福建省主要耗能行業(yè)能源效率研究

林 瑜/文

一、引言

自第一次工業(yè)革命以來，能源愈來愈成為人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)上不可或缺的部分，成為關(guān)系國家命脈的重要戰(zhàn)略物資。能源在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著不可替代的作用，維持著人類社會的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的供需缺口越來越大，能源的稀缺反過來成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大瓶頸。中國能源消費(fèi)基本形成以煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，如何在能源供給相對有限的情況下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定均衡發(fā)展，其重要的可行方法是提高能源使用效率。福建省是能源資源相對不足，缺煤缺氣少油的省份，能源的自給率相對較低，具體表現(xiàn)在：一是煤炭資源缺乏，全省煤儲量預(yù)計達(dá)25億噸，但由于煤炭資源儲存條件差、地形構(gòu)造復(fù)雜，因而可采資源有限；二是水利資源相對豐富，全省水能理論上的蘊(yùn)藏量為1358.6萬千瓦時，但從總體上而言福建省的電力資源分布較零散，其地勢特征是西北高、東南低，福建省西南由于地勢落差大，水能資源較豐富，但東南和東北沿海地區(qū)的地形較為平坦，水能資源不足，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，導(dǎo)致能源的供需缺口更大；三是油氣資源匱乏，雖然風(fēng)能、生物質(zhì)能源等新能源比較豐富，但是在現(xiàn)有的生產(chǎn)力技術(shù)水平下，這些能源還不能以較低的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行轉(zhuǎn)化。能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)之間的缺口呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢，2018年福建省能源生產(chǎn)總量為4082.99萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2017年能源消費(fèi)量為12554.74萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，福建省在整個“十二五”時期，工業(yè)化進(jìn)程快速加快，重點(diǎn)支柱產(chǎn)業(yè)不斷壯大，有力地拉動了福建省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)中電力、煤炭、紡織業(yè)、建材和化工行業(yè)都是傳統(tǒng)意義上的高耗能產(chǎn)業(yè)，在拉動經(jīng)濟(jì)增長的過程中也不斷地加大福建省能源供給與需求的缺口，能源的供應(yīng)緊張成為制約福建省未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大因素，為保持福建省經(jīng)濟(jì)在未來能繼續(xù)保持平穩(wěn)較快發(fā)展，就必須正視現(xiàn)有能源發(fā)展的態(tài)勢，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)在于提高能源利用效率。

二、文獻(xiàn)綜述

國內(nèi)關(guān)于能源效率及影響因素的研究分析大多以整個國民經(jīng)濟(jì)為出發(fā)點(diǎn)，分析觀察一定條件下某種因素對國民經(jīng)濟(jì)能源效率的影響。根據(jù)分析能源效率的具體著眼點(diǎn)不同，又可以分為以下幾類：其一，從經(jīng)濟(jì)增長與能源消費(fèi)這兩個變量的角度進(jìn)行因果關(guān)系分析，得到能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長具有內(nèi)生關(guān)系的結(jié)論。田玉琢、宋捷、吳江對中國經(jīng)濟(jì)增長與能源消耗的現(xiàn)狀進(jìn)行了相關(guān)分析，從能源角度研究中國經(jīng)濟(jì)增長與能源消耗的關(guān)系。其二，從某一具體的行業(yè)出發(fā)，研究該行業(yè)內(nèi)影響能源效率的相關(guān)因素以及提高能源效率的方法途徑。韓一杰、劉秀麗建立超效率的DEA模型對中國各地區(qū)的鋼鐵行業(yè)進(jìn)行能源效率及節(jié)能減排效率分析。其三，從研究能源效率的指標(biāo)角度，王兵、於露瑾、楊雨石運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法和BML生產(chǎn)率指數(shù)對2003—2010年中國37個工業(yè)行業(yè)碳排放約束下的傳統(tǒng)能源效率指標(biāo)進(jìn)行了測度和分解。

國外對能源效率及影響因素的分析大多是分析行業(yè)特別是企業(yè)等微觀經(jīng)濟(jì)主體的能源效率變化去研究相應(yīng)的影響因素，如Tomas（1985）使用DEA技術(shù)對德克薩斯的電力效率進(jìn)行了計算。

福建省有其獨(dú)特的能源資源儲存狀況以及未來能源使用的預(yù)期目標(biāo)，因此本文借鑒國外專家學(xué)者從微觀層面作為研究切入點(diǎn)，具體分析研究福建省的主要耗能行業(yè)的能源利用效率，并提出一些政策建議。

三、基本理論和研究方法

1.能源效率

能源效率是度量當(dāng)前固定能源投入下實(shí)際產(chǎn)出能力達(dá)到最大產(chǎn)出的程度，關(guān)于能源效率的定義采用世界能源委員會的定義：減少提供同等能源服務(wù)的能源投入。

對能源效率的測度中采用能源經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)中的非參數(shù)法，它不需要知道生產(chǎn)函數(shù)的確切表達(dá)形式，只要已知投入產(chǎn)出的數(shù)據(jù)即可以通過線性規(guī)劃模型來度量效率，本文將使用非參數(shù)法中的DEA（數(shù)據(jù)包絡(luò)分析）方法。

2.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）

DEA是由W.W.Cooper和A.Charnes在1978年創(chuàng)建的方法，用來評價部門間的相對有效性，利用CCR模型從生產(chǎn)函數(shù)的角度來看，這個模型是用來研究具有多個輸入的生產(chǎn)部門同時為“技術(shù)有效”和“規(guī)模有效”的方法。

3.Tobit回歸模型

Tobit回歸模型是屬于因變量受到限制的一種模型，如果因變量是部分連續(xù)分布和部分離散分布時，普通最小二乘法就不再適用，因為參數(shù)的估計將不具備無偏性和一致性。要解決這類問題需要采取基于最大似然估計原理的Tobit模型。Tobit模型的一個重要特征是解釋變量取實(shí)際觀測值，而被解釋變量只能以受限制的方式被觀測。

四、福建省主要耗能行業(yè)能源效率的實(shí)證分析

1.數(shù)據(jù)來源和處理

本文選擇福建省四個主要耗能行業(yè)紡織業(yè)、電力、冶金和化工行業(yè)，對它們的能源效率進(jìn)行測算分析。以2008—2018年福建省主要耗能行業(yè)的資本存量、勞動投入量和能源消費(fèi)量作為投入要素，同時產(chǎn)出量用各行業(yè)的工業(yè)增加值來測算。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源福建省2009—2019年的統(tǒng)計年鑒。

2.四大行業(yè)能源效率總體變化趨勢分析

在CCR模型下的有效性為技術(shù)有效性，當(dāng)DEA的有效值為1時，該決策單元為DEA有效，未達(dá)到DEA有效值為1的決策單元，如果其DEA有效值越大，意味著技術(shù)有效性越強(qiáng)，表示在工業(yè)增加值一定的情況下，能源、勞動力和資本量投入需要調(diào)整的量越小，反之則越大。本文采用軟件DEAP2.1中的規(guī)模報酬不變的CCR模型對福建省四大耗能行業(yè)紡織業(yè)、電力、冶金和化工的DEA有效值進(jìn)行測算，年電力行業(yè)和紡織行業(yè)在觀測年份DEA均有效為1，冶金行業(yè)在2008年的DEA值為0.311，DEA效率值逐年遞增到2018年數(shù)值為0.633，化工行業(yè)在2009年和2011年達(dá)到有效值為1，其余年份均存在效率缺失。

3.2018年福建省主要耗能行業(yè)能源利用效率分析

2018年，紡織業(yè)和電力行業(yè)DEA值有效，冶金行業(yè)DEA值為0.633，具體分解中技術(shù)有效值為0.697，規(guī)模有效值為0.951，化工行業(yè)DEA有效值為0.919，具體分解中規(guī)模有效值為0.91。冶金力和化工行業(yè)存在相對效率缺失，因此這兩個行業(yè)是非DEA有效決策單元，并且兩個行業(yè)效率缺失方向一樣，由于其處于規(guī)模報酬遞增階段但現(xiàn)有的資源投入存在資源利用不足的狀況。接著進(jìn)一步對冶金行業(yè)和化工行業(yè)的松弛變量進(jìn)行分析。

冶金行業(yè)的DEA能源效率值偏低的原因是技術(shù)的非有效和規(guī)模的非有效，特別是在技術(shù)方面技術(shù)效率為0.697，距離技術(shù)有效1仍有較大的改進(jìn)空間，冶金行業(yè)應(yīng)該加大該行業(yè)的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新能力，同時發(fā)現(xiàn)第三個投入要素即勞動投入量出現(xiàn)冗余情況，因為其radial movement和slack movement為1.414，表示要達(dá)到冶金行業(yè)能源效率DEA有效，該行業(yè)的勞動投入量應(yīng)在現(xiàn)有的勞動量水平下減少1.414萬人，從另一個角度說明冶金行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)偏重于資本替代勞動力的方向?；ば袠I(yè)在2018年的能源效率處于相對有效狀態(tài)，其技術(shù)有效以及產(chǎn)出和投入要素均不存在投入冗余情況，但其規(guī)模效率值為0.919且處于規(guī)模報酬遞增階段，表明化工行業(yè)在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，投入增加的情況下能提高化工行業(yè)的能源效率。

4.主要耗能行業(yè)能源效率影響因素的Tobit分析

通過DEA方法測算福建省四大耗能行業(yè)的能源效率只能分析由預(yù)先設(shè)定的投入-產(chǎn)出指標(biāo)所帶來的影響，為了進(jìn)一步度量各影響因素對能源效率的影響程度，本文采用“兩步法”，第一步采用DEA測量出決策單元的能源效率值，第二步以第一步中得出的數(shù)據(jù)值作為因變量，影響因素作為自變量建立回歸模型，采用Tobit模型，分析各耗能行業(yè)能源效率的影響因素。選擇能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)和技術(shù)進(jìn)步作為影響因素，煤炭資源占能源消費(fèi)總量的比作為能源結(jié)構(gòu)變量記為nls；各行業(yè)增加值占整個工業(yè)增加值的比重作為產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)變量記為ins，實(shí)際利用外資增長指數(shù)來表征技術(shù)進(jìn)步記為tec。運(yùn)用Tobit分析模型，進(jìn)行第一次回歸，觀察各個回歸參數(shù)的Z統(tǒng)計量檢驗值的大小，利用回歸在10%或者更好顯著水平上的解釋變量進(jìn)行第二次回歸，根據(jù)Tobit回歸結(jié)果分析，對冶金行業(yè)而言，能源結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)均對冶金行業(yè)的能源效率有顯著的負(fù)影響關(guān)系，煤炭資源占能源消耗總量的比例上升1個單位時將導(dǎo)致冶金行業(yè)能源效率下降3.21個單位，冶金行業(yè)占工業(yè)總量的比重每上升1個單位將導(dǎo)致能源效率下降0.46個單位。對化工行業(yè)而言，能源結(jié)構(gòu)對其能源效率呈現(xiàn)正影響關(guān)系，即當(dāng)煤炭資源占能源消耗總量的比例上升1個單位將導(dǎo)致化工行業(yè)能源效率上升0.96個單位，但產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)以及技術(shù)進(jìn)步等解釋變量的解釋作用不顯著。

五、結(jié)論及政策建議

1.結(jié)論

本文運(yùn)用非參數(shù)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）采用2008-2018年數(shù)據(jù)對福建省四個主耗能行業(yè)紡織業(yè)、電力、冶金和化工行業(yè)的能源效率進(jìn)行了測算和分析，得到如下結(jié)論：

（1）福建省主要耗能行業(yè)的能源利用效率總體上呈現(xiàn)出逐年增高的趨勢，其中紡織業(yè)和電力行業(yè)在樣本區(qū)間均呈現(xiàn)DEA有效；化工行業(yè)在近幾年的相對有效性呈現(xiàn)較好狀態(tài)但仍有較大的改進(jìn)空間，冶金的DEA有效性還有待提高，其效率值普遍低于1，說明存在資源利用效率不高的情況。

（2）對于非DEA相對有效決策單元的冶金部門，總體上升趨勢明顯；但從每一期效率值缺失的方向來看，均屬于規(guī)模報酬遞增階段。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)改善資源配置要求，在合理配置的原則下，根據(jù)各行業(yè)的冗余情況增加或減少相應(yīng)的投入量，以達(dá)到能源的技術(shù)和規(guī)模有效。

（3）由于DEA方法評價的是各個決策單元之間的相對效率，只能對四大耗能行業(yè)的能源效率做一個動態(tài)比較研究。因此，盡管結(jié)論中的數(shù)據(jù)表明紡織業(yè)與電力行業(yè)的DEA效率值高，但并不能說明其能源效率已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中仍有提高能源效率的空間。

（4）在通過用DEA方法對四大耗能行業(yè)的相對能源效率進(jìn)行測度的基礎(chǔ)上，把影響能源效率的能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)內(nèi)結(jié)構(gòu)以及技術(shù)進(jìn)步等因素作為解釋變量，運(yùn)用Tobit分析方法，具體分析各影響因素對耗能行業(yè)能源效率的影響程度，結(jié)果顯示以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)對能源效率具有顯著地負(fù)影響關(guān)系。

2.政策建議

（1）提高對能源效率問題的認(rèn)識以及重視程度。能源效率提高涉及生產(chǎn)、流通和消費(fèi)領(lǐng)域等方方面面，因此政府應(yīng)從整體上考慮，制定合理的提高能源效率方向。

（2）加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和調(diào)整。本文對福建省的主要耗能行業(yè)分析結(jié)果顯示，冶金和化工行業(yè)的能源效率相對較低，在未來的產(chǎn)業(yè)布局或產(chǎn)業(yè)調(diào)整時，對這兩個行業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大或縮小時應(yīng)考慮能源需求狀況。

（3）調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。在本文Tobit分析中發(fā)現(xiàn)，能源結(jié)構(gòu)即煤炭在整個能源消費(fèi)中所占的比例大小對能源效率均存在負(fù)影響，煤炭消費(fèi)比例的提高會導(dǎo)致能源效率水平的下降。因此在主要耗能行業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中應(yīng)該逐步提高水電、核電和新能源等清潔能源的比重，不斷調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，以此來提高總體的能源效率水平。

（4）加強(qiáng)能源統(tǒng)計工作，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。目前福建省的能源統(tǒng)計工作還不是十分完善，統(tǒng)計制度不完善和指標(biāo)體系的不健全、分類較粗，為深入研究能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系帶來一定難度。因此，應(yīng)加快改革和完善能源統(tǒng)計制度，加強(qiáng)基礎(chǔ)統(tǒng)計工作，各級都要依法設(shè)置能源統(tǒng)計機(jī)構(gòu)、配備能源統(tǒng)計人員，保障能源統(tǒng)計工作所需的經(jīng)費(fèi)，扎扎實(shí)實(shí)地搞好原始數(shù)據(jù)的調(diào)查和搜集工作，為宏觀經(jīng)濟(jì)管理和經(jīng)濟(jì)分析提供準(zhǔn)確、完整的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。