能耗最小，总的來说，贵州省的经济主要來源于第一产业和第二产业，但是这两产业的能耗比较大，能源投入较多，这是一种依赖能源而发展的产业，而贵州的能源乂主要是以一次能源为主，这不利于可持续的发展。

重点就是要大力发展第三产业，因为第三产业能耗比较小，对环境污染小，符合经济可持续发展策略。

第五章.贵州省GDP与能源消费的数据分析

表5.11997—2007年贵州省能源消耗总量与GDP总量

能源消费总量

GDP

年份

万吨标准煤

亿元

1997

2807.21

792.98

1998

2982.87

841.88

1999

285&66

911.86

2000

2852.97

993.53

2001

4149.84

1084.90

2002

4159.02

1185.04

2003

4998.69

1356.11

2004

5323.43

1591.90

2005

5981.64

1979.05

2006

6440.47

2282.00

2007

6816.56

2741.90

数据来源

5.1能源消费的弹性系数

通常用能源消费弹性系数來表示能源消费增长速度与国民经济增长的速度之间的比例关系指标，它的计算公式为⑹：

能源消费弹性系数=能源消费量年平均增长速度/国民经济年均增长速度

根据表5.1的数据，经过计算得出表5.1.1中所示结果：

表5.1.11997-2007年贵州省能源消耗弹性系数

能源消费平均增灿）生产总值年平均增长鮒能源消耗弹性系数

1997

8.58

10.16

0.84

1998

6.26

6.17

1.01

1999

-4.23

8.31

2000

-0.13

8.96

2001

45.46

9.20

4.94

2002

0.22

9.23

0.02

2003

20.19

14.44

1.40

2004

6.50

17.39

0.37

2005

12.36

24.32

0.51

2006

7.67

15.31

0.50

2007

5.84

20.15

0.29

从表5.1.1中可以看出,1999年和2000年能源消耗是负的平均增长率，因此

这一年在数值上得不出弹性系数。

1997年能源的消费的平均增长速度都小于国民经济年平均增长速度，在1998年大于国民经济的年平均增长速度，国民经济年平均增长速度有所减慢。

之后两年能源消费年平均增长速度呈现负增长，但是国民经济年平均增长速度加快了，在2003年速度超过了10%,能源的消耗年平均增长速度为20.19%,能源消耗弹性系数为1.40。

虽然说国民经济发展快了，换來能源耗量大幅上升，加上技术水平提高缓慢，经济结构出现一些不合理的现象，有些生产的管理不够科学，造成能源利用率较低，浪费现象严重。

但至2007年，速度达到了20.15%。

，能源消耗年平均增长速度不稳定，但总的來看有所减慢,至2007年，能源消耗年平均增长速度为5.84%,比1997年下降了46%。

2004年以后，国家意识到问题的存在，开始提倡循环经济、生态经济的发展。

贵州省实行了国家经济政策，加上很多新能源的出现和利用，能源消耗平均增长率下降，能源消耗弹性系数也回落到0.5以下。

这是能

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