能源效率的地区差异及影响因素——基于中部6省面板数据的研究

刘 洪 陈小霞

(中南财经政法大学 统计与数学学院，湖北 武汉 430073)

能源同土地、劳动和资本一样，是现代经济增长不可或缺的投入要素，也是现代人类生存和社会进步必不可少的物质基础。改革开放30多年以来，能源为中国经济的持续快速增长提供了重要的动力支持。但随着社会现代化和工业化进程的不断加快，能源的需求愈来愈大，而能源的过度消耗所带来的资源耗竭和环境问题也日益加剧，能源问题已成为制约经济增长和社会发展的重要因素。

为了实现经济、社会和环境的可持续发展，中国提出大力转变经济增长方式，建设资源节约型社会，提高整个社会资源利用效率，并且在“十一五”规划中提出“提高资源利用效率，努力实现单位生产总值能源消耗降低20%左右”的目标。而根据国家统计局的统计资料显示，2006年、2007年单位GDP能耗下降幅度分别为1.33%和3.27%，2008年则下降了4.59%。可见，要在“十一五”规划剩下的时间里完成节能目标任务仍然艰巨，如何提高能源效率也就成为当前节能降耗工作的重中之重，还需要各地区及全社会的共同协作努力。为此，本文选取经济正在崛起的中部6省，从能源效率差异的事实出发对此问题进行探讨，研究能源效率现状及其影响因素，以便有针对性地为制定节能降耗的战略目标提供科学依据，促进国家节能减排目标的实现。

一、文献综述

目前，对区域能源效率的比较研究及其变动差异的影响因素进行解释的方法分为两类：

一类是利用单要素的能源效率方法，直接用能源消耗强度或者能源生产率进行研究。高振宇、王益将1995～2003年我国各省的能源生产率按照聚类分析的方法划分为高效、中效和低效区，并认为人均GDP、第二产业比重、第三产业比重、投资率和能源价格对能源生产率有显著的作用[1]。史丹计算了1990～2004年区域间的能源生产率，并认为产业结构、人均GDP、能源消费结构、对外开放程度和能源资源禀赋、地理位置等是影响能源生产率的主要因素[2]。屈小娥比较了1995～2006年能源生产率的地区差异，认为技术进步、第三产业增加值比重、能源价格、制度因素等都对东部地区能源效率改进有积极作用，而制度因素对西部地区大多数省份能源效率改进有一定的阻碍作用[3]。

另一类是基于生产函数的多要素能源效率方法，这一方法又分为非参数法和参数法，典型的非参数法如数据包络分析(DEA)，参数法如随机前沿函数法(SFA)。魏楚、沈满洪运用DEA方法计算了1995～2004年各地区的能源效率，并对能源效率的影响因素进行了计量分析，认为产业结构、政府干预对能源效率的影响较大，而对外开放程度和所有制结构的影响不显著[4]。李世祥、成金华从省际和工业行业面板数据的角度评价了中国1990～2006年全要素能源效率状况，并估计了能源效率的主要影响因素，认为技术进步及技术效率有利于改进能源效率[5]。史丹、吴利学等基于SFA方法利用1995～2005年省际地区数据对中国能源效率地区差异进行解释，认为全要素生产率的作用最重要，且作用在增加，而资本能源比率和劳动能源比率的差异都对地区间能源效率差异虽然有较大影响，但作用在减小[6]。

借鉴已有的研究成果，本文采用DEA方法测算1998～2008年中部6省(山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南)的全要素能源效率，并在此基础上测算不同影响因素对能源效率差异的影响程度。

二、中部6省能源效率的测算

(一)能源效率的界定

根据能源效率指标考察的生产要素的多寡把其分为单要素能源效率和全要素能源效率。单要素能源效率常被定义为一个经济体的有效产出和能源投入的比值，也即能源生产率。最为常用的单要素能效指标是GDP能耗指标。由于单要素能源效率的思路简单，易于计算，得到了较为广泛的应用。但单要素能源效率忽视了土地、资本和劳动等要素的作用，因而在衡量能源效率时存在偏差。

一些学者从经济学的帕累托效率出发，利用全要素生产函数理论解释能源效率的真实内涵。Hu和Wang提出了全要素能源使用效率的概念，并在全要素生产函数的框架下，借助数学规划的方法测度各决策单位的最优能源投入规模，将最优投入量与实际投入量相比，从而得出能源效率[7]。鉴于此，本文对能源效率的界定如下：一定量的经济产出所需最少的能源投入占实际的能源投入的百分比，即能源效率可表示为：

(1)

式(1)中，i为第i个省，t为时间，EE(Energy Efficiency)为能源效率，AEI(Actual Energy In-put)为实际的能源投入数量，LEI(Loss Energy Input)为损失的能源投入数量，TEI(Target Energy Input)为目标能源投入量，也就是在当前生产技术水平下，为实现一定产出所需要的最优(最少)的能源投入数量。

(二)指标的选取与数据处理

在全要素框架下测算能源效率需要考虑产出、土地、资本、劳动及能源投入等方面的要素，具体选用的指标说明如下：

1.总产出。以各省1998年不变价计算的地区生产总值衡量总产出。通过当年价格的地区生产总值及GDP平减指数，计算可得以1998年不变价格衡量的实际GDP。

2.土地投入。以1998～2008年各省农作物播种面积表示土地投入。

3.资本投入。以资本存量来衡量资本投入，资产存量采用“永续盘存法”计算，计算公式为：

Ki,t=Ki,t-1(1-δ)+Ii,t/Pi,t

(2)

其中i表示第i个省，t为年份，I为当年价格的固定资产投资额，P为固定资产投资价格指数，δ采用张军使用的固定资产折旧率，即δ=0.096[8]。根据式(2)，以1998年不变价格来计算1998～2008年各省(市、自治区)的物质资本存量。

4.劳动投入。以人力资本来衡量劳动投入，人力资本存量采用“教育年限法”计算，计算公式为：

Hi,t=Ai,tLi,t

(3)

式(3)中，Ai,t、Li,t分别表示第i个省第t年的平均受教育年限和劳动力数量。平均受教育年限A的计算方法如式(4)所示[9]：

A=p×6+m×9+h×12+u×6

(4)

式(4)中，p、m、h和u分别为各省小学、初中、高中和大专以上教育程度人口占6岁及以上人口的比重。劳动力数量以上年年末与本年年末各省从业人员的平均值替代。

5.能源投入。以各省1998～2008年的能源消费总量来表示能源的投入。

以上各数据来源于1999～2009年《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》。

(四)全要素能源效率分析

应用DEAP 2.1软件包，在全要素生产函数框架下，以地区生产总值作为输出变量，土地、资本、劳动、能源投入作为输入变量，规模效应假设为不变规模效应(CRS)，松弛调整量采用多步计算方法，进行输入导向型DEA分析，求得1998～2008年中部地区目标能源消费量，并根据式(1)计算可得中部各省的全要素能源效率指数(见表1)①。

表1 中部地区各省1998～2008能源效率

由表1可以看出，能源效率最高的省份是江西，在1998～2002年间均处于前沿曲线上，其次是湖南，2003～2008年位于前沿曲线上，而山西省的能源效率最低，其能源效率基本在0.4以下，与其他省份存在较大的差距，基本符合其能源利用水平较低的现状。

从中部地区各省能源效率的变动趋势来看，1998～2008年，安徽、河南、湖北和湖南能源效率符合“先上升，后下降”的“倒U”特征，此外山西的能源效率有增长的趋势，而江西的能源效率有下降的趋势。从变异系数的变化看，1998～2000年有轻微的发散趋势，而从2000年的0.38逐渐降低到2008年的0.28，说明在2000年后有收敛的趋势，即中部地区能源效率的差异在逐步缩小，这在一定程度上说明了能源结构调整政策收到了一定的成效。

三、中部地区能源效率影响因素分析

(一)能源效率影响因素的理论分析

对于正处于经济转型、体制过渡以及工业化推进期的中国来讲，在研究能源效率的影响因素时，我们更需要关注技术进步、能源价格改革、产业结构和能源消费结构变动以及产权制度等因素对能源效率改进的影响。

1.技术进步。技术进步存在“回弹效应”，一方面可以利用先进的技术节约能源消费，从而提高能源的使用效率，但另一方面技术进步也促进经济增长，导致能源需求的增加而使得能源效率有所下降。由于技术进步产生两种不同的影响，所以技术进步对能源效率的最终影响取决于两者对能源效率的影响程度孰轻孰重。

2.能源价格。由于能源位于产业链的前端，能源价格的波动通过传导机制传递到各个行业和部门，因此能源价格的波动对国民经济的影响往往是全局性的。能源价格的上涨会使能源消耗成本增加，进而导致产品生产成本的增加。一方面，为了降低生产成本，企业就会在生产过程中节约价格上涨的能源消耗量，采用更加节能的生产设备或新能源来减少能源的消耗；另一方面，产品生产成本的增加使得产品的价格上涨而需求降低，迫使企业对能源的需求降低。可见，能源价格的上涨是改善能源效率的有效政策工具。

3.产业结构。由于各行各业对能源的需求与消耗不同，能源效率及其增长也处于不同的水平。比如第二产业的能源消耗远远大于第一产业和第三产业。因此，通过降低第二产业在国民经济中的比重尤其是降低重工业等高能耗产业的比重，不仅能够优化产业结构，加速低能耗高产出的经济的增长，也可以通过产业之间的关联降低能源消耗水平，进而改进能源效率。

4.能源消费结构。由于煤炭、石油、天然气、电力等不同能源在使用成本与产生的热值方面存在很大的差异，所以煤炭等高能耗的能源占能源消费比重越大，能源效率就越低。如果能以天然气、水电等清洁能源代替煤炭等高能耗能源，不仅可以缓解能源紧张的现状，改善能源效率，还可以大大削减有害气体的排放，进而改善环境质量。

5.产权结构。由于不同的产权制度可以产生不同的激励机制，这对提高生产效率、资源配置及利用水平都有很大的影响。对于处于经济转型期的我国而言，产权制度安排尚不完善，市场经济尚不成熟，而国有企业往往被认为存在预算软约束问题，进而存在资源配置不合理现象。

此外，经济发展水平、工业结构对能源效率也存在一定的影响，但由于经济发展水平受产业结构、技术进步等因素的影响，为避免信息重复，未将这些因素纳入分析框架。

(二)指标的选取与数据说明

基于以上分析，具体选用指标的说明如下：

1.技术进步(RDi,t)。以研究与试验发展经费(R&D)支出的对数值代替技术进步③。

2.能源价格(EPi,t)。能源价格以i省份t时期燃料、动力购进价格指数除以工业品出厂价格指数表示，换算基期为1998年=100。

3.产业结构(STRi,t)。产业结构以i省份t时期第二产业增加值占地区生产总值比重表示。

4.能源消费结构(ESi,t)。以i省份t时期电力消费量(折算成标准煤)占能源消费总量的比重来表示。

5.产权结构(SOEi,t)。产权结构以i省份t时期国有及控股企业工业总产值占全部国有及规模以上非国有工业企业总产值表示。

本文分析中使用的数据为1998～2008年中部6省的面板数据，数据来源于历年《中国统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《新中国五十五年统计资料汇编》及各省统计年鉴。

(三)模型构建及实证分析

1.面板单位根检验。已有的面板单位根检验方法大致可以归为两种类型：一类是面板数据中各截面序列具有相同的单位根过程，如LLC检验、Breitung检验及Hadri检验；另一类为面板数据中各截面序列具有不相同的单位根过程，如IPS检验，Fisher-ADF及PP检验。除了Hadri检验外，其余检验的原假设都是存在单位根。

为了保证分析结论的稳健性，本文选用LLC检验和ADF检验这两种最常用的方法对各指标的水平值进行单位根检验，检验模型包含有截距项和趋势项，检验结果如表2所示。由表2可以看出，在LLC检验中，各指标的水平值均在5%以上的水平下显著地拒绝了存在单位根的原假设，而利用ADF检验使得EE、STR和EP在10%的水平下不能拒绝原假设。由于本文选取的是中部6省的数据，个体较少，可认为截面单位的差异较小，所以用LLC检验方法更为合适，即可认为各变量都是平稳的。

表2 面板单位根检验

2.模型设定与估计。根据以上各省能源效率的影响因素，设定基本计量模型为：

EEi,t=αi,t+β1RDi,t+β2EPi,t+β3STRi,t+β4ESi,t+β5SOEi,t+εi,t

(5)

式(5)中，根据影响截距项αi,t的因素，可划分为固定效应模型和随机效应模型两类。可以通过Hausman检验对模型进行选择。

为减少误差项中存在的异方差和序列相关性的影响，使用广义最小二乘法(GLS)来进行参数估计，权数采用SUR(似不相关回归)，并采用PCSE稳健估计方法进行分析，运用Eviews 6.0软件得到的估计结果如表3所示。

表3 中部6省能源效率影响因素分析结果

此外，通过Eviews 6.0软件的计算，可以直接得出Hausman检验统计量(χ2=123.12)和P值(P=0.000 0)，结果表明应拒绝存在随机效应的原假设，即选用固定效应模型。由表3中各参数的估计结果可以看出：

(1)技术进步对中部地区的能源效率有显著的影响，这与大多数学者的研究结论一致。R&D投入的对数值每提高1%，能源效率提高 0.1666%。尽管R&D投入对能源效率改进的作用比较小，但也说明了中部地区技术进步还有待进一步提高，以促进能源效率的改进。

(2)能源价格的提高会导致中部地区能源效率的提高，能源价格每上涨1%，能源效率便提高 0.4427%。由于近年来中部地区工业化进程较快，能源消费需求量大，对能源价格变动的反应比较灵敏。当能源价格上升时，迫使其采取各种措施来减少能源消耗量以改进能源效率。

(3)产业结构对中部地区能源效率的影响印证了大多数学者的结论，第二产业增加值的比重每上升1%，能源效率将降低 1.7294%，其改善程度远远超过了技术进步。近年来，中部地区产业结构调整与优化升级较快，使得产业结构调整显著影响了能源效率提升。

(4)能源消费结构对中部6省的能源效率影响不显著，但是其影响系数为正，至少说明了能源消费总量中提高电力消费有改进能源效率的可能。

(5)产权结构的影响系数不显著，与预想的结果不一致，可能与中部地区滞后的产权制度改革有关。尽管产权结构的影响系数也为正，但并不能据此判断国有企业的能源使用效率会高于非国有企业。事实上，很多规模较小的企业在技术和资本上明显落后于国有企业，使得其能源效率也得不到有效的改善，这样看来，国有企业能源效率可能反而会比较高。

四、结论

上文在全要素生产函数理论框架下，测算了中部6省1998～2008年的能源效率，并从技术进步、能源价格、产业结构、能源消费结构以及产权结构等角度分析了中部各省能源效率的影响因素。基本结论及启示包括以下几个方面：

1.在样本研究期内，江西、湖南的能源效率较高，而最低的是山西，其能源效率基本在0.4以下。此外，中部地区各省能源效率的差异在2000年后有缩小的趋势。

2.从能源效率的影响因素来看，对于整个中部地区而言，技术进步、能源价格、产业结构对能源效率的改进都有显著的影响，且影响作用依次增大。而产权结构的影响不显著，原因可能在于中部地区的产权制度还不够完善。

基于以上分析，本文认为要提高能源效率，除了考虑中部地区特殊的经济条件和经济发展水平外，还需要根据自身所处的发展阶段和实际情况来考虑以下几个方面的问题：

1.在增加科技投入的同时，应该重视能源科技投入的结构、能源资源的优化配置和使用效率等问题，最大限度地提高科技投入在改进能源效率中的有效作用。

2.在深化能源价格市场化改革、加强社会性管制的基础上，应在适当的范围内提高能源价格，以促进能源使用效率的提高。

3.在进一步优化产业结构的同时尽量控制高能耗的产业向本地区转移，在发展低能耗产业的同时着力于提高重化工业的能源效率，以加快地区产业结构的调整与优化升级对提高能源效率的积极影响。此外，还应进一步推进产权制度改革，明晰产权责任，为提高能源效率创造良好的制度环境。

注释：

①由于用DEA方法测算能源效率时，要求截面数据越多越好，因此，本文用全国30个省、市、自治区(西藏缺少能源数据除外)的数据测算，再截取中部地区的结果。

③由于技术进步是一种无形变量，所以在刻画技术进步这个指标的研究上存在一定的分歧。技术进步有狭义和广义之分，狭义的技术进步通过投入法(如R&D投入、科学家和工程师的数量)和产出法(如专利申请量)衡量，广义的技术进步需要考虑技术的影响，如全要素生产率(TFP)。

参考文献：

[1] 高振宇，王益.我国能源生产率的地区划分及影响因素分析[J].数量经济技术经济研究，2006，(9)：46—57.

[2] 史丹.中国能源效率的地区差异与节能潜力分析[J].中国工业经济，2006，(10)：49—58.

[3] 屈小娥.中国省际能源效率差异及其影响因素分析[J].经济理论与经济管理，2009，(2)：46—52.

[4] 魏楚，沈满洪.能源效率及其影响因素——基于DEA的实证分析[J].管理世界，2007，(8)：66—75.

[5] 李世祥，成金华.中国能源效率评价及其影响因素分析[J].统计研究，2008，(10)：18—25.

[6] 史丹，吴利学，傅晓霞，吴滨.中国能源效率地区差异及其成因研究——基于随机前沿生产函数的方差分解[J].统计研究,2008，(2)：35—43.

[7] Hu Jin-Li，Wang Shih-Chuan.Total Factor Energy Efficiency of Regions in China[J].Energy Policy，2006，17(3)：3206—3217.

[8] 张军，吴桂英，张吉鹏．中国省级物质资本存量估算：1952～2000[J]．经济研究，2004，(10)：35—44.

[9] 傅晓霞，吴利学.技术效率、资本深化与地区差异——基于随机前沿模型的中国地区收敛分析[J].经济研究,2006,(10)：52—61.