煤炭价格波动对三次产业的非对称影响效应研究

杨美臣 杨元坤 张 伟

(1.泰安华阳热电有限公司，山东省泰安市，271000； 2.山东铁雄新沙能源有限公司，山东省菏泽市，274900)

★ 经济管理 ★

煤炭价格波动对三次产业的非对称影响效应研究

杨美臣1杨元坤2张 伟1

(1.泰安华阳热电有限公司，山东省泰安市，271000； 2.山东铁雄新沙能源有限公司，山东省菏泽市，274900)

基于2005年1月至2016年3月的月度数据，运用非线性自回归分布滞后模型(NARDL)研究了煤炭价格波动对中国三次产业的非对称影响效应。实证结果表明，煤炭价格波动对三次产业均存在着长期非对称影响效应，即煤炭价格上涨时产生的影响远远大于价格下降时的影响，且对第三产业产生的非对称影响效应远大于第二产业；但短期内煤炭价格波动对三次产业均不存在非对称影响效应。结合国内产业结构转型与升级的现实状况，分析煤炭价格波动对三次产业的非对称影响效应深层次原因，提出了能源供给侧结构性改革和产业结构优化等方面的政策建议。

煤炭价格 产业结构 NARDL模型 非对称影响效应

改革开放以来，特别是加入世界贸易组织后，中国在国际上的竞争力明显增强，但随着要素成本逐步提高，传统的产业结构不能满足国内经济可持续发展的需求，因此中央政府开始从供给侧发力，加快产业结构的转型和升级。在此期间，中国的三次产业结构也发生了巨大的变化。从三次产业对国内生产总值GDP的贡献率上看，第一、第二、第三产业的贡献率分别从1978年的9.8%、61.8%和28.4%调整为2014年的4.7%、47.8%和47.5%，第一产业和第二产业的贡献率大幅下降，同时第三产业迅速增长，说明产业结构逐步优化和升级。而煤炭行业作为国民经济的上游产业，其价格的变化会对下游各相关行业的成本和价格产生影响，从而间接地影响经济格局，促进产业的发展、新产业的诞生及技术的创新。此外，随着中国各地出现严重的“雾霾”天气，环境污染问题越来越被关注。中国以煤炭为主的能源生产与消费结构是导致环境污染的主要原因，而工业又是耗能最大的产业部门，也是最大的碳排放来源。再加上先前中国经济的粗放型发展模式，让环境问题变得更加严峻，中国产业结构的调整和升级迫在眉睫。因此，探究中国煤炭价格波动对三次产业的影响将对产业结构调整和环境保护提供积极的指导意义。

由于煤炭价格对中国产业结构、宏观经济都存在着重要的影响，现有文献从煤炭价格对经济的影响、煤炭价格对各相关产业的影响等方面进行了研究。王立杰等(2014)研究了煤炭价格下降对中国宏观经济的影响；丁志华等(2014)研究了煤炭价格波动对中国实体经济的影响；杨军等(2012)应用投入产出模型研究了煤炭价格波动对我国各相关产业的影响；林伯强等(2012)通过构建社会核算矩阵，运用CGE方法分析了石油和煤炭两种能源价格上涨对我国各产业的影响。

由于中国的能源消费结构与西方国家存在着较大的差异，目前对于西方国家的研究大多数都是以能源或石油为研究对象，探究能源或石油价格的本身特性、对经济的影响等。而国内学者对煤炭价格波动对三次产业的影响研究较少，没有深入具体地分析对三次产业的影响方式和程度，多数停留在能源对产业结构的描述或转换层面上，很少突出分析中国以煤炭为主的能源结构特点对产业结构的影响。为此，本文采用非线性自回归分布滞后模型(NARDL)，基于2005年1月至2016年3月的月度数据，研究中国煤炭价格波动对三次产业的非对称效应，并分析其背后原因，为相应政策的制定提供支撑。

1 模型和数据

1.1 非线性自回归分布滞后模型(NARDL)

非线性自回归分布滞后模型(NARDL)是把外生变量分解成增加量和减少量两个变量来探究非平稳时间序列之间长期和短期的非对称关系。由于大多数的价格时间序列为非平稳序列，因此NARDL模型适合研究和分析煤炭价格对三次产业的非对称影响效应。

通过误差修正模型(ECM)可以研究单整变量之间的动态关系。使用一个约束的误差修正模型(UECM)构造ARDL协整的方法可以描述对称协整关系。而ARDL模型的一大优点就是不用管变量是否同为I(0)过程或同为I(1)过程，都可以用ARDL模型来检验变量之间的长期关系，这是标准的协整检验所做不到的。当各变量的平稳阶数不能确定时，使用ARDL模型是最适合的。因此，假设在不存在非对称协整的条件下，可以用线性ARDL-ECM模型来描述煤炭价格对三次产业的动态影响。

(1)

式中：gj——第一产业、第二产业和第三产业增加值；

p——煤炭价格；

L——取自然对数；

Δ——一阶差分；

m，n——煤炭价格和三次产业的最大滞后阶数。

根据Wald系数约束法来验证式(1)中的协整关系，即令ρ=δ=0与ρ≠0、δ≠0相比较，如果ρ=δ=0显著，说明存在协整关系；反之，则不存在。

(2)

通过式(1)和式(2)可以构造出非对称协整的误差修正模型(ECM)来研究两个变量之间的长期和短期的非对称关系。

(3)

1.2 数据来源及预处理

本文采用月度数据进行实证分析，研究区间为2005年1月至2016年3月。煤炭价格采用煤炭开采和洗选业出厂价格指数，数据来源于中经网产业数据库。采用第一产业、第二产业和第三产业增加值代表三次产业，数据来源于国家统计局数据库。由于第一产业、第二产业和第三产业增加值为季度数据，为了保持数据类型的一致，本文借鉴于伟等(2005)和丁志华等(2013)在处理GDP数据时所运用的方法，通过工业增加值的月度数据计算出工业增加值的季度数据，然后计算出各个月份的工业增加值权数，并基于每个月份的工业增加值权数和三次产业增加值的季度数据进一步得出三次产业增加值的月度数值。为了消除时间序列数据的异方差性，对数据取自然对数，并把第一、第二、第三产业增加值和煤炭价格的自然对数序列分别记为LF、LS、LT和LP。

2 实证分析

2.1 单位根检验

使用PP检验法对LF、LS、LT和LP及其一阶差分序列进行单位根检验，检验结果见表1。结果表明，LS、LT和LP序列均不能拒绝单位根的原假设，但其一阶差分在1%的显著性水平上均通过检验，说明原序列是非平稳序列，而其一阶差分序列均为平稳序列，即一阶单整I(1)；而LF序列在1%的显著性水平上通过检验，说明LF序列为平稳序列。因此，可以采用NARDL模型来研究煤炭价格波动对三次产业的影响效应。

表1 PP单位根检验结果

注：***表示在1%水平上统计显著

2.2煤炭价格波动对三次产业非对称效应的实证分析

在实证分析煤炭价格波动对三次产业的影响效应之前，需要确定模型中的最优滞后阶数并选择最适合的ARDL和NARDL模型。首先，本文采用AIC准则来确定模型中各变量的最优滞后阶数；然后，通过式(1)、式(3)、式(4)和式(5)来估计煤炭价格波动对三次产业的对称或非对称影响效应，应用Wald检测来确定其是否存在长期、短期非对称关系，根据AIC准则进一步选择最优模型。

2.2.1 煤炭价格对第一产业影响的结果分析

采用最大滞后阶数m=n=5，使用AIC准则确定模型的最优滞后阶数为m=2、n=2，因此采用ARDL(2，2)和NARDL(2，2)模型进行估计，结果见表2。结果显示，长期非对称的NARDL模型最适合描述煤炭价格波动对第一产业的动态影响。

由此模型的估计结果看，煤炭价格的长期正向冲击系数(δ+)在5%的水平上显著，而长期负向冲击系数(δ-)并不显著，且正向冲击系数远远大于负向冲击系数，说明煤炭价格上涨时对第一产业的影响远大于价格下降时的影响。但发现煤炭价格长期负向冲击系数的估计值为负数，这是不切合实际的。对于短期影响效应，当期煤炭价格波动对第一产业增加值产生正向影响，滞后一期煤炭价格波动对第一产业增加值产生负向影响。从显著性系数的大小来看，煤炭价格每变动1个百分点将导致第一产业增加值累计相应变动-0.79个百分点。出现上述情况的主要原因在于：一是第一产业是指农、林、牧、渔业(不含农、林、牧、渔服务业)，它们在发展过程中所使用的煤炭数量比较少，即与煤炭的关联性较低；二是第一产业作为国民经济的基础产业，支撑国民经济建设和其他产业发展，关系到社会稳定大局，国家对农、林、牧、渔业等扶持力度较大，使得第一产业受煤炭价格波动的直接影响较小。

表2 煤炭价格对第一产业的模型估计结果

注：(1)***、**和*分别表示在1%、5%和10%水平上统计显著；(2)圆括号内的数据表示p值；(3)WCT表示为应用Wald检测来检验是否存在协整即协整检验，WLR表示通过使用Wald检测的原假设(δ+=δ-)来检测是否长期对称，而WSR为通过使用Wald检测的原假设来检测是否短期对称；(4)L+、L-分别表示正向冲击和负向冲击的长期系数；(5)AIC是信息标准，用来确定最优滞后阶数和模型；(6)R2表示该模型的拟合程度；(7)ARCH表示回归模型的残差是否存在ARCH效应

2.2.2 煤炭价格对第二产业影响的结果分析

分析过程和第一产业相似，设定最大滞后阶数m=n=5，采用AIC准则确定模型的最优滞后阶数为m=5、n=1，故采用ARDL(5，1)和NARDL(5，1)模型进行估计，结果见表3。结果显示，长期非对称的NARDL模型是最适合描述煤炭价格波动对第二产业的动态影响。从模型的估计结果看，煤炭价格的长期正向冲击系数(δ+)在5%的水平上显著，而长期负向冲击系数(δ-)在10%的水平上显著，且正向冲击系数远大于负向冲击系数，说明第二产业受煤炭价格上涨时的影响远远大于其价格下降时的影响。煤炭价格上涨和下降对第二产业的长期非对称系数分别为0.2488和0.1682，说明煤炭价格每增加1个百分点，第二产业增加值将增长0.2488个百分点；而煤炭价格每下降1个百分点，第二产业增加值将降低0.1682个百分点。对于短期影响效应，当煤炭价格每变动1个百分点，将导致第二产业增加值相应变动0.2783个百分点。

由于我国富煤、贫油、少气的能源资源特征，第二产业中电力、热力、冶金、建材、化工等重化工业消耗的主要能源是煤炭，所以煤炭价格的波动对第二产业的增加值会产生直接影响。统计数据显示，2015年的煤炭消费结构中，煤炭消费量为36.98亿t，其中电力行业耗煤18.39亿t，占全年煤炭消费总量的一半。虽然自2004年开始国家发改委实施煤电价格联动以缓解部分发电企业的成本压力，但由于电力行业作为国民经济的基础产业，政府对电价管制较为严格，导致煤炭价格波动对第二产业产生长期非对称影响。

表3 煤炭价格对第二产业的模型估计结果

2.2.3 煤炭价格对第三产业影响的结果分析

分析过程和第一、第二产业相似，采用最大滞后阶数m=n=5，依据AIC准则确定ARDL(2，1)和NARDL(2，1)模型进行估计，结果见表4。结果表明，具有长期非对称关系的NARDL(2，1)模型适合于描述煤炭价格波动对第三产业的影响效应。由模型的估计结果看，煤炭价格的长期正向冲击系数(δ+)在1%水平上显著，而长期负向冲击系数(δ-)并不显著，且正向冲击系数远大于负向冲击系数，说明与煤炭价格下降相比，煤炭价格上涨对第三产业的影响更加显著。煤炭价格上涨和下降对第三产业的长期非对称系数分别为0.2641、0.0261，说明煤炭价格每增加1个百分点，第三产业增加值将增长0.2641个百分点；而煤炭价格每下降1个百分点，第三产业增加值将降低0.0261个百分点。对于短期影响效应，当煤炭价格每变化1个百分点，第三产业增加值将相应变动0.1031个百分点。

随着国内经济结构的转型升级和新兴产业的发展，第三产业得到了迅速发展，尤其是物流行业已经逐步发展成为一个新兴产业部门，在国民经济中占据越来越重要的地位，而煤炭行业的生产和运输与物流行业存在着密切的关系。由于煤炭生产的特殊性以及资源分布和需求之间呈现逆向分布的特征，物流行业自身的物流节点多、物流线路长等特点，使煤炭的运输成本居高不下。如梁姗姗和周敏(2007)的研究结果表明，由于煤炭生产过程中所需要的原材料、零部件等辅助材料的需求量十分巨大，并且原材料分布不均，这种长距离大量煤炭生产资料的运输，使得煤炭行业的储运成本增加，直接导致我国煤炭行业储运成本占总成本的10%～50%。此外，杜洋和段玉玲(2010)的研究也表明，煤炭行业中每年其运输成本占据总成本的40%～60%，而且占据物流行业总成本的比例居高不下。因此，为了平衡煤炭行业需求量的持续增加，要适量增加煤炭的生产量，从而加大了对其辅助材料和成品的运输量；煤炭价格会随煤炭行业需求量的增加而上涨，进而使运输费用增长，直接或间接地增加了物流行业的收入。而中国近年来为了实现转型升级发展的需求，特别是经济发展处于放缓阶段时，更是大力鼓励发展第三产业。上述原因导致了煤炭价格波动对第三产业的增加值产生非对称影响效应。

通过比较煤炭价格冲击对三次产业的长期系数，发现第三产业受煤炭价格波动的影响大于第二产业，而第一产业与煤炭的关联比较少且受国家政策的大力扶持，使所得估计值与实际不符。对于第二产业和第三产业，由于现阶段的结构调整、节能降耗、安全生产、提高产业集中度等多个目标的规划和发展，使重化工业领域面临着很大的挑战，而服务行业得到迅速发展，其中最具代表性的是物流行业。如王选庆(2013)研究结果表明，中国整体上反映物流指标很重要的一点是社会物流总费用，其中1991年社会物流总费用占GDP的比例是24%，在随后的几年虽然有所下降，但一直都维持在18%左右。由此可见，社会物流总费用偏高，占GDP的比率较高，直接提高了第三产业对GDP的贡献率。

表4 煤炭价格对第三产业的模型估计结果

3 结语

基于非线性自回归分布滞后模型(NARDL)实证分析了煤炭价格波动对三次产业的非对称影响效应，结果表明，煤炭价格波动影响最大的是第三产业，其次是第二产业，而由于受历史和自身条件的限制，煤炭价格波动对第一产业的影响不符合实际情况。

(1)由于政府对第一产业的特殊优惠政策，导致煤炭价格对其长期影响的估算结果不符合实际情况。但第一产业作为基础性产业，在国内生产总值中占有一定的份额，所以在科技化和市场化的大背景下，应该加快实施科技兴农、农业合作战略等政策，保证与我国经济发展同步，进而保证其基础性地位。

(2)煤炭价格波动对第二产业存在着长期非对称影响的分析表明，与煤炭价格下降相比，煤炭价格上涨时对第二产业的影响更加显著。政府应充分利用煤炭价格下降对第二产业影响不显著这一实证结论，深化加快能源供给侧结构性改革，促进中国能源行业的健康可持续发展。实际上，我国也相继出台了煤炭市场化、电力市场化等能源供给侧结构性改革政策。

(3)煤炭价格波动对第三产业存在着长期非对称影响，且远大于对第二产业的影响效应，说明在产业结构的转型、升级过程中，应该适当控制煤炭价格的大幅度波动，尽最大可能减少对第三产业的负面影响，加快第三产业的经济发展。虽然煤炭运输对第三产业的增加值做出了巨大贡献，但这种粗放式发展也对环境、交通运输等方面造成了很大程度的恶性影响。受我国煤炭资源分布不平衡与全国各地区经济发展不匹配的影响，煤炭运输的日益增长造成了以铁路为主的运煤能力不足，加大了公路运输负担。因此，政府相关部门应该缓解铁路、公路的运输能力，输煤输电并举，使国家的运输系统达到全局最优化，为全国的经济发展、环境保护做出贡献。

[1] 李文博，龙如银，丁志华.线性和非线性双重视角下煤炭价格波动对中国经济增长的影响[J].资源科学，2015(10)

[2] 王立杰，高志远.煤炭价格下降对我国宏观经济的影响[J].科学决策，2014(7)

[3] 丁志华，李文博，周梅华等.煤炭价格波动对中国实体经济的影响研究[J].北京理工大学学报(社会科学版)，2014(2)

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[6] 梁姗姗，周敏.煤炭企业物流模式选择思路研究[J].实验研究，2007(17)

[7] 杜洋，段玉玲.供应链环境下煤炭企业物流配送模式决策研究[D]. 焦作：河南理工大学，2010

[8] 隋广琳，张冠华.我国煤炭价格波动周期特征分析及预测研究[J].中国煤炭，2015(11)

Studyontheasymmetriceffectofcoalpriceonthethreeindustries

Yang Meichen1, Yang Yuankun2, Zhang Wei1

(1. Shandong Huayang Heating Power Co., Ltd., Taian, Shandong 271000, China; 2.Shandong Tiexiong Xinsha Energy Co., Ltd., Heze, Shandong 274900, China)

The present work endeavors to study the asymmetric effect of coal price on the three industries by applying nonlinear autoregressive distributed lag (NARDL) model based on the monthly data from January 2005 to March 2016. The results indicated that there were long-term asymmetry effect of coal price fluctuations on the three industries, which means the effects, when coal price was rising up, was far greater than that when the price was going down, and the effect of coal price on the third industry has been far outweigh than the second industry. But in the short term, coal price fluctuations did not have asymmetric effect on the three industries. Thus, combined with the reality of transformation and upgrading of domestic industrial structure, the underlying causes of asymmetry effect of coal price fluctuations on the three industries were analyzed, and the relevant policies and suggestions on energy supply side structural reform and industrial structure optimization were put forward.

coal price, industrial structure, NARDL model, asymmetric effect

杨美臣，杨元坤，张伟. 煤炭价格波动对三次产业的非对称影响效应研究[J].中国煤炭，2017，43(10):26-32.

Yang Meichen, Yang Yuankun, Zhang Wei. Study on the asymmetric effect of coal price on the three industries [J].China Coal，2017，43(10):26-32.

TD-9

A

杨美臣(1989-)，女，山东菏泽人，硕士，现就职于山东泰安华阳热电有限公司，主要研究方向为能源经济。

(责任编辑 宋潇潇)