我國區(qū)域工業(yè)能源經(jīng)濟效率比較研究

王安民, 蔡圣華, 劉　駿

(1.上海電力學(xué)院 能源與機械工程學(xué)院,上?！?00090;

2.中國科學(xué)院 科技政策與管理科學(xué)研究所,北京　100190)

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我國區(qū)域工業(yè)能源經(jīng)濟效率比較研究

王安民1, 蔡圣華2, 劉駿1

(1.上海電力學(xué)院 能源與機械工程學(xué)院,上海200090;

2.中國科學(xué)院 科技政策與管理科學(xué)研究所,北京100190)

摘要:利用2010～2012年中國30個省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟面板數(shù)據(jù)為研究樣本,采用規(guī)模報酬不變的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)模型,定量測算了中國各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟全要素能源效率,比較分析了各地區(qū)工業(yè)能源效率的整體特征及相互差異.研究結(jié)果表明:中國各地區(qū)工業(yè)能源利用效率差異較大,工業(yè)經(jīng)濟能源消費向高能效地區(qū)集中,各地區(qū)工業(yè)能源效率與其人均收入呈顯著的正相關(guān)性；相比于廣東、上海、北京、天津、福建等處在“效率前沿面”的省市,大多數(shù)中西部省市和自治區(qū)的工業(yè)經(jīng)濟還有較大的節(jié)能提效空間.

關(guān)鍵詞：能源效率; 節(jié)能減排; 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析

為緩解我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中面臨的資源環(huán)境約束,應(yīng)對全球氣候變化,我國政府制定了節(jié)能減排“十二·五”規(guī)劃,并確定了2015年底前必須完成的節(jié)能減排約束性目標(biāo).至今,“十二·五”即將結(jié)束,此時對各省區(qū)工業(yè)節(jié)能減排成效進(jìn)行評價,有助于從國家層面整體認(rèn)識各地區(qū)的能源經(jīng)濟效率,而且能夠為制定并實施下一個五年規(guī)劃的節(jié)能減排政策提供參考或建議.

傳統(tǒng)意義上能源經(jīng)濟效率即單位GDP能耗指標(biāo),它在數(shù)值上等于能源消費強度的倒數(shù).由于其只是經(jīng)濟產(chǎn)出對能源投入的簡單比值關(guān)系,忽略了資本、勞動等要素對能源的替代作用,因此很難如實地反映經(jīng)濟生產(chǎn)活動.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)的全要素能源經(jīng)濟效率研究方法,以微觀經(jīng)濟學(xué)中全要素生產(chǎn)理論為依據(jù),考慮社會生產(chǎn)的各投入要素在一定程度上的相互替代,有效克服了傳統(tǒng)單要素能效的缺陷,近年來得到了廣泛應(yīng)用[1-5].文獻(xiàn)[6]對DEA理論、方法、原理等進(jìn)行了系統(tǒng)介紹.文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[8]分別基于中國1995~2002年和1995~2004年的面板數(shù)據(jù),利用DEA模型研究測算了中國各地區(qū)的全要素能源利用效率,研究發(fā)現(xiàn),中國東部、中部、西部地區(qū)的能源利用效率差距較大.文獻(xiàn)[9]利用基于環(huán)境生產(chǎn)技術(shù)的DEA模型,將非期望產(chǎn)出CO2納入評估體系,研究了中國各省市環(huán)境-經(jīng)濟效率,發(fā)現(xiàn)只有約50%省市的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境發(fā)展呈現(xiàn)較高的協(xié)調(diào)性.文獻(xiàn)[10]基于DEA方法,研究了中國39個工業(yè)行業(yè)的全要素能源效率,發(fā)現(xiàn)能源利用效率存在顯著的行業(yè)差異.文獻(xiàn)[11]應(yīng)用DEA技術(shù)評價了臺灣地區(qū)主要火電廠的發(fā)電效率,得出所有火電廠取得了可接受的綜合效率、聯(lián)合循環(huán)機組綜合效率最優(yōu)的結(jié)論.

全要素方法也有其缺點:一是全要素效率指標(biāo)具有相對性,即效率前沿的相對性;二是DEA方法是一種極值方法,它在對效率前沿進(jìn)行估計時容易受到樣本數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響.本文主要研究了“十二·五”初期全國各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟能源利用效率,并將CO2排放作為環(huán)境投入納入模型,以便更加真實地反映工業(yè)生產(chǎn)活動.

1模型與數(shù)據(jù)

1.1DEA模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是在“相對效率評價”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種非參數(shù)效率分析方法.其原理主要是通過保持決策單元(Decision Making Unit,DMU)的輸入或者輸出不變,借助于數(shù)學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定相對有效的生產(chǎn)前沿面,然后將各個決策單元投影到DEA的生產(chǎn)前沿面上,并通過比較決策單元偏離DEA前沿面的程度來評價它們的相對有效性.

假設(shè)有N個DMU.每個DMU有K個投入和M個產(chǎn)出的數(shù)據(jù).對于第i個DMU,分別由xi和yi來代表,記X為K×N的投入矩陣,Y為M×N的產(chǎn)出矩陣,則X與Y代表了N個DMU的投入產(chǎn)出集.對于每個DMU,我們都得到所有產(chǎn)出關(guān)于所有投入的比率的測量.比如uyi/vxi,其中u是M×1的輸出權(quán)重矩陣,v是K×1的的投入權(quán)重矩陣.各個決策單元的效率評價最終轉(zhuǎn)化為求解如下線性規(guī)劃的問題.

其中，θ是一個標(biāo)量,θi就是第i個DMU的能源經(jīng)濟效率值；λ是個N×1的常數(shù)矢量.這樣對于每一個DMU求解一次線性規(guī)劃問題即可依次得到所有DMU的θ值.

1.2指標(biāo)數(shù)據(jù)選取與說明

以 2010~2012年中國 30個省級行政區(qū)工業(yè)行業(yè)為研究對象,以各省市和自動區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值為產(chǎn)出變量,將資本、能源、勞動、CO2排放量作為投入變量,對各省市和自動區(qū)工業(yè)能源效率進(jìn)行測算.各指標(biāo)界定如下:

(1) 經(jīng)濟產(chǎn)出選取各省市和自動區(qū)規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值作為經(jīng)濟產(chǎn)出指標(biāo),單位為億元;

(2) 資本投入以各省市和自動區(qū)規(guī)模以上工業(yè)年末“固定資產(chǎn)凈值”代表資本投入,單位為億元;

(3) 能源投入由各省市和自動區(qū)規(guī)模以上工業(yè)終端能源消費量表示,單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤;

(4) 勞動力投入以各省市和自動區(qū)規(guī)模以上工業(yè)“從業(yè)人員年平均人數(shù)”作為勞動力投入指標(biāo),單位為萬人;

(5) CO2排放量CO2排放屬于能源經(jīng)濟的非期望產(chǎn)出,其值應(yīng)該越小越好,因此可以看作工業(yè)經(jīng)濟的環(huán)境投入,單位為萬噸.

各項指標(biāo)數(shù)據(jù)(除CO2排放量外)均來自《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》.為保證可比性,工業(yè)總產(chǎn)值與資本投入兩項涉及價格因素的指標(biāo)需通過相關(guān)價格指數(shù)平減得到實際值.CO2排放量則根據(jù)IPCC2006制定的CO2測算方法計算得到.各類能源及其對應(yīng)的CO2排放系數(shù)見表1,各指標(biāo)變量的統(tǒng)計性描述見表2.

2全要素能源效率測算與分析

2.1國家及地區(qū)層面工業(yè)能源利用效率

圖1為全國及東中西3大地區(qū)工業(yè)能源效率測算結(jié)果.由圖1可以看出,2010~2012年，我國工業(yè)能源效率整體呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢,表明“十二·五”以來我國各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟的能源利用效率、資源配置能力等指標(biāo)均有所改

善.從橫向來看,我國東部、中部、西部之間工業(yè)能源效率差距顯著,東部地區(qū)比中部地區(qū)平均高出約35%,中部地區(qū)比西部地區(qū)高出約18%,中、西部工業(yè)能源效率均低于全國平均水平.說明與東部地區(qū)相比,廣大中西部地區(qū)工業(yè)經(jīng)濟能源資源利用水平尚存在較大差距,有待于進(jìn)一步節(jié)能提效.從縱向來看,相比于東部地區(qū),中部尤其是西部地區(qū)工業(yè)能源效率每年的提升幅度明顯,區(qū)域差距呈逐步縮減態(tài)勢.總體來看,2010~2012年我國工業(yè)能源效率提升緩慢,這與“十二·五”初期全國宏觀經(jīng)濟形勢及地方政府“GDP至上”的政績觀念密切相關(guān).一般來說,5年規(guī)劃的初期通常都是投資的高峰期,2011年各項經(jīng)濟指標(biāo)增速放緩,不少地方政府為了確保經(jīng)濟增長,更是大鋪攤子,使得工業(yè)尤其是重化工業(yè)領(lǐng)域保持高增長.

2.2省級層面工業(yè)能源利用效率

從省級層次來看,全國各省市和自治區(qū)之間工業(yè)能源利用效率差距顯著,如圖2所示.

由圖2可知，廣東、上海、北京、天津、福建5省市工業(yè)能源效率值3年來一直保持為1,是能源利用效率最高的5個省市.江蘇、浙江、山東、海南4省的能源效率值都在0.90以上,能源利用效率相對較高,說明其工業(yè)生產(chǎn)過程中能源利用較為充分合理.吉林、重慶、江西、湖南、遼寧、內(nèi)蒙古、安徽、河南、湖北、河北等10個中部省市和自治區(qū)工業(yè)能源效率都在0.70~0.83,能效值與東部沿海省市存在一定的差距.西部省區(qū)工業(yè)能源效率嚴(yán)重偏低,最低的5個省為新疆(0.495)、寧夏(0.474)、黑龍江(0.450)、山西(0.428)、貴州(0.419),其中3個位于西部,2個位于中部.參照全國平均能效水平,低于該水平的省區(qū)如四川、青海、廣西、云南、甘肅、陜西、新疆、寧夏、黑龍江、山西及貴州等均位于西部或中部地區(qū).這說明中西部省市和自治區(qū)的工業(yè)經(jīng)濟生產(chǎn)中能源效率與東部沿海地區(qū)差距很大,需要進(jìn)一步挖掘其節(jié)能潛力.

針對地區(qū)之間工業(yè)能源利用效率的顯著差異,建議工業(yè)能源利用效率較低的中西部省市和自治區(qū)及時淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù),并與東部沿海省市積極合作,引進(jìn)先進(jìn)的管理經(jīng)驗,讓先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)由沿海向內(nèi)陸逐步推進(jìn),進(jìn)一步提高本地區(qū)能源資源配置的合理性,優(yōu)化本地區(qū)的工業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu).

2.3各省市和自治區(qū)工業(yè)能源效率與人均收入的關(guān)系

圖3為各省市和自治區(qū)工業(yè)能源效率與人均收入的關(guān)系曲線.從圖3可以看出,各省市和自治區(qū)工業(yè)能源效率水平和人均收入整體呈正相關(guān)性,即人均收入水平高的省市的工業(yè)能源經(jīng)濟效率普遍較高,人均收入水平低的省市的工業(yè)能源效率也普遍較低.如北京、天津、上海、浙江、山東、福建、廣東、遼寧等省市的人均收入均在40 000元以上,相應(yīng)的工業(yè)能源經(jīng)濟效率也都在0.8以上,屬于高收入、高能效地區(qū);貴州、云南、甘肅、安徽、江西、河南等省的人均收入普遍在30 000元以下,相應(yīng)的工業(yè)能源經(jīng)濟效率也較低,為低收入、低能效地區(qū);其余省份介于上述二者之間,屬于中等收入和中等能效地區(qū).這說明地區(qū)工業(yè)能源經(jīng)濟效率的高低與其經(jīng)濟發(fā)展水平具有密切關(guān)系.工業(yè)化的推進(jìn)會加速地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的提高,政府和企業(yè)也會逐步提高能源管理和能源利用水平,實現(xiàn)資源的有效配置,促進(jìn)能源的高效合理利用.

2.4全國工業(yè)經(jīng)濟能源配置合理性分析

以各省市和自治區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值占全國工業(yè)總產(chǎn)值的累計比重為橫軸,以各省市和自治區(qū)工業(yè)能源消費量占全國工業(yè)能源消費量的累計比重為縱軸,繪制出各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟能源消費的洛倫茲曲線,如圖4所示.該市和自治區(qū)曲線可以直觀地反應(yīng)區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟能源分配的公平性與合理性.

由圖4可以看出,洛倫茲曲線位于絕對等效率線的上方,且整體呈向下凹的形狀,即較少的工業(yè)總產(chǎn)值消耗了更多的能源數(shù)量,表明全國工業(yè)經(jīng)濟能源配置不合理.例如,工業(yè)總產(chǎn)值在1.5×1012元以下的省市和自治區(qū)依次為海南、青海、寧夏、新疆、貴州、甘肅、黑龍江、云南、廣西、重慶、陜西、山西和江西,這些省市和自治區(qū)的工業(yè)總產(chǎn)值不到全國總產(chǎn)值的13%,工業(yè)能源消費占比卻超過了全國的26%,而且除海南和江西外,這些省市和自治區(qū)都處于西部地區(qū)且工業(yè)能源經(jīng)濟效率普遍較低,表明西部省市和自治區(qū)的工業(yè)能源配置有待改進(jìn),能源經(jīng)濟效率需進(jìn)一步提高.此外,東部高能效省份如浙江、廣東、山東和江蘇4省集中了全國約37%的工業(yè)總產(chǎn)值和全國約22%的工業(yè)能源消費量,即工業(yè)產(chǎn)值和能源消費向東部高能效地區(qū)集中,這從能源利用的高效性和科學(xué)性角度來看是合理的;但能源消費集中在少數(shù)省市,意味著更多省市的工業(yè)能源需求有可能無法得到滿足,從長遠(yuǎn)來看將影響能源資源在全國各省市的均衡合理配置,不利于全國工業(yè)經(jīng)濟能源效率的整體提高.

因此,在能源領(lǐng)域深化改革的今天,大力挖掘低能效地區(qū)的節(jié)能潛力,促進(jìn)其能效水平向高能效地區(qū)靠攏,對于實現(xiàn)全國范圍內(nèi)能源資源的最優(yōu)配置、實現(xiàn)區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟的公平、合理、均衡發(fā)展具有重要意義.

3結(jié)論

(1) 從橫向來看,中國各省市和自治區(qū)的工業(yè)能源經(jīng)濟效率差距顯著.東部沿海省市能源利用水平較高,中部地區(qū)偏低,西部地區(qū)嚴(yán)重偏低.

(2) 從縱向來看,與東部地區(qū)相比,西部、中

部地區(qū)工業(yè)能源效率雖然仍低于全國平均水平,但能效提升較明顯,說明中西部地區(qū)在發(fā)揮自身資源優(yōu)勢的同時開始更加注重能源節(jié)約,節(jié)能減排的潛力正逐步釋放.

(3) 工業(yè)能源經(jīng)濟效率的高低受到經(jīng)濟發(fā)展水平的制約,各省市和自治區(qū)的工業(yè)能效與人均收入之間具有比較明顯的正相關(guān)性.

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(編輯胡小萍)

A Comparative Study of Regional Industrial Energy Efficiency in ChinaWANG Anmin1, CAI Shenghua2, LIU Jun1

(1.School of Energy and Mechanical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai200090,

China; 2.Institute of Policy and Management, Chinese Academy of Science, Beijing100190, China)

Abstract:Based on a panel data about provincial industrial production from 2010 to 2012 in China,30 provinces’ industrial total factor energy efficiency is quantitatively measured and regional differences are analysed under the framework of CCR-DEA model.The results show that industrial energy efficiency among regions varies significantly in China and energy-efficient areas undergo large amount of energy consumption,regional industrial energy efficiency has a positive correlation with its per capita income.Compared to efficient provinces such as Guangdong,Shanghai,Beijing,Tianjin and Fujian,most central and western provinces’ industry shares a large energy-saving potential.

Key words:energy efficiency; energy conservation and emission reduction; data envelopment analysis

中圖分類號：F062.1；F205

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006-4729(2016)01-0056-05

基金項目：國家自然科學(xué)基金(71173205);“ 十二·五”國家科技支撐計劃項目(2012BAC20B00).

通訊作者簡介：王安民(1988-),男,在讀碩士,河南商丘人.主要研究方向為能源經(jīng)濟.E-mail:anmin_29@126.com.

收稿日期：2015-07-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2016.01.013