中國工業(yè)全要素碳減排效率提升動力探討

郭 枝,姚西龍,李曉瑜

(太原理工大學經(jīng)濟管理學院,山西 太原 030024)

作為世界上最大的碳排放國,我國面臨著國際和國內(nèi)碳減排的壓力[1-2]。在這樣的形勢下,我國在哥本哈根向世界做出莊嚴的承諾:到2020年,單位GDP的二氧化碳排放量要在2005年基礎上下降40%～45%。這一目標的實現(xiàn)主要取決于能源利用效率,而全要素碳減排效率作為碳排放約束視角下的能源效率,得到了學者的青睞。張偉等[3]采用基于生產(chǎn)理論的DEA方法測算了我國全要素碳減排效率,并且將影響該效率的因素進行了分解,分析了能源使用、碳排放兩種技術進步對我國全要素碳減排效率的影響；劉婕等[4]采用SFA模型測算了我國全要素碳減排效率,在此基礎上,運用Tobit模型分析了城鎮(zhèn)化率、要素稟賦對我國全要素碳減排效率的影響；Wang等[5]采用非徑向距離函數(shù)法評估了1996—2012年中國30個省份的全要素碳減排效率和減排成本,為碳排放規(guī)制的實施提供了理論依據(jù)；郭文等[6]通過構建基于零和收益的碳減排SBM效率分配模型,對全要素碳減排效率進行了研究,將碳減排目標進行了省級效率分配；姜玲等[7]采用S-SBM全要素碳減排效率評價模型，對甘肅國家級循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)高耗能產(chǎn)業(yè)群的碳減排效率進行了動態(tài)評價。

綜上所述,大部分研究都分析了全要素碳減排效率的影響因素,但沒有分析造成全要素碳減排無效率的原因；同時,沒有識別運營環(huán)境對全要素碳減排效率的影響,也沒有將環(huán)境無效率從全要素碳減排無效率中進行分離。盡管全要素碳減排效率指標實現(xiàn)了由單要素向全要素框架的跨越,卻無法剔除外生環(huán)境差異帶來的碳減排無效率,因此目前的研究仍然是針對管理因素和環(huán)境因素并存的綜合性碳減排效率。

為此,本文以中國30個省份為研究區(qū)域,在全要素碳減排效率研究的基礎上,采用DEA-SBM四階段方法,基于生產(chǎn)理論測度工業(yè)全要素碳減排效率,并將綜合性的工業(yè)全要素碳減排效率進一步解構為工業(yè)全要素碳減排管理效率和工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率。這樣既有利于準確認識我國工業(yè)行業(yè)碳減排效率的現(xiàn)狀,也有利于從管理與環(huán)境兩個維度厘清碳減排無效率的根源,為尋求我國工業(yè)行業(yè)碳減排效率的提升路徑提供參考。

1 研究方法

1.1 DEA四階段模型

DEA四階段模型認為,決策單元將投入轉化為產(chǎn)出的能力不僅會受生產(chǎn)技術效率的影響,也會受外部環(huán)境因素的影響。DEA四階段模型能夠?qū)⑼馍h(huán)境均等化,在此基礎上評價決策單元的純管理效率[8]。本文以李蘭冰[9]的全要素能源效率模型為依據(jù),所使用的DEA四階段模型如下:

(1) 第一階段:建立基于產(chǎn)出導向的DEA-SBM模型，并計算全要素碳減排效率。以生產(chǎn)理論為基礎,建立以資本、勞動力、能源為投入要素,以工業(yè)總產(chǎn)值和碳排放為產(chǎn)出,基于產(chǎn)出導向的DEA-SBM模型，用來測度中國30個省份2001—2015年期間的工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE),其計算過程如下[10]:

(1)

s.t.:

(2)

以北京市為例,將北京市2001年的資本、勞動和能源作為投入變量,工業(yè)總產(chǎn)值和碳排放量為產(chǎn)出變量,通過DEA-SBM模型計算得到各投入冗余量和產(chǎn)出不足量,在此基礎上計算得到北京市2001年的工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)為0.36。

(2) 第二階段：外生變量識別。在對外生變量進行識別時,將居民收入水平、能源結構、工業(yè)結構、技術進步和環(huán)境規(guī)制作為解釋變量,將投入冗余量作為被解釋變量,分析外生環(huán)境因素對投入冗余量的影響,其計算過程如下:

j=1,2,…,N;k=1,2,…,K

(3)

(3) 第三階段：原始投入和產(chǎn)出變量的調(diào)整。根據(jù)第二階段的估計系數(shù)和環(huán)境變量,調(diào)整后的投入冗余量，其計算過程如下:

j=1,2,…,N；k=1,2,…,K

(4)

根據(jù)以上估計值,對原始投入和產(chǎn)出變量進行調(diào)整,其計算過程如下:

j=1,2,…,N;k=1,2,…,K

(5)

(4) 第四階段：計算工業(yè)全要素碳減排管理效率。再次利用DEA-SBM模型對調(diào)整后的投入和產(chǎn)出變量進行計算,得到各決策單元的工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)。

以北京市為例,利用北京市2001年調(diào)整后的投入和產(chǎn)出變量的實際值代入公式(1),計算得到工業(yè)全要素碳減排管理效率為0.67。

1.2 工業(yè)全要素碳減排效率的解構

1.2.1 工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)

投入冗余量的產(chǎn)生是由于資源的無效利用,使碳排放的實際值高于其目標值。某地區(qū)i在時間t的工業(yè)全要素碳減排效率可表示如下：

TCRE=碳排放的目標值/碳排放的實際值

(6)

當TCRE=1時,表明碳排放的目標值與實際值相等,此時工業(yè)全要素碳減排效率達到最優(yōu)狀態(tài)。由于工業(yè)生產(chǎn)中,能源的利用效率很少達到最優(yōu)狀態(tài),因此TCRE值的范圍一般為(0，1]。

1.2.2 工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)和工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)

利用DEA-SBM四階段模型對調(diào)整后的投入和產(chǎn)出變量進行計算,可以得到工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME),即：

TCRME=調(diào)整后的碳排放目標值/調(diào)整后的碳排放實際值

(7)

全要素碳減排效率主要受管理和環(huán)境兩個維度因素的影響,因此將全要素碳減排效率與全要素碳減排管理效率的差異歸因為環(huán)境因素,即全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)為全要素碳減排效率與全要素碳減排管理效率的比值。與TCRE值相同,TCRME值也介于0和1之間,但TCREE值不限于0和1之間。當TCREE值>1時,說明該地區(qū)處于優(yōu)勢環(huán)境,碳減排無效率主要是由管理因素引起,且外部環(huán)境因素一定程度上彌補了碳減排管理無效率；當TCREE值<1時,說明該地區(qū)處于惡劣的環(huán)境,環(huán)境無效率是碳減排無效率的重要來源；當TCREE值=1時,說明該地區(qū)工業(yè)全要素碳減排效率與工業(yè)全要素碳減排管理效率相同,環(huán)境因素對工業(yè)全要素碳減排效率沒有顯著的影響。

2 變量選取與數(shù)據(jù)來源

本次研究所選取的研究區(qū)域為中國30個省份,中國西藏自治區(qū)、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省由于數(shù)據(jù)缺失,故未選取，研究樣本的時間區(qū)間為2001—2015年。

2.1 投入、產(chǎn)出變量及數(shù)據(jù)來源

投入變量包括勞動力、資本、能源。其中,勞動力由我國不同省份的工業(yè)從業(yè)人員數(shù)量表示；資本采用永續(xù)盤存法得到資本存量[11]；能源用工業(yè)生產(chǎn)過程中使用的各種能源轉換成標準煤之后的能源消費總量來衡量。期望產(chǎn)出是以2005年為基期進行平減之后的工業(yè)總產(chǎn)值,非期望產(chǎn)出是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放量。投入產(chǎn)出變量的指標說明和各變量的描述性統(tǒng)計，見表1和表2。

表1 投入產(chǎn)出變量的指標說明

表2 投入產(chǎn)出變量的描述性統(tǒng)計

2.2 環(huán)境變量及數(shù)據(jù)來源

為了更好地了解外部環(huán)境因素對工業(yè)全要素碳減排效率的影響,在選擇環(huán)境變量時,需更多地關注經(jīng)濟、工業(yè)、技術和人力因素。表3列出了影響工業(yè)全要素碳減排效率的環(huán)境變量及描述。

表3 影響工業(yè)全要素碳減排效率的環(huán)境變量及描述

3 實證研究

為了分析區(qū)域的差異性,本文將選取的中國30個省份分為東部、中部和西部三個地區(qū)，其中東部地區(qū)包括江蘇、上海、浙江、福建、廣東、山東、安徽、海南、黑龍江、遼寧、吉林、河北、天津、北京,中部地區(qū)包括河南、湖北、湖南、江西、山西、內(nèi)蒙古,西部地區(qū)包括陜西、寧夏、甘肅、四川、重慶、貴州、廣西、云南、青海、新疆。

3.1 工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)的綜合評價

2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE),詳見表4。

由表4可以看出:

(1) 我國工業(yè)的全要素碳減排效率仍處于較低水平,全國的TCRE平均值為0.73,表明我國碳減排效率仍有很大的改善空間;在整個分析期間(2011—2015年)內(nèi),我國的TCRE值呈波動下降趨勢,表明在碳減排實現(xiàn)過程中存在一些問題。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)與我國能源行業(yè)存在技術鎖定有關，我國工業(yè)中傳統(tǒng)的高碳技術使得社會經(jīng)濟技術系統(tǒng)形成了路徑依賴,產(chǎn)生了鎖定效應,這種技術是缺乏效率的,不僅會造成優(yōu)質(zhì)能源的巨大損失,也會增加二氧化碳等污染物的排放,最終表現(xiàn)為TCRE值較低。

表4 2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)

注:“全國”表示除中國西藏自治區(qū)、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省以外其他30個省份的數(shù)據(jù)。下表同。

(2) 從地區(qū)層面來看，我國東部地區(qū)、中部地區(qū)和西部地區(qū)的TCRE平均值分別為0.78、0.71和0.69，東部地區(qū)高于其他地區(qū)(見表4)。分析原因認為：近年來我國東部地區(qū)技術優(yōu)勢較為明顯[12],使得工業(yè)碳減排技術較先進[13]，另一方面東部地區(qū)的環(huán)境規(guī)制強度高于其他地區(qū)[14],使得東部地區(qū)企業(yè)的節(jié)能減排意識較高,從而導致東部地區(qū)的TCRE值相對較高；相比之下,中、西部地區(qū)有相對較低TCRE值的原因在于地理位置、資金、技術、人員和其他因素等存在劣勢[15]。

(3) 從省際層面看,北京、河北、山西、內(nèi)蒙古、山東、湖南、貴州、青海和寧夏9個省份的TCRE平均值均低于全國總體的平均水平(見表4)。分析原因為：河北、山西、內(nèi)蒙古、青海、寧夏等省份煤炭的消耗量高于其他省份[16],煤炭的無效利用導致碳減排效率低下；北京和湖南等省份發(fā)展迅速,對能源需求較大，然而由于21世紀初期技術落后[17],導致能源利用效率低,污染排放嚴重,使得TCRE值低下。

3.2 工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)和工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)評價

3.2.1 全要素碳減排管理效率(TCRME)評價

2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)，見表5。

表5 2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)

由表5可以看出：

(1) 我國工業(yè)全要素碳減排管理效率仍處于較低水平,同TCRE值一樣,全國的TCRME平均值為0.73,表明我國碳減排過程中存在管理方面的問題。

(2) 比較我國不同地區(qū)的TCRME平均值可見,最有效的是中部地區(qū),TCRME平均值為0.78,高于全國總體的平均值；東部地區(qū)的TCRME平均值為0.73,與全國總體的平均值趨同；而效率最低的西部地區(qū)的TCRME平均值為0.69,低于全國總體的平均值。分析原因為：我國中部地區(qū)自然資源豐富[15],這種獨特的自然環(huán)境條件能夠吸引大量優(yōu)秀人才、資金和先進技術,有利于提高該地區(qū)能源管理效率以及污染物減排水平；東部地區(qū)資源需求量很大,大多數(shù)企業(yè)都熱衷于增加能源投資,容易忽視能源的有效管理,因此東部地區(qū)的能源管理存在很大的提升空間[18]；技術落后、勞動力技術不熟練和管理不善等因素導致西部地區(qū)的TCRME值偏低[19]。

(3) 從省際層面來看，我國各省份TCRME值存在明顯差異,平均值在0.15～0.93之間；北京、河北、上海、山東和海南5個東部地區(qū)省份的TCRME平均值低于全國總體的平均水平,而大部分中部地區(qū)省份的TCRME平均值高于全國總體平均水平；西部地區(qū)各省份的TCRME值差距懸殊,甘肅省平均值高達0.93,而寧夏自治區(qū)平均值僅為0.15，這表明西部地區(qū)各省份能源行業(yè)管理模式存在明顯的差異。分析原因認為：各省份的經(jīng)濟發(fā)展水平、能源企業(yè)管理制度、人員素質(zhì)和節(jié)能技術存在一定的差異,若某省份的經(jīng)濟發(fā)展水平越高、管理體系越完善、管理人員素質(zhì)越高、節(jié)能技術越先進,則該省份的TCRME值就越高。

3.2.2 工業(yè)全要素減排環(huán)境效率(TCREE)評價

2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)，見表6。

表6 2001—2015年中國全國、地區(qū)和省際層面的工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)

由表6可以看出：

(1) 我國全國的TCREE平均值為1.72,該值大于1,說明從整體上來看,我國有著較好的外部環(huán)境。這是因為中國政府不斷調(diào)整環(huán)境規(guī)制政策以實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的友好協(xié)調(diào)發(fā)展。具體而言,制定并實施了多項環(huán)境規(guī)制政策,引導能源企業(yè)走向環(huán)境友好型發(fā)展方向[20]，這使得能源企業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境得到了相應的改善,污染物排放量減少。

(2) 我國東部地區(qū)和西部地區(qū)的TCREE平均值大于1,但中部地區(qū)的TCREE平均值小于1,這表明東部地區(qū)和西部地區(qū)的環(huán)境因素起著積極的作用,而中部地區(qū)的環(huán)境因素起著負面作用,這與孫欣[21]的研究結論是一致的。分析原因認為:首先,東部地區(qū)實施嚴格的環(huán)境規(guī)制政策可以刺激企業(yè)進行技術創(chuàng)新,減少污染物排放,也進一步提升了治污效能,使該地區(qū)的TCREE值得到提高[14]；其次,西部大開發(fā)戰(zhàn)略促進能源企業(yè)不斷開發(fā)和推廣節(jié)能減排技術[22],從而提高了西部地區(qū)的TCREE值；最后,來自發(fā)達地區(qū)的“高投入、高能耗、高污染”產(chǎn)業(yè)轉移到中部地區(qū),加之低水平的環(huán)境規(guī)制使得二氧化碳等污染物排放加重,導致中部地區(qū)的TCREE值較低。

(3) 從省際層面來看，各省份的TCREE值存在細微差別，河北、山西、吉林、安徽、山東、河南、湖南、重慶、云南、甘肅等省份的TCREE值均小于1,說明這些省份存在劣勢環(huán)境,對工業(yè)全要素碳減排無效率產(chǎn)生了顯著的影響。

3.3 提高工業(yè)全要素碳減排效率的策略

由表4至表6可知,我國東部地區(qū)有較高的TCRE值和TCREE值,有較低的TCRME值,表明該地區(qū)具有較高的人口素質(zhì)和發(fā)達的外向型經(jīng)濟等優(yōu)勢發(fā)展環(huán)境；在中部地區(qū),TCRME和TCREE平均值均小于1,表明該地區(qū)管理不善和外部環(huán)境造成的低效率相對嚴重，因此需要改進該地區(qū)的管理能力和外部環(huán)境；在西部地區(qū),TCRME平均值小于1,而TCREE平均值大于1,表明該地區(qū)較低的TCRE值主要是由于管理效率低下造成的，因此應高度重視該地區(qū)管理能力的提高。中國全國、地區(qū)和省際層面提升工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)的策略，見表7。

由表7可知，我國各省份都需要提高管理能力；同時,河北、山西、吉林、安徽、山東、河南、湖南、重慶、云南、甘肅等省份也需要改善外部環(huán)境，也就是說,在這些省份應該同時推進改善管理能力與扭轉劣勢環(huán)境兩大策略的實施，以提高其工業(yè)全要素碳減排效率。

表7 中國全國、地區(qū)和省際層面提升工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)的策略

注:“△”表示應該被提升的策略。

4 結論與政策啟示

本文借助于非期望產(chǎn)出的DEA-SBM方法和四階段的DEA方法,構建了一種新的、全面的全要素碳減排效率的測度與分解方法,運用該方法對我國工業(yè)全要素碳減排效率進行了評估與分解,得到如下主要研究結論:

(1) 我國的工業(yè)全要素碳減排效率(TCRE)偏低,存在一定的提升空間。

(2) 我國的工業(yè)全要素碳減排管理效率(TCRME)較低,而工業(yè)全要素碳減排環(huán)境效率(TCREE)整體上較高,2001—2015年我國工業(yè)全要素碳減排效率變動的動力更多來自內(nèi)部管理因素的變化,未來我國的工業(yè)全要素碳減排效率需要更多地依賴于內(nèi)部管理制度的完善。

(3) 我國各地區(qū)的工業(yè)全要素碳減排效率存在較大差別,東部地區(qū)要顯著高于其他地區(qū)。

本文的研究結論能夠為我國制定碳減排策略提供一定的幫助:首先,我國工業(yè)的內(nèi)部能源管理的規(guī)范性需要提升,尤其是能源使用效率和污染物減排效率的管理措施需要進一步規(guī)范,這將是未來促進我國工業(yè)全要素碳減排效率提升的重要推動力量;其次,我國中部地區(qū)的工業(yè)全要素碳減排效率不僅需要外部因素的優(yōu)化,尤其是產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化,還需要良好的環(huán)境條件；而東西部地區(qū)的工業(yè)全要素碳減排效率提升更加需要管理制度的優(yōu)化。