我國高速增長時期的“偏低能效陷阱”研究

喬海曙，李 菲（湖南大學 金融與統計學院，長沙 410079）

我國高速增長時期的“偏低能效陷阱”研究

喬海曙，李 菲
（湖南大學 金融與統計學院，長沙 410079）

“向污染宣戰”是我國現階段環境能源問題的最重要議題。文章基于我國28個省市區2000—2013年的省際面板數據，運用DEA模型測算全要素能源效率，建立以能源效率為門檻變量的我國高速增長時期（2000—2011年）面板門檻模型（PTM），并以2012—2013年的樣本對照分析，深入研究了能源效率變動的內在動力。研究表明：我國高速增長時期存在“偏低能效陷阱”，經濟系統本身提升能源效率的內在動力不強，從宏觀角度解釋我國高速增長時期各省市能源效率普遍下降的現象。

面板門檻模型；DEA；偏低能效陷阱

0 引言

近年來，以投資拉動增長的發展后遺癥不斷凸顯，資源日趨耗竭、能源價格飆升、環境污染惡化以及氣候異常變化日益加劇。2013年，“霧霾”便成為我國的年度關鍵詞，全國多地遭遇霧霾天氣，霧霾波及到25個省份，100多個大中型城市，全國平均霧霾天數達29.9天，創1960年來之最。實際上，我國政府早已發現環境問題的惡化趨勢。2003年黨的十六屆三中全會正式提出“科學發展觀”，2005年首次提出“環境友好型社會”的號召，2006年和2009年分別提出我國節能減排約束性指標等。雖然在2000—2011年的高速增長時期我國政府提出了多項政策提升環境質量，然而增長目標卻深入人心。各地方政府雖然將環境質量指標計入到績效考核體系中，但是在環境政策上主要是以行政手段的形式加大環保投資、整治污染，而忽視從微觀層面以能源效率角度思考環境問題，政策效果并不明顯，各省市的能源效率絕大多數呈現下降趨勢，環境污染日益加劇。經濟高速增長時期（2000—2011年）的經濟發展與環境質量相互關系，是我國經濟轉型期“向污染宣戰”不得不思索的議題。深入研究這一問題，將有助于轉變過去單一增長目標為多元化考核體系，實現經濟轉型跨越，進一步提高能源使用效率、降低環境污染，最終實現經濟效益與環境效益雙贏的和諧發展。

本文主要基于我國各省市區域能源效率普遍偏低的典型事實，以能源效率為門檻變量分析政府總量目標對能源效率的影響，提出我國高速增長時期存在“偏低能效陷阱”，說明地方政府提升能源效率的內在動力不強，是對現有研究的有益補充；采用計量方法定量分析政府政策對能源效率的影響，豐富了研究視角；以面板門檻模型證明了我國各地區存在環境庫茲涅茨曲線，使模型的估計結果更為可靠客觀。

1 全要素能源效率測算

數據包絡分析（Data Envelopment Analysis，簡稱DEA）最早在1978年由Charnes,Cooper和Rhodes（1978）[1]提出，是一種評價決策單元（DMU）投入產出效率的線性規劃模型。1984年Banker，Charnes和Cooper（1984）[2]拓展了該模型的規模報酬不變CRS（Constant Return to Scale）假設，提出了可變規模報酬的VRS（Variable Return to Scale）的數據包絡分析模型。

DEA模型是通過構建一個線性規劃方程，評價決策單元的投入產出效率。若有N個決策單元DMU，對第i個DMU投入T種要素，實現產出L種，則其投入產出效率為：

通過求解上述線性規劃方程，求出效率值θ。效率值的取值范圍在0到1之間，當效率值為1時，說明該效率點位于非參數包絡線的生產前沿線上，是有效率的；當效率值小于1，說明該效率點位于生產前沿線的下方，為無效點。

本文擬運用DEAP2.1軟件進行DEA模型分析，從而得出全要素能源效率，DEA模型的投入要素為資本、勞動和能源，產出為國民生產總值。

（1）資本：本文引用單豪杰（2008）[3]，喬海曙、胡文艷和鐘為亞（2015）[4]測算的2000—2008年資本存量數據，并借鑒其資本存量測算方法，補充測算了2009—2013年的資本存量。

（2）勞動：本文以年末全社會從業人員指標衡量各區域的勞動投入。

（3）能源：本文以能源消費總量指標衡量各區域的能源消耗。

（4）國內生產總值：本文用國內生產總值指數折算后的、以1952年不變價格計算的國內生產總值衡量各區域的產出。上述數據來源于《新中國60年統計資料匯編》和2000—2014年的《中國統計年鑒》。

2 面板門檻模型

為研究我國高速增長時期經濟發展與環境質量的關系，本文基于環境庫茲涅茨曲線的經驗假說，以地方政府考核兩個主要指標——經濟總量和環境質量指標為基礎，設定基礎計量模型：

其中，so2it為第t年份、第i省人均二氧化硫排放量，gdpit和gdp2it分別為第t年份、第i省人均GDP水平及其平方項，εit是隨機誤差項。

在基礎計量模型（2）的基礎上，本文設定了以全要素能源效率為門檻變量的面板門檻模型，研究我國除西藏和貴州以外的28個省市（為了統計口徑的一致，重慶數據并入四川）的全要素能源效率對環境庫茲涅茨曲線影響模型。面板門檻模型的基本原理是構建門檻變量，通過反復抽樣計算門檻變量的觀察值，估計出最合適的門檻值，是一種較為客觀的研究方法，可以有效避免曲線模型設定帶來的門檻值估計誤差。

按照門檻個數的不同，本文構建以下單門檻模型和雙門檻面板模型。

（1）單門檻面板模型的設定

以全要素能源效率EEit為門檻變量，將模型（2）設定為單門檻面板模型形式：

其中，全要素能源效率EEit為門檻變量，λ為門檻值，I(·)為指標函數，條件成立時指標函數取值為1，反之取值為0。

（2）雙門檻模型的設定

以全要素能源效率EEit為門檻變量，將模型（2）設定為雙門檻面板模型形式：

其中，λ1，λ2為門檻值且λ1＜λ2，I(·)為指標函數，條件成立時指標函數取值為1，反之取值為0。

雙門檻值的估計方法與單門檻模型類似，都是以兩階段最小二乘法為基礎，通過逐一檢驗確定多個門檻值，首先進行單一門檻效應的顯著性檢驗，利用“自體抽樣”法測算該門檻值的置信區間，在此基礎上進一步檢驗以便區分單一門檻和多門檻。

本文直接研究增長體制下政府績效考核指標對能源效率的影響，所以在選取指標時，我們采用人均GDP（gdpit）和人均二氧化硫排放量（so2it）作為現行政府考核體系的衡量指標。二氧化硫是一種主要的空氣污染物，進一步氧化，會生成酸雨。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃燒時會生成二氧化硫，在考察政府績效管理對能源效率的影響時選用二氧化硫指標較為恰當。同時，大量研究表明人均二氧化碳排放量與人均收入不存在顯著的庫茲涅茨曲線，即使出現特例，其拐點出現遠遠比人均二氧化硫排放量庫茨涅茨曲線晚。因此本文選取人均二氧化硫作為政府績效考核的另一重點指標。上述數據來源于《新中國60年統計資料匯編》和2000—2014年的《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》。

（3）面板門檻模型估計結果及穩健性分析

本文采用STATA11.0軟件對面板門檻模型進行估計，估計結果如表1所示。經估計，本文構建的面板門檻模型存在兩個門檻值，分別為0.465和0.597，并且2個門檻值效應在5%顯著性水平上顯著。由此，本文據全要素能源效率門檻值將全部28個省市的環境庫茨涅茨曲線區分為3條，分別以每條庫茨涅茨曲線對應的能源效率階段命名：階段I為“低能效模式”，能源效率低于0.465；階段II為“偏低能效模式”，能源效率在0.465和0.597之間；階段III為“高能效模式”，能源效率大于0.597。

表1 面板門檻模型估計結果

值得注意的是，大量研究表明，以不同排放物衡量環境質量，其與人均收入之間的總體庫茲涅茨曲線關系通常存在著較大差異[5,6]。為使模型研究結果更加穩健，本文將人均二氧化碳作為環境質量的另一指標進行分析，溫室氣體的排放與直接具有危害性的排放物具有一定程度的相伴關系，但二者并不相同。結果顯示，以人均二氧化碳為環境質量指標的面板門檻模型結果與上述模型結果相似，同樣存在兩個門檻值，驗證了本文結果的穩健型。在得到門檻值的同時，對應于每個區間各解釋變量的系數估計值也同時得出，具體見表2。

表2 面板回歸參數估計結果

人均GDP的二次項回歸系數顯著為負，一次項系數顯著為正，因此我國各省市明顯存在著“倒U型”的環境庫茲涅茨曲線，即在經濟發展初期，隨著人均國內生產總值的不斷增加，資源稀缺加劇，環境質量惡化；而在經濟發展的較高階段，資源的稀缺程度隨著技術進步、經濟發展方式趨于集約化而得到緩解，環境質量因技術進步和環境保護措施而得到改善。同時，目前仍然有15個省市區域與環境庫茨涅茨曲線的轉折點距離遙遠，還處在曲線的上升階段，如果按照既有發展目標和模式、能源效率始終保持當前水平，該部分區域的經濟發展仍然要伴隨一個較為嚴重的環境污染階段，才會出現環境質量改善的效果。此外，按照生態傾銷的含義，相對落后的發展地區在發展過程中存在著接受較發達區域污染產業轉移的傾向。能源效率低、污染產業多，將給這部分地區的環境質量改善帶來雙重壓力。因此，該部分區域不應當被動的等待轉折點的實現，而是應以轉變經濟發展方式等手段逐漸提高能源效率，早日跨過環境庫茨涅茨曲線的轉折點。

3 “偏低能效陷阱”假說

3．1 我國高速增長時期存在“偏低能效陷阱”

偏低能效模式曲線代表能源效率在0.465至0.597之間的環境庫茲涅次曲線。由于在偏低能效模式下，經濟體可以在較低的人均GDP水平下跨過拐點，從而實現經濟效益、環境效益雙贏的發展局面，因此，與“低能效模式”、“高能效模式”相比，是最優的發展沿革。但值得注意的是，此模式下能源效率水平一直偏低，經濟水平的發展是以大量的能源消耗為前提。如果僅僅考核經濟指標和環境質量指標的趨勢，偏低能效模式可以在犧牲能源消耗指標的同時，實現經濟發展、環境質量改善的雙贏局面。因而，在偏低能效模式下，地方政府不存在提升能源效率的內在動力。但是，能源效率偏低，產業結構中高污染、高能耗的部分仍然占有相當的比重，要素投入增長勢頭正盛，生產要素無法從低能效部門向高能效部門再配置，產業結構無法升級，進而無法引領能源消費結構改善，能源效率進一步降低，惡性循環，將導致其陷入“偏低能效陷阱”（見圖1）。

圖1 我國高速增長時期“偏低能效陷阱”假說

偏低能效模式曲線的轉折點出現在人均國內生產總值26019.27元時，能源效率處于該階段的區域除安徽、廣西外都已經成功跨過轉折點進入環境經濟協調發展階段。研究發現，這些省市發展沿革絕大多是以經濟快速發展作為目標、能源要素擴張為基礎，在經濟發展過程中伴隨著環境污染的加重后開始減輕的過程。以湖南省為例，從圖2可以看出，在經濟高速增長階段（2000—2011年），湖南省的能源效率水平始終保持下降趨勢，但其人均GDP始終保持增長，人均二氧化硫排放量也于2007年開始呈現下降趨勢，若僅追求總量和趨勢指標，現有的發展路徑符合要求且已經實現，沒有內在動力提升能源效率。因此，在高速增長階段，湖南已走入“偏低能效陷阱”，產業結構與能源消費結構的變動趨勢更加印證這一點。在2000—2011年，湖南省能源消耗大的第二產業占比高，高碳高硫的煤炭消費占比高，經濟增長以大量的能源低效率消耗為代價。但這一情形在2012—2013年逆轉，經濟正式進入轉型期，湖南人均GDP增速由2011年的22.17%下降至11.90%，但其能源效率顯著提升。

圖2 2000—2013年湖南能源效率、產業結構與能源消費結構

3．2 打破體制慣性的區域率先走出“偏低能效陷阱”

北京近年來在經濟戰略轉型中表現最為出色，從全要素能源效率的計算結果可見，在高速增長時期（2000—2011年）28各省市中只有北京的全要素能源效率是上升的。北京作為首都，率先打破體制慣性，以提高經濟增長質量和效益為中心，全面轉變發展戰略，逐步實行經濟結構轉型。如圖3所示，隨著產業結構升級，第二產業占比下降，帶動能源結構中煤炭等低效能源占比下降以及能源使用技術效率的提高，從而北京能源效率提升，走出“偏低能效陷阱”。

圖3 2000—2013年北京能源效率、產業結構與能源消費結構

在趕超戰略的推進下，我國憑借后發優勢取得非常大的成效，但由于經濟的發展帶來了大量的能源消耗和環境壓力，為改善環境質量和可持續發展，逃出“偏低能效陷阱”，必須轉變地方政府考核目標，在引入污染排放總量指標的同時更強調效率指標，尤其是能源效率，如北京。促進產業結構轉換、提高能源效率，需要擺脫增長依賴癥，逐步容忍和適應經濟增速的放緩，發展低碳經濟未來的發展速度將會降至8%甚至更低[7]。也就是說，轉變單一增長目標的過程是痛苦的，但經濟可持續發展要求必須擺脫路徑依賴和技術鎖定，實現經濟發展由粗放型經濟增長到集約型增長的轉變，優化升級產業結構和能源消費結構，引導生產要素再配置，提升高生產率部門在產業結構中的占比以及清潔能源在能源消費結構中的占比，從而提高能源使用效率，實現從階段II發展到階段III的跨越。

應當注意的是，Liang等（2009）[8]發現了我國的確存在逆反效應。隨著能源效率的逐步提高，能源消費量不但不會降低，反而出現上升趨勢，環境質量沒有得到提高，反而需要在一個更高的經濟水平才能達到環境與經濟協調發展。因此在戰略轉型的過程中，由于能源回彈效應的存在，將使得各省市面臨在一個更高的經濟發展階段才能跨過環境庫茨涅茨曲線轉折點的情況。由于前期發展造成的環境污染以及人口壓力等因素，北京近期出現嚴重的“霧霾”現象，這正是前期經濟快速發展的代價。現階段應該更加注意發展的可持續性，并且在未來能源效率不斷提高的過程中，應當注意防范能源回彈效應，避免在高能源使用效率階段出現能源消費不斷攀升的情況。

3．3 存在“資源詛咒”的區域能效狀況繼續惡化

圖1中低能效模式曲線代表能源效率小于0.465時的環境庫茲涅次曲線，該曲線的轉折點出現在人均GDP為80241.26元時，該階段的8個省市（山西、內蒙古、江西、河南、甘肅、青海、寧夏、新疆）都沒有跨過轉折點進入環境效益與經濟效益共贏的階段。同時本文發現，即使這些省市已經處于低能效模式，其能源效率仍在不斷降低。這些省市存在“資源詛咒”的現象[9]。由于能源環境稟賦的緣故，這些區域試圖以資源開發拉動地方經濟，大量資本和勞動力投入到資源開發行業，抬高了各類要素的價格，隨著部門間要素分配的調整，省市內部制造業萎縮，能源使用效率下降，從而導致資源耗竭與經濟增長滯后。

4 研究結論

本文借助我國28個省市2000—2013年的面板數據，通過DEA模型測算了我國各地區的全要素能源效率，并以能源效率為門檻變量構建我國高速增長時期（2000—2011年）環境庫茨涅茨曲線面板門檻模型，并以經濟轉型期（2012—2013年）的樣本對比分析。研究發現：（1）我國高速增長時期存在“偏低能效陷阱”。在地方政府單一增長目標下，各區域存在降低能源效率的內在動力。為追求經濟增長，以能源環境稟賦為基礎，地方政府扭曲要素價格，重化工業化產業結構，形成以煤炭消費為主的煤炭消費結構，從而能源效率停滯不前，陷入“偏低能效陷阱”。以能源、環境、經濟系統為基礎，從宏觀角度解釋了近年來絕大部分省份能源效率下降的原因。（2）打破體制慣性的區域率先走出“偏低能效陷阱”。北京率先實踐環境與經濟協調發展的舉措，產業結構優化升級，三產業及環保產業占比不斷上升，能源消費結構由重煤炭化向輕煤炭化轉變，從而能源效率不斷攀升，走出“偏低能效陷阱”。北京的發展歷程給需要改善能源效率停滯不前局面的省市提供了良好的范本。（3）存在“資源詛咒”的區域能效狀況繼續惡化，煤炭資源豐富的地區，能源效率不斷走低，該地區存在與“荷蘭病”類似的狀況，資源涌入資源開發行業，造成制造業萎縮，環境質量與能源效率不斷下降。

[1]Charnes A,Cooper WW,Rhodes E.Measuring the Efficiency of Decision Making Units[J].European Journal of Operational Research,1978,(2).

[2]Banker R D,Charnes A,Cooper W W.Some Models for Estimating Technical and Scale Inefficiencies in Data Envelopment Analysis[J]. Management Science,1984,(30).

[3]單豪杰.中國資本存量K的再估算:1952—2006年[J].數量經濟技術經濟研究,2008,(10).

[4]喬海曙,胡文艷,鐘為亞.專業化、多樣化產業集聚與能源效率——基于中國省域制造業面板數據的實證研究[J].經濟經緯,2015,（5）.

[5]蔡昉,都陽,王美艷.經濟發展方式轉變與節能減排內在動力[J].經濟研究,2008,(6).

[6]李潔,張天頂.基于中國城市SO2排放量的實證研究[J].統計與決策, 2009,（7）.

[7]袁富華.低碳經濟約束下的中國潛在經濟增長[J].經濟研究,2010,(8).

[8]Liang Q M,Ying F,Wei Y M.The Effect of Energy End-use Efficiency Improvement on China's Energy Use and CO2Emissions:A CGE Model-based Analysis[J].Energy Efficiency 2009(23).

[9]中國經濟增長與宏觀穩定課題組,張平,劉霞輝,張曉晶,張自然,王宏淼,袁富華.資本化擴張與趕超型經濟的技術進步[J].經濟研究,2010, (5).

（責任編輯/浩 天）

F201

A

1002-6487（2016）24-0131-04

國家社會科學基金重點項目（14AGL016）；“湖南省兩型社會與生態文明協同創新中心”資助項目

喬海曙（1971—），男，安徽桐城人，教授，博士生導師，研究方向：碳金融。

李 菲（1991—），女，吉林延邊人，碩士，研究方向：碳金融。