王安民, 蔡圣華, 劉　駿

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

2.中國(guó)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(guó)區(qū)域工業(yè)能源經(jīng)濟(jì)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(jī)械工程學(xué)院,上海200090;

2.中國(guó)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(guó)30個(gè)省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)面板數(shù)據(jù)為研究樣本,采用規(guī)模報(bào)酬不變的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)模型,定量測(cè)算了中國(guó)各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)各地區(qū)工業(yè)能源利用效率差異較大,工業(yè)經(jīng)濟(jì)能源消費(fèi)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(jì)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(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中面臨的資源環(huán)境約束,應(yīng)對(duì)全球氣候變化,我國(guó)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(shí)對(duì)各省區(qū)工業(yè)節(jié)能減排成效進(jìn)行評(píng)價(jià),有助于從國(guó)家層面整體認(rèn)識(shí)各地區(qū)的能源經(jīng)濟(jì)效率,而且能夠?yàn)橹贫ú?shí)施下一個(gè)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(jì)效率即單位GDP能耗指標(biāo),它在數(shù)值上等于能源消費(fèi)強(qiáng)度的倒數(shù).由于其只是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出對(duì)能源投入的簡(jiǎn)單比值關(guān)系,忽略了資本、勞動(dòng)等要素對(duì)能源的替代作用,因此很難如實(shí)地反映經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng).基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)的全要素能源經(jīng)濟(jì)效率研究方法,以微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中全要素生產(chǎn)理論為依據(jù),考慮社會(huì)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(duì)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(guó)1995~2002年和1995~2004年的面板數(shù)據(jù),利用DEA模型研究測(cè)算了中國(guó)各地區(qū)的全要素能源利用效率,研究發(fā)現(xiàn),中國(guó)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(píng)估體系,研究了中國(guó)各省市環(huán)境-經(jīng)濟(jì)效率,發(fā)現(xiàn)只有約50%省市的經(jīng)濟(jì)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(guó)39個(gè)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(píng)價(jià)了臺(tái)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(jī)組綜合效率最優(yōu)的結(jié)論.

全要素方法也有其缺點(diǎn):一是全要素效率指標(biāo)具有相對(duì)性,即效率前沿的相對(duì)性;二是DEA方法是一種極值方法,它在對(duì)效率前沿進(jìn)行估計(jì)時(shí)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(guó)各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(shí)地反映工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng).

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(duì)效率評(píng)價(jià)”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(jì)數(shù)據(jù)確定相對(duì)有效的生產(chǎn)前沿面,然后將各個(gè)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(píng)價(jià)它們的相對(duì)有效性.

假設(shè)有N個(gè)DMU.每個(gè)DMU有K個(gè)投入和M個(gè)產(chǎn)出的數(shù)據(jù).對(duì)于第i個(gè)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(gè)DMU的投入產(chǎn)出集.對(duì)于每個(gè)DMU,我們都得到所有產(chǎn)出關(guān)于所有投入的比率的測(cè)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(gè)決策單元的效率評(píng)價(jià)最終轉(zhuǎn)化為求解如下線性規(guī)劃的問題.

其中，θ是一個(gè)標(biāo)量,θi就是第i個(gè)DMU的能源經(jīng)濟(jì)效率值；λ是個(gè)N×1的常數(shù)矢量.這樣對(duì)于每一個(gè)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(guó) 30個(gè)省級(jí)行政區(qū)工業(yè)行業(yè)為研究對(duì)象,以各省市和自動(dòng)區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值為產(chǎn)出變量,將資本、能源、勞動(dòng)、CO2排放量作為投入變量,對(duì)各省市和自動(dòng)區(qū)工業(yè)能源效率進(jìn)行測(cè)算.各指標(biāo)界定如下:

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

(2) 資本投入以各省市和自動(dòng)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(dòng)區(qū)規(guī)模以上工業(yè)終端能源消費(fèi)量表示,單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤;

(4) 勞動(dòng)力投入以各省市和自動(dòng)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(dòng)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(jì)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(jì)的環(huán)境投入,單位為萬噸.

各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)(除CO2排放量外)均來自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》.為保證可比性,工業(yè)總產(chǎn)值與資本投入兩項(xiàng)涉及價(jià)格因素的指標(biāo)需通過相關(guān)價(jià)格指數(shù)平減得到實(shí)際值.CO2排放量則根據(jù)IPCC2006制定的CO2測(cè)算方法計(jì)算得到.各類能源及其對(duì)應(yīng)的CO2排放系數(shù)見表1,各指標(biāo)變量的統(tǒng)計(jì)性描述見表2.

2全要素能源效率測(cè)算與分析

2.1國(guó)家及地區(qū)層面工業(yè)能源利用效率

圖1為全國(guó)及東中西3大地區(qū)工業(yè)能源效率測(cè)算結(jié)果.由圖1可以看出,2010~2012年，我國(guó)工業(yè)能源效率整體呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì),表明“十二·五”以來我國(guó)各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)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(guó)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(jì)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(shì).總體來看,2010~2012年我國(guó)工業(yè)能源效率提升緩慢,這與“十二·五”初期全國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)及地方政府“GDP至上”的政績(jī)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(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)增速放緩,不少地方政府為了確保經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),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(zhǎng).

2.2省級(jí)層面工業(yè)能源利用效率

從省級(jí)層次來看,全國(guó)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(gè)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(duì)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(gè)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(gè)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(gè)位于西部,2個(gè)位于中部.參照全國(guó)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(jì)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(duì)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(shí)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(yàn),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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)效率的高低與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平具有密切關(guān)系.工業(yè)化的推進(jìn)會(huì)加速地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,政府和企業(yè)也會(huì)逐步提高能源管理和能源利用水平,實(shí)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(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的累計(jì)比重為橫軸,以各省市和自治區(qū)工業(yè)能源消費(fèi)量占全國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)量的累計(jì)比重為縱軸,繪制出各省市和自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)能源消費(fèi)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(jì)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(duì)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(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)總產(chǎn)值的13%,工業(yè)能源消費(fèi)占比卻超過了全國(guó)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(jì)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(jì)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(guó)約37%的工業(yè)總產(chǎn)值和全國(guó)約22%的工業(yè)能源消費(fèi)量,即工業(yè)產(chǎn)值和能源消費(fèi)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(fèi)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(zhǎng)遠(yuǎn)來看將影響能源資源在全國(guó)各省市的均衡合理配置,不利于全國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(duì)于實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)能源資源的最優(yōu)配置、實(shí)現(xiàn)區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)各省市和自治區(qū)的工業(yè)能源經(jīng)濟(jì)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(guó)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(shì)的同時(shí)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(jì)效率的高低受到經(jīng)濟(jì)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(hào)：F062.1；F205

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-4729(2016)01-0056-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(71173205);“ 十二·五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAC20B00).

通訊作者簡(jiǎn)介：王安民(1988-),男,在讀碩士,河南商丘人.主要研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì).E-mail:anmin_29@126.com.

收稿日期：2015-07-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2016.01.013