中國區(qū)域能源效率的動(dòng)態(tài)分析和空間特征

■ 劉永亮 副教授 王 瑋（河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 河北保定 071002）

引言

伴隨著“煤荒”、“電荒”、“氣荒”一系列名詞的出現(xiàn)，能源短缺日益成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的瓶頸性因素，能源效率的提高被提上議事日程。能源效率關(guān)系產(chǎn)業(yè)競爭力和能源安全，過多排放CO2給人類生存環(huán)境帶來巨大壓力（Patterson，M.G.1996）。中國是能源消費(fèi)大國，但能源效率與發(fā)達(dá)國家差距較大。以德國為例，德國的商品出口總額和中國是比較接近的，但它的能源消耗總量只有中國的七分之一，工業(yè)方面的用能甚至更低。近些年來，中國政府高度重視節(jié)能減排工作，并在“十一五”規(guī)劃和“十二五”規(guī)劃中都制訂了明確的各省節(jié)能減排目標(biāo)。節(jié)能指標(biāo)的高低，是一個(gè)表象問題，深層次的還在于能源效率的提高。在舉國重視節(jié)能工作的背景下，探尋科學(xué)可靠的能源效率測(cè)度方法，準(zhǔn)確測(cè)度中國各省區(qū)能源效率水平，無論是對(duì)中央政府的宏觀調(diào)控，還是對(duì)省級(jí)政府的節(jié)能減碳工作部署，都具有重要的指導(dǎo)意義。

能源效率是理論界探討的一個(gè)熱點(diǎn)問題，文獻(xiàn)雖多，但并沒有一個(gè)被普遍接受的明確的定量測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)。而且，存在著普遍使用但卻名不符實(shí)、存在誤導(dǎo)性的概念，如總能源生產(chǎn)率，雖冠以“能源效率”的標(biāo)識(shí)，但包含著許多與能源技術(shù)效率毫不相干的因素（Patterson，M.G.，1996）。在能源效率研究中，DEA（數(shù)據(jù)包絡(luò)分析）方法占據(jù)了多數(shù)（魏新強(qiáng)和張寶生，2003）。事實(shí)上，Patterson指出的錯(cuò)誤主要出現(xiàn)在用DEA方法研究能源效率的文獻(xiàn)中，尤其是國內(nèi)文獻(xiàn)。這類文獻(xiàn)求出的所謂“全要素能源效率”，反映的并不是能源效率，而是能源、人力、資本等因素共同作用下的總的經(jīng)濟(jì)效率。究其原因，是將DEA方法的“全要素生產(chǎn)率”套用到能源效率研究的結(jié)果，只是在名稱中加上“能源”二字。對(duì)于這一流行性錯(cuò)誤，國內(nèi)學(xué)者也有發(fā)現(xiàn)。馮蕾（2009）明確指出，“保持資本和勞動(dòng)力不變，只有這樣求出的才是能源使用技術(shù)效率”，如果不限定，“求出的實(shí)際上是一個(gè)省份綜合使用勞動(dòng)力、資本和能源的技術(shù)效率，國內(nèi)不少使用DEA方法測(cè)度能源效率的文獻(xiàn)都是這么做的，但顯然不單純是能源的技術(shù)效率”。遺憾的是，并沒有引起足夠的重視。

而且，現(xiàn)有的全要素能源效率研究，僅考慮了勞動(dòng)、資本、能源這三種投入，與名稱中的“全要素”字樣相去甚遠(yuǎn)，尤其是忽略了科技投入。本文繼承了胡和王（2006）的能源效率的算法，并把投入由能源、勞動(dòng)、資本三要素?cái)U(kuò)展為包括科技投入在內(nèi)的四要素，創(chuàng)建了四要素DEA能源效率模型，對(duì)中國1997-2012年省區(qū)能源效率進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)度。

模型、變量與數(shù)據(jù)

（一）模型選擇

DEA 模型包括規(guī)模報(bào)酬不變模型（CRS）和規(guī)模報(bào)酬可變模型（VRS）兩種。第一種由Charnes、Cooper和Rhodes于1978年提出，因此又稱CCR模型，其假設(shè)前提是規(guī)模報(bào)酬不變。CRS模型假設(shè)決策單元在最優(yōu)規(guī)模水平上生產(chǎn)，事實(shí)并非一定如此。因此，Banker、Charnes和Cooper于1984年提出可變規(guī)模報(bào)酬DEA模型（VRS），又稱BCC模型。

在區(qū)域能效DEA文獻(xiàn)中，選擇CRS模型的有魏楚和沈滿洪（2007）、馮蕾（2009）等。選擇VRS模型的有黃德春等（2012）、沈能和王群偉（2013）等。也有人同時(shí)使用了CRS模型和VRS模型，如Jia、Li和Yuan（2011）。本文采用CRS模型，因?yàn)閷?duì)于省級(jí)單位，無法像企業(yè)一樣，隨意調(diào)整經(jīng)濟(jì)規(guī)模。企業(yè)維度的DEA分析，VRS模型更適用。而省級(jí)、國家級(jí)層面的DEA分析，則CRS模型更適用。

無論是CRS還是VRS，DEA模型都有投入導(dǎo)向和產(chǎn)出導(dǎo)向兩種。投入導(dǎo)向是要在產(chǎn)出不變的條件下，實(shí)現(xiàn)投入的最小化。產(chǎn)出導(dǎo)向是在投入不變的條件下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出的最大化。對(duì)于決策單元來說，控制投入要比控制產(chǎn)出更具可行性。因此，本文采用投入導(dǎo)向的CRS模型。

（二）變量選取和數(shù)據(jù)來源

能源效率的DEA文獻(xiàn)中，指標(biāo)選擇上體現(xiàn)了較強(qiáng)的同一性。產(chǎn)出指標(biāo)為GDP（地區(qū)生產(chǎn)總值），投入指標(biāo)雖用詞略有差異但實(shí)質(zhì)基本相同，都是三要素：勞動(dòng)力、資本和能源耗費(fèi)量，詳見表1。但是，現(xiàn)有研究基本忽略了對(duì)能源效率有重要影響的一個(gè)因素—科技。因此，本文改傳統(tǒng)“三要素法”為“四要素法”，投入變量取勞動(dòng)力、固定資產(chǎn)投資、科技投入和能源投入，產(chǎn)出變量仍為GDP。

本文基于C－D生產(chǎn)函數(shù)建立模型，表達(dá)式為Y=F（K，L，T，E）。由于西藏?cái)?shù)據(jù)不全，地域范圍是除西藏外的30個(gè)省區(qū)。由于重慶的部分指標(biāo)是從1997年開始計(jì)算的，因此時(shí)間范圍是1997-2012年。具體指標(biāo)界定如下：產(chǎn)出（Y），以地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）代表，單位是億元。資本投入（K），選取全社會(huì)固定資產(chǎn)投資衡量固定資本的投入，單位是萬元。同類文獻(xiàn)多用張軍等的方法計(jì)算資本存量，但這種做法有一定的不足。其一，國家不公布資本存量數(shù)據(jù)，各學(xué)者的估算必然存在一定誤差。其二，作為衡量資本投入的指標(biāo)，資本存量也不恰當(dāng)。因?yàn)閺耐度牒彤a(chǎn)出的關(guān)系來看，準(zhǔn)確的說投入是指在生產(chǎn)過程中已經(jīng)消耗掉的東西，而固定資產(chǎn)在單個(gè)年份的生產(chǎn)過程中只損耗掉一小部分。本文選擇全社會(huì)固定資產(chǎn)投資指標(biāo)，一是因?yàn)閿?shù)據(jù)由權(quán)威統(tǒng)計(jì)部門公布，可靠性高。二是投資本身就是GDP的重要組成部分，是拉動(dòng)GDP的重要力量，用固定資產(chǎn)投資指標(biāo)衡量固定資產(chǎn)投入，具有一定的內(nèi)在合理性。勞動(dòng)力投入（L），以就業(yè)人數(shù)衡量，單位是萬人。科技投入（T），以地方財(cái)政科技支出來衡量，單位是億元。能源投入（E），以能源消費(fèi)總量（折算成標(biāo)準(zhǔn)煤）來衡量，單位是萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

表2 各省份全要素能源效率表

圖1 各省份能源效率均值線圖

GDP、固定資產(chǎn)投資、地方財(cái)政科技支出、能源消費(fèi)總量四個(gè)指標(biāo)直接來自中宏數(shù)據(jù)庫。2001年寧夏能源消費(fèi)總量缺失，由前后兩年的平均數(shù)代替。由于從業(yè)人員數(shù)只提供到2010年，因此，2011年和2012年從業(yè)人員數(shù)由下面公式推算：

L代表從業(yè)人員數(shù)，P代表總?cè)丝跀?shù)，下角標(biāo)表示年份。以2012年為例，從業(yè)人員數(shù)（L2012）等于2012年總?cè)丝跀?shù)（P2012）乘以2010年從業(yè)人員占總?cè)丝诒戎亍Ｒ驗(yàn)槎唐趶臉I(yè)人員比重相對(duì)穩(wěn)定，所以這種推算方法較為可靠。

中國能源效率的測(cè)算

表2是利用胡和王（2006）的公式計(jì)算能源效率值，公式為：

TFEE代表全要素能源生產(chǎn)率，EIO代表能源投入的目標(biāo)值，EIA代表能源投入的實(shí)際值。表2給出了1997-2012年間幾個(gè)等間隔年份的TFEE值，以反映各省的能源效率相對(duì)值及時(shí)間趨勢(shì)。

計(jì)算出各省份1997-2012年的能源效率均值（記為EE），并做出線圖，如圖1所示。為了清晰顯示，在圖上添加了四條參考線，把能源效率水平分為優(yōu)秀（EE=1）、良好（0.9≤EE＜1）、一般（0.8≤EE＜0.9）、及格（0.6≤EE＜0.8）、不及格（EE＜0.6）五個(gè)等級(jí)。1997-2012年，廣東、江蘇、上海、天津四省市的能源效率一直處于全國的最高水平，其能源效率均值等于1，屬于優(yōu)秀。河北、福建、河南、北京、湖北、山東、江西、浙江、海南、湖南10個(gè)省市能源效率的均值大于0.9，屬于良好。黑龍江、重慶、安徽、廣西、吉林、內(nèi)蒙古、遼寧和四川八省區(qū)市是一般，陜西、云南二省是及格，甘肅、新疆、山西、青海、寧夏、貴州六省區(qū)是不及格。等級(jí)劃分呈現(xiàn)出明顯的空間特征，發(fā)達(dá)地區(qū)能源效率較高，而落后地區(qū)能源效率較差。

中國能源效率的空間特征和趨勢(shì)

（一）中國能源效率的空間特征—東中西部差異分析

同類研究在區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)上很不一致，有東部、中部、西部三分法，有東部、東北部、中部、西部四分法。即使同是三分法，劃分標(biāo)準(zhǔn)也不同，爭議省份是海南和廣西。出于可比性考慮，本文繼承多數(shù)學(xué)者的做法，使用三分法，并把海南列入東部，把廣西列入西部。即東部包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東和海南11個(gè)省份，中部包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖南、湖北8個(gè)省份，西部包括內(nèi)蒙古、廣西、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、重慶11個(gè)省份。

本文的研究結(jié)論是，1997-2012年的16年來，東部地區(qū)平均能效最高，中部次之，西部最低，如表2和圖2所示，四要素能源效率均值分別為0.966、0.864和0.646，差異顯著。這一結(jié)論與眾多前人的成果吻合，如史丹（2006）、汪克亮等（2011）。少數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果顯示了不同的結(jié)論。如胡和王（2006）的結(jié)論是，1995-2002年間，東部效率最高，西部次之，中部最低。劉海濱等（2011）以1998-2007年為研究期間，發(fā)現(xiàn)在2002年以前，東部高于中部，2003年以后，中部高于東部。趙金樓等（2013）以1980-2010年為研究期間，發(fā)現(xiàn)東部能效最高，中西部差別不大。

（二）中國能源效率水平的趨勢(shì)分析

從圖2可以看出，無論是東部、中部還是西部，能效水平都顯示出兩個(gè)特征：一是總體平穩(wěn)，沒有明顯的上升或下降趨勢(shì)；二是年度之間波動(dòng)較大。對(duì)于第一個(gè)特征，持相似觀點(diǎn)的是李國璋等（2010），他們以1989-2007年為研究期間，指出我國全要素能源效率水平的變化總體上比較平穩(wěn)。對(duì)于第二個(gè)特征，有相似研究結(jié)論的是孫廣生等（2012），他們計(jì)算出1986-2010年我國各地區(qū)能效變化率，筆者將之做成線圖（見圖3），足見其年度波動(dòng)性之明顯。

圖2 東中西部能源效率線圖

圖3 中國能源效率波動(dòng)性線圖

對(duì)于能效水平的時(shí)間趨勢(shì)，筆者的結(jié)論可稱之為“總體平穩(wěn)說”。與前人比較，發(fā)現(xiàn)眾說紛紜、莫衷一是。整理起來，有“持續(xù)上升說”、“持續(xù)下降說”、“先升后降說”、“先降后升說”、“東升西降說”、“東降西升說”等。

“持續(xù)上升說”。王和胡（2006）研究表明，1995-2002年間，東、中、西部全要素能效水平都呈上升趨勢(shì)。王喜平和姜曄（2013）認(rèn)為1996-2010年間我國能源綜合水平不斷提高。趙金樓等（2013）以1980-2010年為研究期間，用隨機(jī)前沿方法測(cè)算結(jié)果顯示，我國東部、中部與西部能效均呈上升趨勢(shì)。

“持續(xù)下滑說”。王兵、張技輝和張華（2011）以1998-2007年為研究區(qū)間，結(jié)論是，中國全要素能源效率整體上處于持續(xù)下滑狀態(tài)。王玉燕和林漢川（2013）以2000-2010年為樣本期間，研究發(fā)現(xiàn)“2000年以來，三大經(jīng)濟(jì)區(qū)域的能效水平均呈不斷下降的趨勢(shì)，下降的步調(diào)基本一致”。

“先升后降說”。魏楚和沈滿洪（2007）從全要素能源效率的角度，發(fā)現(xiàn)1995-2004年大多數(shù)省份的能源效率都符合先上升、再下降的特點(diǎn)。蔡曉春和肖小愛（2010）以1998-2007年為研究區(qū)間，結(jié)論是中國大部分省份的能源效率符合先上升、再下降的特征。劉海濱和郭正權(quán)（2011）以1998-2007年為研究期間，結(jié)果是東、中、西部都呈先升后降趨勢(shì)。

“先降后升說”。樊華、周德群（2012）以1995-2008年為研究期間，發(fā)現(xiàn)中國的全要素能源效率的演變呈現(xiàn)明顯的U型演變特征，即先下降，后上升。

“東升西降說”。徐盈之、管建偉（2011）以1991-2008年為樣本區(qū)間，以超效率DEA為工具，計(jì)算出了東中西部能源效率值。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，東部地區(qū)效率呈上升趨勢(shì)，中部和西部則1997年以前上升，1997年以后下降。

“西升東降說”。朱幫助等（2013）以2000-2010年為研究期間，研究結(jié)論是，西部總體上處于上升趨勢(shì)，東部基本上處于下降趨勢(shì)，中部則先上升后下降。

結(jié)論與探討

使用四要素DEA模型，本文測(cè)算了中國各省市區(qū)1997-2012年的能源效率值，并對(duì)東、中和西部進(jìn)行了對(duì)比，主要結(jié)論如下：

第一，中國能源效率按東、中、西部呈梯度遞減，這是多數(shù)學(xué)者的共識(shí)。可見，西部、中部的節(jié)能提效工作力度需進(jìn)一步加大。尤其是在主體功能分區(qū)中，西部地區(qū)大部分的主體功能是生態(tài)功能。能源利用效率的低下，既會(huì)增大能源投入，導(dǎo)致浪費(fèi)，又會(huì)增加溫室氣體等染污物的排放，破壞生態(tài)環(huán)境。因此，筆者認(rèn)為，西部節(jié)能提效工作，應(yīng)該提高到戰(zhàn)略高度。

第二，中國能源效率改進(jìn)緩慢，東、中、西部皆然。前文指出，我國能源效率總體平穩(wěn)，并沒有明顯的上升或下降趨勢(shì)，表明能效改進(jìn)進(jìn)展緩慢。改進(jìn)提升能源效率是一個(gè)系統(tǒng)工程，建議從多個(gè)方面入手：建立權(quán)威的多層面能效指數(shù)測(cè)度和公布制度。就像空氣指數(shù)那樣，相關(guān)人員可即時(shí)查詢。這不僅方便了行政部門的管控，同時(shí)能夠引起全社會(huì)的了解和重視。頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一制定科學(xué)的能效考核標(biāo)準(zhǔn)。前文指出，不同的學(xué)者用不同的方法，導(dǎo)致結(jié)論大相徑庭，甚至相互矛盾。不但無益，還帶來混亂。利用財(cái)政政策杠桿，鼓勵(lì)節(jié)能技術(shù)的發(fā)明和使用，加快節(jié)能提效技術(shù)進(jìn)步的速度。改革能源價(jià)格體制。我國的能源價(jià)格，基本上仍是計(jì)劃價(jià)格，并不完全符合市場(chǎng)供求規(guī)律。應(yīng)加大改革力度，盡快形成反映市場(chǎng)真實(shí)需要的能源價(jià)格變動(dòng)機(jī)制。

第三，中國能源效率波動(dòng)較大。筆者的研究結(jié)論是我國能源效率波動(dòng)較大，這與孫廣生等（2012）的研究結(jié)果吻合。其實(shí)，更多學(xué)者的論點(diǎn)驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論。因?yàn)椋掷m(xù)上升說、持續(xù)下滑說的學(xué)者較少，其它的說法，無論是先升后降、先降后升還是“升-降-升”，都表明了能源水平的顯著波動(dòng)性。當(dāng)然，導(dǎo)致能源效率波動(dòng)的原因還有待于進(jìn)一步的研究。

第四，能源效率研究展望。已有文獻(xiàn)的所謂“全要素”能源效率，基本是都是勞動(dòng)、資本、能源三要素。本文加入了科技投入，形成了四要素能源效率分析框架。但是，與“全要素”的稱謂還差之甚遠(yuǎn)，尤其是沒有考慮到水資源、土地資源等關(guān)鍵投入。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺、土地資源短缺，都已經(jīng)成為中國進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。期待其他學(xué)者今后做進(jìn)一步的探討。

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