能效研究方法和中国各地区能源效率的比较

[收稿日期]　2007-12-20[基金项目]　国家自然科学基金项目“我国能源利用效率及其影响因素分析”(50556002)[作者简介]　杨红亮(1974—),男,河南周口人,亚洲开发银行东亚局能源处职员,经济学博士;史　丹(1961—),女,天津市人,中国社会科学院工业经济研究所能源经济研究中心主任,研究员,管理学博士,博士生导师;感谢匿名评审人提出的意见,笔者已作了相应的修改,本文文责自负。

能效研究方法和中国各地区能源效率的比较杨红亮1,史　丹2(11亚洲开发银行东亚局能源处,菲律宾马尼拉;21中国社会科学院工业经济研究所能源经济研究中心,北京　100836)[摘　要]　如何科学地评价各地区能源效率(E E )的现状是中国实现“十一五”节能降耗战略目标的重要的科学前提和保证。

使用一种单要素方法和三种全要素方法对以2005年数据为基础的中国各地区的能源效率的比较研究表明:(1)全要素方法在揭示一个地区要素禀赋结构对其能效的影响方面有着传统的单要素方法替代不了的优势。

(2)即使以国内的先进能效水平做参照,中国的总体能效水平也还很低。

如果各地区可以达到上海等先进地区的能效水平,中国大约可以节约30%左右的能源消耗。

(3)东西部之间巨大的能效差距表明了在现阶段实现地区间节能合作、推动先进生产技术在东西部之间扩散的现实必要性。

[关键词]　能效分析方法;单要素能源效率;全要素能源效率;地区差异[中图分类号]F40712[文献标识码]A [文章编号]1000—596X (2008)03—0012—09 能源效率(以下简称能效)问题在很多国家的公共政策的制定中都占据着重要位置。

中国提出“十一五”期间GDP 能耗降低20%的目标,科学地评价能效变得格外重要。

本文评价分析了相关的研究和各种能效的分析方法。

然后运用多种方法对我国各地能效进行了分析比较,最后对结果进行讨论并提出政策建议。

[1]一、有关的能效研究目前国内国外关于能效的研究有很多。

根据不同的产出和投入的度量方法,能效有不同的变种形式。

[2]为了避免混淆,本文中根据能效指标考察的生产要素的多寡把它粗分为单要素能源效率和全要素能源效率(或称多要素能源效率)。

21(一)单要素能源效率单要素能源效率常被定义为一个经济体的有效产出(usef ul outp ut)和能源投入(energy inp ut)的比值。

在生活中最为常用的单要素能效指标是GDP能耗指标。

使用单要素能效指标对中国的能效状况进行分析的文献又可以粗分为两类。

第一类是将中国和发达国家的能效进行对比,以发达国家作为基准来发现中国的能效水平。

大多数的比较发现,如果按照汇率法去计算G DP能耗,中国的能耗水平是世界平均水平的313倍,是印度的112倍,美国的315倍,德国的516倍,日本的712倍;[3]如果按照购买力评价的方法计算,则中国的能耗是美国的0182倍,德国的1105倍,日本的112倍;[4][5]如果直接用物理量能耗指标进行比较,则中国的GDP能耗和欧洲1990年的能耗水平基本相当,大致相当于日本在20世纪70年代的水平。

[4]第二类研究是对可能影响能效的各种因素进行分析以期找出可以提高中国能效的方法和途径。

此类研究的代表有:史丹认为产业结构的调整促进了能源效率的提高,但这种影响的作用正在逐渐减小。

[6]周勇、李廉水认为技术进步使能效的提高在实践上成为可能。

[7]单要素能效指标简单易懂、便于使用,但其也有不少问题。

以GDP能耗指标为例,其一,它不能够反映能源利用的基础技术效率。

[8]其二,因为GDP能耗指标反映的是社会生产的总体状况,所以使用GDP能耗指标也就抹杀了产业间的技术差别和能效差别,不能够表征国民经济体中各个不同产业在能源利用效率上不同的发展变化情况。

[9]其三,GDP是一个经济体中各种不同生产要素的综合产出,只有能源要素投入无法完成社会生产活动。

GDP能耗指标无法反映劳动力及其他生产要素对能源投入的替代效应。

[10][11]其四,因为一个经济体中使用的能源种类很难唯一,很多研究都表明种类不同的能源形式在根据现有技术使用时会有不同的利用效率差异,[2]而GDP能耗指标只是经济体的总产出的货币表现与总的能源投入之间的比值,因此无法对能源结构不同的经济体之间的能源效率差异做出有效反映。

因为以上缺点,有学者建议把单要素能效指标和其他生产率指标,比如说劳动生产率指标、资本生产率指标等结合起来使用。

[12]这种把单要素能效指标和其他要素相结合的方法虽然在一定程度上弥补了单要素能效指标的不足,但还是无法全面解决上面列举的单要素能效指标的问题。

这就是进行全要素能效分析的必要性所在。

(二)全要素能源效率全要素能源效率的方法来源于微观经济学上的全要素生产理论。

社会生产的各投入要素在一定程度上可以相互替代,而决定最终产出的并非是能源或人力等某一个生产要素,而是各种生产要素的组合。

全要素能效可以使用不同的统计分析方法来确定效率前沿。

近年来见于文献的全要素能源效率的分析文章使用的方法都是D EA,[10][13]其中以胡和王(Hu and Wang)更有代表性。

[10]胡和王使用D EA的方法对中国各地区在1995—2002年间的全要素能源使用效率做了比较研究。

[10]在图1中,A,B,C,D分别代表四个具有不同资源禀赋条件的地区。

地区C和D虽然具有不同的资源禀赋条件,但它们分别代表了在它们各自的资源禀赋结构下的最佳能源利用水平,它们共同确定了现实条件下的效率前沿I-I′的位置。

A和B运行于效率前沿之外,和运行于效率前沿上的地区C和D相比,它们的能效水平还有一定的差距。

地区A在效率前沿上的投影是A′,A′代表了A在不改变其生产要素结构的条件下所能达到的最佳能源利用水平,换句话说,A′是A改进能效的目标值。

线段A A′表明了A相对于效率前沿的距离,同时也说明了如果A提高能效后可以节约的资源量。

胡和王考虑到了社会生产中可能出现的能源投入的冗余现象。

[10]如图1所示,地区B在效率前沿上的投影是B′,但同C相比,B′生产同样的产出但却消耗了更多的能源。

线段B′C代表相对于C 的B′的能源消耗冗余。

因为发生了能源消耗冗余,所以B最终的改进能效的目标值是C而不是B′。

因此,胡和王将一个地区的能源效率定义成了该地区能源使用的目标值和实际值之间的比值。

31胡和王在研究中考虑了GDP生产的四种投入要素,包括劳动力、资本储量、能源以及各地区的生物质能使用量。

[10]因为生物质能的使用在现实中难以测度,胡和王用一个地区的耕地面积作为该地区的生物质能使用量的替代。

他们的结论认为: (1)人均GDP最高的东部地区的能源效率最高,其次是人均GDP最低的西部地区,人均GDP在全国处在中间位置的中部地区的能源效率最低;(2) 1995—2002年,除西部地区,东部和中部地区的能源效率都有不同的提高;(3)1995—2002年,有四个省市的能效一直保持在最高的状态,其中上海、福建和广东是在东部地区,只有一个省四川(包括重庆)是在西部地区。

胡和王的研究主要有以下三点贡献:首先,这篇文章是目前文献中使用全要素方法分析中国能效问题的探索之作。

其次,作者在文章中定义了一个新的全要素能源效率指标,减少了在DEA环境下出现的能源使用冗余现象对能效指标的不利影响。

再次,以往的文献多使用国际数据做标杆,在这篇文章中,作者从比较国内各地区之间能效利用差别的角度描述了中国能效问题的现状。

胡和王的研究的缺点是:首先,从本质上说DEA模型测定的是基于样本数据的相对效率指标,因此,从严格意义上,胡和王测定的各地区不同年度的效率指标值不具有可比性。

其次,胡和王在研究中考虑到了各地区对生物质能的不同利用状况对商品能源消耗的影响,但对变量选择却不完全合理。

这是因为:第一,直至今天中国各地仍缺乏对稻草、秸秆等生物质能的规模化工业利用,在各地作为生物质能使用的稻草、秸秆等很多都只是作为农村的生活用燃料而加以利用,耕地面积比较多的地区如果经济比较发达未必就一定比耕地面积比较少的地区使用更多的生物质能。

第二,按照作者对中国东部、中部、西部的划分方法,中部省份平均拥有的耕地面积要比东部和西部各省市区的平均值大得多。

也就是说,胡和王对变量的选择从一开始就让中部省份输到了起跑线上。

[10]魏楚和沈满洪基本上延续了胡和王的研究方法。

[13]他们使用1995—2004年的分省数据对各地区的能源效率做了计算,并根据计算结果对作者认为的可能对能源效率有影响的因素进行了计量分析。

他们的研究结论表明:根据各地区能源效率的计算结果,全国能效最高的4个地区为黑龙江、上海、云南以及海南,能效最低的4个地区是山西、贵州、宁夏以及甘肃。

在对能源效率可能有影响的因素方面,他们认为政府对市场经济的干预对能源效率有负面影响,对外开放程度对能源效率具有正面影响,制度变量对能源效率的影响并不显著。

魏楚和沈满洪的研究有以下贡献:首先,作者在胡和王研究的基础上进一步比较和区分了能源生产率和能源效率,指出了传统的能源生产率指标在解释能源效率时的内在缺陷。

其次,从全要素能源效率的角度,作者认为从变化趋势上看,1995—2004年大多数省份的能源效率都符合“先上升,再下降”的特点。

这和史丹基于单因素方法的结论相似。

[1]其三,在文中作者对可能影响全要素能源效率的因素做了积极探索。

魏楚和沈满洪的研究也有其缺点,其中最主要的就是在对基于DEA模型的能源效率指标设计计量模型时,没有顾及各变量本身的数学统计特性。

这是因为,基于DEA模型的效率指标的统计分布一般是未知的。

如果模型使用的各变量之间存在比较强的相关性的话,比如各省市区的GDP和其市场化程度之间、各省市区的GDP和其进出口额之间等,计量模型的结果就会出现比较大的偏差。

[14](三)现有能效研究方法的优缺点以上分析表明:现有的研究方法,无论是传统的单要素方法和基于DEA的全要素方法,都有其自身的优点和缺点。

总的说来,单要素方法使用起来简单、容易理41解,但它忽略了资本与劳动对GDP的贡献及能源使用和劳动力、资本之间的替代效应。

同单要素方法相比,全要素方法在这方面拥有很大的优势,它不但可以比较准确地衡量生产要素之间的替代效应,也可以反映出一个地区在一定生产要素结构下的能源使用的综合水平。

然而全要素方法也有其缺点。

首先,全要素效率指标具有相对性。

这个相对性体现在两个方面:一是效率前沿的相对性;二是数据样本大小的相对性。

其次,DEA方法具有自身缺陷。

从本质上讲, DEA方法是一种极值方法。

它在对效率前沿进行估计时容易受到样本数据的质量的影响。

一般来说,研究中国能效问题所使用的很多数据误差相对来说都比较大,因此基于D EA方法得到的数据结果需要更为严格的检验。