长江经济带产业结构升级对能源效率的影响研究——基于 2001～2017年数据

张建清 程 琴（武汉大学经济与管理学院，武汉 43007） （武汉大学中国中部发展研究院，武汉 43007）

引 言

十九大报告指出， “我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化，……必须坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，还自然以宁静、和谐、美丽。”整体而言，我国的能源资源较为丰裕，然而能源依赖性较强、消耗较为严重，提升能源效率对节约资源和改善环境至关重要 （刘赢时等，2018）［1］。截至目前，我国各地区的环境污染问题依然严峻，根据2016年世界银行发布的世界发展指标来看，中国环境污染持续恶化的趋势没有得到有效遏制。2017年，全球一次能源消费量达135.11亿吨油当量，比2007年增长了17%，中国一次能源消费量超过30亿吨油当量，位居世界之首。

改善环境的关键途径是提升能源利用效率（李国璋等，2010）［2］，对于提升能源效率的方式，大多数文献是基于技术创新的视角予以分析 （杨越等，2018等）［3］，实际上技术创新提升能源效率的作用方式不是直接的、一蹴而就的，而是主要通过推动产业结构升级，进而促进能源行业更新换代和结构优化。进行能源行业的结构调整，可以提高生产效率，稳步有效地促进能源效率的提升。与此同时，通过技术与产业的融合发展来促进产业转型升级和创新发展也是区域经济发展的重要抓手。

当前长江经济带的重要任务之一是建设 “绿色生态廊道”，实现经济、社会与生态环境协调可持续发展。长江经济带在保持经济高质量增长与绿色发展的同时面临着资源要素约束趋紧的巨大压力。2016年国家发改委等三部委联合发布了《长江经济带创新驱动产业转型升级方案》，该方案明确表示要推动产业结构转型升级绿色化、生态化。2018年4月，国家主席习近平于武汉主持召开 “深入推动长江经济带发展”座谈会并发表重要讲话，强调 “协同推进生态优先和绿色发展新路子”及 “努力打造长江经济带成为有机融合的高效经济体”。解决长江经济带工业发展与生态环境的矛盾是决策者面临的重大问题，探索通过产业结构转型升级提升长江经济带能源效率的方法和途径具有重大的理论与现实意义。

1 文献综述

关于产业结构升级和能源效率，学界进行了大量的理论与实证研究。早在 《资本论》中马克思便勾勒出了产业结构升级的方式，认为产业结构升级是农业向工业转变和过渡的过程，此后，一些文献着重于梳理产业结构升级中的基本概念 （Smith等，1776）［4］，对于产业升级的基本内涵与内在联系也进行了诸多讨论与争论 （朱卫平等，2011）［5］。除此之外，产业结构升级的内在机制也是学者们研究的重点。 Michael Penede （2003）［6］认为收入弹性、结构红利以及区位等均会对产业结构升级产生作用。随着经济全球化分工的进程加快，产业升级被放置在更加宏观的视野下予以研究，绿色化和低碳化被认为是产业结构升级的关键发展方向 （钟超等，2018）［7］。学者们对能源效率问题也进行了大量研究，研究方向通常集中于能源效率的测度、影响因素方面 （Zhu和Chen，2019；梁广华， 2012）［8，9］。

产业结构升级过程中伴随着能源结构以及效率的变化 （邓光耀，2018）［10］，对于产业结构升级与能源效率之间存在的关系，目前学术界持两种不同的观点：（1）产业结构升级能够促进能源效率的提高。许淑婷等 （2018）［11］运用耦合度模型研究中国沿海地区产业结构与能源效率的关系，认为虽然第三产业的比重会对能源效率产生正相关的影响，但这种影响并不是简单线性的； （2）产业结构升级并非能源效率提高的主要因素。毛雁冰等 （2012）［12］认为，在现有技术水平下，盲目降低第二产业在整个产业中的比重不但无法提高能源效率，反而会造成经济产出的大幅度下降，应当通过提高技术水平来提升能源效率。

纵观国内外对产业结构升级与能源效率关系的研究，可发现目前相关研究存在如下空间有待扩展：（1）国内外大多数学者认同产业结构升级能够促进能源效率的提高，其中较为普遍的研究方法是线性模型分析。当前我国正处于经济转型时期，经济规律的非线性性质会非常明显，模型设定的函数形式可能依赖于某一个门槛变量的变化而发生改变，那么产业结构升级会不会带来能源依赖度降低？产业结构升级是否会对能源效率存在门槛效应？（2）目前国内研究的研究对象大多是全国或以省为单位的样本，几乎没有学者对长江经济带产业结构升级与能源效率的关系进行研究，采用非线性方法对该命题进行研究也尚属少见，故基于长江经济带研究产业结构升级与能源效率的内在联系也是本文一个可能的创新点。有鉴于此，本文将结合我国区域发展的具体国情，具体深入地分析在长江经济带上、中、下游地区，产业结构升级对能源效率产生的效应，为实现能源效率提升和产业结构升级的 “双赢”局面提供具有针对性的政策建议。

2 理论假说

理论研究表明能源效率差异不仅仅存在于地区之间，不同产业间能源效率的差别同样不容忽视 （Xiong等， 2019）［13］， 计量研究也表明能源效率与产业结构存在显著的互动关系，产业结构升级对能源效率有正向推动作用 （江洪和赵宝福，2015）［14］。当一个国家或者地区产业结构由重工业为主导向轻工业为主导转变时，有利于降低国民经济系统的能源消耗强度，提高能源效率（Li和 Shi， 2014）［15］。 基于以上研究基础， 提出如下假设：

H1：一个国家或者地区产业结构升级总体上可以正向推动能源效率提升。

城市工业的集聚提高了能源的利用强度，产业内能源消费也水涨船高 （J Malinauskaite等，2019）［16］，由于产业发育、发展水平迥然有异，各地区的产业能源消费以及使用效率也存在一定差别 （邓光耀，2018）［10］。区域间产业结构存在差异性是区域发展的典型事实，夏四友等 （2017）［17］分析了能源富集区产业结构时空差异与演化过程，结果表明该地区产业空间集聚差异性较为明显，表现为第三产业的集聚程度最高，第二产业集聚程度居中并伴有下降倾向，第一产业集聚程度最低并呈低水平稳定状态。结合以上研究文献，提出以下理论假说：

H2：由于区域的产业发育、发展水平不同，产业结构对能源效率的作用存在区域的差异性。

产业发展过程中技术、社会资源的分享可以促进能源效率的提升，然而产业结构变动过程中产生的拥挤效应和搭便车效应会降低能源的分配和使用效率 （Hongli Zhao等， 2019）［18］。 产业结构升级具有不同的方向，如数量型的产业结构升级可能不能显著提高能源效率，而技术进步推动型的产业结构升级可以推进能源效率提升，有必要将产业结构对能源效率的影响从单一的线性影响关系推广到非线性影响关系 （罗朝阳和李雪松，2019）［19］。基于以上研究文献，现提出本文第3条理论假说：

H3：产业结构升级过程产生的一些效应会影响产业结构升级对能源效率的作用方向，产业结构升级对能源效率的影响存在门槛效应。

3 指标说明与数据描述

3.1 指标说明

本文的被解释变量为能源效率 （ee），解释变量为产业结构升级 （isu），控制变量为物质资本（k）、 人力资本 （l）、 人民币汇率 （rmbrate）、 出口额 （export）。各变量的解释与测算方法如下：

能源效率 （ee）：本文的被解释变量为能源效率，用ee来表示，参照吕明元等 （2016）［20］的研究方法测度能源效率，ee等于gdp除以能源消费量 （万吨标煤）。能源消费包括煤炭、焦炭、石油、原油、汽油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气、电力。

产业结构升级 （isu）：本文的解释变量为产业结构升级，用isu来表示。对于产业结构升级指标，本文借鉴焦勇 （2015）［21］的成果，采用第三产业增加值与第二产业增加值的比值来计算。

物质资本 （k）：本文根据多数研究者的做法，资本存量选用固定资产总值并进行了适当的处理。本文基准年 （2005年）的资本存量采用单豪杰 （2008）［22］提供的数据求得。物质资本 （k）的单位为亿元。

人力资本 （l）：本文用各省的人均受教育年限来衡量人力资本水平。计算公式为：小学×6＋初中×9＋高中×12＋大专及以上×16，单位为年。

人民币汇率 （rmbrate）：本文运用直接标价法计算人民币兑换美元的报价。人民币汇率会影响进出口，能够基于能源替代与进出口影响碳价，进而影响能源效率 （王倩和路京京，2018）［23］。

出口额 （export）：本文出口额来源于 《中国统计年鉴》，单位为万美元。

本文数据主要来源于 《中国统计年鉴》、 《中国区域统计年鉴》以及 《中国能源统计年鉴》等。鉴于2000年及以前年份的能源消费数据缺值较多，因此选取的数据时间跨度为2001～2017年，样本范围是长江经济带11个省市自治区。

3.2 数据的描述

表1显示，本文的样本量为187个，能源效率（ee）的平均值为1.142，标准差为0.505，其中能源效率最低为0.241，最高数值为2.492。产业结构升级 （isu）的平均值为0.914，标准差为0.242，最小值为0.587，最大值为2.339。控制变量的数据描述见表1，不再一一赘述。

表1 变量的描述统计

图1 长江经济带能源效率和产业结构升级的变化趋势

图1 反映的是每一年长江经济带能源效率和产业结构升级指标的平均值，2001～2011年，长江经济带能源效率有轻微幅度的提升，而产业结构升级没有上升的趋势，且有一定的波动性。2012～2017年，长江经济带能源效率有较大幅度的提升，产业结构升级也有一定的上升趋势，但上升的速率没有能源效率上升的速率快。

4 实证结果分析

4.1 计量模型设立

为了考察产业结构升级对能源效率的影响，参考吕明元等 （2016）［20］的做法，本文建立如下的基本计量模型：

上述计量方程中，各符号的含义如下：下标i表示地区，t表示年份，变量含义见3.1的描述，c是常数项，u表示一系列控制变量，ε表示随机误差项。

4.2 基准回归结果

本文进行平稳性结果检验，通过LLC检验可发现能源效率、产业结构升级的一阶差分均通过了平稳性检验，原变量没有通过平稳性检验，所以可以进行后续计量分析。经过豪斯曼检验，Chi2（4）值为26.98，p值为0，认为应该采用固定效应模型，而非随机效应模型，基准回归得到的计量结果如表2所示。

从模型 （1）来看，不加控制变量的情况下，产业结构升级这个指标上升1%，能源效率会提高0.9460%，它们之间的关系是显著为正的，说明第三产业相比于第二产业更能提高能源效率。由于计量模型（1）显著性不高，因此计量模型（2）和（3）加入了控制变量，结果R-squared显著升高。模型（2）主要说明了控制变量与能源效率之间的关系。物质资本每升高1%，能源效率升高0.0001%；人力资本每升高1%，能源效率升高0.2372%，但不显著；人民币汇率每升高1%，能源效率降低0.0495%，因为如果我国人民币汇率上升，会刺激进口，而过于依赖进口可能会出现对本国能源技术开发不完全的情况，人民币汇率将对能源效率产生间接的负面作用；出口额的系数为正，可能是偏向于出口，未能较好利用进口产品和技术进行能源开采加工等。在模型 （3）中，产业结构升级每提高1%，能源效率提高0.1834%，从而支撑了本文的基本理论假说：产业结构升级可以促进能源效率的提升。

表2 基准回归的实证结果

下面将长江经济带分为上游、中游、下游（上游：重庆市、四川省、贵州省、云南省；中游：江西省、湖北省、湖南省；下游：上海市、浙江省、江苏省、安徽省），继续深入分析长江经济带产业结构升级与能源效率的关系以及长江经济带不同位置产业结构升级与能源效率关系的差异性。

表3 长江经济带上、中、下游实证结果

从主要的计量结果来看，如从上游 （2）可以看到，产业结构升级每提高1%，能源效率提高0.2260%；而中游 （2）中，产业结构升级的系数为负，说明中游的产业结构升级没有提高能源效率；再看下游 （2），产业结构升级的系数为0.4955，高于上游的系数，这说明下游的产业结构升级显著的提高了能源效率，这可能是因为上海、江浙一带地理位置存在优势，有一些外资企业，可以利用较先进的外来技术从事能源行业，不仅可以进行产业结构升级，还能提高上游地区的能源效率。

4.3 门槛计量回归结果

结合汉森 （Hansen， 1999）［24］所发展的门槛回归模型，本文构建了如下的门槛模型：

在计量模型 （2）中，各变量的涵义与 （1）相同。另外，γ为特定的门槛值，J1和J2是指示函数，即对于GDP＜λ，J1＝1或者J1＝0，对于GDP＜γ，J2＝1或者J2＝0，ε为随机干扰项。 本文首先检测是否存在一重门槛效应，计量结果如表4所示。

表4 一重门槛计量回归结果

门槛回归的门槛变量为GDP，一重门槛回归的区间为［11482.2998，11702.8203］， 门槛值为11648.7002，门槛 （1）和门槛 （2）的门槛变量值和门槛区间都一样，以门槛 （2）为例，在［11482.2998，11648.7002］范围内， 长江经济带产业结构升级对能源效率提升的边际作用为0.042；产业结构升级对能源效率提升的边际作用为0.2838，产业结构升级对能源效率提升先呈现出较小幅度的增长，当GDP达到11482.2998亿元时再呈现较大幅度的增长趋势。本文继续做二重和三重门槛值检验。结果显示一重和二重门槛值均通过显著性检验，三重门槛没有通过显著性检验。双重门槛回归的结果与单重门槛得到的结果系数大小有差别，但是系数正负号基本保持一致，双重门槛值为15046.4502。表明GDP达到15046.4502亿元之前，产业结构升级对能源效率的作用为负；在GDP越过15046.4502亿元之后，产业结构升级对能源效率的作用关系为正。

5 结论与政策建议

本文在分析产业结构升级与能源效率关系的基础上，依据2001～2017年我国长江经济带11个省份的面板数据，实证分析产业结构升级对长江经济带能源效率的影响。研究表明：（1）从整体上看产业结构升级可以正向推进长江经济带能源效率的提升；（2）长江经济带中游地区产业结构升级未能有效推进长江经济带能源效率的提高，上游地区产业结构升级对能源效率的促进作用低于下游地区，技术、资金与人力资本均可提高能源效率，汇率波动则对能源效率存在负面效应；（3）产业结构升级对长江经济带能源效率的作用存在一重门槛和双重门槛效应，门槛效应与总量GDP存在一定关系。单重门槛值为11482.2998亿元，双重门槛值为15046.4502亿元。

在经济高质量发展的现实要求下，促进产业结构升级与提高能源效率协调发展具有重要的政策涵义。主要有以下几点：

（1）合理调整产业结构，积极探索产业结构升级与能源利用的良性机制，产业结构调整应该与能源行业形成良性互动，降低信息不对称和交易成本；（2）提高长江经济带上中下游的能源产业衔接程度，加大中游地区能源产业升级的驱动力，引进先进技术、资金与人力资本要素，着力提升中游地区能源产业的能源效率。另外也要注意合理规避汇率波动以及出口贸易环境恶化对能源行业产生的不利冲击；（3）进一步扩大长江经济带经济增长总量，通过规模经济作用带动其产业升级转换，通过产业结构升级进一步提高长江经济带能源效率，加速推动长江经济带建设绿色化和生态化。