方建春 劉林香 萬千

[摘 要]利用DEA方法測度了中國省際全要素能源效率。研究結(jié)果表明：中國全要素能源效率呈現(xiàn)了“W型”特征，在2000—2010年的平均值為0607，表明全國的能源效率水平較低，能源損耗較為嚴(yán)重，能源效率的提升空間較大。從2004年以來，全國及地區(qū)能源效率有逐年提高的趨勢。從區(qū)域間來看，東部、中部和西部三大區(qū)域之間的全要素能源效率呈現(xiàn)出較大的差距。東部地區(qū)的全要素能源效率是最高的，平均值為0780，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平；位居第二的是中部地區(qū)，其平均值為0564，低于全國平均水平；效率值最低的是西部地區(qū)，平均值為0416。從主要省市來看，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海等東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，而能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、山西等中西部經(jīng)濟(jì)相對落后地區(qū)。

[關(guān)鍵詞]能源；全要素能源效率；DEA

[DOI]1013939/jcnkizgsc201534010

1 引 言

當(dāng)前，中國正處于工業(yè)化、城市化快速推進(jìn)的時期，能源需求量高速增長。若按21世紀(jì)以來89%的年均增速，到2020年中國能源消費(fèi)總量將達(dá)80億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全球能源消費(fèi)近一半。而中國的能源尤其是石油的對外依存度持續(xù)攀升，2013年超過70%，嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)要求中國不但需要尋求能源供給的多元化，還需要全面提高能源利用效率。

然而，長期以來，中國地方政府基于自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對地區(qū)間的能源開發(fā)、流動、貿(mào)易往來進(jìn)行限制，政府定價也是中國能源價格形成的主要原因。此外，國有企業(yè)基于自身利益也限制民營企業(yè)進(jìn)入能源市場，這些都阻止了資源的合理流動和資源的有效配置，導(dǎo)致能源低效或無效使用大量存在。

因此，研究能源全要素效率狀況，不僅有利于能源需求的預(yù)測，也有利于降低中國能源對外依存度和國家能源安全，為政府制定能源效率提升戰(zhàn)略和能源市場改革提供有益的啟示。

2 中國省際能源效率的測度模型

本文運(yùn)用DEA方法來考察中國能源效率水平。DEA方法是運(yùn)用線性規(guī)劃技術(shù)來評價決策單元（DMU）的效率水平。主要運(yùn)用線性規(guī)劃來構(gòu)建出一條相對有效的非參數(shù)生產(chǎn)前沿面，然后運(yùn)用實(shí)際值與DEA前沿面數(shù)值進(jìn)行比較，從而評價出這些決策單元的相對有效性。具體方法為：假定有N個決策單元，每一個單元要生產(chǎn)M種產(chǎn)出，需要投入K種生產(chǎn)要素，則第i個決策單元的效率即求解如下線性規(guī)劃：

其中，θ是個標(biāo)量，表示的是投入要素相對于產(chǎn)出的有效使用程度。通常情況下，θ≤1。如果θ=1，則意味著該決策單元處于生產(chǎn)前沿面，是一個有效的決策單元；如果θ<1，表明存在技術(shù)效率損失。

圖1表示一個基于規(guī)模報酬不變假設(shè)下的投入導(dǎo)向型DEA模型。SS′為等產(chǎn)量線，即最優(yōu)前沿線，前沿線上的C點(diǎn)和D點(diǎn)為有效點(diǎn)；A點(diǎn)和B點(diǎn)不在前沿線上，也即需要耗費(fèi)更多的要素投入才能達(dá)到同樣的產(chǎn)出水平，存在著一定的效率損失。B′點(diǎn)是B點(diǎn)改進(jìn)的有效目標(biāo)點(diǎn)，決策單元B存在著BB′這一段的效率損失。對決策單元A而言，有效目標(biāo)點(diǎn)是C點(diǎn)。決策單元A的效率損失由兩部分組成：對于決策單元A而言，要達(dá)到前沿線上的有效點(diǎn)C，需要調(diào)整的能源投入數(shù)量為AC=AA′+A′C。若AC越大，即生產(chǎn)過程中能源浪費(fèi)越多，能源利用效率越低。若AC=0，即不再需要調(diào)整能源投入數(shù)量，意味著能源投入已處于最優(yōu)前沿點(diǎn)，能源利用效率為1。

圖1 基于投入的DEA模型

依據(jù)上述對全要素能源效率的定義，其公式為：

其中，i為第i個地區(qū)，t為時間，TFEE為全要素能源效率值，TEI（Target Energy Input）表示目標(biāo)能源投入量，即在當(dāng)前生產(chǎn)條件下，為達(dá)到一定產(chǎn)出水平所需的最少能源投入量；AEI（Actual Energy Input）為能源的實(shí)際投入量；LEI（Loss Energy Input）為損失的能源投入量。

多數(shù)情況下，0

3 數(shù)據(jù)說明和計量結(jié)果

本文所考察的全要素能源效率所需的能源、資本和勞動投入都包括中國30個省、直轄市、自治區(qū)，2000—2010年的數(shù)據(jù)。具體的生產(chǎn)函數(shù)為：

Y=f{E，K，L}

（1）產(chǎn)出變量Y：

本文選取各省市年度GDP，并以2000年不變價格進(jìn)行換算，得到實(shí)際生產(chǎn)總值，數(shù)據(jù)來源于2000—2010年的《中國統(tǒng)計年鑒》。

（2）投入變量：

能源E：本文使用30個地區(qū)每年的能源消費(fèi)總量，已經(jīng)折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。數(shù)據(jù)來源于各年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

資本K：本文資本存量的計算使用“永續(xù)盤存法”，即當(dāng)年的資本存量等于當(dāng)年的投資量與上一年年末的實(shí)際資本存量之和。

公式表示為：Ki，t+1=Ii，t+1+（1-δi）Ki，t，其中Ki，t+1表示地區(qū)i在第t+1年的資本存量，Ki，t表示地區(qū)i在第t年的資本存量，Ii，t+1表示地區(qū)i在第t+1年的投資量，δi則表示了地區(qū)i的固定資產(chǎn)折舊率，取值參考了張軍等（2004）的計算結(jié)果，以2000年當(dāng)年價格衡量獲得的2000年各個地區(qū)的資本存量為基準(zhǔn)計算，與產(chǎn)出變量價格保持一致，δi取值0096。投資量I則用各個地區(qū)每年的固定資產(chǎn)投資來表示，數(shù)據(jù)來源于對應(yīng)年份的《中國統(tǒng)計年鑒》。

勞動力L：對于勞動力投入要素的衡量指標(biāo)，國外學(xué)者多用工作時數(shù)表示。本文考慮到統(tǒng)計年鑒上查詢到的就業(yè)人數(shù)為年末數(shù)據(jù)，將上一年年末的就業(yè)人數(shù)與當(dāng)年年末的就業(yè)人數(shù)的平均值作為當(dāng)年就業(yè)人數(shù)總量。公式表示為：

當(dāng)年就業(yè)人數(shù)=（上一年年末就業(yè)人數(shù)+當(dāng)年年末就業(yè)人數(shù)）/2

數(shù)據(jù)來源于2000—2010年的《中國統(tǒng)計年鑒》。由于缺失1999年各個地區(qū)的年末就業(yè)人數(shù)，所以，2000年的就業(yè)人數(shù)直接采用當(dāng)年年末的就業(yè)人數(shù)來替代。

地區(qū)劃分：為了考察中國各區(qū)域能源效率的差異，將30個省市劃分為東部、中部和西部地區(qū)。其中，東部地區(qū)包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東和海南11個省市；中部地區(qū)包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北和湖南8個省市；西部地區(qū)包括內(nèi)蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆11個省市。各變量的相關(guān)統(tǒng)計性描述，見表1。

根據(jù)規(guī)模報酬不變假設(shè)下的投入導(dǎo)向型DEA模型，可計算得到2000—2010年中國30個地區(qū)的全要素能源效率值，見表2。

圖2描述了全國全要素能源效率的變動趨勢。從圖中我們可以看出，中國從2000—2010年的能源效率變動呈現(xiàn)較為明顯的“W型”特征，即效率值變動趨勢經(jīng)歷了兩個先下降再上升的變化過程。具體分別是：2000年時全國能源效率值為0678，是中國從2000—2010年這11年的最高值，到2001年時效率值出現(xiàn)較大幅度的下降，降低到0599，之后能源效率值出現(xiàn)一定的回升，到2003年時，效率值為0608；從2003年開始，能源效率值又出現(xiàn)了一定程度上的下降，2004年的效率值為0573，是中國這11年的最低值，之后的幾年，能源效率值逐漸提高上升，到2010年時，效率值為0625。

總體上來說，雖然全國全要素能源效率呈現(xiàn)了“W型”特征，有下降和上升階段，但是效率值一直是在0.57～0.68這一個范圍內(nèi)波動，2000—2010年的平均值為0.607，這表明了全國的能源效率水平較低，能源損耗較為嚴(yán)重，未來的節(jié)能減耗工作仍將會比較嚴(yán)峻。根據(jù)全要素能源效率的定義和主要思想可知，在生產(chǎn)過程中，如果保證資本和勞動力投入要素保持不變，我們只要投入56%～68%的能源要素就可以保證同樣的GDP產(chǎn)出水平。這也就意味著，在生產(chǎn)過程中，我們實(shí)際投入的能源中有32%～44%是無效的，造成了巨大的能源損失。尤其需要注意的是2001年和2004年，能源效率出現(xiàn)兩次較大幅度的下降。本文分析認(rèn)為這主要是因?yàn)?1世紀(jì)以來，由于我國快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和較快的城市化進(jìn)程掀起了全國大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施投資和建設(shè)熱潮，使得我國的水泥、鋼鐵、有色金屬等高能耗產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展長期處于粗放型模式。

圖3表明，東、中、西部地區(qū)的全要素能源效率變動基本保持了全國的變動特征。2000—2004年，效率值有下降和上升階段，而2005—2010年效率值在逐漸上升。值得注意的是，三大區(qū)域的能源效率呈現(xiàn)出較大的差異性。東部地區(qū)的全要素能源效率是最高的，每年都保持在0.7以上，且效率值在不斷提高，2000—2010年平均值為

圖2 2000—2010年中國全要素能源效率變動趨勢

圖3 2000—2010年三大區(qū)域全要素能源效率變動趨勢

0.780，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平。位居第二的是中部地區(qū)，其平均值為0.564，低于全國平均水平。效率值最低的是西部地區(qū)，平均值為0.416。因此，三大區(qū)域的能源效率表現(xiàn)出的特征為東部、中部和西部地區(qū)依次遞減。這一結(jié)果與Hu和Wang（Hu等，2006）研究得出的結(jié)論存在一定的差異，他們認(rèn)為能源效率是按照東、西、中部地區(qū)依次降低排列的。這其中的原因主要包括兩方面，一是投入要素中的資本存量的計算方法不一樣，Hu和Wang是采用了自己估算的地區(qū)數(shù)據(jù)，這些與我國各個地區(qū)的實(shí)際發(fā)展水平有一定的區(qū)別，而本文采用的是張軍等（2004）的研究結(jié)論，更符合實(shí)際情況；二是Hu和Wang還選擇了生物能源作為投入要素之一，用各地區(qū)的農(nóng)作物種植面積作為代理變量來進(jìn)行投入產(chǎn)出分析，這種做法沒有考慮到中國廣大農(nóng)村地區(qū)使用秸稈、稻草等生物能源是非商業(yè)用途的，只是充當(dāng)生活燃料，并沒有用于工業(yè)生產(chǎn)方面。

此外，東部、中部和西部地區(qū)的能源效率的變動趨勢也各不相同。東部地區(qū)一直遙遙領(lǐng)先于全國平均水平，且波動范圍最小，變動比較平穩(wěn)。在2000年的時候，其效率值為0.748，2001年時略有下降，為0.732，下降了2.1%，這是東部11年來效率值最低的一年。之后效率值逐漸上升，到2010年時，能源效率達(dá)到最高值為0.817，較2001年上漲了11.6%；中部地區(qū)的波動范圍最大，在2000年時，其效率值為0.746，略低于東部地區(qū)，遠(yuǎn)高于全國平均水平和西部地區(qū)，是中部從2000—2010年效率最高的一年。2001年時下降到0.544，下降幅度為27.1%，2002年稍有回升，2003—2004年繼續(xù)下降，到2004年時，能源效率達(dá)到最低值0.515，較2000年時下降幅度超高30%。盡管從2005年開始，效率值在緩慢上升，但也一直低于全國平均水平，而且兩者的變動趨勢有著驚人的一致，差距比較穩(wěn)定；西部地區(qū)的能源效率則一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國平均水平，處于最為落后的位置，2000年時效率值最高，為0.502，2001年下降到0.411，下降了18.1%，2002—2006年有一定的上升和下降，到2006年時達(dá)到最低值，為0.399，雖然之后在逐漸回升，2010年時達(dá)到0.417，但是其和全國平均水平的差距也在逐漸增加。

其次從各個省市來看，通過表2可以直觀地看到，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海、海南、北京等東部沿海地區(qū)，其效率平均值都在0.8以上。其中，福建和廣東的能源效率最高，2000—2010年都出現(xiàn)在最優(yōu)前沿線上，北京在2008—2010年也處在最優(yōu)前沿線上。這些沿海省市的地理位置優(yōu)越，自然環(huán)境良好，交通條件便利，對外開放程度高，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，地區(qū)生產(chǎn)總值產(chǎn)出高于其他大部分地區(qū)，資本、勞動力、技術(shù)等投入也會領(lǐng)先于其他地區(qū)，使得其在能源使用效率方面具有絕對的優(yōu)勢。全國能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、青海、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、山西等中西部地區(qū)，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。這可能是因?yàn)檫@些省市位于我國交通不發(fā)達(dá)的內(nèi)陸地區(qū)，環(huán)境惡劣，對外開放程度低，經(jīng)濟(jì)相對落后，從而導(dǎo)致其科技水平落后、先進(jìn)工藝無法傳播等。從另外一方面也可以看出，能源效率的高低與能源豐裕程度并不成正相關(guān)。具體來說，能源資源較為豐裕的省市，能源效率不一定高；而能源資源比較稀缺的省市，其能源效率反而可能會比較高。例如，貴州、內(nèi)蒙古、山西等省的能源資源非常豐富，是我國的煤炭大省，每年都生產(chǎn)大量的煤炭，但是其能源效率則非常低，低于我國的平均水平；而廣東、上海、海南、北京等地是屬于我國的能源資源稀缺地區(qū)，但其能源效率都非常高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全國平均水平。

各個省市能源效率的變動趨勢也不盡相同。較多省市的能源效率變動趨勢符合“先下降，后上升”的特征，轉(zhuǎn)折點(diǎn)主要出現(xiàn)在2003—2005年。福建和廣東兩省一直處于最優(yōu)前沿線上，所以其效率值沒有變動。北京的能源效率在2000—2007年一直在不斷地提高，到2008年時，處于最優(yōu)前沿線上，之后保持不變。在2000—2009年，上海的能源效率在逐年提高，在2010年時則稍有下降，幅度僅為0.13%，2009—2010年，上海的能源效率都超過了0.95，接近最優(yōu)前沿線。

其次從各個省市來看，通過表2可以直觀地看到，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海、海南、北京等東部沿海地區(qū)，其效率平均值都在0.8以上。全國能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、青海、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、山西等中西部地區(qū)，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。

4 主要研究結(jié)論

本文運(yùn)用DEA方法對中國省際全要素能源效率進(jìn)行了考察，主要研究結(jié)論如下。

中國全要素能源效率呈現(xiàn)了“W型”特征，在2000—2010年的平均值為0.607，這意味著全國的能源效率水平比較低，能源損耗較為嚴(yán)重。同時，這也說明了我國能源效率的提升空間仍然很大。可喜的是，從2004年以來，全國及地區(qū)能源效率也表現(xiàn)出逐年提高的趨勢。

從區(qū)域間來看，東部、中部和西部三大區(qū)域之間的全要素能源效率呈現(xiàn)出較大的差距。東部地區(qū)的全要素能源效率是最高的，平均值為0.780，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平；位居第二的是中部地區(qū)，其平均值為0.564，低于全國平均水平；效率值最低的是西部地區(qū)，平均值為0.416。

從主要省市來看，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海等東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，其效率平均值都在0.8以上，而能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、山西等中西部經(jīng)濟(jì)相對落后地區(qū)，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。

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