基于哈罗德中性技术进步的反弹效应及能源政策建议

○黄纯灿 胡日东

(华侨大学经济与金融学院，福建泉州362021)

一 问题的提出

我国经过三十多年的高速发展，经济取得了举世瞩目的成就。国内生产总值从1978年的3650．2亿元迅速增加到2013年的588018．8亿元;国内生产总值已经超过日本位居世界第二位，人民的生活水平迅速提高。但由于我国是以高能耗、高排放、低利用的粗放型为主的经济发展模式，虽然带来了经济的高速增长，但同时也带来了能源的大量消费和各种污染物的大量排放。从国家统计局网站获得的数据显示，2013年我国的能源消费量为375000万吨标准煤，比2012年增加了13268万吨标准煤，同比增长3．54%，其中2013年煤炭消费总量247500万吨标准煤，煤炭消费总量增加了6586．49万吨标准煤;石油消费总量69000万吨标准煤，天然气消费总量21750万吨标准煤，水电、核电、风电消费总量36750万吨标准煤。而根据2014年7月在北京发布的《BP世界能源统计年鉴2014》显示中国2013年能源消费量占全球消费量的22．4%，以及全球净增长的49%。于此相反的是，根据欧盟网站的报道，欧盟2013年能源消耗总量相当于16．66亿吨石油，已降至上世纪90年代水平，比2006年消费高峰时下降了9．1%。

根据韩玥［1］的研究，我国能源消费是引起碳排放增长的原因，两者之间存在着长期均衡关系，能源消费每增加1%，相应的将带动碳排放增加1．03%，而在短期内却高达1．13%。同时，我国能源消费和实际经济互为因果关系。在1%显著水平下，能源消费每增加1%，相应的将带动实际经济增加1．66%。反过来，中国经济的增长也将带动能源的消费，从而引起碳排放的增长。事实上，《BP世界能源统计年鉴2014》显示，中国能源消费产生的二氧化碳排放增长4．2%，占世界总量的比重有所上升，达到27．1%。

同时能源的大量消耗也导致了我国生态环境的恶化。碳排放引起的气候异常，加上生态环境的恶化，对中国的经济造成了严重的不良影响，同时在国际上也对中国形成了越来越大的减排压力。对此，我国的领导人在2009年的哥本哈根大会上提出了减排目标，即承诺2020年的单位国内生产总值碳排放值下降到2005年的40%～45%，并将该目标作为约束性条件制定到我国国民经济和社会发展中长期规划中。节能减排逐渐引起中国各界的讨论。而最近柴静拍摄的纪录片《柴静雾霾调查:穹顶之下》更是使得节能减排成为各界关注和讨论的焦点。

但是正如上面所言，减少能源消费仿佛一把双刃剑，在实现减排目标，减少环境恶化的同时，可能带来经济增长速度的下滑。这是因为在中国粗放式的经济增长方式下，能源投入是经济保持高速增长的动力之一。而保增长又是解决中国改革开放中一系列问题的关键所在。所以，怎么在保持经济适度增长的同时，减少能源消费，控制碳排放，实现国际承诺，成为一个讨论的焦点和热点。

由于受制于我国的资源禀赋，能源消费惯性，技术条件等原因，众多学者和政策制定者把节能减排的目光投向了提高能源效率。因为我国的能源效率低下是不争的事实。从单位GDP的能源消费看，中国单位国内生产总值的能源消耗约是日本的9倍、英国的4倍、美国的3倍。中国的能源效率属于世界上最低的一类，中国主要工业产品单位能耗高出了西方发达国家12%～55%。从国际横向比较来看，中国的能源效率还有较大的提升空间。因此，通过技术进步提高能源效率，进而减少能源消费，实现碳减排似乎成了最佳选择。

但是，提高能源效率真的能实现节能减排的预期目标吗?这是一个许多能源经济学的研究者都感兴趣的问题。

二 基于哈罗德中性技术进步的反弹效应模型

(一)能源反弹效应的含义

一般的经验会认为，随着能源效率的提高，可用更少的能源来生产或提供同样多的产品和服务，因而将导致能源消费的减少。但是，众多研究者对这一观点表示怀疑。19世纪英国经济学家杰文斯就认为“技术进步带来的资源使用效率的提高会刺激该资源的消费”。这一著名的“杰文斯悖论”实际已触及能源经济学的研究热点——能源反弹效应中的“回火效应”。

反弹效应指的是能源效率的提高使得能源服务的有效价格降低，从而增加了能源服务的需求，进而部分或全部地抵消了能源效率提高所导致的能源消费的减少，这一现象称为反弹效应［2］。正如Brookes［3］所指出，技术进步可以提高单个能源产品或服务的效率，而对于整个经济体而言，技术进步的作用未必始终促进能耗的降低，相反会因产生其他经济效应(如价格效应、替代效应和收入效应))而进一步增加对能源的需求。因此将这种反弹效应概念延伸到整个宏观经济层面，其含义是技术进步虽然能够提高能源的使用效率而节约能源，但技术进步的同时也促进了经济的增长，反过来又增加了对能源的需求，最终使得因效率提高而节约的能源在一定程度上被经济增长所抵消，技术进步引起的能源效率提升会增加而不是减少能源消费，这就是著名的Khazzoom-Brookes假说［4］。因此预期能节约的能源和实际节约的能源之间有一个差额，根据这一差额，能源反弹效应可以简单地表示为:

学术界对反弹效应的定义、分类、作用机制、估算等进行了大量的研究，但依然难形成统一意见。由于估计反弹效应的复杂性，国内学术界目前对此研究相对较少，且以经验研究居多，理论研究极少。查冬兰、周德群［5］基于CGE模型的模拟研究表明当我国的煤炭、石油和电力的能源使用效率提高4%后，平均能源反弹效应分别为32．17%、33．06%和32．28%;周勇、林源源［6］提出了一个相对简单的思路来估计宏观反弹效应，其估计的值大约在30%～80%波动。然而这些基于新古典经济增长模型进行能源反弹效应测算的文献中，都假定技术进步是希克斯中性的。这一假定既不符合我国的经济发展现实和典型化事实，也低估了我国的(广义)技术进步率［7］，因而用希克斯中性技术进步来估算我国的宏观能源反弹效应也必然带来较大的误差。

因此有必要研究中国经济应该采用何种类型的技术进步(希克斯中性、哈罗德中性、索洛中性)，从数理上推导出能源进入生产函数的方式。这于理论与实践上看，都有助于更准确地估算我国的宏观能源反弹效应，从而为我们制定合理的能源政策和切实可行的能源规划目标提供借鉴和依据。

(二)技术进步类型的选择

根据新古典经济增长理论，在中性技术进步的假定下有三种类型的技术进步，分别是希克斯中性、哈罗德中性和索洛中性技术进步。那么如何判断一个经济体是属于何种形式的技术进步?陈宗胜、黎德福根据卡尔多总结的一个经济体长期持续增长的典型化事实或具有的特征，证明中国自改革开放三十年来的经济增长即便不是索洛中性的，也应该是哈罗德中性的，无论如何不会是希克斯中性的。我们基本认可他们的这一判断，但他们主要是从“卡尔多事实”的角度出发论证他们的观点，下面我们根据Jones和Scrimgeour［8］证明在新古典增长模型下当经济处于稳态增长，或说处于平衡增长路径时，其必然是劳动增进型(labor-augmenting)的技术进步(哈罗德中性技术进步)。

假定一个新古典增长模型为如下经济环境:

其中Y，K，L，C，I分别为产出、资本、劳动、消费和投资，δ为折旧率，n为人口增长率，生产函数F满足规模报酬不变，资本和劳动的边际产出递减，假定技术进步At为时间t的函数，则技术进步可用t来简化处理。

定义新古典增长理论的平衡增长路径(稳态增长路径)为这样一条路径，当t≥τ≥0时，所有经济变量，{Yt，Kt，Lt，Ct，It}，都以不变的速度增长。则有如下平衡增长定理:

若从时间τ开始，某个经济体进入平衡增长路径，并且人均产出以速度g增长，投资It＞0，则当t≥τ时，技术进步是劳动增进型的，即

并且有˙A/At=g．

证明:对生产函数Yτ=F(Kτ，Lτ;τ)，以gx代表变量x在稳态时的增长率，则有Yτ=Yte-gY(t-τ)，于是对t≥τ有

Yte-gY(t-τ)=F(Kte-gK(t-τ)，Lte-n(t-τ);τ)

由F为规模报酬不变的性质可推出

如果gY=gK，则定理得证，且有At=eg(t-τ)。注意到资本累积方程(3)要求g I=gK，因此若能证明g I=gY，则定理自然得证。恒等式(1)两边对时间求导，经变换得到

上式两边再对时间求导(注意gx是常数)，重新整理得

因此，若消费Ct=0，(7)式右边为0，则必有g I=gY;若Ct≠0，则只有当消费Ct和投资It以相同的速度增长时，(7)式才能成立，而这要求g I=gY，从而必有gY=gK，定理得证。

(三)能源进入生产函数的方式

因为上面所说的原因，我们对技术进步类型舍弃了为众多学者所采用的希克斯中性技术进步，而采用哈罗德中性技术进步来研究中国的能源反弹效应。因此，对于规模报酬不变的C-D生产函数而言，我们采用如下生产函数:

其中，Yt，Kt，Lt，At同前，ut为资本利用率，则utKt为t期生产过程中实际利用的资本服务量［9］。(8)式与一般的哈罗德中性C-D生产函数的关键区别在于引入了资本利用率ut，由于现代经济中能源主要作为资本利用的必要条件而进入生产函数，这一改进使得该模型可以直接地考察生产过程中的能源消耗［10］。另外假定能源资本比，即单位资本的能源消耗为:

同时假定能源资本比为资本利用率的函数:

其中v0＞0，v＞1。(10)式的含义是，开动机器设备必然需要能源，提高机器设备(资本)的利用率会导致更高的单位资本能耗，即更高的能源资本比，v＞1意味着能源资本比将随着资本利用率的提高而加速提高。由式(9)和(10)可得:

将(11)式代入式(8)可得:

至此我们从经济含义角度推导了能源进入生产函数的过程和方式，(13)式即为索洛中性技术进步的含能源、资本和劳动的KEL生产函数。进一步地，我们可以按上一节的方法推导出技术进步率:

其中，xt=Kt/Yt同前，为资本产出比，ηt=Et/Yt为单位产值能源消耗，即能源强度。

(四)基于哈罗德中性技术进步的反弹效应估算

1．估计方法

为了便于比较，我们根据周勇、林源源提出的方法来估算中国的宏观能源反弹效应，这一方法具有思路直接、数据易得、计算简便等优点，其计算思路如下:

设t-1年的经济总产出为Yt-1，能源强度为ηt-1，则t-1年的能源消费量为Et-1=Yt-1ηt-1。在t年，由于技术进步的原因，使得的能源强度下降为ηt，则在t年由于技术进步降低了能源强度而节约的能源量为Yt(ηt-ηt-1)。但技术进步同时也促进了经济增长，而经济的增长增加了对能源的需求。设σt为t年技术进步对经济增长的贡献率，则技术进步带来的经济增长为σt(Yt-Yt-1)，由此增加的能源消费则为σt= (Yt-Yt-1)ηt，从而得到t年技术进步引起的能源效率提高所导致的反弹效应REt为:

2．数据来源

本文以1979-2012年中国的GDP为产出要素，以同时间跨度的资本、能源、劳动投入为投入要素，数据来源除特别说明外，都来源于CEIC中国经济数据库、《新中国60年统计资料汇编》、2000-2013年《中国统计年鉴》，其中:GDP和资本存量数据按照2000年不变价格进行换算;劳动投入采用历年社会就业人数为历年劳动投入量指标;能源数据采用国家统计局网站公布的全国能源消费总量。资本投入我们采用资本存量数据，但资本存量并没有官方数据，众多学者对此进行了大量研究和测算，本文采用单豪杰［11］的数据和算法。

表1 基于哈罗德中性技术进步的反弹效应估计值

2001 8．30 1．83 1．40 0．98 6．45 77．69 124．31 2002 9．08 1．87 1．36 0．82 7．05 77．64 222．36 2003 10．03 1．92 1．43 0．64 6．15 61．37 -122．68 2004 10．09 1．98 1．50 0．67 5．66 56．10 -98．58 2005 11．31 2．03 1．49 0．62 8．75 77．36 1158．70 2006 12．68 2．06 1．45 0．48 11．55 91．15 366．54 2007 14．16 2．05 1．38 0．45 15．18 107．20 252．01 2008 9．63 2．12 1．31 0．39 7．54 78．21 124．53 2009 9．21 2．25 1．26 0．34 4．59 49．78 110．49 2010 11．34 2．05 1．20 0．54 8．62 75．98 152．50 2011 9．48 2．12 1．17 0．41 5．98 63．01 244．91 2012 7．75 2．25 1．13 0．37 3．75 48．33 94．98

3．估计结果和分析

按照(14)式估算技术进步率，首先要知道α、β的取值。黄纯灿、胡日东［12］在进行基于索洛中性技术进步的反弹效应测算时曾对α、β的值进行了估计。我们采用这个结论，把α、β参数值定为0．4054和0．1045，并根据这些参数值来分别估算技术进步率和能源反弹效应。估计结果如表1所示。

基于哈罗德中性技术进步估算的能源反弹效应值平均约为151%(根据表1反弹效应值求平均值得到)，远大于已有文献的按希克斯中性技术进步测算的估计值，如周勇、林源源的估计值约为40．91%，刘源远、刘凤朝的估计值约为53．68%［13］。也大于黄纯灿、胡日东基于索洛中性技术进步所估算出来的132%的反弹效应值。而且本文估计的反弹效应表明我国的能源使用有着明显的“回火效应”，即按照本文界定的技术进步非但没在总体上降低能源消费，反而引起了更多的能源消费总量，这一估计结果至少说明下面几个问题:(1)由于我国经济处于快速发展而总体技术又比较落后的阶段，尽管GDP单位能耗逐年下降，但能源消耗总量还是不断上升，在总量上控制能源消耗存在一定难度;(2)如此大的反弹效应表明我国具有非常大的节能潜力，不仅包括具体的能源使用设备的节能技术，也包括能源结构、能源使用管理以及公众的节能意识等;(3)减低能源消耗，还需要其他配套改革，能源反弹效应应该纳入我国的节能减排的能源政策设计中。

三 政策建议

能源反弹效应是一个在能源经济学家中充满争议的话题。尽管无论是在微观层面还是宏观层面，提高能源效率会带来一定程度的能源使用反弹的观点逐渐被人们接受，但人们不确定的是:提高能源使用和生产的具有成本效益的效率是否非但不会减少能源需求，反而会导致能源需求的净增加。如果这一怀疑是正确的，那么它将会直接损害将技术进步而带来的提高能源效率作为减少温室气体排放的政策工具的有效性。

本文的研究结果显示，我国的能源使用有着明显的“回火效应”，即按照本文界定的技术进步非但没在总体上降低能源消费，反而引起了更多的能源消费总量。这意味着我国仍然存在非常大的节能潜力，单纯依靠改进能效的节能政策只能部分地解决问题。因此，回火效应的存在要求我们在为实现节能减排的目标而进行的能源设计中不能忽视反弹效应的重要影响，而应该以“组合拳”的一些列辅助能源政策来限制能源反弹效应。而中国采用“拉闸限电”之类的行政手段来实现节能减排已被普遍认为社会成本相对较高;“APEC蓝”之类的短期管制则可持续性更差。这样的行政管制，对企业的节能减排决策也是不利刺激。因此，有研究者认为能源反弹效应的存在，凸显了市场导向型节能途径的重要性［14］，而我们认为市场可以在资源配置中起基础性作用，但是也不能离开政府的调控政策。因此，本文在前面研究的基础上，提出几个政策建议以供参考。

1．深化能源价格机制改革。能源价格偏低是导致我国能源消费居高不下的关键原因。长期以来，政府出于通胀和民生等各种考虑，以“有形之手”操控能源价格。这便使中国能源价格长期以来低于市场均衡价格。而这一低价，由于不能反映真正的市场供求关系，也不能反映使用能源的外部环境成本，使得能源消费者缺少节能动力，导致我国能源消费的过快增长。后来随历经几次能源价格机制改革，能源定价机制却依然未能完全市场化。正如Lin and Liu所言，当前的能源低价政策与节能减排的努力是相悖的，它为实现节能减排目标带来了较大的困难。如果节能减排仅着眼于提高能源效率，而不深化能源价格机制改革，那么就不能达到预期的效果。对此，我们觉得应该继续深化能源价格机制改革，坚持能源价格机制改革的市场化导向，使能源价格反映资源的稀缺性，达到资源的合理有效的配置。但是，能源价格机制改革并不等同于能源价格上涨。保持部分能源企业的垄断地位不变而普涨能源价格，则有可能使公众将因能源价改而利益受损并影响社会稳定。另一方面，相比国际市场的能源比价结构，我国的能源比价结构对能耗强度的增长起着很大的促进作用，即中国能源商品价格结构的扭曲度提高了中国的能耗强度［15］。因此，形成合理的能源比价，也是我国能源价格体制改革中需要考虑并完善的内容。当然，能源价格体制改革也需要其他的配套能源政策改革，否则也难以达到预期的效果。

2．扩大税收政策调控空间。能源定价机制的市场化可以刺激能效的改进和抑制能源消费。但市场也有失灵的时候。对能源价格的形成，也可以建立市场调节和政府调控相结合的方式。政府可用的调控方式之一便是能源税收政策。英国经济学家庇古最早提出了政府可将税收用于调节资源使用。而通过税收手段对能源价格和能源消费进行调节进而抑制反弹效应，这一政策思路的诸多优势和预期效果，也已经在一些国外文献中有所论及(如Brännlund et al．［16］)。资源税和中国现行的燃油税，相对于行政管制而言，是以市场调控为主的经济手段，可实现能源消费的外部成本内部化，避免价格信号的扭曲，从而更可持续。在推进我国能源价格市场化改革的同时，对能源税收政策进行相应改革，既可限制反弹效应，又可避免对经济社会产生较大的负面冲击。

3．改革能源补贴政策。中国人民大学能源与资源战略研究中心根据对26个省1450个家庭在2012年的生活能源消费情况展开的调查统计编撰的专题研究报告《中国家庭能源消费研究报告(2014)》指出:室内取暖占居民用能需求量的一半，而其主要来源是集中供暖。由于集中供暖主要集中在北方城市，对供暖基础设施的改善以及对居民的供暖补贴实际上损害了农村以及南方城市居民福利，造成了社会不公。另一方面，城镇家庭2012年能源消费量为1503kgce，农村家庭平均为1097kgce，城镇居民能源消费量是农村居民的1．4倍。随着中国城镇化的深入，家庭能源消费仍有大幅增长的内在动力和空间。虽然我国于2005年开始实施家电能效标识系统，为了促进高能效家电的普及应用，政府还实施了相应的能效补贴政策。但家庭耗能品能源效率的提高会带来部分能源反弹效应。如何改革能源价格补贴政策，使得家庭用能增长得到控制，使能源价格补贴政策更有效和公平，是需要进一步研究的问题。

4．转变能源消费结构。中国能源消费结构的惯性造成中国短期内很难摆脱能源消费比重中化石能源特别是煤炭消费占大头的特点。我国20世纪50年代煤炭占能源消费的比重在90%以上，70、80、90年代为70%以上，2000-2004年暂时降为70%以下后，2005年以后又达到70%以上。2013年我国的能源消费量为375000万吨标准煤，其中2013年煤炭消费总量247500万吨标准煤，水电、核电、风电消费总量36750万吨标准煤，煤炭消费所占比重66%远高于水电、核电、风电所占的比重9．8%。而煤炭为代表的化石能源消费，正是中国城市雾霾等环境污染的来源，也是中国在国际碳排放会议上被针对的议题。因此，转变能源消费结构，降低煤炭等化石能源消费比重，提高水电、核电、风电等清洁能源所占比重，是中国目前能源消费存在程度比较高的反弹效应的情况下一个比较好的能源对策之一。

5．构建能源全球互联网。全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主的全球互联智能电网。全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成，连接“一极一道”(北极、赤道)等大型能源基地以及各种分布式电源，能够将水能、风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户［17］。通过构建全球能源互联网，可以实现把外国的能源转换成电能，输送到中国使用。可以实现能源消费电能化，既可以在实现增加能源供应以保持经济增长的同时，避免大量在国内使用化石能源和过度开发水电站等带来的环境破坏，同时电能属于清洁能源，有助于中国的碳排放目标的实现。

6．建立碳排放交易市场。减缓全球变暖就是不能超出全球大气所能承纳的温室气体的最大允许量，即大气对温室气体的环境容量［18］。碳排放交易是为了促进全球温室气体减排，减少全球二氧化碳所采用的市场机制。联合国政府间气候变化委员会经过谈判于1997年1月在日本京都通过《京都议定书》。该协议创造性地提出将市场机制作为解决温室气体减排问题的新路径，即将温室气体排放权作为一种商品，并对排放权进行交易。由于二氧化碳是6种被要求减排温室气体中的最大一宗商品，故通常将温室气体排放权的交易称为“碳排放交易”［19］。建立碳排放交易市场就是将二氧化碳等温室气体资产化、商品化，其运行机理是:国家制定二氧化碳排放限制额，然后分配给各个商业领域一定的排放许可，并允许其产生一定量的二氧化碳(或者其他污染气体);排放许可由一个政府权威机构分配，这些排放许可额度可以被出售，各国企业可以在一个公开的市场上进行排放许可交易［20］。碳减排已是未来社会的发展趋势。西方发达国家已建立了碳交易市场，若是我国在碳排放交易市场无所作为则处于不利地位。我国建立碳交易市场既可明确市场预期促进节能减排目标实现，也可鼓励低碳技术研发，又可树立中国负责任的大国形象。总的来说，我国建立碳交易市场对于我国减少温室气体排放、走可持续发展道路具有积极的推动作用。

7．加强节能环保宣传。反弹效应的测算暗含了一个假定，能源消费者的环保意识没有改变。则能源效率的提高导致能源有效服务价格降低，价格效应刺激其使用更多的能源。但是如果能源消费者的环保意识改变，即便能源价格降低，能源消费者也可能在更强的环保意识下，有意的减少能源消费量，进而促进节能减排目标的实现。最近的柴静雾霾调查纪录片《穹顶之下》引起了各界的广泛关注和讨论，政府则可趁此加强环保宣传教育，倡导绿色环保节能的生活方式，树立公民的环保意识。使公民从自身做起，从日常生活做起，尽量减少能源消费，还城市蓝天，还空气清新，还公民一个绿色健康的生活环境，还子孙后代一个可持续发展的未来。

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