رابطه رشد اقتصادی و مصرف انرژی در ایران (تحلیلی از مدل‌های علیت خطی و غیرخطی)

نویسندگان

1 هیات علمی دانشکده اقتصاد دانشگاه علامه طباطبائی

2 عضو هیات علمی دانشکده اقتصاد دانشگاه علامه طباطبائی

3 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده اقتصاد علامه طباطبائی

چکیده

رابطه علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی یکی از موضوعات مهم اقتصاد انرژی است که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال مطالعات قبلی در ایران رفتار غیرخطی این دو متغیر که می­تواند به عنوان نتیجه­ای از شکست­های ساختاری باشد را نادیده گرفته­اند. در این مطالعه علاوه بر آزمون علیت مرسوم خطی گرنجر از آزمون علیت غیرخطی نیز برای بررسی رابطه دقیق علی بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی در کشور ایران استفاده شده است.آزمون علیت غیرخطی مورد استفاده در این تحقیق براساس مفهوم انتگرال همبستگی[1] (یک برآوردگر احتمالات فاصله­ای در طول زمان) است. در این مطالعه ما با استفاده از داده­های سری­های زمانی مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران در دوره زمانی 1389-1346 به نتایجی که حاکی از وجود یک رابطه علی خطی و غیرخطی یک طرفه­، از مصرف انرژی به رشد اقتصادی است دست یافتیم.



[1]. Correlation Integral


consumption is about 0.8 percent in 2010. While the actual share of renewable energy in Iran was 0.4 percent. Moreover, our model predicts this share should rise to 2.1 percent of total energy consumption by 2021 to be able to stay on sustainable growth path. This requires an average growth rate of 26 percent in renewable energy production each year.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relationship between Economic Growth and Energy Consumption in Iran (Analysis of Linear and Non-linear Causality Models)

نویسندگان [English]

  • Timur Mohammadi 1
  • Hamid Nazeman 2
  • Mohsen Nasratian Nasab 3
1 Faculty of Economics, Allameh Tabatabai University
2 Faculty member of the Faculty of Economics, Allameh Tabatabai University
3 Master student of Allameh Tabatabai Faculty of Economics
چکیده [English]

The causal relation between energy consumption and economic growth, as an imperative issue in energy economics, has been a well-studied topic. Previous studies in Iran have ignored the nonlinear behavior which could be caused by structural breaks. In this study, both linear and nonlinear causality test are applied to examine the causal relationship between energy consumption and economic growth in Iran. The nonlinear causality test, applied here, is based on the conception of correlation integral (an estimator of spatial probability across time). In this study, we find evidence on a unidirectional linear and nonlinear causality running from energy consumption to economic growth.
environmental pollution. On the basis of panel integration and co-integration tests, Stern (2004) and Perman and Stern (1999, 2003) have presented evidence and forcefully stated that the EKC hypothesis does not exist. In this paper by using fractional co-integration test, EKC is evaluated for 27 low middle income countries. The conclusions show according to classical co-integration test there is no co-integrated EKC based on HADRI statistics. Using fractional co-integration, evidences support a common EKC for countries: El Salvador, Nicaragua, Iran, Pakistan, Paraguay, Tunisia but our data does not give useful information about EKC existence.
 
fareast-font-family:Calibri; mso-bidi-font-family:"Times New Roman";color:#333333;mso-no-proof:no'>FARIMA) were applied using the daily oil price in order to forecast oil prices. To compare the forecast accuracy of the model, the prediction error criteria was used. The results showed that the performance of FARIMA is much better than the other two models.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy Consumption
  • Economic Growth
  • linear causality
  • nonlinear causality

رابطه رشد اقتصادی و مصرف انرژی  در ایران

(تحلیلی از مدل­های علیت خطی و غیرخطی)

دکتر تیمور محمدی*،دکتر حمید ناظمان**ومحسن نصرتیان نسب***

 

تاریخ دریافت: 24 دی 1391                      تاریخ پذیرش: 6 خرداد 1392

 

رابطه علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی یکی از موضوعات مهم اقتصاد انرژی است که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال مطالعات قبلی در ایران رفتار غیرخطی این دو متغیر که می­تواند به عنوان نتیجه­ای از شکست­های ساختاری باشد را نادیده گرفته­اند. در این مطالعه علاوه بر آزمون علیت مرسوم خطی گرنجر از آزمون علیت غیرخطی نیز برای بررسی رابطه دقیق علی بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی در کشور ایران استفاده شده است.آزمون علیت غیرخطی مورد استفاده در این تحقیق براساس مفهوم انتگرال همبستگی[1] (یک برآوردگر احتمالات فاصله­ای در طول زمان) است. در این مطالعه ما با استفاده از داده­های سری­های زمانی مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران در دوره زمانی 1389-1346 به نتایجی که حاکی از وجود یک رابطه علی خطی و غیرخطی یک طرفه­، از مصرف انرژی به رشد اقتصادی است دست یافتیم.

 

واژه‌های کلیدی: مصرف انرژی، رشد اقتصادی، رابطه علیت خطی، رابطه علیت غیرخطی.

طبقه‌بندی JEL: C53، O40، Q41.

 

1. مقدمه

انرژی به عنوان یک نیروی محرکه در بیشتر فعالیت­های تولیدی و خدماتی از جایگاه ویژه­ای برخوردار است و از آنجایی که محور اصلی فرآیند رشد اقتصادی، رشد تولید ناخالص داخلی است، انرژی نقش مؤثری در رشد و توسعه­ اقتصادی کشور ایفا می­کند. 

رابطه علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی و تعیین جهت علیت بین این دو متغیر، از زمان بروز شوک‌های نفتی در دهه 70 میلادی و ایجاد نوسانات شدید در قیمت حاملهای انرژی، توسط محققان زیادی مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر نوسانات قیمت انرژی و همچنین کمیابی منابع انرژی ، عامل مهم دیگری که ضرورت بررسی رابطه بین تولید و مصرف انرژی را دو چندان می‌کند، مسائل زیست‌محیطی است که کشورهای جهان با آن مواجه­اند. گرم شدن جهان به واسطه افزایش انتشار گازهای گلخانه­ای، یکی از این مسائل به شمار می­رود. در سال‌های اخیر معاهده­ها و پیمان­های زیادی از جمله پیمان کیوتو و منترال، برای کنترل این مشکل توسط کشورهای مختلف امضا شده است که هدف تمام این معاهده­ها تلاش برای کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه­ای مثل دی­اکسید­کربن است. اما باید توجه داشت که میزان انتشار این آلاینده­ها رابطه­ای مستقیم با میزان مصرف انرژی کشورها داشته و انرژی به عنوان یکی از عوامل تولید و موتور محرکه­ رشد اقتصادی به شمار می‌رود. بنابراین اگر کنترل انتشارآلاینده­ها، رشد اقتصادی کشور را کاهش دهد، تناقض در اهداف کشورها ایجاد می‌شود.

از آنجایی­که کشور ایران به عنوان یک کشور رو به رشد و برخوردار از منابع انرژی غنی و گسترده و دارا بودن مخازن بزرگ نفتی، معادن عظیم زیرزمینی و پتانسیل بالقوه انرژی، یکی از مصادیق الگوی رشد با فشار بر منابع طبیعی محسوب می‌شود. بنابر­این، برنامه­ریزی برای تولید و مصرف انرژی، اهمیت فراوان داشته و باید با دقت فراوان انجام گیرد.

ارتباط بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی، موضوعی بسیار مهم در اقتصاد انرژی است. مطالعات قبلی در این زمینه رفتار غیرخطی که می­تواند به وسیله شکست­های ساختاری ایجاد شود را نادیده گرفته­اند. با بررسی روند زمانی مصرف حامل­های انرژی در ایران می­توان یک یا چند شکست را مشاهده کرد و با وجود شکست­های ساختاری در سری­های زمانی، برای بررسی رابطه بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی می­بایستی رفتار غیرخطی نیز مدنظر قرار گیرد. 

در این مطالعه، تلاش می­شود چگونگی رابطه علیت بین مصرف نهایی انرژی و رشد اقتصادی بررسی شود و بدین منظور از آزمون علیت خطی گرنجر (1969) و آزمون علیت غیرخطی ارائه شده توسط هیمسترا و جونز[2] استفاده می­کنیم. دلیل بکارگیری آزمون علیت غیرخطی، وجود شکست­های ساختاری در الگوی مصرف انرژی در دوره زمانی مورد مطالعه ما است که این شکست­ها می­توانند ناشی از نوسانات قیمت نفت، وقایع اقتصادی، تغییرات محیطی و همچنین تغییرات سیاستگذاری­ها باشند. به دلیل احتمال وجود رابطه غیرخطی در بین متغیرها و به منظور یافتن پاسخ این پرسش که آیا پسماندها در مدل خطی، مستقل و مشخص هستند یا نه، از آزمون BDS ارائه شده توسط براک و همکاران[3] استفاده می­کنیم. اگر فرض مستقل و مشخص بودن پسماندها در آزمون BDS رد شود آزمون غیرخطی ارائه شده توسط هیمسترا و جونز[4] می‌بایستی دنبال شود.

در ادامه مقاله، ابتدا مروری بر مبانی نظری و تجربی رابطه میان مصرف نهایی انرژی و رشد اقتصادی انجام می­شود، سپس با استفاده از داده­های سالانه 1389-1346، رابطه علیت خطی و غیرخطی در قالب علیت گرنجری بین رشد اقتصادی و مصرف انرژی در ایران بررسی می­گردد.  

 

2. مروری بر مبانی نظری و تجربی تحقیق

1-2. مبانی نظری رابطه رشد اقتصادی و مصرف انرژی

میزان دسترسی بنگاه‌های اقتصادی به عوامل تولید بر سطح تولید آنها اثر ­گذار است و هرگونه تخصیصی از عوامل تولید نیز، نتایج متفاوتی بر سطوح تولیدی کالاها و خدمات خواهد داشت. بدیهی است تولید بنگاه ها، تولید کل و نهایتاً سطح رشد اقتصادی را تعیین می‌کند. لذا عوامل تولید از طریق تغییری که بر تولید بنگاه‌ها ایجاد می‌کنند رشد اقتصادی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. بدین ترتیب اگر تولید هر بنگاه را تابعی از بکارگیری عوامل مختلف در نظر بگیریم خواهیم داشت:

 

 که در اینجا Q تولید کل داخلی و xi عوامل مختلف تولید است. همچنین فرض می­شود بین استفاده از این عوامل تولید و سطح تولید رابطه­ مستقیم وجود دارد، یعنی افزایش هر یک از نهاده‌های مذکور باعث افزایش تولید می­گردد. به عبارتی به همراه رشد اقتصادی، تقاضا برای عوامل تولید افزایش می­یابد.

یکی از عواملی که به عنوان عامل تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد، انرژی با شکل‌های مختلف آن است و در بیشتر فعالیت­های تولیدی و خدماتی از جایگاه ویژه­ای برخوردار است و نقش مؤثری در رشد اقتصادی کشورها ایفا می­کند. در مدل‌های رشد نئوکلاسیک، تنها سرمایه و نیروی کار از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر رشد اقتصادی هستند. با این حال در نظریه‌های جدید رشد، عامل انرژی نیز با درجه اهمیت متفاوتی مورد توجه قرار گرفته است. استرن و کلوند[5] با استفاده از تحقیقات تابع تولید نئوکلاسیکی، عواملی که می‌توانند رابطه بین مصرف انرژی و فعالیت‌های اقتصادی را تحت تأثیر قرار دهند را  مورد بررسی قرار داده‌اند و حالت کلی یک تابع تولید را به فرم زیر بیان کرده‌اند:

 

که در آن Qi تولیدات مختلف اقتصادی از قبیل کالاهای تولیدی و خدمات، Xi عوامل تولید از قبیل سرمایه و نیروی کار، Ei عامل انرژی مانند نفت و A نشانه وضعیت تکنولوژیکی و شاخص بهره­وری است. در این تابع رابطه­ بین انرژی و تولید کل(تولید ناخالص داخلی) با عواملی از قبیل جانشینی بین انرژی و دیگر عوامل، تغییرات تکنولوژیکی (تغییرات در A)، تغییر در ترکیب عامل انرژی، تغییر در ترکیب محصول تولیدی و تغییر در میزان و ترکیب عوامل تحت تأثیر قرار می‌گیرد. بدین ترتیب اگر تولید را تنها تابعی از کار (L)، سرمایه (K) و شکل­های مختلف انرژی (E) در نظر بگیریم خواهیم داشت:

 

بین استفاده از این نهاده­ها و سطح تولید رابطه­ مستقیم وجود دارد. یعنی افزایش هر یک از نهاده‌های مذکور باعث افزایش تولید می­گردد، به عبارت دیگر زمانی که کشور با رشد تولید روبروست، فشار فزاینده­ای بر منابع وارد می­شود. در این راستا تقاضا برای شکل­های مختلف انرژی افزایش می­یابد. از این رو ارتباط بین رشد اقتصادی و مصرف حامل­های انرژی توجه بسیاری از تحلیل­گران اقتصادی را به خود جلب کرده است.

 

2-2. پیشینه تحقیق

انرژی به عنوان یک نیروی محرکه، در بیشتر فعالیت­های تولیدی و خدماتی از جایگاه ویژه­ای برخوردار بوده و در مجموع نقش مؤثری در رشد و توسعه­ اقتصادی کشور ایفا می­کند به این منظور دیدگاه چند تن از نظریه­پردازان مورد بررسی قرار می­گیرد

 گرنجر[6] اولین مطالعه را بر روی مصرف انرژی و رشد اقتصادی انجام داد و از تحلیل علیت استفاده کرد. پیرو این بررسی تعداد زیادی از مطالعات به بررسی رابطه­ بین مصرف انرژی و توسعه­ اقتصادی در ایالات متحده، انگلستان، آلمان، ایتالیا، کانادا، سنگاپور و تایلند پرداختند.

ساری و سویتاس[7] پیشنهاد کردند که کل مصرف انرژی تنها می­تواند 21% خطای پیش­بینی در GDP ترکیه را توضیح دهد.

دارکمن و جکسون[8] به این نتیجه رسیدند که مصرف انرژی در بخش خانگی و انتشار آلودگی مرتبط با آن با سطح درآمد در انگلستان همبستگی قوی دارد.

بیرول و کپرل[9] در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که کاهش قیمت انرژی باعث بهبود کارایی انرژی و کاهش شدت انرژی خواهد شد.

الکساندرو و لوزاتتی[10] به این نتیجه رسیدند که سیاستگذاران می­توانند با سیاستگذاری، سرمایه‌گذاری را در تکنولوژی منابع انرژی جایگزین تحریک نمایند.

یوان و کنگ[11] طی تحقیقات خود دریافتند که افزایش کارایی انرژی در تکنولوژی سوخت و احتراق می‌تواند باعث کاهش مصرف انرژی شود.

ما و استرن پیشنهاد می­دهند که تغییر تکنولوژی باید به گونه­ای باشد که غالب مصرف‌کنندگان قادر باشند مصرف انرژی خود را کاهش دهند تا شدت انرژی کاهش یابد.

گلاشر[12] به بررسی ارتباط بین مصرف انرژی و درآمد واقعی در اقتصاد کشور کره با توجه به داده­های سال 1990-1961 پرداخت. گلاشر بیان می­کند که عدم وجود ارتباط بین درآمد ملی و مصرف انرژی در مطالعات قبلی به علت عدم حضور متغیرهای تأثیرگذار بر درآمد ملی بر می‌گردد. وی با وارد کردن متغیرهایی چون حجم پول، قیمت واقعی نفت، شوک­های نفتی و مخارج دولتی در مدل به این نتیجه رسید که یک ارتباط دوطرفه بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی وجود دارد.

اوه و لی[13] نیز به پژوهش مشابهی پرداختند. آنها رابطه­ علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی را برای کشور کره و برای سالهای 1999-1970 آزمون نمودند. نتایج حاصل از آزمون علیت نشان می­داد که یک رابطه علی دوطرفه در کوتاه‌مدت و بلندمدت بین مصرف انرژی و تولید ناخالص داخلی وجود دارد.

در ایران نیز تحقیقات مشابهی در این زمینه به انجام رسیده است.

نسرین قبادی (1376) رابطه­ کوتاه‌مدت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی را با استفاده از روش گرنجر مورد بررسی قرار داد. وی نشان داد که علیت در هر دو جهت رد می­شود.

ملکی (1378) نشان داد که در کوتاه‌مدت و بلند مدت ،یک رابطه­ علیت یک طرفه از مصرف انرژی به تولید داخلی وجود دارد.

ابریشمی و مصطفایی (1380) به بررسی رابطه بین رشد اقتصادی و مصرف فرآورده­های عمده­ نفتی طی دوره­ 1378-1338 پرداخته­اند. نتایج  تحقیق آنها نشان داد که در کوتاه‌مدت رابطه­ علیت گرنجری از مصرف فرآورده­های نفتی به GDP وجود ندارد، ولی در بلندمدت رابطه­ علیت از مصرف فرآورده­ها به تولید ناخالص داخلی برقرار است.

در مطالعه­ای دیگر آرمن و زارع (1383) به بررسی رابطه­ علیت گرنجری بین مصرف حامل‌های انرژی و رشد اقتصادی طی سال‌های 1381-1364 با استفاده از روش­های تودا و یاماموتو و تصحیح خطا پرداخته­اند. نتایج حاصله نشان دهنده­ یک رابطه­ علیت گرنجری یک طرفه از مصرف نهایی انرژی ، مصرف فرآورده­های نفتی و مصرف برق به رشد اقتصادی و یک رابطه­ علیت گرنجری یک طرفه از رشد اقتصادی به مصرف گاز طبیعی و مصرف سوخت­های جامد وجود دارد.

مهرآرا (2006) به بررسی رابطه­ علیت گرنجری بین مصرف انرژی و درآمد در ایران پرداخت. وی از آزمون یوهانسون برای وجود رابطه­ هم‌انباشتگی و مدل تصحیح خطا استفاده کرد. نتایج نشان داد که در بلندمدت یک رابطه­ علیت گرنجری یک طرفه از درآمد به مصرف انرژی وجود دارد و در کوتاه‌مدت انرژی و درآمد نسبت به یکدیگر خنثی هستند به این معنی که هزینه­ انرژی سهم کوچکی از تولید ناخالص ملی است و بنابراین اثر قابل توجه و معنی‌داری بر رشد تولید ندارد.

حمید آماده و مرتضی قاضی (1386) رابطه­ مصرف انرژی و و رشد اقتصادی را آزمون نمودند. نتایج حاکی از آن است که یک رابطه­ علیت کوتاه‌مدت و بلندمدت یک­طرفه از مصرف نهایی انرژی به رشد اقتصادی وجود دارد. یک رابطه­ علیت کوتاه‌مدت یک طرفه از رشد اقتصادی به مصرف نهایی گاز طبیعی وجود دارد.

فیروز فلاحی و عبدالرحیم هاشمی (1388)  نیز به بررسی رابطه­ علیت بین GDP و مصرف انرژی در ایران با استفاده از مد­ل­های مارکوف سوئیچینگ پرداختند. نتایج نشان می­دهد که تولید علت گرنجری مصرف انرژی بوده و خنثی نیست.

 

3. روش­شناسی  

1-3. آزمون علیت گرنجر

آزمون علیت گرنجر[14] برای یافتن جهت علیت بین دو سری زمانی طراحی شده است. به بیانی روشن­تر، آزمون علیت گرنجر، ارتباط بین مقدار جاری یک متغیر و مقدار گذشته متغیر دیگر را بررسی می‌کند. با در نظر گرفتن یک مدل VAR برای دو سری زمانی Yt و Xt  خواهیم داشت:

(1)                          

(2)                        

که در آن T درجه وقفه، α و β پارامترهای تخمین و  جمله خطا است. به منظور بررسی اینکه آیا علیت گرنجر از X به  Yبرقرار است یا نه، فرضیه صفر در اینجا به این صورت بیان می­شود:

 

اگر  رد شود، حداقل یکی از ها مساوی صفر نیست. بنابراین واضح است که مقدار گذشته X یک قدرت پیش­بینی خطی قابل ملاحظه­ای بر­روی مقدار جاری Y دارد.

 

2-3.آزمون BDS[15]

آزمون BDS که توسط براک و همکاران[16] ارائه شده است، براساس مفهوم انتگرال همبستگی[17] (یک برآوردگر احتمالات فاصله­ای در طول زمان) برای آزمون فرض مشخص و مستقل بودن ([18]iid)  توزیع جملات خطا در سری­های زمانی است.[19] با در نظر گرفتن سری­های زمانی m بعدی  Xt و مشاهدات آن  می­توان انتگرال همبستگی را به صورت زیر تعریف کرد:

(3)                    

که  یک تابع مشخصه است و  فاصله اقلیدسی[20] بین  و  است. Tm  اندازه نمونه را نشان می­دهد. می­تواند به Tm زیرمجموعه نمونه­ای از بردارهای m بعدی تقسیم شود. انتگرال همبستگی فاصله زوج داده­های  را اندازه­گیری می­کند، بنابراین آماره آزمون BDS به صورت زیر تعریف می­شود:

(4)                            

که T اندازه نمونه و  انحراف معیار نمونه است. آماره آزمون BDS، بیان می­کند که ، از یک توزیع مقید نرمال استاندارد پیروی می­کند. به منظور آزمون رفتار غیرخطی، آزمون BDS  بر این فرضیه استوار است که اگر سری­های  ما در حقیقتiid  باشند، با نمونه­ای به حجم T،  احتمال مشترک هر جفت از نقاط  که شرط فاصله e را در ابعاد m  برروی دو سری زمانی برآورده می­کنند به صورت ساده­ای محصول احتمالات انفرادی هر جفت از نقاط  برروی هر کدام از سری­ها است. به عبارتی اگر مشاهدات مستقل باشند  برقرار خواهد بود و رد این فرضیه احتمال وجود  یک رابطه غیرخطی را نشان می­دهد.

 

3-3. آزمون علیت غیرخطی گرنجری

توان محدود یافتن رفتار غیرخطی، مشکلی است که با روش­های آزمون علیت خطی همراه است. به عبارت دیگر، آزمون­های علیت خطی، مانند آزمون گرنجر، نمی­توانند توان پیش­بینی غیرخطی را پوشش دهند. هیمسترا و جونز[21] براساس کارهای بایک و براک[22] یک روش ناپارامتریک آماری بر پایه انتگرال همبستگی برای یافتن رابطه­های علیت غیرخطی بین سری­های زمانی ارائه کردند. با در نظر گرفتن دو سری زمانی اکیداً مانا و به صورت ضعیف وابسته t و Yt خواهیم داشت:

(5)         

که  نشان­دهنده بردار هادی m مؤلفه­ای،  نشان­دهنده بردار وقفه­ای  مؤلفه­ای و  نشان­دهنده بردار وقفه­ای  مؤلفه­ای است. با اندازه داده شده 1 =m،  و ، Y دلیل علی X نیست اگر:

(6)         

که  نشان­دهنده احتمال و  نُرم حداکثری  است که برای یک بردار d بعدی  با عبارت  داده می­شود که در اینجا[23] SUP همان سوپریمم است. سمت چپ معادله (6) یک احتمال شرطی است. اگر دو بردار هادی دلخواه  و  (به طول m) در فاصله­ای به اندازه e از یکدیگر قرار داشته باشند، بردارهای وقفه­­­ای متناظرشان  و  به طول  و بردارهای وقفه­­ای  و  به طول  در فاصله­ای به اندازه حداکثری e از همدیگر قرار دارند. عبارت سمت راست معادله (6) نیز احتمالی شرطی است، اگر دو بردار هادی  و  (به طول m) در یک فاصله­ با اندازه e از همدیگر قرار داشته­باشند، بردارهای وقفه­ای متناظرشان،  و  به طول  در یک فاصله با اندازه حداکثری e از همدیگر قرار می­گیرند. شرط اساسی علیت غیر خطی گرنجر در معادله (6) را می­توان با استفاده از نسبت‌های متناظرشان از احتمالات مشترک به صورت زیر بازنویسی کرد:

(7)                                       

که در اینجا احتمالات مشترک به صورت زیر تعریف می­شوند:

(8)         

(9)         

(10)                   

(11)                           

با جایگذاری معادله (8) - (11) به وسیله برآوردگر انتگرال همبستگی، احتمالات مشترک را می‌توان بدین صورت بیان کرد:

(12)

(13)           

(14)                                       

(15)                                                  

 

 یک کرنل[24] را نشان می­دهد، وقتی­که دو بردار X و Y در بین فاصله نُرم حداکثری e از هم قرار داشته باشند برابر 1 است و در غیر این­صورت برابر 0 است. با اندازه­های داده شده 1=m،  و  و براساس این فروض که tو t اکیداً مانا، به صورت ضعیف وابسته و ارگودیک[25] هستند، اگر Yt علیت گرنجری Xt نباشد، آنگاه:

(16)       

 دو آماره (7) و (16) بروی پسماند مدل VAR به کار برده می­شوند. مدل­های VAR هرگونه توان پیشگویی خطی را از بین می­برند، بنابراین قدرت پیش­بینی باقیمانده هر یک از سری­ها برای دیگری، شاخصی از قدرت پیش­بینی غیرخطی است.

 

4. نتایج

1-4. داده­ها

در این مطالعه به بررسی رابطه رشد اقتصادی و مصرف انرژی در ایران پرداخته شده است. داده‌های رشد اقتصادی و مصرف انرژی ایران از منابع بانک مرکزی، ترازنامه انرژی و مرکز آمار ایران تأمین گردیده است. مصرف کل انرژی براساس میلیون تن معادل نفت خام و در داده­های رشد اقتصادی سال 1376 سال پایه است. در این مطالعه از لگاریتم طبیعی تمام متغیرها استفاده شده است.

2-4. آزمون ریشه واحد 

قبل از انجام آزمون علیت گرنجر برای اجتناب از رگرسیون کاذب بر­روی هر دو سری زمانی آزمون ریشه واحد به منظور اطمینان از مانایی متغیرها انجام شد. جدول 1، نتایج آزمون ریشه واحد که با استفاده از دیکی فولرتعمیم‌یافته (ADF) انجام شده است را نشان می­دهد. همانطور که مشاهده می­شود متغیر مصرف انرژی در سطح مانا است ولی نتایج آزمون دیکی فولرتعمیم‌یافته  برای متغیر رشد اقتصادی به دلیل اختلاف کم مقدار آماره آزمون با معیارهای مک کینون در سطح اطمینان 90، 95 و 99 درصد قابل اعتماد نبوده و لذا برای وصول اطمینان از مانایی متغیرها از آزمون پیشرفته­تر [26] ERSاستفاده نمودیم که با توجه به نتایج جدول 2 مانایی هر دو متغیر با اطمینان بالا تأیید گردید.

 

جدول 1. نتایج آزمون ریشه واحد (ADF)

EC Level

GDP level

Critical value

22/4

19/4-

1%

72/5

52/3-

5%

77/6

19/3-

10%

241

62/3-

ADF statistic

1. * نشان‌دهنده معنی‌دار بودن در سطوح متناظر است.

2. GDP متغیر تولید ناخالص داخلی و EC متغیر مصرف انرژی کل است.

مأخذ: نتایج تحقیق

 

جدول 2. نتایج آزمون ERS

EC

GDP

Critical value

87/1

22/4

1%

97/2

72/5

5%

91/3

77/6

10%

140

6/11

ERS Statistic

1. * نشان‌دهنده معنی‌دار بودن در سطوح متناظر است.

2. GDP متغیر تولید ناخالص داخلی و EC متغیر مصرف انرژی کل است.

مأخذ: نتایج تحقیق

3-4. آزمون علیت گرنجر

با توجه به مانایی متغیرها یک  مدل VAR باثبات (stable) بین مصرف انرژی و GDP را با وقفه بهینه 4 برآورد کرده و آزمون علیت خطی گرنجر را انجام دادیم. نتایج آزمون علیت گرنجر در جدول 3 نمایش داده شده است. در آزمون علیت خطی گرنجری که در این مطالعه انجام شده است، دو فرضیه صفری که بایدآزمون شوند بدین صورت بیان می­شوند: رشد اقتصادی علیت گرنجری مصرف انرژی در ایران نیست و مصرف انرژی علیت گرنجری رشد اقتصادی نیست. نتایج به دست آمده یک رابطه علیت یک طرفه از مصرف انرژی به تولید ناخالص داخلی در سطح معنی‌داری 10%  را نشان می­دهند.

 

جدول 3. نتایج آزمون علیت خطی

P-value

F- value

Null hypothesis

df

4533/0

66/3

GDP ≠» EC

4

0536/0

*32/9

EC ≠» GDP

4

1. *، نشان‌دهنده معنی‌دار بودن در سطح 10% است.

2. فرضیه صفر  به صورت GDP ≠» EC  به این معنی است که تولید ناخالص داخلی علیت گرنجر مصرف انرژی نیست.

مأخذ: نتایج تحقیق

 

4-4. آزمون BDS

به منظور اجرای آزمون علیت غیر خطی، ابتدا باید آزمون BDS را بروی پسماندهای مدل VAR، برای بررسی فرض مستقل بودن ومشخص بودن i.i.d [27]  متغیرها انجام شود. اگر فرض i.i.d رد شود رفتار غیرخطی ممکن است بین سری­ها وجود داشته باشد. بنابراین با احتمال وجود رفتار غیرخطی آزمون علیت غیرخطی گرنجر به جای شکل مرسوم خطی آن مناسب‌تر به نظر می­رسد.

جدول 4، نتایج آزمون BDS که بروی پسماندهای سری مصرف انرژی انجام شده است را نشان می­دهد. براساس نتایج به دست آمده، آماره Z در این آزمون در درجه­های وقفه 2، 3 و 4 به ترتیب مقادیر 13/5-، 67/3- و 45/3- را اختیار کرده و بنابراین در این سه درجه وقفه  فرض i.i.d  بودن متغیرها رد می­شود که بیانگر احتمال وجود رابطه غیرخطی بین سری­های پسماندها است. بنابراین استفاده ازآزمون علیت خطی برای بررسی رابطه علیت بین رشد اقتصادی و مصرف انرژی در ایران مناسب نبوده و با توجه به احتمال وجود رفتار غیرخطی روش مناسب بررسی این رابطه آزمون علیت غیرخطی است که توسط بایک و براک[28] ارائه گردیده است.

 

جدول 4. نتایج آزمون BDS

W statistic

(BDS/SD)

BDS

Statistic

Embedding

Dimension (m)

Length

In S.D. (σ2)

***132/5-

024/0-

2

5/0

***676/0-

011/0-

3

5/0

***457/3-

005/0-

4

5/0

769/1-

001/0-

5

5/0

977/0-

0

6

5/0

1. این نتایج براساس پسماندهای مدل VAR است.

2. *** نشان‌دهنده معنی‌دار بودن وابستگی غیرخطی در سطح معنی­داری 1% است.

مأخذ: نتایج تحقیق

 

5-4. آزمون علیت غیرخطی گرنجر

براساس احتمال وجود رابطه غیرخطی بین داده­های رشد اقتصادی و مصرف انرژی در ایران که به وسیله آزمون BDS تأیید شد، آزمون علیت غیرخطی گرنجری به روی پسماندهای مدل برآورد شده به منظور بررسی رابطه دقیق بین این دو متغیر انجام شد. در اینجا به پیروی از روش بایک و براک (1992) بردار هادی (m) را برابر با یک، درجات وقفه () از 1 تا 6  و  را در نظر گرفته و دو آماره CS و TS که به ترتیب نشان‌دهنده تفاوت بین دو احتمال شرطی در رابطه (7) و آماره آزمون استاندارد شده در رابطه (16) هستند را به دست آوردیم. در این آزمون نیز دو فرضیه صفر به صورت عدم وجود علیت غیرخطی از رشد اقتصادی به مصرف انرژی و عدم وجود علیت غیرخطی از مصرف انرژی به رشد اقتصادی در نظر گرفته می­شود. جدول­ 5 نتایج آزمون این دو فرضیه را نشان می­دهند.

همانطور که در جدول 5 نشان داده شده­ است، براساس نتایج به دست آمده، رابطه علیت غیرخطی از رشد اقتصادی به مصرف انرژی تأیید نمی­شود، درعین حال آماره TS در جدول 5 مقدار 9444/1- را به خود اختصاص داده است که حاکی از رد فرضیه صفر در این آزمون و وجود یک رابطه علیت غیرخطی یک طرفه­، از مصرف انرژی به رشد اقتصادی در سطح معنی‌داری 5% درصد است.

 

جدول 5. نتایج آزمون علیت غیرخطی

H0: EC» GDP

H0:GDP» EC

Lx=Ly

TS

CS

TS

CS

0085/0-

0013/0-

0006/0-

0001/0-

1

3283/0-

0507/0-

0181/0-

0030/0-

2

3641/0-

0569/0-

0040/0

0006/0

3

4389/0-

0693/0-

0063/0

0010/0

4

9037/0-

1447/0-

0349/0

0060/0

5

**9444/1-

3155/0-

0336/0-

0054/0-

6

1. این نتایج براساس پسماندهای یک مدل VAR است. Lx=Ly  نشان‌دهنده درجات وقفه استفاده شده در این آزمون است. CS و TS به ترتیب نشان‌دهنده تفاوت بین دو احتمال شرطی در معادله (7) و آماره استاندارد شده معادله (16) هستند.

2. ** نشان‌دهنده رد شدن فرضیه صفر در سطح معنی­داری 5% است.  

مأخذ: نتایج تحقیق

 

5. نتیجه‌گیری

رابطه علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی یکی از موضوعات مهم اقتصاد انرژی است که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. انرژی یکی از عوامل حیاتی برای توسعه اقتصادی هر کشوری بوده و بنابراین نقش مهمی در فعالیت­های اقتصادی ایفا می­نماید. از طرفی دیگر، سطوح بالاتر توسعه اقتصادی می­تواند مصرف بیشتر انرژی را القا کند. مشکل گرم شدن زمین و وضع قوانین کاهش گازهای گلخانه­ای در پروتکل کیوتو، سیاست­های انرژی کشور­های زیادی را به شکل‌های متفاوتی تحت تأثیر قرار داده­ است. تغییر در سیاست­های انرژی و تأثیر متناظر با آن، بر روی رشد اقتصادی (مخصوصاً در کشورهای در حال رشد) نیازمند مطالعات دقیق‌تری است و روابط پیچیده این دو متغیر را نباید محدود به روش­های علیت خطی نمود که از دقت کافی برای بیان روابط پیچیده برخوردار نیستند. در این مطالعه ما رابطه رشد اقتصادی و مصرف انرژی در کشور ایران را با دو روش علیت خطی مرسوم گرنجر و همچنین علیت غیرخطی، مورد آزمون قرار داده­ایم. گفتنی است که قسمت غیرخطی مدل با برنامه‌نویسی با زبان java  در محیط نرم‌افزاری Eclipse انجام شده است.

نبود رابطه علی از رشد اقتصادی به مصرف انرژی در ایران با هر دو آزمون خطی و غیرخطی تأیید گردید و نتایج آزمون­های خطی (در سطح معنی­داری 10%) و غیرخطی (در سطح معنی­داری 5%)  نشان داد که یک رابطه­ علی یک طرفه­ای­، از مصرف انرژی به رشد اقتصادی در ایران وجود دارد. اگر چه در این مورد خاص نتایج علیت غیرخطی، نتایج روش خطی را تأیید نموده است اما سطوح اطمینان برآورد شده آنها متفاوت بوده و در کل نتایج این دو روش همیشه همسو نخواهند بود.

 در پایان باید عنوان نمود که در این مقاله، سعی بر معرفی صحیح روش نوین علیت غیرخطی، به صورتی کاربردی گردیده­ است که خود می­تواند راهنمایی برای مطالعات بعدی در این حیطه و زیربخش­های مصرف انرژی باشد.

 

منابع

الف- فارسی

آرمن، سیدعزیز و روح­اله زارع (1384)، «بررسی رابطه­ علیت گرنجری بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی در ایران طی سال‌های 1381-1346»، فصلنامه پژوهش­های اقتصادی ایران، شماره 24، صفحات 142-115.

آماده، حمید و قاضی (1388)، «بررسی رابطه­ مصرف انرژی و رشد اقتصادی و اشتغال در بخش‌های مختلف اقتصاد ایران»، مجله تحقیقات اقتصادی، شماره 86، صفحات 38-1.

ابریشمی ، حمید و آذر مصطفایی (1380)، «بررسی رابطه­ بین رشد اقتصادی و مصرف فرآورده‌های عمده­ نفتی در ایران»، مجله­دانش و توسعه، شماره 14، صفحات 45-11.

بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران، داده­های سری زمانی.

فلاحی، فیروز و هاشمی (1389)، «رابطه­ علیت بین GDP و مصرف انرژی در ایران با استفاده از مدل­های مارکف سوئیچینگ»، فصلنامه مطالعات انرژی، شماره 26، صفحات 152-131.

قبادی، نسرین (1376)، «بررسی رابطه­ علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران»، همایش ملی انرژی ایران.

ملکی، رضا (1378)، بررسی رابطه­ علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران، پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی.

مرکز آمار ایران، داده­های سری زمانی.

وزارت نیرو، معاونت انرژی، ترازنامه­ انرژی، سال‌های مختلف.

 

ب- انگلیسی

Alessandro, S. D. and T. Luzzati (2009), “Energy Transition Towards Economics and Environmental Sustainability: Feasible Paths and Policy Implications”, Cleaner Production, Vol. 18, No. 6, pp. 291-298.

Baek, E.  and  W. Brock (1992), “A General Test for Nonlinear Granger Causality: Bivarate Model”, Working paper, Iowa State University and University of Wisconsin, ststistica Sinica 2, pp. 137-156.

Brock, W. A. Dechert, W. D. and J. A. Scheinkman (1996), “A Test for Independence Based on the Correlation Dimension”, Econometrics Review, No. 15, pp. 197-235.

Birol, F. and J. H. Keppler (2000), “Prices, Technology Development and the Rebound Effect”, Energy Policy, Vol. 28, No. 6, pp. 457-469.

Druckman, A. and T. Jackson (2008), “Household Energy Consumption in the UK: A Highly Geographically and Socio-economically Disaggregated Model”, Energy Policy, Vol. 36, No. 8, pp. 3177-3192.

Grenger, C. W. J. (1969), “Investigating Causal Relations by Econometric Models   and Cross Spectral Methods”, Econometric, No. 37, pp. 428-438.

Hiemstra, C. and J. Jones (1994), “Testing   for   Linear  and Nonlinear Granger Causality in the Stock Price-volume Relation”, Journal of Finance, No. 49, pp. 1639-1664.

Jing, Zhang and Shihuai Deng (2011), “Modeling the Relationship between Energy Consumption and Economy Development China”, Energy xxx, pp. 1-8.

Metcalf, G. E. (1994), “Economics and Rational  Conservation  Policy”, Energy Policy, Vol. 22, No. 10, pp. 819-825.

Sari, R. and U. Soytas (2004), “Disaggregate Energy Consumption, Employment and Income in Turkey”, Energy Economics, Vol. 26, No. 3, pp. 335-344.

Son Zan Chio -Wei, Ching-Fu Chen and Zhen Zhu (2008), “Economic Growth and Energy Consumption Revisited-evidence from Linear and Nonlinear Granger Causality”, Energy Economy, No. 30, pp. 3063-3078.

Yang Cheng-Lang, Hung-PinLin and Chih-HengChang (2010), “Linear and Nonlinear Causality between Sectoral Electricity Consumption and Economic Growth: Evidence from Taiwan”, Energy Policy, No. 38, pp. 6570-6573.

Yuan, J. H. and  J. G. Kang (2008), “Energy Consumption and Economic Growth: Evidence from China at both Aggregated and Disaggregated Levels”, Energy Economics, Vol. 30, No. 6, pp. 3077-3094.



* عضو هیئت علمی دانشکده اقتصاد دانشگاه علامه طباطبایی

** عضو هیئت علمی دانشکده اقتصاد دانشگاه علامه طباطبایی

*** دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده اقتصاد دانشگاه علامه طباطبایی                                     mohsennasir2@gmial.com

[1]. Correlation Integral

[2]. Hiemstra and Jones (1994)

[3]. Brock, et al (1987)

[4]. Hiemstra and Jone (1994)

[5]. Stern and Kelond (2004)

[6]. GRAGER (1969)

[7]. Sari and Soytas (2004)

[8]. Druckman and Jackson (2008)

[9]. Birol and Keppler (2000)

[10]. Alessandro and Luzzati

[11]. Yuan and Kang (2008)

[12]. Glasure (2002)

[13]. Oh and Lee (2004)

[14]. Granger (1969)

[15]. Brock, Dechert and Scheinkman

[16]. Brock, et al

[17]. Grassberger (1983)

[18]. Independent and Identically Distributed

[19]. Brock, et al (1996)

[20]. Euclian

[21]. Hiemstra and Jones (1994)

[22]. Baek and Brock (1992)

[23]. Supremum

[24]. Kernel

[25]. Ergodic

[26].  Elliot-Rothenberg-Stock Point-Optimal

[27]. Independent and Identically Distributed

[28]. Baek and Brock (1992)

الف- فارسی
آرمن، سیدعزیز و روح­اله زارع (1384)، «بررسی رابطه­ علیت گرنجری بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی در ایران طی سال‌های 1381-1346»، فصلنامه پژوهش­های اقتصادی ایران، شماره 24، صفحات 142-115.
آماده، حمید و قاضی (1388)، «بررسی رابطه­ مصرف انرژی و رشد اقتصادی و اشتغال در بخش‌های مختلف اقتصاد ایران»، مجله تحقیقات اقتصادی، شماره 86، صفحات 38-1.
ابریشمی ، حمید و آذر مصطفایی (1380)، «بررسی رابطه­ بین رشد اقتصادی و مصرف فرآورده‌های عمده­ نفتی در ایران»، مجله­دانش و توسعه، شماره 14، صفحات 45-11.
بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران، داده­های سری زمانی.
فلاحی، فیروز و هاشمی (1389)، «رابطه­ علیت بین GDP و مصرف انرژی در ایران با استفاده از مدل­های مارکف سوئیچینگ»، فصلنامه مطالعات انرژی، شماره 26، صفحات 152-131.
قبادی، نسرین (1376)، «بررسی رابطه­ علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران»، همایش ملی انرژی ایران.
ملکی، رضا (1378)، بررسی رابطه­ علیت بین مصرف انرژی و رشد اقتصادی ایران، پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی.
مرکز آمار ایران، داده­های سری زمانی.
وزارت نیرو، معاونت انرژی، ترازنامه­ انرژی، سال‌های مختلف.
 
ب- انگلیسی
Alessandro, S. D. and T. Luzzati (2009), “Energy Transition Towards Economics and Environmental Sustainability: Feasible Paths and Policy Implications”, Cleaner Production, Vol. 18, No. 6, pp. 291-298.
Baek, E.  and  W. Brock (1992), “A General Test for Nonlinear Granger Causality: Bivarate Model”, Working paper, Iowa State University and University of Wisconsin, ststistica Sinica 2, pp. 137-156.
Brock, W. A. Dechert, W. D. and J. A. Scheinkman (1996), “A Test for Independence Based on the Correlation Dimension”, Econometrics Review, No. 15, pp. 197-235.
Birol, F. and J. H. Keppler (2000), “Prices, Technology Development and the Rebound Effect”, Energy Policy, Vol. 28, No. 6, pp. 457-469.
Druckman, A. and T. Jackson (2008), “Household Energy Consumption in the UK: A Highly Geographically and Socio-economically Disaggregated Model”, Energy Policy, Vol. 36, No. 8, pp. 3177-3192.
Grenger, C. W. J. (1969), “Investigating Causal Relations by Econometric Models   and Cross Spectral Methods”, Econometric, No. 37, pp. 428-438.
Hiemstra, C. and J. Jones (1994), “Testing   for   Linear  and Nonlinear Granger Causality in the Stock Price-volume Relation”, Journal of Finance, No. 49, pp. 1639-1664.
Jing, Zhang and Shihuai Deng (2011), “Modeling the Relationship between Energy Consumption and Economy Development China”, Energy xxx, pp. 1-8.
Metcalf, G. E. (1994), “Economics and Rational  Conservation  Policy”, Energy Policy, Vol. 22, No. 10, pp. 819-825.
Sari, R. and U. Soytas (2004), “Disaggregate Energy Consumption, Employment and Income in Turkey”, Energy Economics, Vol. 26, No. 3, pp. 335-344.
Son Zan Chio -Wei, Ching-Fu Chen and Zhen Zhu (2008), “Economic Growth and Energy Consumption Revisited-evidence from Linear and Nonlinear Granger Causality”, Energy Economy, No. 30, pp. 3063-3078.
Yang Cheng-Lang, Hung-PinLin and Chih-HengChang (2010), “Linear and Nonlinear Causality between Sectoral Electricity Consumption and Economic Growth: Evidence from Taiwan”, Energy Policy, No. 38, pp. 6570-6573.
Yuan, J. H. and  J. G. Kang (2008), “Energy Consumption and Economic Growth: Evidence from China at both Aggregated and Disaggregated Levels”, Energy Economics, Vol. 30, No. 6, pp. 3077-3