環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用效應(yīng)與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變的適配關(guān)系研究

陶長(zhǎng)琪 李翠 王夏歡

摘要 文章采用SBM方向距離函數(shù)對(duì)我國(guó)2004—2015年省際全要素能源效率進(jìn)行測(cè)算，通過(guò)Bootstrap對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，并利用PSTR面板平滑轉(zhuǎn)移模型，探究環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用與“化石能源消費(fèi)比例”、“化石能源消費(fèi)規(guī)?！蹦茉聪M(fèi)結(jié)構(gòu)兩因素演變的適配關(guān)系。在化石能源消費(fèi)由高到低連續(xù)變化的不同階段下，由于環(huán)境外部性大小不同、企業(yè)“成本效應(yīng)”不同和“公告效應(yīng)”的存在，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用存在相應(yīng)的差異。結(jié)果表明：12年來(lái)我國(guó)的全要素能源效率呈波動(dòng)變化，總體沒(méi)有上升或下降的趨勢(shì)。另外，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變存在顯著適配關(guān)系。①單純以化石燃料消費(fèi)占比來(lái)看，當(dāng)化石燃料占比處于較高的消費(fèi)區(qū)間，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率呈現(xiàn)負(fù)向作用；當(dāng)化石燃料占比降逐漸降低，此時(shí)負(fù)向作用減弱甚至開(kāi)始促進(jìn)全要素能源效率提高；②在“化石燃料消費(fèi)占比”、“化石燃料消費(fèi)規(guī)模”結(jié)構(gòu)兩因素共同演變視角下，化石燃料消費(fèi)占比高、規(guī)模高，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率也呈現(xiàn)負(fù)向作用，當(dāng)化石燃料消費(fèi)占比、規(guī)模逐漸降低，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的作用逐步由負(fù)轉(zhuǎn)正，并且促進(jìn)效用逐步增大。因此，本文的政策結(jié)論是：環(huán)境規(guī)制的調(diào)控效果與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變階段存在適配關(guān)系，脫離了“節(jié)能”的環(huán)境規(guī)制效率是低下的，甚至是負(fù)作用。因此：①必須立足于一國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀來(lái)控制環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度。②只有在嚴(yán)格深化以非化石燃料等清潔能源替代化石能源的能源結(jié)構(gòu)改革的前提下，環(huán)境規(guī)制才能更加深刻而有效地助力我國(guó)能源效率的改善。

關(guān)鍵詞 環(huán)境規(guī)制；全要素能源效率；能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；適配關(guān)系

中圖分類號(hào) F062.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1002-2104（2018）04-0098-11DOI：10.12062/cpre.20171005

作為改革開(kāi)放30多年不斷推行工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的回報(bào)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了舉世矚目的成就，然而2016年，我國(guó)14.38%的全球經(jīng)濟(jì)總量卻消耗了全球22.9%的能源，并“貢獻(xiàn)”了30.0%的溫室氣體排放。粗放生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。1983年，保護(hù)環(huán)境成為我國(guó)的基本國(guó)策。然而，在耶魯大學(xué)發(fā)布的《2016年環(huán)境績(jī)效指數(shù)報(bào)告》中，我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量排名倒數(shù)第二（179/180）。此外，我國(guó)的霧霾發(fā)生頻繁，波及范圍也在擴(kuò)大，貢獻(xiàn)最大的PM2.5顆粒來(lái)自煤炭等化石能源的燃燒。這些現(xiàn)狀足以讓人開(kāi)始質(zhì)疑我國(guó)的環(huán)境管理政策是否可以有效改善生態(tài)環(huán)境，有些學(xué)者開(kāi)始反思：與“節(jié)能”進(jìn)程脫軌是不是現(xiàn)行 “減排”政策無(wú)法從根源上減少環(huán)境的外部性的原因？畢竟環(huán)境規(guī)制的實(shí)施可能因?yàn)槠浼夹g(shù)效應(yīng)成功，也可能帶來(lái)資源配置扭曲效應(yīng)進(jìn)而失敗。目前從我國(guó)的能源需求側(cè)來(lái)看，煤炭等化石能源依然占據(jù)難以撼動(dòng)的主導(dǎo)地位，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和能源效率等都存在著較顯著的區(qū)域差異。因此，不考慮能源結(jié)構(gòu)因素而僅單純通過(guò)增收環(huán)境稅、加大污染治理投入等加強(qiáng)環(huán)境規(guī)制水平是否會(huì)帶來(lái)環(huán)境改善？是否可以在不考慮能源結(jié)構(gòu)因素下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境改善，進(jìn)而帶動(dòng)能源效率的提升？回答這些問(wèn)題對(duì)我國(guó)履行國(guó)際義務(wù)和承諾、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 文獻(xiàn)回顧

1.1 環(huán)境規(guī)制作用于能源效率的相關(guān)研究

早在1977年，National Research Council （U.S.） and EP Agency[1]對(duì)美國(guó)20世紀(jì)60—70年代的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)環(huán)境規(guī)制能帶來(lái)能源效率的提高，并且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境規(guī)制帶來(lái)的成本。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的影響主要有以下兩種不同觀點(diǎn)：①?gòu)目傮w來(lái)說(shuō)環(huán)境規(guī)制不僅可以減少環(huán)境負(fù)外部性，還可以降低能耗，對(duì)能源效率的改善具有促進(jìn)作用[2-3]。在環(huán)境規(guī)制作用異質(zhì)性方面，陳德敏等[4]通過(guò)分析我國(guó)2000—2010年省際數(shù)據(jù)、SK Mandal[5]通過(guò)研究20世紀(jì)末和21世紀(jì)初印度各聯(lián)邦環(huán)境規(guī)制和能源效率的關(guān)系，都認(rèn)為這種促進(jìn)作用存在顯著的空間異質(zhì)性。②環(huán)境規(guī)制不一定總是促進(jìn)能源效率的改善。張華等[6]和高志剛等[7]通過(guò)我國(guó)21世紀(jì)初省際面板數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的改善既有促進(jìn)作用也存在抑制作用，二者之間呈現(xiàn)“倒U”或者“正U”型的不確定關(guān)系。究其下降的原因，PI Hancevic[8]通過(guò)分析墨西哥1990年的清潔空氣法修正案對(duì)生產(chǎn)力、能源效率的影響，認(rèn)為環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的負(fù)作用在于其對(duì)生產(chǎn)力造成的沖擊。

1.2 環(huán)境規(guī)制作用于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究

基于我國(guó)是世界上煤炭消費(fèi)大國(guó)，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)研究主要著重于環(huán)境規(guī)制對(duì)我國(guó)煤炭消費(fèi)的研究。大部分學(xué)者認(rèn)為環(huán)境規(guī)制能夠促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，減少低熱值高污染能源的消費(fèi)[9-10]：如Y Shi等[11]通過(guò)分析1998—2006年中國(guó)環(huán)境規(guī)制與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，得出了環(huán)境規(guī)制水平與煤炭消費(fèi)規(guī)模具有顯著的負(fù)相關(guān)的結(jié)論；林伯強(qiáng)等[12]運(yùn)用馬爾科夫鏈過(guò)程模擬得出，在嚴(yán)格的環(huán)境治理約束下，我國(guó)2030年煤炭一次能源消費(fèi)占比會(huì)下降到47%左右，但由于資源可利用量的限制，該比重很難再隨著環(huán)境約束繼續(xù)增加而下降。但Sinn[13]和FVD Ploeg & C Withagen[14]則認(rèn)為企業(yè)也可能出于短期經(jīng)濟(jì)利益的考慮，增加化石能源的開(kāi)采和消費(fèi)，即出現(xiàn)環(huán)境管理中的綠色悖論問(wèn)題，環(huán)境規(guī)制的加強(qiáng)就可能在短期惡化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

1.3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)作用于能源效率的相關(guān)研究

一直以來(lái)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改善可以提高能源效率已成為共識(shí)[15-16]。 目前學(xué)術(shù)界就煤炭消費(fèi)水平對(duì)能源效率的影響做了大量的研究，如以煤炭消費(fèi)比例作為結(jié)構(gòu)因素，王喜平等[17]運(yùn)用方向距離函數(shù)模型發(fā)現(xiàn)工業(yè)中煤炭消費(fèi)比重增加將導(dǎo)致能源效率出現(xiàn)不同程度的下降；史丹[18]認(rèn)為能源效率的高低與煤炭在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重大小相對(duì)應(yīng)，但與終端煤炭消費(fèi)的比重并無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系，這體現(xiàn)了煤炭的提煉、存儲(chǔ)、運(yùn)輸技術(shù)對(duì)提高能源效率的重要性。若以煤炭消費(fèi)規(guī)模作為結(jié)構(gòu)因素，陳關(guān)聚[19]運(yùn)用SFA方法發(fā)現(xiàn)煤炭消費(fèi)量的增加將導(dǎo)致全要素能源效率下降。由于研究方法、視角不同，研究結(jié)果不宜直接比較，但關(guān)于煤炭消費(fèi)與能源效率負(fù)相關(guān)的認(rèn)識(shí)是一致的。進(jìn)一步，S.Bilgen[20]認(rèn)為能源結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的改善主要是通過(guò)對(duì)煤炭等能源的替代實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的環(huán)境負(fù)外部性減少甚至徹底根除。王兵和謝俊[21]認(rèn)為減少化石能源消費(fèi)比重，增加非化石能源使用的“自然優(yōu)化”以及對(duì)非化石能源的“管理優(yōu)化”方式就可以提高能源效率。

鑒于以上分析，我們可以認(rèn)為環(huán)境規(guī)制水平、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的促進(jìn)作用總體上是成立的，然而既有文獻(xiàn)存在以下不足：①在研究視角上，既有研究多以“煤炭消費(fèi)占比”或“化石能源消費(fèi)占比”等比例指標(biāo)來(lái)刻畫能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，顯然忽略了能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的規(guī)模因素，因此這種研究視角并不完備。②既有研究對(duì)能源效率的測(cè)算過(guò)程中，皆以煤、原油、天然氣、電力、核能等5—6種具有代表性的能源作為核算對(duì)象，但我國(guó)能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表中社會(huì)能源消費(fèi)種類多達(dá)29種，因此這種做法顯然低估能源消費(fèi)總量和CO₂排放量，全要素能源效率也因此被高估。③在研究方法上，既有文獻(xiàn)停留在研究引入環(huán)境因素后全要素能源效率的變化特征上，并未深入探索環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率變化的具體影響程度與作用機(jī)制。雖然，有部分文獻(xiàn)開(kāi)始探索環(huán)境規(guī)制影響全要素能源效率可能的中間途徑，并選擇產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、FDI等作為視角，但往往忽略產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等是通過(guò)影響能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和技術(shù)進(jìn)步來(lái)進(jìn)一步影響全要素能源效率的。而且現(xiàn)有研究忽略我國(guó)環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率調(diào)控與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)因素演變階段的匹配性關(guān)系?；谶@些不足，本文突破既有文獻(xiàn)能源核算范圍，以17種能源折算的能源總投入和13種化石能源估算CO₂的排放量來(lái)測(cè)算帶環(huán)境因素的全要素能源效率，并基于PSTR模型，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素的規(guī)模與比例演變雙重視角下，研究環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響與結(jié)構(gòu)演變適配關(guān)系。

2 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變匹配下的環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用路徑分析

環(huán)境規(guī)制屬于政府社會(huì)性規(guī)制的重要范疇，由于化石能源不可持續(xù)以及燃燒所造成的污染外部不經(jīng)濟(jì)性，政府對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)梳理相關(guān)文獻(xiàn)，歸納出環(huán)境規(guī)制通過(guò)能源結(jié)構(gòu)影響能源效率的作用機(jī)制：由高化石能耗下的低體制作用路徑，隨著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演化，變成另一種低化石能耗下高體制作用路徑。

2.1 化石能源高能耗的低體制作用路徑

在化石能源占比和規(guī)模比較大的污染密集型經(jīng)濟(jì)，投入的非化石能源對(duì)化石能源的替代彈性小，對(duì)化石能源依賴性大，并由此產(chǎn)生了巨大的環(huán)境問(wèn)題。①根據(jù)外部性理論，由于負(fù)外部性產(chǎn)生巨大的社會(huì)成本，政府的環(huán)境規(guī)制手段對(duì)社會(huì)減排的效果并不顯著，能源效率提升受限[22-23]。②按照“綠色悖論”理論的“公告效應(yīng)機(jī)制”，在當(dāng)期，化石能源所有者預(yù)期在可見(jiàn)的未來(lái)，政府將采取更嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)制，從而在整個(gè)時(shí)間域上向前移動(dòng)開(kāi)采路徑，導(dǎo)致當(dāng)前化石能源價(jià)格下降。短期內(nèi)，更廉價(jià)的化石能源刺激需求上升，隨之而來(lái)的是短期溫室氣體和污染排放的上升，引發(fā)全要素能源效率的加劇惡化[24]。③在“遵循成本說(shuō)”理論中，征收排污稅、能源稅或強(qiáng)制性的行政手段等可以迫使企業(yè)改變其能源要素投入結(jié)構(gòu)，但由于化石能源占比高、規(guī)模大，由此帶來(lái)高額的成本（環(huán)境成本、生產(chǎn)要素調(diào)整成本）在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)在位企業(yè)造成很大沖擊，降低了企業(yè)的生產(chǎn)率[25-26]，全要素能源效率也隨之下降。此時(shí)作用機(jī)制表現(xiàn)為圖1中的體制1。

2.2 化石能源低能耗的高體制作用路徑

隨著能源結(jié)構(gòu)的演變，在能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比低、規(guī)模較小的情況下，經(jīng)濟(jì)的非化石能源對(duì)化石能源開(kāi)始呈現(xiàn)較高的替代彈性，對(duì)化石能源依賴性小。①在此時(shí)外部性的絕對(duì)值較小的情況下，政府的規(guī)制手段比如征稅、給予清潔能源補(bǔ)貼對(duì)全要素能源效率提升的效果開(kāi)始有顯著的提高；②雖然“綠色悖論”的效應(yīng)仍然存在，但是對(duì)全要素能源效率的影響可以被正面效應(yīng)所沖銷和減弱；③按Porter與Vender Linde等學(xué)者的“創(chuàng)新補(bǔ)償”理論，環(huán)境外部性的內(nèi)部化帶來(lái)的環(huán)境成本在中長(zhǎng)期就會(huì)被技術(shù)創(chuàng)新彌補(bǔ)，由于化石能源占比低、規(guī)模較小，環(huán)境規(guī)制對(duì)企業(yè)的沖擊比較小，因此環(huán)境規(guī)制無(wú)須很長(zhǎng)時(shí)間便可以帶來(lái)生產(chǎn)效率、全要素能源效率的提高。此時(shí)作用機(jī)制表現(xiàn)為圖1中的體制2。

因此，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的視角下，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的非線性效應(yīng)是存在的。而且這個(gè)效應(yīng)具體是由“外部性社會(huì)成本”“綠色悖論公告效應(yīng)”和“外部性內(nèi)部化成本”三個(gè)效應(yīng)機(jī)制互相制約、沖銷、彌補(bǔ)的動(dòng)態(tài)拉鋸中產(chǎn)生的。因此這個(gè)非線性效應(yīng)很可能不是一個(gè)門檻，而可能是平滑的、逐漸變化的從一個(gè)體制變化到另一個(gè)體制的效應(yīng)。兩種體制的轉(zhuǎn)換構(gòu)成化石能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變匹配下，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用路徑（見(jiàn)圖1）。

3 全要素能源效率的測(cè)算

3.1 基于Bootstrap修正方法的SBM方向距離函數(shù)

基于SBM的方向距離函數(shù)是測(cè)算全要素能源效率的重要方法。該方法由Fukuyama和Weber[27]提出，并與方向距離函數(shù)進(jìn)行了比較。相對(duì)于SFA和其他DEA方法，SBM方向距離函數(shù)是一種成熟、客觀、可以精確測(cè)算全要素能源效率的測(cè)算方法。不同于傳統(tǒng)DEA測(cè)算模型，方向性距離函數(shù)考慮到環(huán)境因素，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源等生產(chǎn)要素、產(chǎn)出以及環(huán)境（非期望產(chǎn)出）聯(lián)合建模，將“多投入——單產(chǎn)出”框架下的全要素能源效率計(jì)算擴(kuò)展到“多投入——多產(chǎn)出”框架下。SBM方向距離函數(shù)測(cè)算模型則更進(jìn)一步，測(cè)算線性約束中引入松弛變量

實(shí)現(xiàn)了在真正意義上的Pareto最優(yōu)的生產(chǎn)前沿面上測(cè)算生產(chǎn)單元的生產(chǎn)效率，這對(duì)全要素能源生產(chǎn)率等生產(chǎn)效率的精確測(cè)算具有重要意義。最重要的是，SBM方向距離函數(shù)測(cè)算中允許對(duì)方向向量

的設(shè)置可以重點(diǎn)考察以全要素能源要素為對(duì)象的效率評(píng)價(jià)。因此，運(yùn)用SBM方向距離函數(shù)對(duì)全要素能源效率進(jìn)行精確測(cè)算具有重要意義。相比既有關(guān)于全要素能源效率測(cè)算的研究，本文出于使測(cè)算結(jié)果更客觀精確、貼近現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)可得性的考量，采用生產(chǎn)中17種能源折算成能源總投入以及13種化石能源估算CO₂的排放量。按Cooper[28]的思路，在全要素測(cè)算框架內(nèi)利用（1）式將全要素能源效率TFEEi分解出來(lái)：

然而，A Kneip 和 PW Wilson[29]通過(guò)Monte Carlo方法發(fā)現(xiàn)：相對(duì)于決策單元的絕對(duì)效率水平，通過(guò)這種非參數(shù)方法計(jì)算出距離更進(jìn)一步得到的能源效率值是有偏、不一致的。因此，引入Bootstrap的方法對(duì)SBM方向距離函數(shù)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行糾偏實(shí)不可少。Simar & Wilson[30]首先將Bootstrap方法引入DEA非參數(shù)分析中，通過(guò)計(jì)算決策單元生產(chǎn)效率和Bootstraps抽樣方法對(duì)θi進(jìn)行抽樣，并用Gaussian kernel核密度估計(jì)對(duì)Bootstrap樣本分布進(jìn)行平滑處理，來(lái)估計(jì)總體全要素能源效率的概率密度函數(shù)，在N次重復(fù)迭代過(guò)程中得到生產(chǎn)單元的生產(chǎn)效率的區(qū)間估計(jì)和期望值θi^。

3.2 投入和產(chǎn)出指標(biāo)說(shuō)明

本文選取我國(guó)除西藏自治區(qū)、臺(tái)灣省、香港和澳門的省、直轄市、自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱各?。┫嚓P(guān)數(shù)據(jù)作為樣本。數(shù)據(jù)為2004—2015年的面板數(shù)據(jù)，來(lái)源于各省統(tǒng)計(jì)年鑒、《中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值核算歷史資料：1952—2004》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)勞動(dòng)力年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》等，投入產(chǎn)出指標(biāo)界定如下：

能源總投入。以各煤品能源、各油品能源、液化石油氣、電力、熱力等共17種能源種類核算能源消耗量，這近乎覆蓋我國(guó)生產(chǎn)活動(dòng)中能源全部種類。通過(guò)折煤系數(shù)將各能源消費(fèi)總量換算成以萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤為單位的能源消耗量，最后進(jìn)行加總得到各省能源消費(fèi)總量（統(tǒng)計(jì)年鑒中能源消費(fèi)總量包含終端消費(fèi)量，損失量和加工轉(zhuǎn)換損失量）。

勞動(dòng)力投入：采用各省2004—2015年末就業(yè)人口數(shù)作為勞動(dòng)力的替代指標(biāo)，單位：萬(wàn)人。

資本投入：資本存量的測(cè)算采用永續(xù)盤存法，在資本流量的選取、基期資本存量的計(jì)算上，按張軍等[31]做法，采用固定資產(chǎn)形成總額替代資本流量；以 1992年作為各省資本存量估計(jì)的基期并采用貼現(xiàn)法來(lái)計(jì)算；不同省份、年份折舊率來(lái)自《中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值核算歷史資料1952—1995》等統(tǒng)計(jì)資料。

期望產(chǎn)出。采用各省2004—2015實(shí)際GDP，以2000年為基期，單位：億元。

非期望產(chǎn)出?？紤]到引入過(guò)多的非期望產(chǎn)出會(huì)影響效率測(cè)算準(zhǔn)確性，因此根據(jù)污染物的對(duì)環(huán)境的破壞程度，采用以下三種非期望產(chǎn)出：

（1）二氧化碳排放總量。作為全球溫室氣體控制的最重要目標(biāo)，CO₂是關(guān)于環(huán)境規(guī)制效率研究的重要監(jiān)控對(duì)象。為更準(zhǔn)確估計(jì)二氧化碳排放量，本文以原煤、洗精煤、原油、液化石油氣等13種能源消耗為對(duì)象，根據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單指南》提供的測(cè)算方法計(jì)算CO₂的排放：

其中，Ei表示第i種能源消耗量，本文用能源平衡表中的各能源總消費(fèi)量代表；NCVi為各能源的平均低位發(fā)熱量，CEFi為單位平均低位發(fā)熱量的碳排放系數(shù)，單位：kgC/GJ；COFi表示碳氧化因子。各種能源經(jīng)計(jì)算后的CO₂排放系數(shù)如表1所示。

（2）SO2排放總量。SO2代表工業(yè)、居民生活中污染氣體排放程度，本文采用各省2004—2015年SO2的排放總量數(shù)據(jù)，單位：萬(wàn)t。

（3）工業(yè)廢水排放總量。除了二氧化碳和二氧化硫，本文另外將各省2004—2015歷年工業(yè)廢水排放也納入全要素能源效率測(cè)算的非期望產(chǎn)出，單位：萬(wàn)t。

3.3 全要素能源效率測(cè)算和結(jié)果

基于SBM方向距離函數(shù)，取列擴(kuò)張方向向量對(duì)各省全要素能源效率進(jìn)行分解測(cè)算。在Bootstrap方法修正中，本文進(jìn)行2 000次迭代，并取平滑算子h=0.08。從全要素能源效率變化趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)的全要素能源效率呈波動(dòng)的下降趨勢(shì)，與部分研究[32]得出的：“我國(guó)全要素能源效率呈上升趨勢(shì)”結(jié)論不同。這是因?yàn)樵撗芯繙y(cè)算僅考慮碳排放因素。各區(qū)域全要素能源效率在12年并未呈現(xiàn)出明顯的上升或下降的趨勢(shì)。其中東部地區(qū)的全要素能源效率一直穩(wěn)定在高位，除了2006年的短暫下降。東北老工業(yè)基地的全要素能源效率變化則呈“勺”狀，2009年后呈現(xiàn)斷崖式下降的原因，是因?yàn)闁|北整體經(jīng)濟(jì)效益增速驟降，而工業(yè)排放規(guī)模反而一直上升。西部地區(qū)和中部地區(qū)的全要素能源效率雖有些波動(dòng)，但整體比較穩(wěn)定。我國(guó)2004—2015年全要素能源效率平均水平為0.942 7。從各區(qū)域效率水平來(lái)看，東部地區(qū)全要素能源效率水平最高，為0.999 8；東北老工業(yè)基地次之，為0.972 2；中部地區(qū)與西部地區(qū)全要素能源效率則處于最低水平。但近年來(lái)與東部地區(qū)拉開(kāi)的差距慢慢縮小。與袁曉玲等[33]“西部次于東部，中部最差”的結(jié)果不同，中部地區(qū)平均水平0.905 6，西部地區(qū)最差為0.901 1。由于篇幅限制，本文不列出各省的原始全要素能源效率與Bootstrap修正后結(jié)果，僅列出區(qū)域的計(jì)算結(jié)果作為對(duì)比（見(jiàn)表2）。

4 環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的作用效應(yīng)與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素適配關(guān)系實(shí)證分析

4.1 面板平滑轉(zhuǎn)換模型（PSTR）

在能源結(jié)構(gòu)演變過(guò)程中，環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率產(chǎn)生怎樣的影響？能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素中是否存在閾值？對(duì)于探究經(jīng)濟(jì)中的非線性效應(yīng)，目前研究主要采用面板門檻模型和面板平滑轉(zhuǎn)移模型（PSTR）。不同于面板門檻模型的突變性機(jī)制轉(zhuǎn)換，面板平滑轉(zhuǎn)移則假設(shè)“更多的事物的發(fā)展并非是突變，而是連續(xù)的、逐漸的從一種機(jī)制演變成另一種機(jī)制”。考慮到環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的機(jī)制轉(zhuǎn)換可能是非線性連續(xù)的，本文以PSTR模型來(lái)研究二者之間的非線性關(guān)系，嘗試將能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素下的“化石能源消費(fèi)占比”和“化石能源消費(fèi)量”共同納入轉(zhuǎn)換變量，建立一條平滑曲線來(lái)刻畫環(huán)境規(guī)制對(duì)能源效率的關(guān)系并求得存在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)演變中的“閾值”。包含r個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)的一般形式PSTR模型如下：

下構(gòu)建線性固定效應(yīng)模型，用兩個(gè)模型估計(jì)結(jié)果的殘差平方和構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，本文采用LM或Fversion-LM（下文用LMf）統(tǒng)計(jì)量。如果統(tǒng)計(jì)量在設(shè)定的α置信水平下拒絕原假設(shè)，就認(rèn)為模型存在非線性效應(yīng)且暫定模型中僅存在一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)g1（r=1）。其次，以同樣的輔助回歸式，通過(guò)序貫檢驗(yàn)確定閾值個(gè)數(shù)m。在對(duì)只含轉(zhuǎn)換函數(shù)g1的PSTR模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)后，仍須對(duì)模型進(jìn)行旨在確定是否存在第二個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)g2的“剩余非線性效應(yīng)”檢驗(yàn)，方法與確定一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)（r=1）的檢驗(yàn)方法相同，若檢驗(yàn)存在“剩余非線性效應(yīng)”（即r=2），則繼續(xù)對(duì)PSTR模型的第2個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)g2進(jìn)行設(shè)定檢驗(yàn)。

重復(fù)上述檢驗(yàn)步驟，直至模型接受無(wú)“剩余機(jī)制”轉(zhuǎn)換效應(yīng)的零假設(shè)。

4.2 化石能源消費(fèi)比例q1演變下環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響效應(yīng)分析

首先，以能源消費(fèi)總量結(jié)構(gòu)中化石能源比例q1（0≤q1≤1）為轉(zhuǎn)換變量，建立面板平滑轉(zhuǎn)換模型。由于我國(guó)地域遼闊，各省份之間要素稟賦、政策空間、文化、消費(fèi)習(xí)俗等不可觀測(cè)非時(shí)變的個(gè)體因素之間存在差異，需要對(duì)模型進(jìn)行個(gè)體固定效應(yīng)的檢驗(yàn)。在原假設(shè)為混合效應(yīng)和備擇假設(shè)為固定效應(yīng)的檢驗(yàn)中，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量為6.83，在1%水平上拒絕不存在省份間個(gè)體固定效應(yīng)的原假設(shè)，另外，在Hausman隨機(jī)效應(yīng)和固定效應(yīng)的檢驗(yàn)中，Wald統(tǒng)計(jì)量為20.94，在1%水平上拒絕隨機(jī)效應(yīng)的原假設(shè)。因此不論是從經(jīng)濟(jì)意義上還是統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)上，構(gòu)建固定效應(yīng)的面板數(shù)據(jù)平滑轉(zhuǎn)移模型無(wú)疑是正確的。

非線性效應(yīng)檢驗(yàn)中，在H0∶γ=0下，LM統(tǒng)計(jì)量在5%的顯著水平上拒絕了原假設(shè)H0，認(rèn)為模型設(shè)定存在異質(zhì)性的非線性特征，驗(yàn)證了采用化石能源消費(fèi)比例作為轉(zhuǎn)換變量的準(zhǔn)確性。其次，在默認(rèn)m=3下，在非線性檢驗(yàn)和剩余非線性檢驗(yàn)的結(jié)果表明，模型僅存在一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)（r=1）。在r=1的情況下，進(jìn)一步通過(guò)檢驗(yàn)確定對(duì)轉(zhuǎn)換變量中的閾值個(gè)數(shù)m：依次設(shè)定原假設(shè)H03∶β3=0；

原假設(shè)被接受，而在0.01的顯著水平下H02原假設(shè)被最強(qiáng)拒絕，因此確定m=2，即模型存在一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)，其中包含2個(gè)閾值。非線性效應(yīng)檢驗(yàn)和剩余非線性檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，閾值確定設(shè)定的檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

因此，構(gòu)建以化石能源比例作為轉(zhuǎn)換變量、轉(zhuǎn)換函數(shù)個(gè)數(shù)為1（r=1）且含2個(gè)閾值（m=2）的固定效應(yīng)面板平滑轉(zhuǎn)移經(jīng)濟(jì)模型如下：

其中，ERit表示環(huán)境規(guī)制水平，本文參考應(yīng)瑞瑤和周力[34]的研究，將治理廢水投資額、治理廢氣投資額、治理固體廢物投資完成額數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化再進(jìn)行加總，以此來(lái)衡量該地區(qū)的環(huán)境規(guī)制程度。

其中，Eij表示i省j污染物單位產(chǎn)值治理投資額，Oi表示i省的生產(chǎn)總值。ERi即將i省的單位產(chǎn)值上j污染物治理投資額比全國(guó)單位產(chǎn)值上j污染物治理投資額，再根據(jù)污染物種類加總得到。

各地區(qū)廢水、廢氣、固體廢物投資完成額數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)環(huán)境年鑒》。q1表示能源消費(fèi)總量中化石能源消費(fèi)比例。通過(guò)非線性最小二乘法（NLS）估計(jì)平滑轉(zhuǎn)移的模型的斜率系數(shù)γ和位置參數(shù)c1、c2，殘差平方和最小目標(biāo)函數(shù)通過(guò)網(wǎng)格搜索尋優(yōu)，經(jīng)過(guò)多次迭代，最終得到殘差收斂最小值點(diǎn)。估計(jì)的結(jié)果如表5所示。

可見(jiàn)，以能源總消費(fèi)量化石能源比例q1作為轉(zhuǎn)換變量的模型中，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的影響具有顯著的雙閾值特征，兩個(gè)閾值分別為c1=0.886 4和c2=0.927 6。另外由于定義域q1∈（0，1），因此轉(zhuǎn)換函數(shù)g1是非對(duì)稱的。當(dāng)0.886 4

4.3 化石能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例q1和q2規(guī)模共同演變下環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響效應(yīng)分析

由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)包含各種能源消費(fèi)的比例和各種能源消耗的絕對(duì)量，因此以化石能源作為能源結(jié)構(gòu)的代替，不僅要研究化石能源消費(fèi)比例視角下環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的非線性效應(yīng)，更要進(jìn)一步將化石能源消費(fèi)的規(guī)模納入，同化石能源消費(fèi)比例一起，構(gòu)成能源結(jié)構(gòu)視角，在此之下研究環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的非線性效應(yīng)。

在化石能源消費(fèi)比例q1為轉(zhuǎn)換變量的PSTR模型中，引入化石能源消費(fèi)量q2進(jìn)行剩余非線性效應(yīng)檢驗(yàn)，由于化石能源消費(fèi)量數(shù)量級(jí)巨大，為了便于對(duì)參數(shù)搜索，把化石能源消費(fèi)總量cfe（單位：萬(wàn)噸）對(duì)數(shù)化，并且用q2表示（即q2=ln（cfe））。剩余非線性效應(yīng)檢驗(yàn)中，需設(shè)定縮減因子τ（0<τ<1）對(duì)顯著性水平α進(jìn)行修正，本文設(shè)定縮減因子τ=0.5。結(jié)果表明，LM統(tǒng)計(jì)量值為16.890，在1%置信水平下拒絕原假設(shè)，發(fā)現(xiàn)q1為轉(zhuǎn)換變量的PSTR模型對(duì)q2變量仍存在顯著的剩余非線性效應(yīng)。通過(guò)進(jìn)一步檢驗(yàn)，確定了在q1和q2為轉(zhuǎn)換變量下模型中包含的轉(zhuǎn)換函數(shù)個(gè)數(shù)r=2，并且轉(zhuǎn)換函數(shù)g中存在1個(gè)閾值c3（m=1），剩余非線性檢驗(yàn)和閾值個(gè)數(shù)確定的檢驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

設(shè)定兩個(gè)轉(zhuǎn)換變量分別為化石能源消費(fèi)比例和化石能源消費(fèi)總量的固定效應(yīng)面板平滑轉(zhuǎn)移模型設(shè)定為：

4.4 實(shí)證結(jié)果分析

在以化石能源消費(fèi)比例q1為轉(zhuǎn)換變量的適配體制模型下，環(huán)境規(guī)制力度對(duì)全要素能源效率的影響存在顯著雙重效應(yīng)。在化石能源消費(fèi)比例定義域q1∈[0，1]內(nèi)，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響效應(yīng)系數(shù)β隨著轉(zhuǎn)換變量q1相對(duì)雙門限值c1和c2的位置變化呈現(xiàn)從β=-0.042 6到β=3.691 9的平滑變化；當(dāng)q1滿足0≤q1≤0.81（與圖2虛線區(qū)間適配）時(shí)，與之相適配的環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的影響效應(yīng)函數(shù)β（q1）大于0（β（q1）=β0+β1×g（q1）>0），即提高環(huán)境規(guī)制水平將促進(jìn)全要素能源效率的改善，此時(shí)不妨稱之為正效應(yīng)。并且β（q1）隨著q1的增加呈現(xiàn)單調(diào)遞減，可見(jiàn)在不考慮其他因素情況下，化石能源消費(fèi)占比越高，提高環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的促進(jìn)作用越小。當(dāng)化石能源消費(fèi)占比q1達(dá)到q1>0.81時(shí)，相應(yīng)地，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響效應(yīng)逐步平滑轉(zhuǎn)入負(fù)數(shù)（匹配圖2實(shí)線區(qū)間）。因此在q1∈[0.81，1]的區(qū)間內(nèi)，適配的環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的作用為負(fù)效應(yīng)，這表明此時(shí)如果加大環(huán)境規(guī)制力度反而會(huì)加劇全要素能源效率的惡化；其中化石能源消費(fèi)比例q1達(dá)到q1=0.906時(shí)，適配的負(fù)效應(yīng)達(dá)到最大值-0.042 6。環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的效應(yīng)轉(zhuǎn)移函數(shù)如圖2所示。

所以在雙重轉(zhuǎn)換變量視角的進(jìn)一步研究中，環(huán)境規(guī)制力度對(duì)全要素能源效率的影響也存在雙重效應(yīng)，然而在樣本觀測(cè)值中，有83.64%的樣本觀測(cè)值處于負(fù)效應(yīng)區(qū)間，16.36%的樣本區(qū)間處于正效應(yīng)區(qū)間，但是樣本觀測(cè)值的效應(yīng)函數(shù)處于區(qū)間[-0.041，0.535]，差距不大；且隨著我國(guó)核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能的逐漸普及，近年來(lái)越來(lái)越多的省份和直轄市例如北京（2011開(kāi)始）、浙江（2013開(kāi)始）、廣東（2010開(kāi)始）逐漸從負(fù)效應(yīng)區(qū)域轉(zhuǎn)向正效應(yīng)區(qū)域。

環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用效果隨著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)兩因素（比例因素q1和q2規(guī)模因素）的改變而改變，體現(xiàn)了調(diào)控效果與該結(jié)構(gòu)因素演變的適配性。從圖3右效應(yīng)系數(shù)的等高線圖可以看出，旨在改善全要素能源效率而單純提高環(huán)境規(guī)制力度并不一定能夠顯著達(dá)成所愿，并且在二維結(jié)構(gòu)因素不同定義域的作用效果也不同，在與化石能源消費(fèi)規(guī)模、比例高的定義域相適配的負(fù)效應(yīng)區(qū)域（圖3右圖陰影部分），這樣的努力甚至?xí)?dǎo)致全要素能源效率的進(jìn)一步惡化。這是因?yàn)閷?duì)于化石能源密集型經(jīng)濟(jì)，在環(huán)境外部性的內(nèi)部化過(guò)程中，環(huán)境規(guī)制很容易對(duì)企業(yè)造成生產(chǎn)力的沖擊，進(jìn)而造成全要素能源效率的下降。另外效應(yīng)函數(shù)三維曲面的等高線圖（圖3左圖）顯示，效應(yīng)系數(shù)β′（q1，q2）呈現(xiàn)由（0，-∞）向（1，+∞）逐步遞減的趨勢(shì)（注：這里需注意q2=ln（cfe），化石能源消費(fèi)總量cfe趨向于0時(shí)，q2趨近于負(fù)無(wú)窮大）。即隨著化石能源消費(fèi)比例和消費(fèi)的絕對(duì)量的降低，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的正向效應(yīng)將得到提高，調(diào)控將變得愈高效而顯著。

5 結(jié)論和政策建議

本文先根據(jù)既有研究和理論，分析了在能源消費(fèi)高、低水平下，與之相適配的環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的高、低體制作用路徑，并通過(guò)作用路徑圖作了詳細(xì)說(shuō)明。其次，基于我國(guó)省級(jí)2004—2015面板數(shù)據(jù)，在作用路徑上分別構(gòu)建化石能源消費(fèi)比例轉(zhuǎn)換變量因素、化石能源消費(fèi)比例和規(guī)模共同轉(zhuǎn)換變量因素的PSTR模型，證明了在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素演變過(guò)程中，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的非線性效應(yīng)，并且研究發(fā)現(xiàn)：

（1）能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素演變過(guò)程與環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率作用的適配關(guān)系是顯著存在的。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變是一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的影響效果或調(diào)控效果隨著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（比例、規(guī)模兩因素）的變化而變化。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程中，環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的作用效果在多個(gè)體制間呈現(xiàn)的變化是連續(xù)的、平滑的，而不是突然從一個(gè)作用機(jī)制轉(zhuǎn)變到另外一個(gè)作用機(jī)制。

（2）環(huán)境規(guī)制調(diào)控作用與結(jié)構(gòu)演變相適配的情況下，高舉“減排”大旗、單純提高環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的改善作用有限，并且環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率存在雙重效應(yīng)。具體地說(shuō)，即存在環(huán)境規(guī)制水平促進(jìn)全要素能源效率提高的“正效應(yīng)”和進(jìn)一步惡化全要素能源效率的“負(fù)效應(yīng)”。在我國(guó)化石能源消費(fèi)高比重和高規(guī)模的現(xiàn)階段下，提高環(huán)境規(guī)制水平只會(huì)帶來(lái)全要素能源效率的進(jìn)一步惡化。隨著化石能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改善，環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的正效應(yīng)作用逐漸凸顯，作用效果越來(lái)越大。

（3）單純降低能源消費(fèi)比重或者單純降低消費(fèi)規(guī)模情況下，提高環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的改善作用有限。從實(shí)證結(jié)果來(lái)看，單純降低能源消費(fèi)比重和消費(fèi)規(guī)模確實(shí)可以提高環(huán)境規(guī)制對(duì)全要素能源效率的調(diào)控效果，但單純的降低消費(fèi)比重或規(guī)模并沒(méi)有使環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率的調(diào)控效果達(dá)到最優(yōu)，只有實(shí)現(xiàn)化石能源消費(fèi)比重和消費(fèi)規(guī)模的“雙降”，提高環(huán)境規(guī)制水平對(duì)全要素能源效率才有最好的作用效果。

基于以上結(jié)論，本文的政策內(nèi)涵是： “節(jié)能”和“減排”政策是相互匹配的，脫離了“節(jié)能”的“減排”行動(dòng)是非效率的。因此，提高環(huán)境規(guī)制水平，必須以不斷改善、優(yōu)化我國(guó)經(jīng)濟(jì)體中的結(jié)構(gòu)因素、深化我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)性改革為前提。在“節(jié)能”這個(gè)小目標(biāo)的背景下完成“減排”的大目的。具體來(lái)說(shuō)，首先需要 “激勵(lì)型”工具對(duì)能源密集型企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新提供持續(xù)的激勵(lì)，促進(jìn)企業(yè)對(duì)化石能源的集約利用和對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。其次，實(shí)現(xiàn)非化石能源對(duì)化石能源在規(guī)模上的替代。我國(guó)能源政策一直以來(lái)都把重點(diǎn)放在促進(jìn)煤炭等低熱值高污染能源在能源消費(fèi)總量比例上的降低，因而導(dǎo)致我國(guó)煤炭等化石能源在消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)比例降低遲滯，消費(fèi)規(guī)模仍然不斷增長(zhǎng)的尷尬局面。因此提高清潔能源對(duì)化石燃料的替代強(qiáng)度是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改革的重中之重。通過(guò)實(shí)現(xiàn)化石能源消耗比例和化石能源消費(fèi)規(guī)模的“雙降”來(lái)提高環(huán)境規(guī)制水平對(duì)能源效率的調(diào)控效率。只有這樣，才能使“減排”政策更深刻地改善中國(guó)環(huán)境，提高全要素能源效率。

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