中国工业分行业能源效率变化及其影响因素

关 伟，魏 胜，许淑婷

（1.辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心，辽宁 大连 116029；2.辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁 大连 116029）

一、引言

能源是社会经济发展的重要基础，能源消耗及其引发的环境问题已成为学术界研究的焦点之一。中国是世界上最大的能源消费国与进口国，其长期的高能源消费强度，导致中国的能源供给与能源安全面临巨大的挑战[1]。中国70%以上的能源消费源于工业，降低单位国内生产总值能耗与二氧化碳排放量是节能减排的主要目标，提高工业能源效率是降低能源消耗强度的关键。

众多学者已对工业行业能源效率进行深入研究，研究尺度涉及工业分行业[2-5]、制造业分行业[6-8]以及单个行业[9]的能源效率；研究内容主要围绕能源效率测度与分解[10]、影响因素、节能潜力等[11-13]；测度方法主要采用数据包络分析（DEA）和随机前沿分析（SFA），其中，数据包络分析因无需函数假设可避免模型设定偏差而被广泛应用，典型的有超效率DEA、非期望产出的SBM、三阶段DEA、DEAMalmquist 等模型。早期多数学者[14-16]对能源效率的研究并未涉及非期望产出，忽略产出的副产品，会导致研究结果与实际情况产生偏差。因此，学者们[17]将非期望产出逐渐纳入研究体系。

目前，工业分行业全要素能源效率研究较为成熟，但尚有不足：就资本投入而言，多数学者采用固定资产净值年平均余额，忽略了折旧问题；就期望产出而言，部分学者采用工业增加值，忽略了中间投入。然而，现有研究中改进资本投入与期望产出的同时，又包含非期望产出的研究较少。鉴于此，本研究基于“生产理论”框架构建评价指标体系，首先，采用SBM 模型对2001—2016 年工业分行业能源效率测度；其次，结合变异系数、核密度估计等方法分析工业分行业能源效率的水平与发展；最后，采用Tobit 模型实证中国工业分行业能源效率的影响因素，以期为中国工业行业节能减排政策的实施提供参考依据。

二、研究方法与指标选取

（一）研究方法

基于非期望产出的SBM 模型是由Tone[18]于2003 年提出的测算效率的模型，与传统“径向”和“角度”的数据包络模型相比，这种模型可以有效解决投入要素的“拥挤”或“松弛”情况，使工业分行业能源效率测度值更加准确。该模型目前应用较广，模型介绍详见文献[19]。

（二）研究对象与指标选取

1.研究对象。2001—2016 年国民行业分类标准历经两次修改，为保证行业统计口径的一致性与分析的合理性，参考李小平和李小克（2018）[20]的做法，最终选取35 个工业分行业。

2.指标选取。能源：选取历年工业分行业能源消费总量代替能源投入；资本：参考陈诗一（2011）[21]的做法，采用永续盘存法计算资本存量；劳动力：选取历年规模以上工业分行业年末从业人数代表劳动力投入；工业总产值：采用工业销售产值代替工业总产值；二氧化碳排放量：利用工业分行业能源消费总量数据，结合IPCC 提供的指数与方法计算。

数据来源：《中国能源统计年鉴》（2013—2017）[22]、《中国工业经济统计年鉴》[23]（2002—2017）与《中国经济普查年鉴》（2004）[24]、《中国统计年鉴》（2002—2017）[25]、《中国城市生活与价格统计年鉴》（2002—2017）[26]。

三、结果与分析

（一）工业分行业能源效率变化

本研究基于非期望产出的SBM 模型，采用MaX DEA7.0 软件对2001—2016 年中国工业分行业的能源效率进行测度，由于测度结果所占篇幅较大，并未将其列出。具体分析如下：

1.各行业能源效率整体呈现上升趋势，但提升速度相对缓慢。绝大多数行业距生产前沿面较远，说明各行业能源效率提升潜力较大，同时说明我国工业分行业能源效率水平低下；另一方面，工业总体平均值由2001 年的0.085 增长到2016 年的0.284，提高3.3 倍，提升效果相对显著，但总体水平仍然很低，多数行业不足前沿面的一半。

2.资本密集型行业与资源密集型行业能源效率差异显著。样本期间内，能源效率最高的五个行业基本介于0.300～0.550 之间，分别是计算机、通信和其他电子设备制造业（0.542）、烟草制造业（0.512）、仪器仪表制造业、交通运输设备制造业（0.302）、电气机械和器材制造业（0.301），多属于资本密集型行业；能源效率最低的五个行业基本介于0.020～0.085 之间，分别是水的生产和供应业（0.022）、煤炭开采和洗选业（0.038）、石油和天然气开采业（0.047）、电力、热力生产和供应业（0.082）、黑色金属矿采选业（0.083），多属于资源密集型行业，能源效率最小值与最大值相差0.520，差距较大。

3.各行业能源效率提升差异显著。从能源效率提升幅度看，最高的4 个行业依次烟草制品业（0.884）、计算机、通信和其他电子设备制造业（0.779）、仪器仪表制造业（0.425）、交通运输设备制造业（0.410），这些行业垄断程度与进入壁垒相对较高，实力雄厚，技术研发与改进能力强；提升幅度最低的4 个行业依次是石油和天然气开采业（-0.005）水的生产和供应业（0.013）、煤炭开采和洗选业（0.022）、有色金属矿采选业（0.050），其中，煤炭开采业于2010 年以后效率值基本没有变化，由于其行业规模不断扩大，竞争日益激烈，产业附加值逐年下降，同时，环境污染较大。

4.各行业能源效率差异有所扩大。采用变异系数衡量中国工业分行业能源效率的差异程度，如图1 所示，2001—2016 年中国工业分行业能源效率差异没有呈现出明显的收敛趋势，总体上处于高位运行特征且呈现扩大趋势。具体来看，2001—2010 年行业间的差异没有明显变动幅度，然而2010 年以后，行业间差异幅度提高，这是由于“十一五”规划纲要促使各行业对产业结构进行了调整和改进，然而并非所有行业都有能力进行调整且力度也存在差距，2013—2016 年能源效率差异有所波动，但并没有明显变化。

图1 工业分行业整体变异系数

（二）工业分行业能源效率的动态演进

为了更直观描绘出我国工业分行业能源效率的动态演进以及相关特征，本研究将采用核密度估计分析。选取2001 年、2006 年、2011 年和2016 年四个规划开局第一年的情况为考核剖面，来反映能源效率的变动。

由图2 可知：第一，从密度分布曲线的中心位置平移来看，密度分布曲线中心整体向右移动，直观反映出我国工业分行业能源效率处于增长趋势，但是比较缓慢，这与前文总体描述相一致；第二，从密度分布曲线峰度变化上看，主峰值在不断下降，主峰宽度在不断增加，并且右尾在不断延长，表明我国工业分行业能源效率相对较高的工业行业在逐步增加，同时差异明显扩大，呈现出“俱乐部分散”特征；第三，从密度分布曲线的形状来看，主要以单峰形态演化，分布的右侧出现几处轻微“隆起”，表明我国工业行业能源效率差距较大，呈现两极分化，但是这种现象不是很明显。

图2 工业分行业能源效率的核密度分布

四、工业分行业能源效率的驱动因素

（一）模型和变量选择

根据我国目前工业化所处的阶段特点以及前人的研究成果，本研究最终选取市场竞争、企业规模、对外开放、产权结构、外商投资水平、环境规制等6 个基本因素。具体如下：

市场竞争：一般可用行业集中度指标表示，但已有数据无法支撑其计算。因此，选取企业数量进行替代，数量多寡能够间接反映市场竞争的强度。企业规模：能源与资本、劳动投入要素一样，存在规模经济。随企业规模的不断扩大，机器设备潜能的发挥，能源效率会有所提高。一般来说，企业规模的大小决定其是否有雄厚的资金支撑与实力强弱。对外开放：开放经济条件下，开放程度越深，要素的流动性会越强，资源配置效率会更有效，能源效率会更高。产权结构：产权制度不同，激励机制不同，由于国有企业固有的特性，存在一定弊端，而工业行业中国有及国有控股企业占据相当大的比重。外商投资水平：外商投资一定程度上会对企业的发展产生诸如示范、带动与激励作用，但也会给投资地造成一定负面影响，诸如污染企业的转移。环境规制：合理的环境规制会产生创新激励，过度环境规制会抑制企业的发展。

以上指标的数据来源于《中国工业经济统计年鉴》（2002—2017）[23]《中国经济普查年鉴》（2004）[24]《中国环境统计年鉴》（2002—2017）[27]。

（二）估计结果与分析

研究采用Eviews8.0 软件进行估计，估计结果如表1 所示。

表1 Tobit 回归结果

第一，市场竞争中，虽然企业数量对能源效率的影响在1%的显著水平下为正向，但影响微乎其微，无法显著促进能源效率提高，这与长期以来的市场机制和企业生存战略有较大关系。一方面，当前市场机制及环境下，许多企业发展很大程度依赖于数量，一定程度上忽视了质的发展；另一方面，凸显了我国市场机制与行业准则需进一步完善和加强。

第二，企业规模中，行业总产值与企业数量之间的比值与能源效率存在正向关系，且在1%水平下显著，说明企业规模的扩大有利于能源效率的提高，企业平均规模每增加1 个百分点，能源效率增加0.013 8 个百分点，在研究期的相当一段时期，我国工业行业的发展基本未达到较高水平，企业发展很大程度上依赖于规模经济带来的的收益，由于规模经济的存在，使得能源、资本、劳动力等要素借助于各项设备合理对资源进行集约化生产利用，从而提高能源效率。

第三，对外开放中，行业出口交货值与销售产值的比值与能源效率之间虽存在着负向关系，但并不显著。原因在于：一方面，国家自实行对外开放后，积极鼓励支持企业扩大出口与支持企业走出去，有效的激发了企业的积极性；但另一方面，我国固有的工业结构中重工业占较大比重，且其技术创新水平普遍较低，致使产品价值与附加值偏低，严重制约了能源效率的提高。

第四，产权结构中，国有（控股）企业资本与行业资本的比值与能源效率之间存在着负向关系，同时在1%水平下显著，说明国有资本对能源效率具有较强的抑制作用，从系数看，产权结构每增加1个百分点，能源效率降低0.053 8 个百分点。原因是国有（控股）企业虽有雄厚的资金支持，但是存在着管理水平低下，企业竞争意识与发展比较意识薄弱，制约了能源效率的提高。因此，国家和企业自身应该积极鼓励支持加大其它资本（民营企业、外资企业）的投入力度，进一步释放企业的活力。

第五，外商投资水平中，三资企业销售产值占工业总销售产值的比值与能源效率间存在正向关系，且在1%水平下显著，说明三资企业对能源效率的影响为正，外商投资水平每增加1 个百分点，能源效率提高0.409 3 个百分点。原因在于三资企业不仅带来了金融资本、先进的技术与管理人才，同时通过在中国设厂，对相应的企业起到了一定程度的竞争、示范、带动效应。

第六，环境规制中，废水与废气治理运行费用之和占工业销售产值之比与能源效率间存在负向关系，且在10%水平下显著，说明环境规制对能源效率的提高有抑制作用，环境规制每增加1 个百分点，能源效率降低0.293 8 个百分点。环境规制对能源效率的抑制体现在长短期与行业差异两方面，一方面，短期来看，技术创新与技术引进需要消耗一定的成本，无法在短期内有所突破，长期来看，技术创新与技术引进的消化吸收、转型需要适应过程与成本；另一方面，行业差异导致部分企业花费的治污成本较大，无法弥补环境规制带来的成本。因此，政府应该根据行业差异，进行差异化环境规制，并给予适当的技术援助与减税政策。

五、结论与讨论

本研究运用非期望产出的SBM 模型对中国35个二位数工业2001—2016 年能源效率进行测度研究，结合变异系数与核密度估计分析其发展水平，同时运用空间面板Tobit 模型实证中国工业行业能源效率的影响因素。结论如下：

第一，工业分行业能源效率总体呈现缓慢上升趋势，多数行业距生产前沿面较远，说明中国工业行业具有较大改进空间，节能潜力巨大，凸显我国工业水平比较落后；行业间能源效率差异显著，资本密集型行业能源效率高，提升速度快，资源密集型行业能源效率相对低，提升速度缓慢，因此，国家应重点关注资源密集型行业的发展。

第二，中国工业行业间能源效率差距逐步扩大，并没有明显的收敛趋势，呈现出“俱乐部分散”特征；另一方面，工业行业间发展严重不协调，政府应该采取适当手段加以控制。

第三，企业规模、外商投资等对能源效率都有促进作用，对外开放对能源效率的影响不显著，产权结构和环境规制对能源效率有抑制作用，未来政府与企业应该加大鼓励其他资本的投入力度，同时加强和完善市场机制和行业规制。

我国正处于工业经济转型的关键时期，提高工业能源效率对实现绿色发展有重要意义。由于选取的投入产出要素、变量统计口径以及模型不同，学者们对工业能源效率研究的结果存在差异，但总体上看，无论是中国工业分行业还是中国区域的能源效率都存在增长趋势。合理选择与应用指标要素及模型是有效衡量能源效率真实水平的关键，行业间是否存在关联性与溢出效应，以及关联性与溢出效应的强弱是有待进一步探究的议题。