能源价格、投入替代与行业增长

李 泳

(中国政法大学商学院,北京 102249)

能源价格、投入替代与行业增长

李 泳

(中国政法大学商学院,北京 102249)

结合我国能源消费与行业发展的基本情况,运用可计算非线性投入产出方法,就能源价格对要素投入替代的影响进行定性及定量分析认为,能源价格的提高引起大部分行业要素投入替代,高耗能行业的替代弹性大于其他行业;能源价格的提高对我国大部分行业的技术升级有促进作用;能源价格提高引起行业产出价格上升,但半数行业的产出量并不会下降。本文对利用能源价格调整促进行业发展提出了相关措施及建议。

能源价格;投入替代;行业结构

我国自改革开放以来经济的快速增长在很大程度上是依靠“优先发展重工业”的发展战略而实现的。1978年人均国内生产总值为381元,1990年为1644美元,2003年突破了1万元,2005年达到14103元,成功实现了经济高速增长,国内生产总值实际年均增长率超过9%。在短短的30年时间内走过了西方发达国家200～300年的发展历程。重工业的发展伴随着能源消费量的急剧增长,能源紧张问题也日趋严重,某些地区不断地发生各种各样的电荒、水荒、煤荒。制定合理的能源价格是解决发展中能源瓶颈制约的根本途径之一。搞清楚能源价格与能源消费结构和行业发展的关系,对制定合理的能源价格,促进能源消费结构合理化,实现行业发展和优化升级具有重要的现实意义。

迄今为止,有关能源与经济发展的研究大多是针对经济增长和行业结构调整对能源消费需求的影响,所用方法也基本上是计量经济学的回归方法。如吴巧生和成金华基于我国1980～2004年的时间序列回归分析了六部门结构变化对其能源消耗强度的影响[1];张瑞和丁日佳基于29个省(区) 1985年～2004年的截面数据建立了能源消费、经济增长与行业结构之间的Panel data模型,定量分析了不同时期内行业结构变动对能源消费的影响[2];刘畅,孔宪丽,高铁梅研究了中国行业能源消耗强度变化的轨迹[3];张炎治和聂锐用灰色关联分析法定量分析了能源消费量与高耗能行业产值结构变动之间的关联性[4],但以能源价格与行业发展为研究对象的论述很少。

本文利用可计算非线性投入产出分析方法,对我国1995～2005年能源价格变化与行业要素投入变化进行分析,通过对历史数据的回溯,理清能源价格与行业投入产出特征之间的关系,以对我国制定合理的能源价格和行业发展战略有所裨益。可计算非线性投入产出分析方法首先由Jorgenson提出并用于分析美国能源环境问题[5],这一模型的组织机理是通过一个跨期价格体系来实现产品、生产要素的需求与供给的均衡。Jorgenson和Wilcoxen在他们1990年模型基础上将外生技术变量内生化,建立起资本、劳动力、能源、原材料投入要素及内生技术变化之间替代关系的模型,模拟美国的能源环境政策和经济增长的关系[6]。可计算非线性投入产出分析方法自其产生以来,其重要性不断得到显现,许多国家的学者用它作为分析能源与环境政策的工具,例如,Glomsrod,Vennemo &Johnsen将这一方法应用于评价二氧化碳释排放限制对挪威经济增长的影响[7],Manne & Richels用这一方法建立了一个2100全球模型(2100 GLOBAL)进行关于控制全球变暖的环境政策研究[8]。我国在可计算非线性投入产出模型的研究方面起步较晚,目前只有清华大学的张金水教授作过此方面的理论模型研究,但还没有学者应用此方法进行过能源价格与行业投入产出关系方面的研究。

一、1995～2005年我国能源价格、行业能源消费与行业结构变化

改革开放30年来,我国的能源价格逐渐从政府官方定价向以反映市场供求关系和价值规律的市场定价靠拢,能源价格变化很大。特别是“八五”以来,我国能源价格逐年攀升。以2000年为基期, 2005年的能源价格指数达到189.67。能源价格的变化直接反映为能源投入成本的变动,由于各行业生产者优化投入产出的内在动力驱动,行业投入的要素结构就会发生改变,比如以资本、劳动力等生产要素替代能源的投入,或以相对低价格的能源替代高价格的能源,要素投入之间的这种替代使得行业产出结构发生变化,表1给出1995～2005年我国行业能源消耗结构。

从表1可以看出,农业(4.91%→3.84%→3.55%→3.10%)和轻工业(8.34%→7.58%→6.65%→6.49%)的能源消耗比重持续下降;重工业(61.23%→62.38%→63.85%→64.73%)和运输邮电业(7.27%→7.33%→7.40%→7.77%)的能源消耗比重持续上升;建筑业(1.55%→1.63%→1.52%→1.52%)和服务业(17.59%→17.62%→16.54%→16.0%)的比重略有波动但基本保持稳定。在重工业中,金属制品业和机械设备制造业的比重2005年比1995年分别上升了8.64和1. 46个百分点。金属制品业和化学工业是能源消耗的两个主要行业,两者的能源消耗比重之和占到重工业能源消耗比重的一半以上。

表1 能源价格和行业能源消耗结构变化特征(%)

再从行业产出上看,1995～2005年我国行业结构也发生了较大变化。从表2可以看出,农业(18.15%→12.99%→10.27%→7.20%)和轻工业(20.24%→19.26%→15.79%→13.86%)的比重持续下降;重工业(28.66%→31.36%→34.38%→36.68%)和服务业(17.97%→19.74%→22.57%→27.15%)的比重不断上升;建筑业和运输邮电业的比重略有波动但基本保持稳定。在重工业中,金属制品业的比重2005年比1995年上升了1.03个百分点,机械设备制造业则上升了4.33个百分点。机械设备制造业一直是重工业的主导行业,2000年后其产值比重占到重工业产值比重的近一半,成为推动我国经济增长的主力军。

表2 行业产值的结构变化特征(%)

可见,能源价格与行业能源投入结构以及行业增长间有极强的相关关系。从理论上说,能源价格的变化改变了行业投入成本,会使得行业要素投入之间产生替代,进而影响行业产出。为了考察能源价格变化与行业要素投入和行业产出的关系,我们运用可计算非线性投入产出方法对之进行量化分析。

二、能源价格与行业增长的可计算非线性投入产出分析

(一)可计算非线性投入产出方法

可计算非线性投入产出模型是列昂剔夫线性投入产出模型和非线性可计算一般均衡(CGE)模型的统一,它首先通过跨期消费模型和投资模型,决定某一时期的资本存量、劳动供给和总消费,然后应用投入产出模型决定行业供求均衡时行业产出、资本、劳动和竞争性进口的价格和产出。对投入产出模型中的中间需求决定应用可计算的非线性生产函数,其计量经济学拟合充分利用了生产要素投入的历史信息,既能克服线性投入产出模型中投入要素不可替代的缺点,发挥投入产出模型可以全面、系统地描述国民经济结构,进行结构分析的优势,又解决了CGE模型只能求解市场静态平衡点的欠缺,得到系统的平衡增长解与最优增长解。该方法的具体步骤归纳如下：

1.根据研究目的对行业投入要素进行归类。这里,为了考察能源价格变化对投入要素之间替代的影响,将行业的投入划分为资本、劳动力、能源和原材料四类,能源价格的变化将影响能源投入成本,导致能源投入与非能源投入之间产生替代,从而影响产出。考虑到资料的可得性,本文将国民经济分成17个部门(见表1),相应地行业产出也划分成17种产品,一个行业对应一种主要产品(许多行业也生产伴随产品,如纺织行业同时生产纺织品和成衣,这里允许产品的联合生产)。

定义：行业i的产量为Zi(i=1,2,…17),资本、劳动力、能源和原材料的投入量分别为Ki、Li、Ei和Mi,行业i的产出价格为qi,四类投入要素的价格分别是、和这里产出的价格指的是厂商的定价,而投入要素价格是指市场购买价格)。定义某一部门投入占产出的份额为:

行业i的投入要素份额向量：

行业i的投入要素价格对数向量为：

2.建立行业价格函数,决定行业要素投入份额(价格函数与决定产出的生产函数具有对偶关系,故这里只对价格函数进行描述)。假设行业i按照超越转移价格函数在四种投入要素间分配它的产出价值：①这里使用Christensen、Jorgenson和Lau(1973)提出的超越对数成本函数。使用超越对数函数是因为它能捕获投入间交互作用的变化,即获得投入间的替代弹性是可变,这一点对能源价格变化的模拟十分重要,因为能源价格改变的目的是利用低污染的能源投入代替高污染的能源投入。

第i行业的要素投入成本份额(投入与产出之比)可以用行业i的价格函数(1)对投入价格求偏导表示:

3.用历史数据拟合行业要素投入成本份额等式(2),求得和两组参数。它们分别表示价格诱导的投入份额弹性与技术诱导的投入份额弹性。价格诱导的投入份额弹性为正,意味着随要素价格增加相应的投入成本份额增加,负份额弹性意味着要素价格的增加相应的投入成本份额减少,份额弹性为零说明成本份额与相应要素价格变化无关。技术变化偏差参数解释由于技术的变化(投入价格不变)而产生的价值份额的变化。如果相对资本投入价格技术变化的偏离是正的,则说技术变化是资本耗用型的,如果偏离是负的,则说技术变化是资本节约型的。也可以对技术变化的偏差做出这样的解释：作为对价格变化的响应,投入要素之间产生替代,反向改变技术变化率。例如,如果关于能源投入的技术变化偏差是正的,能源价格的增加降低技术变化率;如果偏离是负的,能源价格的增加提高技术变化率。

4.建立商品价格函数,决定能源和非能源产品在各行业中的分配。每一行业的能源需求由能源价格函数决定,能源价格是所有生产能源产品的行业产出(煤炭、原油、电力和天然气)价格的函数。原材料价格是所有生产非能源产品行业代表性产品价格的函数。这两种函数关系均可由历史数据拟合得到。资本、劳动的行业投入直接由行业价格函数式(1)给出。

5.根据求得的行业要素投入和投入产出系数求出各行业产出。

6.政策模拟。本文模拟能源价格指数分别变化5%和10%的情况下产出的变化。

(二)数据说明

各行业的资本和劳动数据来自北京、上海、天津、江苏、浙江、山东、山西、陕西、广东、湖北、湖南、河北、河南、江西、福建、吉林、安徽、四川、云南等19个省市 1995、2000、2002、2005年17个部门的投入产出表,各行业的能源和原材料数据按照投入产出表行业间交易数据计算得出,其他数据均来自相关省市统计年鉴,模型中各种系数用上述省份相应年份投入产出数据组成的Pool数据集计量估计得到。

(三)计算结果及分析

应用可计算投入产出方法对我国能源价格和行业发展状况的估计结果显示：

1.能源价格的变化对行业要素投入结构有很大的影响,对能源耗用型行业的投入替代影响最大。表3的估计结果显示：除了纺织和其它制造业,其余15个行业对应能源价格变化的资本投入份额弹性都是非负的,说明这些行业的资本投入份额对能源价格变化是非减的;食品制造、采掘、电力、石油加工、化工、建筑材料、金属产品制造、运输邮电和金融保险等9个行业对能源价格变化的劳动投入份额弹性非负;食品制造、采掘、电力、石油加工、化工、建筑材料、金属产品制造、机械设备制造、运输邮电和金融保险等10个行业对能源价格变化的原材料投入份额弹性非负。可以看出,能源价格的上涨导致行业投入成本上升,很多行业对资本、劳动和原材料的需求增加用以替代能源投入。能源耗用型行业的要素替代弹性很高,例如采掘、电力、石油加工、化工的资本投入替代弹性分别达到0.7622、0.3349、0.5569、0.4139,而非能源耗用型行业的替代弹性相对较低,例如,商业饮食、公用事业和建筑业的资本投入替代弹性分别只有0.0459、0.0269和0.1539。

2.能源价格的变化对多数行业有显著的技术变化效果。表4给出的技术变化偏离值说明：能源价格增加使得除了农业、其他制造、建筑、商业和公用事业以外的12个行业的技术变化率提高,而资本、劳动和原材料价格的增加分别减少了7、12、15个行业的技术变化率。

表3 17个行业的价格诱导投入份额弹性参数估计结果

表4 17个行业的技术诱导投入份额弹性参数估计结果

表5给出按技术变化的偏离模式对行业进行的划分,显示有13个行业是资本消耗型,12个行业是劳动消耗型,12个行业是能源消耗型,仅有两个行业是原材料消耗型。

表5 按照技术变化偏差对行业进行的分类

3.能源价格变化对不同行业增长的稳态影响结果不同。表6给出能源价格指数在2005年基础上上涨5%和10%对行业产出价格和产出量的影响。受能源价格上涨影响最大的部门是采掘和机械设备制造,其次是石油精炼业和金属产品制造业。在能源价格指数上涨5%的情况下,有2/3的行业产出不会下降;能源价格指数上涨10%的情况下,有几乎一半的行业其产出下降1～5%。另一半行业几乎不受影响。这说明能源价格上涨的空间还很大。

表6 能源价格指数上涨对行业产出价格和产出量的影响

行业能源价格指数上涨5%能源价格指数上涨10%对价格的影响对产出量影响对价格的影响对产出量影响(6)电力、热力及水的生产和供应业1.3 -1.9 5.7 -4.8 (7)炼焦、煤气及石油加工业 2.6 -2.8 4.6 -5 (8)化学工业 0.7 0.2 2.8 -0.8 (9)建材及其他非金属矿物制品业1.9 2 8 -1.3 (10)金属产品制造业 0.9 0.6 4.4 -3.2 (11)机械设备制造业 3.9 -5.4 15.2 -15.1 (12)建筑业 0.4 0.1 1.5 -0.3 (13)运输邮电业 1.2 -0.6 3.9 -1.7 (14)商业饮食业 0.3 0 1.4 -0.2 (15)公用事业及居民服务业 0.5 -0.2 1.7 -0.8 (16)金融保险业 0.5 -0.2 1.8 -0.8 (17)其它服务业 1.2 -1.0 2 -1

三、建议

通过可计算非线性投入产出分析可以看出,能源价格的变化对行业要素投入有很大的影响,能源价格的提高可以促进资本、劳动和原材料等要素投入对能源的替代,这种替代在采掘业、电力、石油加工业、化学工业、非金属矿物业等高能耗行业中最显著;食品制造业、采掘业等12个行业的能源价格的技术偏差为负值,表示能源价格的提高会提高这些行业的技术变化率,加快行业技术设备的更新,技术变化率的提高促进了行业增长率,这也是能源价格提高一些行业产出不会下降的原因。鉴于以上分析,笔者认为制定合理的能源价格促进行业发展应着力于：

1.加快能源价格改革,向合理市场价格回归。我国现行能源价格体制仍以国家定价为主,管理无序,价格水平偏低。能源的低价政策,刺激了化学制品、非金属矿物制品等高耗能、高污染行业的过快发展,导致能源企业亏损或微利,自我积累、自我发展能力差,不利于发挥市场合理配置资源的基础作用,必须尽快改革。通过建立合理的以市场为主导的能源价格体系,使能源产品价格反映能源的生产成本、使用者成本和环境成本,一方面可以推动全社会节约能源、提高能源利用效率;另一方面,推动行业技术升级,增加产出。

2.提高要素投入的替代弹性,缓解能源瓶颈约束。要素投入替代弹性高鼓励企业在选择生产要素时以资本、技术和劳动力来替代能源,使其具有节约能源的动力。影响要素投入替代弹性的主要因素是行业技术状况、市场的有效性和企业的生产规模和效率。为此,国家要制订相应政策积极推进高耗能行业的技术创新,推进市场机制的完善。市场作用的有效性与其完善程度成正比,而市场作用的有效性又直接决定和影响着企业和行业的生产效率,决定着一个国家的整体竞争力。因此必须要加快建立统一开放竞争有序的现代市场体系。市场机制能合理配置资源并提高资源利用效率,但并不是不要国家管制。按世界通行做法,对自然垄断的电力和短缺的石油,国家应加强宏观调控。但调控方式应由直接定价过渡到以保护价等间接方式为主。

3.调整优化行业结构,转变以高耗能行业为主导行业的粗放型发展模式。我国目前高耗能行业占到工业能源消耗的80%以上,表5显示17个行业中有12个属于能源消耗型。要解决发展中的能源瓶颈制约,就需要探索新型工业化道路,要严格限制高耗能行业的发展,淘汰落后产能,逐渐用新兴的低能耗行业,如高科技行业、信息通讯和装备制造等高新技术行业来替代,在信息技术高度发展的条件下推进工业化、信息化和工业化的过程同时进行,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化。为此,在政策制定上应限制主要耗能行业在国内生产总值中的比重,扶持节能技术研发,大力发展低能耗行业,提高高新技术行业在国民经济中的比例。

[1] 吴巧生,成金华.中国工业化中的能源消耗强度变动及因素分析——基于分解模型的实证分析[J].财经研究,2006(6).

[2] 张瑞,丁日佳.中国能源强度变动因素分析[J].中国矿业,2007(2).

[3] 刘畅,孔宪丽,高铁梅.中国工业行业能源消耗强度变动及影响因素的实证分析[J].资源科学,2008(9).

[4] 张炎治,聂锐.我国能源消费与行业结构变动的关联度分析[J].能源研究与利用,2005(5).

[5] Jorgenson,D.W..Econometric Methods for Modeling Producer Behavior[M]//Handbook ofEconometrics. chapter 31.Elsevier,1986：1841-1915.

[6] Jorgenson,Dale W.&Wilcoxen,Peter J..Energy the environment,and economic growth[M]//. Handbook of Natural Resource and Energy Economics.Elsevier,1993.

[7] Glomsrod,Vennemo &Johnsen.Stabilization of Emissions of Carbon Dioxide：A Computable General Equilibrium Assessment[J].Scandinavian Economic Journal,1992,94,no.1：53-69.

[8] Manne and Richels.Buying Greenhouse Insurance [M].Cambrium：MIT Press,1992,MA.

[9] Christensen,Jorgenson&Lau.Measuring Performance in the Private Sector[M]//M.Moss.The Measurement of Economic and Social Performance.Columbia University Press.New Y ork,1973：233-351.

Energy Prices,Input Substitution and Industrial Growth

LI Yong

(Business School,China University of Political Science and Law,Beijing 102249,China)

With the combination of the energy consumption and the industrial development and by using calculatable non-linear investment output method,the paper maks the qualitative and quantitative analysis of the effect of the energy price on the essential factor’s input substitution.The paper holds that the raise of the energy price has caused the input substitution of the essential factors in most industries.The substitution in the industries with the high consumption of energy is greater than that in other industries.The raise of enery price can stimulate most industries in China to upgrade their technology.The price raise will increase the cost of production,but for half of the industries,the output will not decrease.The paper has put forward some suggestions and measures as to how to promote the industrial development by adjusting the energy price.

energy price;input substitution;industrial structure

F223

A

1009-105X(2010)01-0061-07

2010-01-22

李泳,中国政法大学商学院博士生导师。