基于双重差分法的我国差别电价政策对电力消费强度影响研究

翟玉鹏，曹俊文

(1. 中国人民银行泰州市中心支行，江苏 泰州 225300；2．江西财经大学应用统计研究中心，南昌 330013)

1 差别电价制度的研究状况

为了限制和淘汰相对落后的产能，优化产业结构，国家有关部门相继出台相关宏观调控政策，实施和提高差别电价政策。

目前，关于电价研究国内学者主要集中在电价政策与电价机制方面研究。就电价政策而言，主要是对电价政策的理论及重要性进行的研究，其中差别电价制度自2004年出台之后，国内学者就开始对其进行探索，李盛霖(2004)主要从实施差别电价政策的意义角度入手，分别讨论了差别电价政策的理论意义与实践意义，认为差别电价有利于抑制高能耗行业盲目发展，优化产业结构及保持国民经济“常态化”发展[1]。文献[2]对差别电价理论进行探讨，运用拉姆齐定理与外部性理论分析差别电价政策制定的原理，认为差别电价政策可以有效地消除能源消费的外部性。文献[3-4]通过分析当前我国能源消耗面临的困境、实施差别电价的成效及存在的问题，深入探索差别电价政策实施的必要性。文献[5]认为差别电价政策与产业政策结合可以更好地提升政策的宏观调控作用，而严格实施“高差别电价”，有利于完成“十一五”节能减排计划。文献[6]在理论上分析差别电价制度对电力市场的影响。就电价机制而言，主要是研究包括差别电价政策对经济结构、电力市场及节能减排的影响。文献[7]对湖南省实施差别电价政策取得的成效进行描述统计，认为差别电价能够迫使高能耗、高污染企业关停，抑制其盲目扩大规模，进而促进经济结构调整。文献[8]研究差别电价政策与经济发展之间的关系，通过对乌海市当地高能耗产业的电耗与成本进行统计，对比发现实施差别电价政策有利于改变当地传统的经济模式，转变经济增长方式。文献[9]利用多Agent模型研究差别电价对行业的影响，认为实施该政策并不会使得物价大幅度上涨，同时还有益于行业节省电能。文献[10]通过构建系统动力学模型，研究发现差别电价政策初期会使高耗能企业的生产成本增加，随后通过改进落后的生产技术，生产成本才会得到有效降低。文献[11]再次构建系统动力学模型，模拟其传导机制并对企业电耗成本、用电量及企业生产决策进行研究，认为差别电价对企业生产决策会产生影响。文献[12]运用投入产出法对电价调整进行研究，发现合理实施差别电价政策有利于产业结构优化和电力行业发展。文献[13]将倍差法和倾向得分匹配法相结合，研究差别电价政策对企业活动、产业效率的影响。

但是已有文献对差别电价政策的研究有限，并且主要集中在电价调整对经济发展的影响，而对差别电价政策的直接影响对象—电力消费强度研究甚少。然而，差别电价是我国针对高能耗产业而制定的电价政策，其目标是抑制高能耗企业盲目投资和低水平重复建设，促进现有高能耗企业进行节能降耗技术改造，逐步淘汰落后生产能力，提高高能耗企业的整体技术装备水平和竞争能力，实现资源优化配置，以至于达到降低能源消费强度，特别是电力消费强度的目的，因此研究差别电价政策与电力消费强度关系就显得非常必要。

2 差别电价政策与电力消费强度的初步观察

差别电价政策是直接对高能耗行业征收高标准电价，因此直接会影响高能耗行业的电力消费总量，进而影响电力消费强度。通过观察2004年以后高能耗行业电力消费强度的年增长速度，即可直观地看出差别电价政策是否会对高能耗行业电力消费强度产生影响。

2000—2007年高能耗行业电力消费强度增长率如表1所示。2008—2015年高能耗行业电力消费强度增长率如表2所示。如表1和表2所示，化学原料及化学制品制造业在2000—2015年间电力消费强度整体上呈现下降趋势，而在2006年电力消费强度出现正增长；非金属矿物制品业在2005—2006年间电力消费强度是呈现出正增长，随后增长率逐年递减，直至电力消费强度出现负增长，且持续3年时间；黑色金属冶炼及压延加工业与有色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度增长率变化幅度较大，虽然都经历了大幅度下降，但随后电力消费强度又出现上升态势。

综上所述，从定性角度，确实能够直观看出差别电价政策对高能耗行业产生了影响，但是随着时间推移，影响的效果也在减弱，甚至不再发挥降低电力消费强度的作用。由此可见，在差别电价政策执行过程中确实存在不足与问题，这些不足与问题都会影响到差别电价政策发挥效应。

通过初步观察我国1999—2015年电力消费强度变化情况，可以看出1999年—2004年，高能耗行业中化学原料及化学制品制造业、非金属矿业制品业、黑色金属冶炼及压延加工业和有色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度总体上均呈现出上升态势，4大高能耗行业合计的电力消费强度自0.534 8 kWh/元(1999年末)增至2004年末的0.593 3 kWh/元，增幅为0.058 5 kWh/元。其中，化学原料及化学制品制造业的电力消费强度从1999年0.517 5 kWh/元增至2004年末的0.538 2 kWh/元，增幅为0.020 7 kWh/元；非金属矿物制品业的电力消费强度从1999年末的0.391 4 kWh/元增至2004年末的0.488 1 kWh/元，增幅为0.096 7 kWh/元；黑色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度从1999年末的0.553 0 kWh/元增至2004年末的0.568 0 kWh/元，增幅为0.015 kWh/元；有色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度从1999年末的0.893 4 kWh/万元增至2004年末的1.042 1 kWh/元，增幅为0.148 7 kWh/元。对于整个工业电力消费强度而言，由1999年末的0.222 8 kWh/元增至2004年末0.251 1 kWh/元，增幅为0.028 3 kWh/元，4大高能耗行业盲目发展是整个工业电力强度增长的主要推动力，因此国家出台差别电价政策用以抑制高能耗行业盲目扩张。

表1 2000—2007年高能耗行业电力消费强度增长率 %

表2 2008—2015年高能耗行业电力消费强度增长率 %

自2004年政府出台差别电价政策之后，高能耗行业中化学原料及化学制品制造业、非金属矿业制品业、黑色金属冶炼及压延加工业和有色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度总体上呈现出下降态势，执行差别电价行业合计的电力消费强度自0.593 3 kWh/元(2004年末)降至2014年末的0.529 2 kWh/元，降幅为0.064 1 kWh/元。其中，化学原料及化学制品制造业的电力消费强度从2004年0.538 2 kWh/元降至2014年末的0.474 9 kWh/元，降幅为0.063 3 kWh/元；非金属矿物制品业的电力消费强度从2005年末的0.552 3 kWh/元降至2014年末的0.512 2 kWh/元，降幅为0.040 1 kWh/元；黑色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度从2004年末的0.567 9 kWh/元降至2014年末的0.475 8 kWh/元，降幅为0.092 1 kWh/元；有色金属冶炼及压延加工业的电力消费强度从2004年末的1.042 1 kWh/万元降至2014年末的0.747 0 kWh/元，降幅为0.295 1 kWh/元。对于整个工业电力消费强度而言，由2004年末的0.251 1 kWh/元降至2014年末0.238 1 kWh/元，降幅为0.013 kWh/元，由此可见执行差别电价行业的电力消费强度的下降，对整个工业的电力消费强度的下降起着关键作用，有益于抑制高能耗行业盲目发展，促进高能耗行业降低能耗、节能减排。

由分析可以看出，实行差别电价政策后高能耗行业电力消费强度整体上下降了，但是难以简单地将其归为差别电价政策实施的效果。原因在于电力消费强度的变化通常是包括差别电价政策在内众多因素共同作用的结果，例如高能耗行业自身技术进步导致的电力使用效率提升、产业结构的优化升级都会导致电力强度的下降。因此，准确评估差别电价政策的实施效果关键在于如何将这一政策(外生因素)与其他内生影响因素相分离，尤其是与影响电力消费强度的不可观测因素相互区分。为了克服这一问题，本文试图就差别电价政策对电力消费强度政策效果进行实证研究。在方法上,借鉴计量经济学“自然实验”和“双重差分模型”的方法估计差别电价对电力消费强度影响效果的大小, 从而避免现存文献存在的一些缺陷。差别电价政策一方面制造了实施差别电价政策的行业前后的差异, 另一方面又制造了在同一时点上实施差别电价政策的行业与非实施差别电价政策的行业之间的差异。基于这双重差异形成的估计能有效控制其他共时性政策的影响，进而识别出实施差别电价所带来的电力消费强度变化的政策效果。

3 研究设计

3.1 双重差分方法简介及模型的构建

双重差分方法(Difference-in-difference Method)是一种至关重要的政策效果评价研究方法，在国内外很多学者运用双重差分方法研究经济学问题。文献[14]基于双重差分方法，发现美国1986年税制改革导致单亲妇女的劳动参与率得到显著提高。文献[15]运用双重差分方法对西班牙1993—2003年政府间转移数据进行研究，认为党派结盟对政府间转移分配起着积极促进作用。文献[16]研究我国政府建筑节能政策对人均生活用电增长率的影响。文献[17]研究直管营政策与经济增长的关系。

差别电价政策只针对特定的高耗能行业，而对其他行业影响较小，这为差别电价政策与电力消费强度的研究提供了“拟自然实验”的机会。双重差分方法应用于差别电价政策效果研究首先就是设置实施差别电价政策的高能耗行业(差别电价组)与没有实施差别电价的行业(对照组)。将执行差别电价政策的电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥、钢铁、黄磷、锌冶炼8个高耗能产业与制造业进行对比，在保证与制造业电力消费统计口径一致的情况下，最终将执行差别电价政策的8个高能耗产业分别归属于化学原料及制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业四个不同的制造业行业，执行差别电价政策的产业对应的行业归类如表3所示。

表3 执行差别电价政策的行业分类

为了得到稳健性和有效性的分析结果，需要对照组行业加以选择。由于对照组的选择应该与差别电价组有相似的特征，所以将电力消费强度作为衡量两组是否具有相似特征的参照变量。在除了差别电价组行业的其余32个行业中进行对照组筛选，数据集为1999—2003年。首先以1999年中32个行业的电力消费强度的平均值作为标准，剔除电力消费强度偏离组平均值60%及以上的行业，选择与差别电价组电力消费强度最接近的行业。然后，在选择的备选行业中，选择电力消费强度与差别电价组电力消费强度均值趋势比较相似的行业作为对照组行业，最终确定纺织业、造纸及纸制品业、石油加工及炼焦业、橡胶制品业、塑料制品业及金属制品业、电力蒸汽热水生产供应业6个行业作为对照组行业。2000—2003年对照组行业的选择采取同样的操作。

本文采用工业分行业电力消费强度(eciit)作为被解释变量；变量“差别电价组(treatit)”表示行业是否被实施差别电价政策，该变量为二分变量，变量值为1时表示该行业实施差别电价政策，而变量值为0时表示该行业并未实施差别电价政策；变量“政策实施时间(timeit)”表示政策实施的历程，在差别电价政策实施的当年和以后的年份取值为1，否则取值为0。为了检验政策效果，需要设置交互项变量，即“差别电价政策(didit)”。该变量是“差别电价组(timeit)”与“政策实施时间(timeit)”的交互项，当“差别电价组”与“政策实施时间”两个虚拟变量都取1时，该变量取值为1，其余情况均取值为0，用以判断差别电价政策对分行业电力消费强度的影响(i代表各个行业，t代表政策实施时间)。

通过设置可以将样本划分为4个组别：改革前对照组(treatit=0，timeit=0)、改革前的差别电价组(treatit=0，timeit=1)、改革后对照组(treatit=1，timeit=0)以及改革后差别电价组(treatit=1，timeit=1)。于是，双重差分方法模型为：

eciit=β0+β1treat+δ0timeit+δ1didit+εit

(1)

式中β1——差别电价组与对照组之间的差异；δ0——政策实施时间对两个组别的共同作用；δ1——政策实施效果，是双重差分方法的核心变量。

模型具体解释如下：

对于对照组，即treatit=0，则由式(1)可知，工业分行业实施差别电价政策前后电力消费强度为

(2)

对于差别电价组，即treatit=1，由式(1)可知，工业分行业实施差别电价政策前后的电力消费强度为

(3)

由此可见，差别电价组在改革前后电力消费强度变动为δ0+δ1，因此差别电价政策的净影响为δ1，即didit的系数。如果差别电价政策对电力消费强度有正效果，则δ1的符号为正，反之为负。双重差分方法处理的优点是能将影响电力消费强度的一般性宏观政策以及环境等因素剔除，从而能准确地估计差别电价政策对电力消费强度影响。

3.2 双重差分方法适用性检验

采用双重差分方法的主要目的是为了剔除非政策因素对电力消费强度的影响，最重要的任务是确定实施差别电价政策的行业选择过程是随机，即所研究的被解释变量(电力消费强度)并不影响差别电价行业的选择，同时还需要对照组与差别电价组在政策实施前后具有相似的特征。因此，需要对双重差分方法应用的两个必要条件进行检验，包括随机性检验和平行趋势检验。

表6 对照组与差别电价组平均电力消费强度及离差 kWh/元

3.2.1随机性检验

差别电价组的选取是否随机。

在2004年6月国家发改委发出的《关于贯彻落实国家电价政策有关问题》文件中，明确指出有关部门将电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥、钢铁等高耗能产业的企业区分淘汰类、限制类、允许和鼓励类，并实施差别电价政策。随后差别电价政策范围愈加扩大且愈加严格，不难看出差别电价组的选择是根据高能耗、高排放两大特征来选择的。因此，构建logistic回归模型一来检验差别电价行业选择标准。选取1999—2003年还未实施差别电价政策的工业所有分行业的相关数据，以“是否为差别电价组”作为因变量，选取“能源消耗总量”、“碳排放量”以及“产业结构”(分行业增加值占工业增加值比重)为自变量，考察这些因素是否影响差别电价组的选择。此外，还选取“电力消费强度”是否是影响选择标准的因素。若电力消费强度影响系数显著，则将面临变量内生性问题，导致双重差分方法失效。

回归结果如表4所示，在模型一中除了电力消费强度影响系数不显著，其他变量都是系数显著，但是并不能直接说明电力消费强度因素是差别电价组选择的外生变量。因此，需要将电力消费强度因素剔除，构建logistic回归模型二，结果发现能源消耗总量、碳排放量与产业结构的影响系数依旧显著。由于两模型嵌套，所以使用卡方检验对两个模型进行比较(见表5)，结果卡方值不显著，这表明回归模型二与回归模型一拟合程度没有显著差异，电力消费强度变量的剔除并不会影响回归方程的估计效果，即证实电力消费强度变量不会影响差别电价组行业的挑选，由此确定差别电价组选择的随机性。

表4 logistic回归模型估计结果

注：括号内为t统计量，0.1、0.05和0.001显著性水平分别以*、**、***表示。

表5 模型对比结果

3.2.2平行趋势检验

对照组与差别电价组在政策实施前电力消费强度走势是否具有相同趋势。

表6是对照组和差别电价组1999—2006年平均电力消费强度增长率，可以看出对照组电力消费强度降低幅度明显高于差别电价组。在政策实施前两组电力消费强度的变动趋势一致是倍差法应用的第二个前提条件。虽然两个组别存在一定的差异，但是只需在政策实施前(2004年)它们的变动趋势一致，即对照组和差别电价组之间的差异是固定的，则认为该对照组是差别电价组的合适的“实验”对照组。在政策实施前，两个组别走势比较一致，通过对比两者的差异(离差)也可以发现在2004年以前差异大致趋于稳定。

为进一步研究差别电价组与对照组在2004年前电力消费强度变化趋势特征，本文选取1999—2003年分行业电力消费强度相关数据，其中第二行业划为36个分行业，整合成面板数据，以电力消费强度的一阶差分值作为被解释变量，以差别电价组(treatit)作为主要解释变量，建立回归模型(虚拟变量回归)，结果见表7。

表7 政策实施前两组电力消费强度差异回归

结果表明差别电价组变量系数不显著，意味着在政策实施前差别电价组的行业与对照组的行业没有明显的差异，差别电价政策外生性的结论得到进一步验证，因此双重差分法可以用于研究差别电价政策效果。

4 回归模型选定与结果分析

4.1 回归模型选定

根据对双重差分方法应用假设条件的讨论，使用式(1)作为对全国差别电价政策效果估计的回归方程。为了突出差别电价政策的效果，需要控制影响电力消费强度的主要因素，如产业结构、碳排放量等[2-13,18-19]。以产业结构(structure)控制分行业增加值占比对电力消费强度的影响，选取碳排放量(carbon)来控制环境因素对电力消费强度的影响。所使用数据均来自于《中国统计年鉴》与《中国能源统计年鉴》中关于1999—2014年分行业电力消费量及增加值等统计数据。选取的主要变量描述性统计值见表8。

表8 选取的主要变量的描述性统计值

将差别电价政策影响与产业结构、碳排放量等因素综合考虑，构建下列计量模型来反映差别电价政策效果以及产业结构、碳排放量对电力消费强度的影响：

eciit=β0+β1treat+δ0timeit+
δ1didit+β2structureit

(4)

式中i——工业分行业中第i个行业；t——时间(年份)。

回归方程中增加了控制变量，为了更准确地估计差别电价政策效果。式(2)回归方程表现为面板数据形式，因此对固定效应与随机效应模型进行比较检验，即Hausman-test。结果如表9所示，由于P值为0.005 7，认为固定效应优于随机效应，因此使用面板回归能有效地提高模型的估计精度，最终使用固定效应回归。

表9 Hausman test结果

4.2 模型估计基本结果

结果表明在控制了产业结构、碳排放量等因素之后，差别电价政策的影响系数为-0.117 19，在10%水平下显著为负。除了碳排放量不显著外，控制因素的符号也跟预期相符合，且控制因素在1%水平下影响系数很显著。如产业结构的调整会降低电力消费强度，在2015年末，产业结构优化升级，全年GDP增长率为6.4%，电力消费增长率低至2.3%，电力消费增长较慢，电力消费强度显著降低。

表10 主要变量的系数表

注：括号内为t统计量，0.1、0.05和0.001显著性水平分别以*、**、***表示。

在控制已有文献中对电力消费强度影响的主要因素以后，与没有实施差别电价的分行业相比，差别电价行业在2004年之后电力消费强度相对下降-0.117 19个单位。从总体效应角度看，差别电价政策会导致电力消费强度减少，有促进作用，但是差别电价政策影响系数绝对值较小。

4.3 边际效应分析

由于差别电价政策对电力消费强度的影响将随着时间的变化而发生变动，而式(2)式中δ1所衡量的是差别电价政策对电力消费强度的平均影响，但是难于告知差别电价政策对电力消费强度的影响是如何随着时间变化而变化的，因此，有必要测算差别电价政策对电力消费强度边际效应的时序变化。于是将模型固定在不同的时期，得到结果如表11所示。

表11 边际效应回归系数表

注：括号内为统计量，0.1、0.05和0.001显著性水平分别以*、**、***表示。

从边际效应来看，2005—2007年的交互项的回归系数均不显著，到了2008年，其回归系数均通过了统计显著性检验，差别电价政策效果系数值迅速减少，总体上是呈现出降低趋势。差别电价政策对电力消费强度的影响是存在滞后性的，也就是说到了2008年差别电价政策才“真正”稳定地促进了中国工业电力消费强度的下降。其中，出现滞后性有如下两个原因：(1)政策实施开始带来的冲击产生的负面影响大于其正面作用；(2)差别电价政策带来的技术创新和产业结构调整的积极作用有一定的滞后性，尤其是淘汰落后的产能需要较长的时间，这也是导致滞后性的重要原因。系数值总体上是呈现出降低趋势，特别是在2009年系数值快速下降，说明随着差别电价政策的完善，对高能耗行业实施更加严格的电价政策，差别电价政策发挥优化产业结构、提高能源利用率及降低能耗的作用继续增强。不过，经过2011年短暂的回升之后，系数值基本上在-0.18左右徘徊，政策效应经过一段时间的消化达到基本稳定状态。2005—2015年did系数走势图如图1所示。

图1 2005—2015年did系数走势图

5 结语

(1)差别电价政策对电力消费强度降低具有显著地正向效果。在控制已有文献中对电力消费强度影响的主要因素以后，与没有实施差别电价的分行业相比，差别电价行业在2004年之后电力消费强度减少0.130 49 kWh/元，对高能耗行业实施差别电价政策会导致电力消费强度降低，随着差别电价政策不断落实和完善，高能耗行业的产业布局得到相对合理地引导，与此同时高能耗行业核心生产技术也进一步升级，最后整体上促进高能耗行业发展，使得能源利用效率得以提高和电力消费强度得以降低。

(2)差别电价政策对电力消费强度的影响存在滞后性。在2005年、2006年、2007年政策效果不明显，2004年差别电价政策刚刚出台，对部分高能耗行业实施差别电价政策，不可避免地存在对钢铁、铁合金、电解铝、锌冶炼等行业差别电价政策实施不严谨的情况，进而导致2005—2007年差别电价政策对电力消费强度的影响不够显著；随后差别电价政策开始逐步完善，政策实施的范围扩大，对高能耗行业愈加严格，在2008年、2009年政策实施效果明显增加，4个执行差别电价的高能耗行业的电力消费强度出现明显下降趋势。也就是说，2008年差别电价政策才“真正”稳定地促进了中国工业电力消费强度的下降，其中出现滞后性的两个主要原因：一是在政策实施起初对高能耗行业产生的外部冲击所造成的负面影响远超过正面影响；二是政策实施后带来的产业结构优化与技术创新升级所产生的积极作用也存在一定的滞后性。特别是，淘汰“僵尸”企业过剩产能同样需要比较长的时间，这同样也是存在滞后性的一个重要的原因。

(3)差别电价政策对电力消费强度的边际影响效应呈现稳定状态。首先边际影响效应出现小幅度上升，随后又小幅度下降，直至趋于稳定。边际影响系数值总体上是呈现出下降趋势，特别是在2009年系数值出现快速下降，说明随着差别电价政策的完善，对高能耗行业实施更加严格的电价政策，差别电价政策发挥优化产业结构、提高能源利用率及降低能耗的作用继续增强。不过，经过2011年短暂的回升之后，系数值基本上在-0.18左右徘徊，政策效应经过一段时间的消化达到基本稳定状态。

综上所述，我国至2004年6月起实施差别电价政策以来，高能耗行业盲目发展得到显著抑制，工业行业产业布局得到有效地引导，产业结构升级优化不断加快，最终促进中国工业电力消费强度稳定地降低。但是在政策实施过程中，难免出现部分地区政策实施不到位、只对部分高能耗行业执行差别电价政策的情况，甚至有的地区并未实施差别电价政策、个别地区擅自对高耗能产业用电实行价格优惠等负向“操作”，进而部分高能耗行业又开始出现盲目发展的苗头，导致差别电价政策效果的稳定性欠佳。因此，需要将价格杠杆与产业政策有机结合，在现有政策的基础上，进一步完善差别电价政策，建立差别电价政策实施效果的长期机制。