基于随机前沿模型的新疆十五个地州市碳排放效率评价∗

周 锐，孙 慧，张志强

(1.新疆大学 新疆创新管理研究中心，新疆 乌鲁木齐 830046；2.新疆大学 经济与管理学院，新疆 乌鲁木齐 830049)

0 前言

2009年的哥本哈根气候会议讨论并规定了发展中国家应该承担减排的义务，而我国作为最大的发展中国家之一，宣布到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%[1].新疆作为我国西北能源丰富的省区之一，为我国经济增长做出了很大的贡献，但是发展的同时带来碳排放量逐年增长，给环境带来了很大的负面效应.而新疆“十二五”规划中也已经明确指出要“转变方式，开创科学发展新局面，推动能源生产和利用方式改革”[2].在这种大背景下，如何提高新疆的碳排放效率，达到碳减排的目标，其必要性和迫切性日益凸显.

近年来有关碳排放效率研究的文献很多，根据对碳排放效率概念界定和指标选择上的差异，已有两种不同的分析方法.

第一类研究是采用单要素指标衡量碳排放效率，如Sun（2005）认为碳强度（单位GDP的碳排放量）是评价国家能源政策和碳减排效果的一个合适指标[3].但是在大部分国家，二氧化碳的排放主要源于能源消费，而能源必须与其他要素结合才能生产，如史丹等（2003）认为，结构因素和技术因素对总体能源强度下降的影响在不同时期有所变化[4].

第二类研究是基于全要素的角度，利用前沿边界的分析方法对碳排放效率进行评价.如自Hu和Wang（2006）在我国地区全要素能源效率评价中较早引入了非参数的DEA方法之后[5]，师博等（2008）利用超效率DEA方法测算了地区全要素能源效率，通过构建Tobit模型，重点检验市场分割对全要素能源效率的影响[6].

单要素指标有很大局限性，不能反映出一个经济体碳排放效率的多维度特征；DEA方法是一种极值方法，在对效率前沿估计时容易受到数据质量的影响，且DEA模型没有考虑随机因素的影响并不具有统计特性.随机前沿模型中引入了随机扰动项可以更准确地描述生产者行为[7].

因此，本文使用随机前沿模型，剔除由于部分数据为宏观统计数据带来的噪声问题，对新疆十五个地州市的碳排放效率进行了测算，以期为新疆的碳排放效率问题提供科学的决策参考.

1 研究方法和数据处理

1.1 理论模型

随机前沿生产函数是Aigner，Lovell和Schmidt（1977）[8]以及Meeusen 和Vanden Broeck（1977）[9]分别独立提出来的，此模型起初并没有处理综列数据的能力，但是Battese和Coelli（1995）[10]在1992年提出了一个针对综列数据的随机前沿生产函数模型，使该模型处理跨时间段的数据成为可能，极大的提升了应用范围.本文在借鉴Battese和Coelli（1992）的模型的基础上，使用较为灵活的超越对数函数，具体表述如下：

式（5）表明碳排放效率值在0～1之间，越接近于1，表明效率越高，等于1意味着到达生产前沿边界，现有技术得到充分发挥.对式（4）的待估参数，可以采用联立的似然估计进行估计，本文利用Coelli开发的Frontier4.1程序实现相关的估计.

1.2 数据处理

本文以新疆十五个地州市作为样本，根据《新疆统计年鉴》，新疆十五个地州市分别为乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、吐鲁番地区、哈密地区、昌吉回族自治州、博尔塔拉蒙古自治州、伊犁哈萨克自治州、塔城地区、阿勒泰地区、巴音郭楞蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区和和田地区.时间跨度为2000～2011年，相关数据来源于《新疆统计年鉴》（2001～2013年），《中国能源统计年鉴》（2001～2013年）.

所选取的投入产出相关指标为：各地州市的生产总值GDP、各地州市按行业分城镇固定资产投资K、各地州市的年末从业人员L.

其中碳排放量的计算是利用工业能源消费数据，计算能源终端消费的碳排放量.根据《中国能源统计年鉴》，选取原煤、焦炭、天然气、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、热力和电力这12类最终能源消费.

各能源的碳排放系数（表1），电力的碳排放系数参考徐国泉[11]的研究结果，热力的碳排放系数依据国家发改委的建议，取煤炭的含碳量的67%，合2.46 kg碳，其他能源的碳排放系数均来源于IPCC碳排放计算指南缺省值[12].《新疆统计年鉴》中原始数据为吨、万立方米、百万千焦和万千瓦时，为了与统计数据单位一致，并参考各种能源折标准煤参考系数将这些单位转化成标准煤.

表1 各类能源的折标准煤系数与碳排放系数

根据IPCC碳排放计算指南，采用公式(6)计算：

式中：P为碳排放量；Ai为能源i消费量，按标准煤计；Bi为能源i消耗量折标准煤系数；Ci为碳排放系数；i为能源种类，文章中i=12.

2 实证分析

2.1 新疆能源消耗概况

依据公式（6），计算出新疆十五个地州市碳排放情况，如图1所示.

图1 新疆十五个地州市2000～2011年碳排放量（万吨标准煤）

从图中可以看出，2000～2011年间，新疆十五个地州市的碳排放量均呈现上升的趋势，碳排放量居于新疆前几位的地区分别为乌鲁木齐、克拉玛依、昌吉、阿克苏、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州落于后几位.其中乌鲁木齐和克拉玛依的碳排放量远高于其他13个地州市，这是因为这两个城市的城镇化和工业化水平高，位于新疆前列.15个地州市的碳排放量年均增长率居于第一位的是克州（49.65%），第二位的是阿勒泰（37.80%），第三位的是阿克苏（29.47%），倒数第一位的是和田（1.92%），倒数第二位的是乌鲁木齐（10.06%），倒数第三位的是克拉玛依（8.73%）（见图2）.

图2 新疆及其十五个地州市2000～2011年碳排放量年均增长率（%）

2.2 基于随机前沿模型的碳排放效率

应用Frontier4.1软件，得到新疆及其十五个地州市2000～2011年的碳排放效率（见表2）及各变量的相关系数（见表3）.

从表3中看出，γ值在5%显著性水平下拒绝值为0的假设，表明本文使用随机前沿函数的分析方法是合理的，此外，γ为0.639，说明碳排放的无效率是各个地区偏离其生产前沿的主要原因.从模型各参数的估计结果来看，都在不同显著性水平下拒绝了值为0的假设，对数据的拟合比较理想.

表2 新疆十五个地州市2000～2010年的碳排放效率

表3 新疆十五个地州市2000～2011年碳排放效率各变量的相关系数

3 结论和政策建议

3.1 结论

根据图1和图2所示，在2000～2011年间，新疆十五个地州市的碳排放量均逐年上升，碳排放量居于新疆前几位的地州市分别为乌鲁木齐、克拉玛依、昌吉、阿克苏、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州处于后几位.其中乌鲁木齐和克拉玛依的碳排放量远高于其他13个地州市.从碳排放量年均增长率来看，仅有乌鲁木齐（10.06%）、克拉玛依（8.73%）、和田（1.92%）的碳排放量年均增长率低于全疆（12.63%），其他12个地州市的碳排放量年均增长率均高于全疆.从中可以看出，一方面12个地州市碳排量的基数小，增长速度快；另一方面新疆北疆大部分地区的碳排放量普遍高于南疆地区，这是因为北疆发展相对较快，其城镇化和工业化进程明显高于南疆平均水平.

从表2的计算结果来看，新疆十五个地州市的碳排放效率在2000～2011年间增长较为缓慢，其碳排放效率年均增长率均小于4%.其中年均增长率排在第一位是和田，为3.97%；第二位是石河子，为3.64%；第三位是克州，为3.42%；这些地区是因为碳排放效率的基点本身较小，所以存在相对较大的上升空间，效率增长的较快.而碳排放效率年均增长率排在倒数第三位是博州，为1.43%；倒数第二位是克拉玛依，为0.97%；最后一位是塔城，为0.84%；这些地区的碳排放效率在15个地州中处于前列，上升空间较小.12年间，新疆15个地州的碳排放效率均呈现上升的趋势，2011年的结果显示，15个地州市中高于新疆平均水平（0.614）的的地州市有塔城（0.833）、克拉玛依（0.810）、博州（0.733）、乌鲁木齐（0.687）、伊犁（0.677）、巴州（0.661）、昌吉（0.658），而阿克苏（0.610）、吐鲁番（0.600）、阿勒泰（0.579）、喀什（0.563）、哈密（0.529）、克州（0.481）、石河子（0.459）、和田（0.428）的碳排放效率低于新疆平均水平，这些地州市都是影响新疆完成碳减排任务的关键地区，应制定相关政策建议，提高其碳排放效率.

3.2 政策建议

本文以2011新疆碳排放效率（0.614）为划分依据，将塔城、克拉玛依、博州、乌鲁木齐、伊犁、巴州、昌吉归为一类，称为碳排放效率高效区；将阿克苏、吐鲁番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田归为一类，称为碳排放效率低效区（见表4），根据不同地区的碳排放效率差异，实施因地制宜的政策措施，从而提高碳排放效率，达到碳减排的目标.

表4 新疆十五个地州市碳排放效率分类

3.2.1 高效区：高碳稳速

据碳排放效率计算结果，塔城、克拉玛依、博州、伊犁、乌鲁木齐、昌吉、巴州7个地州市碳排放效率相对较高，经济发展也相对较好，因此应在保持现有经济发展水平基础上继续提高，如大力推进低碳产业的发展，积极跟踪和关注国家和其它省市低碳工业发展新方向、新举措和新政策，充分利用国家出台的相关产业政策，大力发展第三产业，积极发展服务业、旅游业和对外贸易，增加第三产业占GDP的比重.

3.2.2 低效区：低碳增效

对于阿克苏、吐鲁番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田这些碳排放效率低的地州市，应提高技术利用率，改善碳排放低绩效的现状.如加大研发投入，引进先进技术；通过清洁能源的开发，提升新能源在能源消费中的比重，优化能源结构，减少二氧化碳的排放；各地州市应结合自身发展特点，如南疆应该放缓工业化和城镇化的进程，而北疆地区主要承担碳减排主要任务，要高速发展工业化和城镇化.