[摘要]本文以相對成熟的美國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)為例，選取1982年1月至2014年12月的月度數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建多變量VAR模型分析影響生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。研究結(jié)果表明：燃料乙醇產(chǎn)量與玉米價格、汽油價格、GDP、溫室氣體排放量之間存在著長期穩(wěn)定的均衡關(guān)系；汽油價格和GDP對燃料乙醇產(chǎn)量有正向沖擊效應(yīng)且滯后期長，玉米價格和溫室氣體排放量對燃料乙醇產(chǎn)量有負向沖擊效應(yīng)并在長期中逐漸收斂為0；政策扶持因素對燃料乙醇產(chǎn)量有顯著正向影響；在長期中汽油價格和GDP對燃料乙醇產(chǎn)量的影響較大，而玉米價格和溫室氣體排放量的影響小。

　　生物燃料乙醇是以玉米、高粱、甘蔗等生物質(zhì)為原料，通過降解、發(fā)酵處理獲得的可再生液體燃料，可以完全或部分替代汽油使用，是石油基液體燃料的綠色替代品。早在20世紀70年代，美國、巴西等國家出于對能源安全、環(huán)境保護和刺激農(nóng)村經(jīng)濟等方面的考慮開始大力倡導(dǎo)和扶持燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，將其視為實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多樣化的重要途徑。隨后的幾十年間，燃料乙醇由于其“碳中性”的特質(zhì)以及良好的理化性質(zhì)成為各國爭相發(fā)展的清潔能源，目前有超過40個國家生產(chǎn)和銷售燃料乙醇，2014年全球總產(chǎn)量達到892.5億升，年平均增長率超過16％。

　　我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)起步較晚，始于2000年，經(jīng)過十多年的發(fā)展取得了長足進步。全國燃料乙醇產(chǎn)量從2002年的2.90億升增加至2014年的29.5l億升，增長超過10倍，成為繼美國、巴西之后的第三大燃料乙醇生產(chǎn)國。在車用燃料市場，截至2015年底已有6個省份全境使用乙醇汽油E10，另有5個省份的27個城市部分推廣，全國燃料乙醇與汽油的平均摻混比例為2.3％。中國于2007年建成首個非糧乙醇生產(chǎn)廠，目前以木薯、甜高粱、玉米芯等為原料的非糧乙醇年產(chǎn)量已達6.39億升，在發(fā)展“1.5代”乙醇方面處于世界領(lǐng)先地位。

　　雖然我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)取得了一定成績，但與美國、巴西相比差距明顯。2014年中國燃料乙醇產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的比例僅為3％，遠遠落后于美國和巴西分別達60％和20％的占比。發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是解決我國現(xiàn)階段能源短缺、空氣污染等問題的有效途徑，是實現(xiàn)我國經(jīng)濟在“十三五”期間向綠色轉(zhuǎn)型升級的必要選擇。要推動燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須首先明確影響其發(fā)展的重要因素，從而才能有針對性的提出發(fā)展建議。

　　對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響因素的研究，許多學者是將燃料乙醇和生物柴油綜合起來，不加區(qū)分的研究整個生物燃料產(chǎn)業(yè)。如Jupesta等(2011)的研究表明對于印度尼西亞來說，政策法令是促使生物燃料國內(nèi)需求量增加的重要原因，而全球環(huán)境改變增加了該國生物燃料的出口。Moyo等(2013)梳理了津巴布韋生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程，指出缺少相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)政策是該國生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展不理想的主要原因。向濤等(2014)的研究表明耕地資源、人均國民收入對生物燃料消費比重有正向影響，以人均國民收入為中介變量則農(nóng)作物單產(chǎn)和碳排放也會對生物燃料消費比重造成影響。

　　針對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，Karmarkar—Deshmukh和Pray(2009)的研究表明原油價格和聯(lián)邦政府的科研補貼對美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的科技進步有顯著的正向影響。Deogratias等(2011)通過構(gòu)建因果關(guān)系圖發(fā)現(xiàn)玉米產(chǎn)量、玉米價格、政府稅收優(yōu)惠、原油價格等因素對美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)有影響。而André和Yony(2014)認為在巴西汽油和燃料乙醇既是相互替代品又是互補商品，且在短期內(nèi)汽油價格沖擊對燃料乙醇需求的影響大于乙醇自身價格沖擊。

　　總的來說，目前專門針對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響因素的研究不多，且現(xiàn)有研究成果多為定性分析，具有一定的局限性。本文嘗試構(gòu)建包括燃料乙醇產(chǎn)量、政策扶持、玉米價格、汽油價格、GDP和溫室氣體排放量等變量的VAR模型對發(fā)展較為成熟的美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)進行分析，探究燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動因素，希望能為我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來一定的啟示。

　　1.1研究方法

　　本文采用含有外生變量的VAR模型對美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素進行研究，并運用脈沖響應(yīng)函數(shù)和方差分解兩種方法對變量之間的動態(tài)關(guān)系進行分析。含T個變量、滯后P期的VAR模型如下：

　　1.2變量選取

　　美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是在20世紀70年代石油危機之后起步，迄今已走過近40年，特別是經(jīng)過最近十多年的快速發(fā)展，美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)量、產(chǎn)能、市場、技術(shù)等方面都處于全球領(lǐng)先水平。2014年，美國生產(chǎn)燃料乙醇達542.77億升，占全球總產(chǎn)量的60％，高居世界首位。因此，本文選取發(fā)展較為成熟的美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)為例，采用1982年1月至2014年12月的月度數(shù)據(jù)對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素進行實證分析。所用數(shù)據(jù)均來源于美國能源信息網(wǎng)(EIA)和美國商務(wù)部網(wǎng)站。

　　(1)燃料乙醇產(chǎn)量EP(1000加侖)。本文選取美國燃料乙醇月度產(chǎn)量作為衡量產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度的指標。

　　(2)玉米價格cP(美元／蒲式耳)。原料成本是燃料乙醇生產(chǎn)過程中最大的成本支出，占比達85％，原料價格決定了乙醇企業(yè)的盈利水平。

　　雖然近年來美國致力于發(fā)展纖維素乙醇，但玉米仍是其重要原材料，每年有95％以上的燃料乙醇產(chǎn)白玉米。因此，玉米價格波動直接影響著燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　(3)汽油價格GP(美元／加侖)。汽油價格的變動對燃料乙醇供應(yīng)量有雙向影響。一方面，燃料乙醇對汽油有替代效應(yīng)，汽油價格上升會使燃料乙醇供給曲線右移；另一方面，由于現(xiàn)階段燃料乙醇是以乙醇汽油混合物的形式使用，燃料乙醇與汽油之間又存在互補效應(yīng)，汽油價格上升會增加乙醇汽油生產(chǎn)成本，導(dǎo)致燃料乙醇使用量降低。可見，原油市場與生物燃料市場關(guān)系緊密，汽油價格的波動影響著燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　(4)國民生產(chǎn)總值GDP(10億美元)。GDP是一國經(jīng)濟發(fā)展水平的衡量指標，其對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的影響體現(xiàn)在：①GDP反映了全社會可提供的資源數(shù)量，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)；②經(jīng)濟增長伴隨著能源消耗增加，GDP與能源消耗之間存在顯著的因果關(guān)系。美國GDP為季度數(shù)據(jù)，首先利用Eviews6.0軟件對數(shù)據(jù)進行頻率轉(zhuǎn)換處理，將季度GDP轉(zhuǎn)換成月度GDP。

　　(5)溫室氣體排放量GHG(百萬噸)。改善空氣質(zhì)量，減少溫室氣體排放是一些國家發(fā)展生物燃料的一個重要原因。歐盟“可再生能源指令”規(guī)定到2020年生物燃料在化石燃料中的混合比例達到10％以實現(xiàn)2020年溫室氣體排放量比1990年減少20％的目標；加拿大政府要求從2011年起國內(nèi)銷售的車用燃料中必須添加一定比例生物燃料，減少交通部門的碳消耗量。

　　(6)政策扶持D。對于美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展一直存在著“政策驅(qū)動”說，即認為政府的高額補貼是燃料乙醇發(fā)展的核心驅(qū)動力。為了考察政策因素對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的影響，本文設(shè)定虛擬變量D，以美國“可再生燃料標準”(RFS)開始實施的時間2006年1月為分界線，令虛擬變量D在2006年1月之前為0，在2O06年1月及之后為1。虛擬變量D在VAR模型中為外生變量。

　　為了消除可能存在的異方差，本文對除虛擬變量D以外的指標均進行對數(shù)化處理，用LEP表示燃料乙醇產(chǎn)量，LCP表示玉米價格，LGP表示汽油價格，LGDP表示國民生產(chǎn)總值，LGHG表示溫室氣體排放量。

　　2.1平穩(wěn)性檢驗

　　在進行VAR估計之前首先要對內(nèi)生變量的平穩(wěn)性進行檢驗。本文采用增廣的迪基——富勒(ADF)檢驗來判斷燃料乙醇產(chǎn)量LEP、玉米價格LCP、汽油價格LGP、國民生產(chǎn)總值LGDP、溫室氣體排放量LGHG等時間序列的平穩(wěn)性。

　　LGHG5個變量序列在5％的顯著性水平下都是非平穩(wěn)序列；一階差分以后，D(LEP)、D(LCP)、D(LGP)、D(IGDP)和D(LGHG)在95％的置信區(qū)間內(nèi)都是平穩(wěn)的，即各變量的一階差分具有平穩(wěn)性，5個序列均為一階單整I(1)。

　　2.2VAR模型估計

　　雖然經(jīng)過差分的時間序列平穩(wěn)，但是差分過程損失了變量的長期信息也改變了變量的經(jīng)濟意義，因此本文選用原變量序列LEP、LCP、LGP、LGDP和LGHG以及外生變量D構(gòu)建VAR模型。

　　在進行VAR回歸估計之前先確定模型的滯后階數(shù)。由于togL、LR、FPE、AIC、SC和HQ等定階方法得出的最優(yōu)滯后階數(shù)并不一致，綜合考慮各項評價指標并經(jīng)過多次嘗試，最終確定滯后階數(shù)為13階，建立模型VAR(13)。

　　利用Eviews6.0對模型VAR(13)做回歸估計，得到整個模型的擬合優(yōu)度為0.997，表明模型的擬合效果較好。在VAR(13)模型中，虛擬變量D對乙醇產(chǎn)量的影響系數(shù)為0.035374，t統(tǒng)計量為1.56017，遠大于10％顯著性水平下的臨界值，故說明在RFS實施前后乙醇產(chǎn)量確實存在差別。且虛擬變量系數(shù)為正，表明政策扶持對乙醇產(chǎn)量有正向影響，即RFS對美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予了支持。

　　對于建立的VAR模型必須要保證其穩(wěn)定性，如果模型不穩(wěn)定，會影響脈沖響應(yīng)函數(shù)和方差分解的分析結(jié)果。本文利用AR根來檢驗?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)定性，即若VAR(13)模型所有根模的倒數(shù)小于1，即全部位于單位圓內(nèi)則模型穩(wěn)定。

　　如圖1所示，所有的AR根模的倒數(shù)都落在了單位圓內(nèi)，因此所構(gòu)建的VAR(13)的模型是穩(wěn)定的。

　　2.3Johansen協(xié)整檢驗

　　由上文的平穩(wěn)性檢驗可知，LEP、LCP、LGP、LGDP和LGHG5個變量都是一階單整序列，滿足協(xié)整檢驗的前提條件。在已構(gòu)建的VAR模型的基礎(chǔ)上，采用Johansen協(xié)整法對各變量進行檢驗，以確定5個變量之間是否具有長期均衡關(guān)系，結(jié)果如下：

　　如表2所示，在5％的顯著性水平下拒絕無協(xié)整關(guān)系的原假設(shè)，接受最多一個協(xié)整向量的假設(shè)，表明LEP、LCP、IGP、LGDP和IGHG5個變量在95％置信區(qū)間內(nèi)有且只有一個協(xié)整關(guān)系。

　　2.4脈沖響應(yīng)函數(shù)分析

　　經(jīng)過檢驗，VAR(13)模型平穩(wěn)且存在協(xié)整關(guān)系，可以對其進一步進行脈沖響應(yīng)函數(shù)分析和方差分解。脈沖響應(yīng)函數(shù)刻畫了變量之間動態(tài)的影響過程。為了研究影響燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素，本文觀察了玉米價格、汽油價格、GDP以及溫室氣體排放量4個變量在受到隨機擾動項一個標準差的沖擊后在當期和未來200期里對燃料乙醇產(chǎn)量變動的影響。

　　2.4.1玉米價格沖擊對燃料乙醇產(chǎn)量的動態(tài)影響

　　如圖2所示，在當期給玉米價格一個標準差的正向沖擊后乙醇產(chǎn)量急劇下降，在第10期達到負向最小值一0．016，隨后逐漸收斂為0?？傮w來說，玉米價格對乙醇產(chǎn)量有滯后效應(yīng)，玉米價格的增加會引起乙醇產(chǎn)量在短期內(nèi)快速下降，但在長期中這種影響越來越弱。作為美國燃料乙醇的主要原料，玉米的價格上升擠壓了乙醇企業(yè)的利潤空間，引起產(chǎn)量下調(diào)。

　　2.4.2汽油價格沖擊對乙醇產(chǎn)量的動態(tài)影響

　　如圖3所示，在當期給汽油價格一個標準差的正向沖擊后乙醇產(chǎn)量短期內(nèi)呈現(xiàn)穩(wěn)定上升態(tài)勢，在第35期達到正向最大值0.02，隨后逐漸收斂，150期以后基本穩(wěn)定在0.005的水平。這表明，在短期內(nèi)汽油價格對乙醇產(chǎn)量的滯后效應(yīng)明顯，汽油價格的上升導(dǎo)致乙醇產(chǎn)量增加，長期中這種影響持續(xù)存在。美國乙醇汽油的摻混比例較高，除了各州廣泛使用的E10、El5，高濃度乙醇汽油E85也已經(jīng)進入終端市場，燃料乙醇對汽油的替代效應(yīng)大于互補效應(yīng)。

　　2.4.3國民生產(chǎn)總值沖擊對乙醇產(chǎn)量的動態(tài)影響

　　如圖4所示，在當期給國民生產(chǎn)總值一個標準差的正向沖擊后乙醇產(chǎn)量短期內(nèi)上下波動，在第l3期達到負向最小值一0．004，隨后該效應(yīng)回調(diào)，超過零邊界變成正效應(yīng)并最終穩(wěn)定在0．008的水平。總體而言，乙醇產(chǎn)量對國民生產(chǎn)總值的變動產(chǎn)生正向響應(yīng)，并在長期中持續(xù)。國民生產(chǎn)總值對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)既有支撐作用又有帶動作用，GDP增加會促使燃料乙醇產(chǎn)量上升。

　　2.4.4溫室氣體排放量沖擊對乙醇產(chǎn)量的動態(tài)影響

　　如圖5所示，在當期給溫室氣體排放量一個標準差的正向沖擊后乙醇產(chǎn)量波動劇烈，在開始階段沖擊效應(yīng)為負，在第2期達到負向最小值-0.01，隨后該效應(yīng)回調(diào)，超過零邊界變成正效應(yīng)，第25期達到正向最大值0.014，隨后逐漸收斂。溫室氣體排放量對乙醇產(chǎn)量在長期中有微弱的負向影響，這與預(yù)期不同?；蛟S是因為溫室氣體排放量對生物燃料的影響是問接的，要通過民眾的環(huán)保意識、能源集團的政治博弈以及政府行為等復(fù)雜因素的傳導(dǎo)，最終效果出現(xiàn)偏差。

　　2.5方差分解分析

　　本文應(yīng)用方差分解分析了每個結(jié)構(gòu)沖擊對變量的貢獻度，進而評價不同結(jié)構(gòu)沖擊的重要性?；谝呀⒌腣AR(13)模型，對乙醇產(chǎn)量進行方差分解，以描述玉米價格、汽油價格、GDP以及溫室氣體排放量等因素在乙醇產(chǎn)量動態(tài)變化中的相對重要性。

　　由表3可知，乙醇產(chǎn)量在第一期只受自身波動的影響，玉米價格、汽油價格、GDP和溫室氣體排放量對乙醇產(chǎn)量的沖擊(即對預(yù)測誤差的貢獻度)在第二期才顯現(xiàn)出來，且這種沖擊相對于乙醇產(chǎn)量自身的影響非常微弱，隨后呈現(xiàn)逐期增強態(tài)勢。到了第100期，乙醇產(chǎn)量的波動52.1％由自身解釋，28.4％由汽油價格解釋，13.7％由國民生產(chǎn)總值解釋，4.1％由玉米價格解釋，1.8％由溫室氣體排放量解釋。相比其他變量，汽油價格對乙醇產(chǎn)量的預(yù)測方差貢獻度最大，這表明在研究期內(nèi)汽油價格是推動乙醇產(chǎn)量變動的主要原因。其他變量的貢獻度相對較小，尤其是溫室氣體排放量的方差貢獻率幾乎可以忽略，這與脈沖響應(yīng)函數(shù)的分析結(jié)果一致。GDP對乙醇產(chǎn)量的預(yù)測方差貢獻度幾乎是玉米價格的兩倍，說明GDP對乙醇產(chǎn)量的影響比玉米價格要大，一國經(jīng)濟實力的增強可以彌補成本增加對乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成的損失。

　　本文利用1982年1月到2014年12月的月度數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建包含乙醇產(chǎn)量、玉米價格、汽油價格、GDP、溫室氣體排放量以及政策支持因素的VAR模型，分析了影響美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。通過實證分析得到如下結(jié)論：

　　(1)燃料乙醇產(chǎn)量與玉米價格、汽油價格、GDP、溫室氣體排放量之間存在著長期穩(wěn)定的均衡關(guān)系。汽油價格和GDP對乙醇產(chǎn)量有正向沖擊作用，汽油價格和GDP的增加在短期內(nèi)會對帶動乙醇產(chǎn)量上升，長期中這種帶動作用持續(xù)存在；玉米價格對乙醇產(chǎn)量有負向沖擊作用，玉米價格增加使得乙醇產(chǎn)量在短期內(nèi)快速下降，隨后逐漸收斂為0；溫室氣體排放量的沖擊對乙醇產(chǎn)量的影響總體為負，增加溫室氣體排放量會使乙醇產(chǎn)量在長期中有所下降。

　　(2)政策扶持因素對燃料乙醇產(chǎn)量有顯著正向影響。VAR模型估計結(jié)果顯示政策扶持變量對乙醇產(chǎn)量的回歸系數(shù)為正，在10％的水平下顯著，這表明“可再生燃料標準”(RFS)的實施促進了美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策扶持是燃料乙醇產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的驅(qū)動力。

　　(3)在長期中汽油價格和GDP對燃料乙醇產(chǎn)量的影響較大，而玉米價格和溫室氣體排放量的影響小。方差分解的結(jié)果顯示，燃料乙醇產(chǎn)量在短期內(nèi)主要是受自身波動的影響，玉米價格、汽油價格、GDP和溫室氣體排放量在短期內(nèi)對乙醇產(chǎn)量的沖擊都非常微弱，隨后逐期增強；在長期中，原油價格和GDP是燃料乙醇產(chǎn)量變動的主要因素，玉米價格和溫室氣體排放量對燃料乙醇產(chǎn)量變動的貢獻度較小。

　　綜上所述，政策扶持、汽油價格以及GDP對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響較大，玉米價格以及溫室氣體排放量的影響相對較小。結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際情況，作者認為對美國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展因素的研究對我國發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)有以下啟示：

　　(1)以法律為保障對燃料乙醇消費進行政府管制。我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，市場競爭力不強，對此可以借鑒美國發(fā)展經(jīng)驗，對燃料乙醇做出強制使用指令。具體來說，在合理制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上對原油生產(chǎn)商、進口商等責任商提出燃料乙醇年度使用量的具體要求，規(guī)定各責任商在當年必須完成一定量的燃料乙醇使用責任。并建立監(jiān)督系統(tǒng)，追蹤各責任商的完成情況，對沒有完成年度責任量的企業(yè)進行罰款。

　　(2)加大對纖維素乙醇的研發(fā)支持?？紤]到我國的資源情況，未來燃料乙醇產(chǎn)業(yè)應(yīng)以纖維素乙醇為主要發(fā)展方向，加大對纖維素乙醇的研發(fā)支持。政府應(yīng)加大對纖維素乙醇專項科研經(jīng)費的投入力度，鼓勵和支持燃料乙醇企業(yè)的技術(shù)研究和自主創(chuàng)新；大力推動創(chuàng)新型人才引進計劃，建立纖維素乙醇專家?guī)欤淮龠M產(chǎn)學研深度合作，支持發(fā)展一批由企業(yè)主導(dǎo)、科研院所和高校參與的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，實施一批具有強勁帶動作用的產(chǎn)業(yè)化項目。

　　(3)提高公眾對燃料乙醇的認知，促進終端消費。乙醇汽油作為車用燃料在我國推廣使用的時間不長，公眾對乙醇汽油了解不多，不利于燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對這種情況，首先應(yīng)加大對燃料乙醇的宣傳，利用媒體渠道提高燃料乙醇曝光率。宣傳著重說明乙醇汽油在動力性能、平均油耗等方面與普通汽油差別不大，打消部分消費者對乙醇汽油的疑慮，同時還要強調(diào)燃料乙醇在治理空氣污染等方面的積極作用。其次政府可以聯(lián)合燃料乙醇生產(chǎn)商、混配商等相關(guān)企業(yè)利用消費補貼、低價促銷等手段吸引消費者。