R&D的節能減排效應分析
——來自中國省際面板數據的經驗研究

楊志江，鐘優慧

（韶關學院經濟管理學院，廣東韶關512005）

R&D的節能減排效應分析
——來自中國省際面板數據的經驗研究

楊志江，鐘優慧

（韶關學院經濟管理學院，廣東韶關512005）

運用基于跨期生產前沿的方向性距離函數測度了中國省際1998-2013的節能減排效率，并實證檢驗了R&D對節能減排效率的影響。研究發現，節能減排效率的提高主要取決于節能效率，要達到節能減排的雙重目的，關鍵在于促進能源節約；R&D對節能減排效率、節能效率和減排效率均有顯著正影響，且R&D在促進節能效率與減排效率的提高上具有一致性；R&D對節能減排效率的促進作用也依賴于環境規制，在環境規制強度高的地區或時期，R&D對節能減排效率的促進作用更大。

R&D；節能減排；環境規制；方向距離函數

一、引言

目前中國是世界第一大能源消耗國和溫室氣體排放量最大的國家，由此產生的能源環境問題不僅影響到人們的身體健康，也威脅到經濟社會的可持續發展。能源不足和環境惡化已成為國家和社會極為關注和急需解決的問題。近幾年，黨和國家幾乎在所有經濟發展的政策文件中，均提出要促進節能減排。節能減排目標更是被納入到國家五年發展規劃，成為了各級政府部門的工作重點和硬性任務。然而，節能減排是一個復雜的系統工程，需要行之有效的策略，更需要有效的突破口。

技術進步是地區實現節能減排的重要途徑。理論上，作為技術進步的主要來源，R&D（研究與試驗發展）①也應是推進節能減排的重要動力。R&D活動帶來的清潔型生產技術可以推實現綠色技術進步，進而通過減少生產過程中的能源消耗和污染排放而能具有節能減排效應。實際上，不是以節能減排為目的的一般R&D活動所帶來的中性技術進步，也能降低單位產出的能源投入量和污染排放量。然而，由于存在“能源回彈效應”②以及R&D活動帶來的可能是高能耗或污染密集型生產技術等原因，R&D在實際生產中可能并沒有節能減排效效果。那么，中國當前的R&D是否具有節能減排效應？R&D對節能和減排的積極效應是否具有一致性？環境規制是否又有利于提高R&D的節能減排效應？本文試圖通過實證檢驗R&D與節能減排效率的關系來對這些問題進行解答。中國作為最大的發展中國家，決定著節能減排主要是依靠提高節能減排效率來實現。許多文獻對技術進步與節能效率（或減排效率）之間的關系進行了分析。齊志新和陳文穎[1]、陳詩一[2]等是運用因素分解法進行考察，而陳軍和徐士元[3]、李廉水和周勇[4]、李世祥和成金華[5]、張偉和吳文元[6]、張偉等[7]是運用計量經濟學方法進行研究。在運用計量模型分析的文獻中，少數文獻選用R&D投入或產出作為技術進步衡量指標驗證了R&D對節能效率（或減排效率）的影響。這些研究都只是測度了節能效率或減排效率，很少有文獻將兩者結合起來進行定量測算，更沒有文獻分析兩者之間的相互關系。另外，關于技術進步與節能效率（或減排效率）關系的實證研究文獻頗為豐富，但詳細探究R&D與節能效率（或減排效率）關系的文獻較少，更鮮有文獻進一步分析環境規制如何影響R&D與節能效率（或減排效率）的關系。本文的貢獻在于：運用基于跨期生產前沿的方向性距離函數測度了中國省際1998-2013的節能減排效率、節能效率和減排效率，并對三種效率之間的關系進行了相關分析；運用Tobit計量方法，對R&D與節能減排效率之間的關系進行了經驗研究；根據環境規制強度對樣本進行分組，并通過分組檢驗考察了中國目前實施的環境規制政策如何影響R&D與節能減排效率之間的關系。

二、省際節能減排效率測算

（一）測算模型

為適應節能減排的約束性要求，達到能源投入和污染排放減少的雙重目的，本文結合方向性距離函數和跨期生產前沿DEA模型對節能減排效率進行測度。為驗證R&D對節能效率和減排效率的影響是否具有一致性，本文對節能效率和減排效率也分別進行了測算。假設有J個決策單元DMU（省份），每一個決策單元在生產過程中投入資本（k）、勞動力（l）和能源（e）三種生產要素，生產出期望產出（y）和非期望產出（b）。其中，期望產出是指經濟產出（如GDP），而非期望產出是指污染物排放（如SO2）。參照張偉和吳文元[7]、楊志江和文超祥[8]等文獻，本文構建基于跨期生產前沿的方向性距離函數（Inter-temporal Frontier DDF，IFDDF）測度節能減排效率（θ1），模型形式為：

其中，節能減排方向性距離函數反映了一個地區在現行技術條件下保持資本投入、勞動投入和經濟產出不變時，能源投入和非期望產出可同時縮減的最大可能比例。構建的測度節能效率（θ2）的方向性距離函數模型為：

其中，節能方向性距離函數反映地區在現行技術條件下保持勞動投入、資本投入和產出（包括期望產出和非期望產出）不變時，能源投入可縮減的最大可能比例。構建的測度減排效率（θ3）的方向性距離函數模型為：

其中，減排方向性距離函數反映地區在現行技術條件下保持投入（包括資本、勞動力和能源）和期望產出不變時，非期望產出可縮減的最大可能比例。模型（1）-（3）中，N表示非導向，I表示投入導向，O表示產出導向；j*和t*分別代表受評決策單元的地區和時期。

（二）投入產出變量與數據說明

在測算模型（1）-（3）中，借鑒Watanabe and Tanaka[10]和涂正革[11]的做法，非期望產出（b）選用二氧化硫（SO2）排放量表示。SO2既是造成大氣污染的主要污染物，也是中國主要污染物總量控制指標之一。由于《中國統計年鑒》從1998年才開始提供地區二氧化硫排放量數據，所以本文實證研究樣本選定為1998-2013年中國29個省份的面板數據。西藏的數據多有缺失或不足，分析中將其略去，并將重慶市數據合并至四川省。期望產出（y）采用各省GDP表示，并用地區生產總值指數調整為1998年不變價格。由于勞動力素質和勞動時間的數據較難獲得，勞動力（l）僅用歷年各省份的從業人數表示。資本投入（k）采用年均資本存量進行衡量。1998-2000年各省份的資本存量數據直接采用張軍等[9]的測算結果，2001-2013年各省份的資本存量也是根據其給出的方法推算得到，各年資本存量都調整為1998年不變價格。由于各省份的能源消費結構存在差異，能源投入（e）采用以折算成標準煤的能源消費量表示。資本存量、勞動力、期望產出和非期望產出的計算數據來源于《中國統計年鑒》，能源投入的數據來源于《中國能源統計年鑒》。

（三）測算結果

將中國大陸各省份作為DMU，計算得到歷年各省份的節能減排效率（θ1）、節能效率（θ2）和減排效率（θ3）。限于篇幅，表1只列出了各省份θ1、θ2和θ3的平均值，圖1只繪制出全國整體θ1、θ2和θ3（平均值）的變化趨勢。從表1可以看出，不管是θ1、θ2還是θ3，效率較高的省份主要集中在東部地區，效率較低的省份主要集中在中部或西部地區，中部和西部效率水平比較接近。從圖1來看，θ1和 θ2的演變趨勢較為一致，尤其是2006年以后，θ2的快速上升有力拉動了θ1提高，而θ3在整個樣本期間的變化幅度相對較小。

為分析節能減排效率、節能效率和減排效率之間的相互關系，我們進一步計算了所有樣本的θ1、θ2和θ3之間的Spearman相關系數。通過分析相關系數發現：

第一，θ2與θ3之間的相關系數達到0.853，即兩者高度線性相關。這說明如果地區具有更高的節能效率（節能空間），也應該具有更高的減排效率（減排空間），即地區能源投入的浪費程度越高，SO2等污染物的過量排放程度也越高。因此，為減少污染物排放，就應該減少能源消耗。例如，廣東、北京、上海、福建、海南、江蘇、浙江和天津等地區具有較高的θ2，于是這些地區也具有較高的θ3，樣本期間這些地區的平均θ2、平均θ3排名都在全國前10位；寧夏、山西、甘肅、貴州、內蒙古、新疆、青海和云南等地區的θ2較低，導致θ3也比較低，樣本期間這些地區的平均θ2、平均θ3排名都在全國后10位。從變化趨勢來看，地區平均θ2、平均θ3總體呈“1998-2003年波動下降，2004-2013年持續上升”的演化態勢，尤其從2006年開始，平均θ2、平均θ3的上升趨勢愈加明顯。地區平均θ2、平均θ3的上升趨勢明顯，這應該是由于從2006年開始國家對環境保護的重視程度明顯提高，實施了一系列促進節能減排的政策措施。

圖11998 -2013年節能減排效率、節能效率和減排效率的變化趨勢

表1 樣本期間各省份θ1、θ2和θ3的平均值

第二，θ2與θ1之間的相關系數達到0.940，而θ3與θ1之間的相關系數僅為0.696，表明θ2與θ1高度線性相關，而θ3與θ1只是顯著相關。這說明，相對于減排效率而言，節能減排效率的提高更取決于節能效率，即要達到能源消費和污染排放同時減少的目的，關鍵在于有效地實現能源節約。例如，河北、遼寧、吉林、黑龍江、湖北和青海等地區由于θ2排名相對于θ3比較靠后，導致θ1的排名也比較靠后；江西、廣西、陜西由于θ2排名相對于θ3比較靠前，導致θ1的排名也比較靠前；基本上沒有地區由于θ2排名相對于θ3靠前或靠后，而導致θ1的排名也靠前或靠后。

三、計量分析

（一）解釋變量及數據說明

R&D是本文研究的核心變量。對于R&D的度量，通常采用R&D強度或R&D存量來衡量。這兩個衡量指標各具優缺點，我們都加以考慮。按照通常做法，R&D強度采用R&D經費投入與GDP的比值來度量。R&D存量采用“永續盤存法”估算，并借鑒王班班和齊紹洲[12]對R&D價格指數、R&D存量折舊率和基期R&D存量的處理方法，計算得到以1998年不變價格表示的各省份1998-2013年R&D資本存量。

在控制變量選擇上，主要借鑒已有文獻確定，加入的關鍵控制變量包括產業結構（CYJG）、能源結構（NYJG）、外商直接投資（FDI）、產權結構（CQJG），其中產業結構采用地區第三產業產值占GDP的比值衡量，能源結構采用能源終端消費中非煤炭能源所占比重衡量，外商直接投資選取外商直接投資額與GDP的比值衡量，產權結構選取非國有經濟在工業總產值中所占的比重衡量。以上各變量的數據中，產業結構、產權結構的數據來源于《中國統計年鑒》，外商直接投資的數據來源于各個省份的《統計年鑒》，技術創新的數據來源于《中國科技統計年鑒》，能源結構的數據來源于《中國能源統計年鑒》。

（二）計量模型

DEA模型測算的技術效率值是處于0～1之間的雙截尾數據，如果直接采用最小二乘法進行回歸分析，會給參數估計帶來偏誤，本文選擇Tobit模型作為估計方法。對面板數據的計量分析，采用固定效應的Tobit回歸模型通常不能得到一致、無偏的估計值，因此本文采用隨機效應Tobit模型進行回歸分析。基于上文變量的說明，構建如下隨機效應Tobit模型：

其中，θjt表示上文測度的第j省份第t年的節能減排效率（θ）1、節能效率（θ）2或減排效率（θ）3，為對應的隱藏變量，符合計量回歸模型的經典假設；R&D、CYJG、NYJG、FDI、CQJG表示設定的各解釋變量，其中R&D是本文關心的核心變量，R&D存量取其對數值；uj代表未觀察的個體效應，εjt代表隨機干擾項。

（三）計量結果分析

對計量模型（4）進行多重共線性檢驗，結果顯示Pearson相關系數均小于0.432，解釋變量的方差膨脹因子也小于10，這表明不必過多擔心存在多重共線性問題。運用Tobit模型得到的全國整體估計結果如表2所示?？梢钥闯?，不管R&D是用強度指標衡量還是用存量指標衡量，不管是θ1、θ2還是θ3，R&D的系數估計值都為正，且在1%水平上顯著。估計結果支持中國當前的R&D促進了節能減排效率提高（具有節能減排效應）的結論，即R&D投入強度高或存量大的地區具有較高的節能減排效率。因此，盡管存在“能源回彈效應”，中國R&D支出的節能減排效應是顯著存在的，這在一定程度上表明R&D所引致的技術進步具有綠色偏向。R&D與θ2、θ3都顯著正相關，說明R&D在促進節能效率與減排效率提高上具有一致性，即R&D既有利于促進節能，也有利于促進減排。R&D在用存量指標衡量時得到的系數估計值比用強度指標衡量時得到的估計值大，主要是由于存量指標反映了R&D投資的滯后效應。

從控制變量來看，CYJG的系數估計值顯著為正，這說明中國第三產業的發展有利于提升節能減排效率。當前中國第三產業發展相對滯后，而工業化程度還在不斷提高，這將對節能減排效率的提升產生不利影響。NYJG的系數估計值為正且多數在1%水平上顯著，說明非煤炭能源所占比重的上升有助于改善節能減排效率?，F階段中國仍以煤炭為主要能源，而煤炭使用是大氣污染的主因。因此，加快新型能源發展，優化以煤炭為主的能源結構，是各地區完成節能減排目標的重要途徑。FDI的系數估計值多數顯著為正，這說明對外開放有利于中國的節能減排，與羅掌華和楊志江[13]的研究結果相一致。CQJG的系數估計值多數顯著為負，即非國有經濟的發展在一定程度上阻礙了節能減排效率的提升，這可能是由于不斷深化的國企改革使國有企業的生產率已不低于私營企業[14]。

四、環境規制是否有利于提高R&D對節能減排效率的促進作用

經過本文前面的計量分析，我們驗證了R&D有利于提高節能減排效率。當然，R&D對節能減排效率的促進作用還會受到環境規制的影響。當地區的生產技術呈現出比較明顯的非綠色偏向時，合理制定與實施的環境規制可以改變技術進步的偏向，最終使生產技術走上綠色偏向的演變路徑[15]。因此，環境規制如果能夠強化技術進步的綠色偏向，那必然有利于提高R&D對節能減排效率的促進作用。那么，本文中國的環境規制是否有利于提高R&D對節能減排效率的促進作用呢？根據環境規制強度的高低，本文將樣本劃分為高規制強度地區（或時期）和低規制強度地區（或時期），并通過比較不同樣本下R&D系數估計值的差別來考察環境規制對R&D與節能減排效率關系的影響。參照SoniaBenKheder[16]的做法，采用GDP/Energy衡量環境規制強度，該指標可以反映出環境規制政策實施的真實效果。計算發現，2006-2013年期間地區平均環境規制強度呈快速遞增趨勢，且明顯高于1998-2005年，于是將2006-2013年界定為高規制強度時期，其他年份為低規制強度時期；北京、廣東、浙江、江蘇、福建、上海、天津、山東、海南、江西、廣西和安徽等12個省份的規制強度都高于全國平均值，于是將這些省份界定為高規制強度地區，而其他省份為低規制強度地區。

表2 全國整體檢驗結果

表3匯報了分組檢驗的結果③。結果顯示：在R&D用強度指標衡量的情況下，低規制強度時期的R&D系數估計值為負，低規制強度地區的R&D系數估計值為正但不顯著，而高規制強度時期（或地區）的R&D系數估計值都為正，且在10%水平下顯著；在R&D用存量指標衡量的情況下，低規制強度時期的R&D系數估計值仍為負，低規制強度地區的R&D系數估計值顯著為正，高規制強度時期（或地區）的R&D系數估計值都顯著為正，而且高規制強度地區的R&D系數估計值明顯大于低規制強度地區的R&D系數估計值。上述研究結果表明在環境規制強度越高的地區或時期，R&D對節能減排效率具有更大的促進作用，即支持環境規制有利于提高R&D對節能減排效率的促進作用。環境規制強度較高，企業面臨的節能減排約束較為嚴厲，這一方面會刺激企業加強治污R&D投入，以期通過污染的末端治理來促進污染減排，另一方面也會刺激企業加強節能R&D投入，以期通過清潔技術的研發與應用來實現能源節約和污染的“源頭控制”，進而能夠滿足政府較高的節能減排要求。如果對企業的節能減排約束比較寬松，達到節能減排要求較為容易，環境規制可能只能刺激企業增加治污投入和簡單改進生產工藝，這反而會擠占治污或節能技術研發的資金，降低企業節能減排技術的研發力度和預期水平，這樣，環境規制反而可能削弱R&D對節能減排效率的促進作用。

表3 分組檢驗結果

五、結論與建議

基于方向性距離函數和跨期生產前沿DEA模型，本文測度了中國省際1998-2013年的節能減排效率、節能效率和減排效率，對R&D與節能減排效率之間的關系進行了實證檢驗，并進一步通過分組檢驗考察了環境規制對R&D與節能減排效率關系的影響。我們主要得到以下研究結論:（1）地區具有更高的節能效率，也具有更高的減排效率，且要達到能源消費和污染排放同時減少的目的，關鍵在于有效地實現能源節約；（2）R&D促進了節能減排效率的提升，且R&D在促進節能效率與減排效率提高上具有一致性；（3）環境規制有利于提高R&D對節能減排效率的促進作用，在環境規制強度高的地區或時期，R&D具有更大的節能減排效應。

上述結論引起中國節能減排政策的思考：與過去主要依靠行政手段來推動節能減排相比，通過環規制政策來刺激創新主體加強技術創新，充分發揮技術創新對節能減排的積極效應，才是真正有效的策略與突破口。特別是結構調整的積極效應正在逐漸減弱的情況下，節能減排將只能主要依靠技術進步的推動來實現。因此，地區積極地推動技術創新，提高技術進步水平，這樣能夠有效地激發節能減排的潛能，更好地完成節能減排的目標任務。

在政策層面上，首先要繼續完善技術創新財稅扶持政策，營造有利于技術創新的制度環境（例如健全自主創新產品政府采購制度、完善科技成果轉化激勵制度和大力發展風險投資和創業投資等），從供給和需求兩方面激勵企業從事更多的技術創新活動；其次，要制定合理的環境規制政策，在積極推進環境保護費稅改革的同時，加大環境監督與懲處力度，以資源環境成本內部化為目標，形成創新倒逼機制，促使企業更多依靠技術創新來獲取競爭優勢。總之，技術創新不僅是推動經濟增長的主要動力，更是推動節能減排的主導力量，有效發揮創新對節能減排的積極作用，對于促進創新驅動發展戰略的實施，實現環境保護和經濟發展的“雙贏”目標，推動中國經濟社會可持續發展都具有重要的戰略意義。

注釋：

①R&D指在科學技術領域為增加知識總量以及運用這些知識去創造新的應用而進行的系統的、創造性的活動，包括基礎研究、應用研究、試驗發展三類活動。

②邵帥等（2013）對能源回彈效應的含義進行了詳細闡述，并證實了中國確實存在“能源回彈效應”。

③R&D對θ1、θ2和θ3的影響具有一致性，限于篇幅，表3只給出了R&D對θ1影響的分組檢驗結果。各控制變量的估計結果與表2中對應的估計結果基本接近，在此也沒有進行贅述。

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[4]李廉水，周勇.技術進步能提高能源效率嗎？——基于中國工業部門的實證檢驗[J].管理世界，2006（10）：82-89.

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[16]Sonia Ben Kheder，Natalia Zugravu.The Pollution Haven Hypothesis：a Geographic Economy Model in a Competitive Study[R].FEEM Working Papers April，2008.

The Effect of R&D on Energy-saving and Emission-reduction：Empirical Research Based on Chinese Provincial Panel Data

YANG Zhi-jiang，ZHONG You-hui
（School of Economic and Management，Shaoguan University，Shaoguan，Guangdong 512005）

The paper employs directional distance function and DEA model of inter-temporal frontier to estimate efficiency of energy-saving and emission-reduction，and investigates the relationship between R&D and efficiency of energy-saving and emission-reduction by using the data on the China’s provinces during 1998-2013.The results indicate that improving the efficiency of energy-saving and emission-reduction mainly depends on improving the efficiency of energy-saving；R&D has significantly positive effects on efficiency of energy-saving and emission-reduction by using two different estimation models，and the positive effect of R&D is consistent in improving energy-saving efficiency and emission-reduction efficiency；the positive effect of R&D depends on environmental regulation intensity，and the estimated coefficient of R&D in high-intensity area or period is higher than that in low-intensity area or period.

innovation；energy-saving and emission-reduction；environmental regulation；directional distance functions

F120.4

A

1671－9743（2017）04－0024－07

2017-03-20

教育部人文社會科學研究規劃基金項目“創新的節能減排效應分析：基于環境全要素生產率的分析框架”（14YJC630169）；廣東省教育廳青年創新人才類項目“創新驅動與經濟增長質量——基于珠三角地區面板數據分析”（2016WQNCX133）。

楊志江，1978年生，男，湖南瀏陽人，副教授，研究方向：技術創新與區域經濟學。