第二产业能源效率对京津冀环境质量影响研究

邓天 张华

摘要：为研究第二产业能源效率对京津冀环境质量的影响机制，本研究基于2003-2017年京津冀地区能源消费和污染排放等面板数据，通过单要素能源效率测算法和熵值法测算第二产业能源效率并进行环境污染综合评价，利用FGLS模型实证分析第二产业能源效率和环境污染之间的关系。结果表明第二产业能源效率和环境污染之间存在着“U”型关系和倒“N”型关系。在能源效率低水平期，显著的能源效率提高能有效抑制环境污染水平;能源效率提高带来的经济效益促使部分落后地区大力发展高能耗产业以产生规模经济效益，这直接导致能源消费总量剧增，进而导致环境恶化;能源效率进一步提升带来的产业结构调整和技术升级等因素最终又抑制了环境的恶化。因此提升京津冀地区第二产业能源效率，转变能源消费结构，调整产业结构是京津冀地区协调可持续发展的必然选择。

Abstract： To study the influence mechanism of energy efficiency of secondary industry on environmental quality in Beijing-Tianjin-Hebei region， based on the panel data of energy consumption and pollution emissions in Beijing-Tianjin-Hebei region from 2003 to 2017， this study calculates the energy efficiency of the secondary industry through single-factor energy efficiency method and comprehensive assessment of environmental pollution through improved entropy method. Then FGLS model is used to empirically analyze the relationship between energy efficiency of secondary industry and environmental pollution. The results show that there is a U-shaped relationship and an inverted N-shaped relationship between energy efficiency of secondary industry and environmental pollution. In the period of low energy efficiency， the significant improvement of energy efficiency can effectively restrain the environmental pollution level. The economic benefits brought by the improvement of energy efficiency promote the development of energy-intensive industries in some backward areas to generate economies of scale， which directly leads to the increase of total energy consumption and further leads to environmental degradation. However， factors such as industrial restructuring and technological upgrading brought by further improvement of energy efficiency will finally restrain the environmental deterioration. Therefore， improving the energy efficiency of secondary industry， changing the energy consumption structure and adjusting the industrial structure are the inevitable choices for the coordinated and sustainable development of Beijing-Tianjin-Hebei region.

關键词： 第二产业能源效率;京津冀;环境污染综合评价指数

Key words： energy efficiency of secondary industry;Beijing-Tianjin-Hebei region;comprehensive evaluation index of environmental pollution

中图分类号：F206                                          文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）21-0254-04

0  引言

进入21世纪以来，中国工业得到爆发性的发展，第二产业作为经济发展的主要动力之一，对环境的影响愈发显著。自十三届全国人大一次会议以来，政府针对提升第二产业能耗优化做了大量工作。统计数据显示，与2010年相比2017年万元GDP能耗北京、天津、河北分别累计下降31.5%、35.0%、34.5%。区域能源效率持续上升;与2013年相比，2017年京津冀地区、长三角地区和珠三角地区PM2.5年平均浓度分别下降39.6%、34.3%和27.7%。可见，能源效率的提升对环境污染有着一定的抑制作用。当前我国对能源的消费需求只增不减，在能源转型和发展的时代背景下，提升能源效率是提高经济发展质量重要途径。显然，作为污染主要来源的第二产业，研究其能源效率与环境污染的影响机制对于京津冀地区加快落实绿色发展理念，实现清洁、低碳、高效的可持续发展道路具有重要的现实意义。

1  文献综述

从目前研究现状来看，较多的成果从能源效率的单要素和全要素两方面的变动因素出发，研究环境规制对能源效率的影响机制，研究结论大多分为三类。

①“促进论”，即环境规制有利于能源效率的提升。如彭代彦等[1]运用Tobit面板数据处理方法研究我国各地区全要素能源效率之间的关系，发现环境规制有利于提升全要素能源效率。

②“抑制论”，即环境规制或环境规制与其他要素作用下会抑制能源效率的提高。尤济红等[2]研究发现无论是从单要素能源效率还是全要素能源效率角度出发，政府环境规制均不利于新疆能源效率的提高，且该抑制作用不仅体现在当期，在滞后3期仍然显著。

③“非线性论”，即环境规制和能源效率之间存在非线性影响机制[3-4]。在能源效率对环境污染的相关研究中，大多数结论认为能源效率基本不存在着对环境水平的直接影响，能源效率对环境质量的影响多是间接且较为复杂的[5-7]。

在能源效率的测算方法方面，目前国内外学者对能源效率的测度方法主要分为三种，分别是单要素能源效率方法、全要素能源效率方法以及随机前沿分析法。最早出现的是单要素能源效率方法该方法在宏观上反映了能源与环境的影响关系，测算方法简单易统计，但缺点是仅将能源作为单一的投入要素进行分析，缺乏客观全面性。随后Hu和Wang对能源效率的测度方法提出改进意见，率先提出全要素能源效率测度方法[8]。然而在全要素框架下，能源被作为一种类似资本、劳动的要素被投入计算，能源效率缺乏了能源的内涵[9]。第三种主流方法是随机前沿分析法，相比于DEA模型，随机前沿分析法能较好地克服随机性误差对结果的影响。

通过文献梳理可以发现：

①较多成果研究的是环境约束对能源效率的影响关系或环境约束、能源效率和经济发展三者的影响关系，研究能源效率对环境污染影响的成果较少。

②在能源效率的测算方面，单要素能源效率测算方法逐渐被忽视，但其计算简洁、结果直观的优点仍然可以被加以运用。

2  数据说明与测算

2.1 数据来源

本研究所选取的数据由《北京市统计年鉴》、《天津市统计年鉴》、《河北省经济年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》整理而成。少量缺失值采用插补法拟合生成。

2.2 被解释变量选取与测算

为综合反映京津冀地区的环境污染状况，本研究从大气污染、固体污染、水污染三个角度出发，分别选取人均工业二氧化硫、人均工业烟（粉）尘、人均工业固体废物、人均工业废水排放量四个指标。选择二氧化硫和工业烟（粉）尘用来衡量大气情况的原因为两者都是“十二五”与“十三五”规划纲要中出现的主要污染物。此外，工业废水和工业固体废物作为衡量指标也得到绝大部分学者认可[10-12]。

在方法的选取方面，相比于主观赋权法，熵值法利用所提供的各项指标观测值的信息来确定指标权重，能有效避免权重赋予时的主观性，适合用于本研究对环境污染综合评价指数的构建。为体现环境污染指数的时间趋势效益，本文在數据的处理上将熵值法运用了两次以对结果进行修正。

经过计算，京津冀地区环境污染综合评价指数变化趋势如图1所示。

2.3 核心解释变量说明与测算

能源效率（EE）为本研究的主要解释变量。关于能源效率的测算本文选取了单要素能源效率测算方法。为了弥补该方法不能完全反映能源效率构成要素的缺点，本文在构建模型中引入其它控制变量来反映能源效率受到的经济环境、社会环境等因素的影响。

2.4 控制变量说明

①经济发展水平（PGDP）：选取京津冀地区2003-2017年的人均GDP作为经济发展水平的衡量指标。为取得每年GDP的实际值，本文以2000年为基期利用平减指数对人均GDP进行计算。

②产业结构（IS）：工业化的进程间接反映了区域经济产业结构，其中造成环境污染与破坏的主要产业为高能耗的工业与制造业。基于京津冀地区的污染排放特性，选择第二产业总产值与GDP的比重作为产业结构的代理变量引入分析模型之中。

③环境规制（ER）：环境污染治理政策，污染治理投资完成额等对改善环境有较大的影响作用，本文借鉴相关文献[13]的方法，将工业污染治理费用作为环境规制的代理变量并在此基础上进行人均处理。

④城镇化进程（UR）：有研究认为人口城镇化与土地城镇化都明显促进了环境的污染，其与环境污染呈现正向效应[14]，但城镇化进程中随着人们综合素质的提升也会对自然环境产生正向的促进作用。因此本文将城镇化率作为衡量城镇化进程的代理指标。

⑤对外贸易水平（OPEN）：对外贸易的发展可能带来的产业结构升级和技术效应外溢可能会抑制环境的恶化，并有一些学者认为对外贸易水平和环境污染之间存在着倒“U”型关系[15]。本文将实际利用外资与总产值的比重作为衡量对外贸易水平指标。

3  模型设定

本文通过京津冀地区2003年-2017年的面板数据分析能源效率对环境污染的影响。为探究能源效率是否对环境污染存在非线性的影响机制，本文将能源效率的平方项、次方项加入模型分析之中。为减少变量之间异方差所带来的影响，對所有变量进行了取对数处理，建立回归方程如下：

4  实证分析

4.1 单位根检验

为避免出现“伪回归”现象，首先应对各变量序列进行单位根检验，结果如表1所示。由表1可知，大部分原始变量不存在平稳性，但都在经过一阶差分后转变为一阶单整序列。

4.2 回归结果及解释

4.2.1 回归结果

本文在进行回归时，首先仅将能源效率这一指标作为解释变量进行回归，得到基准结果。在此基础上再进一步加入控制变量，以对模型进行稳健性检验。回归结果如表2所示。

从模型（1）的基准回归可知，能源效率的一次项系数为负，而二次项的系数为正，解释变量都通过10%的显著性水平检验。在加入控制变量后，能源效率的一次项、二次项系数正负性并未发生变化，且均通过5%的显著性水平检验。说明能源效率对环境污染影响存在着一个先抑制后促进的作用机制。从模型（2）可看出，在加入能源效率的三次项变量及控制变量后，能源效率的一次项，二次项系数与模型（1）一致，且三次项系数为负，均通过5%的显著性检验。说明能源效率对环境污染存在着一个先抑制后促进再抑制的过程。但由于基准回归时能源效率一次项、二次项系数发生变化，说明能源效率此时作为核心解释变量并不稳健。

4.2.2 回归结果解释与讨论

①京津冀地区能源效率对环境污染程度的“U”型影响。在京津冀地区第二产业能源效率较低水平期，二产能源效率的提升背后体现的相关技术进步对环境影响具有外溢效应，因此在初期对环境污染产生了抑制作用。能源效率的提升也带来了经济效应，经济发展水平较为落后的地区希望抓住机遇，重点发展高能耗产业，想利用规模经济效应拉动区域经济发展，高能耗企业集聚使能源消费总量急剧上升导致环境污染加重。

②京津冀地区能源效率对环境污染程度的倒“N”型影响。

在能源效率发展的后期，能源效率提升带来的外部环境改善效应开始显现，各地区政府开始利用多余的经济效益去改善产业结构。经过一段时间的调整，各地区产业结构趋于合理，能源效率普遍提升，环境绩效得以改善，能源效率又对环境污染起到抑制作用，但是抑制作用并不稳健。倒“N”型关系不稳健的原因可能有：第一，能源效率对外部环境的改善作用使得政治、经济、社会环境的各种因素对环境污染的影响作用越来越大，能源效率虽然起着主要影响作用，但这一结果更多是其他控制变量共同作用而形成的。第二，本文所选取的面板数据不足以充分反映能源效率发展后期对环境污染的抑制作用，本文数据仅截止到2017年，而京津冀地区的环境污染物排放的显著减少发生在2015年后。

5  政策建议

基于上述分析，本文为京津冀地区的可持续协调发展提出以下对策建议：

①统筹第二产业能源效率提升与各要素协调发展。不能仅仅依靠通过提升能源效率来显著改善环境质量，应该在保持能源效率稳定增长的同时决心推动能源结构改革，调整产业结构，引进先进管理政策，加强环境保护治理投资，调节区域平衡发展等要素同步进行。

②改变能源消费方式和能源消费观念，使粗放型消费方式向集约型消费方式转变。政府可以建立合理反映市场供求关系的能源价格长效机制，用能源价格约束能源消费。调整能源消费结构，改变企业特别是第二产业企业粗放型的生产方式，用转换效率高且环保的新能源代替煤炭消费刻不容缓。

③落实京津冀协同发展战略，推进能源一体化建设。各个区域之间加强协同立法、执法，政府可制定相关政策促进北京，天津及河北第二产业之间的互联互通，将先进技术及管理制度从发达地区引入落后地区，促进区域能源效率的整体提升。

参考文献：

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[4]李颖，徐小峰，郑越.环境规制强度对中国工业全要素能源效率的影响——基于2003-2016年30省域面板数据的实证研究[J].管理评论，2019（12）：40-48.

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