中国能源效率地区差异及其成因研究——基于随机前沿生产函数的方差分解

摘要：本文提出了基于随机前沿生产函数的地区能源效率差异分析框架，并采用方差分解方法测算了１９８０￣２００５年中国能源效率地区差异中各因素的作用大小，结果发现：（１）全要素生产率、资本—能源比率和劳动—能源比率差异的平均贡献份额分别为３６．５４％，４５．６７％和１７．８９％；（２）全要素生产率差异的作用在不断提高，是中国能源效率地区差异扩大的主要原因；（３）此外，增长方式趋同的东部地区能源效率也存在显著收敛趋势，而中西部能源效率内部差异呈现波动性变化。

以上结论的政策含义是，只有改善中西部地区的资源配置效率并促进区域间的技术扩散才能有效提高落后地区的能源利用效率。

关键词：能源效率地区差异随机前沿生产函数方差分解一、引言能源是现代经济增长不可或缺的投入要素，对各国经济发展都有决定性影响，能源过度消费所带来的资源耗竭和环境问题已经成为２１世纪人类发展的重大挑战之一。

改革以来，能源为中国经济的持续快速增长提供了重要的“动力支持”，然而随着经济水平的不断提高，粗放式的能源消费对经济发展和环境保护的压力越来越大，提高能源效率是中国当前最为迫切和重要的问题之一。

由于幅员辽阔、空间发展不平衡，中国各地区能源效率存在很大差异，如果落后地区能够赶超发达地区的能源利用水平，将极大地提高总体能源效率。

例如，２００５年宁夏万元ＧＤＰ能耗为３．５５吨标准煤，而广东仅为０．６８吨标准煤，如果前者能够达到后者能源效率的１／４，就可以节约２０％以上能源消费，完成国家提出的“十一五”节能目标。

目前，关于中国能源效率的研究大多是对于产业结构和生产技术影响的考察，主要集中于从产业结构升级和生产技术进步两个角度探求提高能源效率的潜力与途径（如史丹、张金隆，２００３；韩智勇等，２００４；蒋金荷，２００４；周宏、林凌，２００５等），其基本分析方法———指数分解方法，比较适合分析一个国家或地区的能源效率的变化趋势，而不能很好解释其能源效率水平的决定，所以不适合地区差异研究（王玉潜，２００３；吴滨、李为人，２００６）。

此外，邹艳芬、陆宇海（２００５）和高振宇、王益（２００６）等利用空间计量和聚类分组等方法对中国能源效率的区域特征和空间相互影响的研究，也不能回答是什么原因造成了中国地区能源效率的巨大差异。

虽然近来有学者开始尝试从地区间能耗差异角度测算各地区节能潜力（ＨｕａｎｄＷａｎｇ，２００６；史丹，２００６等），但由于缺乏对能源效率差异形成机制的深入分析，实际上仍然不能说明我们应当如何挖掘这些潜力。

最近，魏楚、沈满洪（２００７）采用数据包络分析（ｄａｔａｅｎｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎａｌ－ｙｓｉｓ，ＤＥＡ）方法测算并比较各地区能源利用效率，但是他们将各地区全部经济活动的技术效率作为能源利用的技术效率，存在一定问题；而且，基于数据包络分析的效率指数测算仅仅能＊本文为史丹主持的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（批准文号５０５５６００２）”的阶段性成果。

中国能源效率地区差异及其成因研究＊———基于随机前沿生产函数的方差分解□史丹吴利学傅晓霞吴滨够反映各地区能源效率的变化情况，同样难以比较地区能源效率水平并分析其原因。

为从理论上说明中国能源效率地区差异的影响因素及其机理，并对各种因素的作用大小进行实证分析，本文提出了基于生产函数的地区能源效率差异分析方法，从而能够在经济增长的框架下研究能源效率及其地区差异，并采用方差分解方法测算不同要素对地区能源效率差异的影响程度。

同时，对于地区技术进步的差异化处理和制度因素的引入使得本文的生产函数估计和能源效率差异分解更为符合中国改革以来的经济现实，有利于找到更为可行的提高能源效率之策。

利用１９８０￣２００５年２８个省级地区的面板数据，本文得到以下主要结论：（１）改革以来各地区全要素生产率、资本—能源比率和劳动—能源比率的差异都对地区间能源效率差异有较大影响，平均贡献份额分别为３６．５４％，４５．６７％和１７．８９％；（２）从变化趋势来看，资本—能源比率和劳动—能源比率差异的作用在缩小，全要素生产率差异的作用在不断提高，是中国能源效率地区差异，特别是东西部地区间差距不断扩大的主要决定力量；（３）此外，由于增长方式及由此决定的全要素生产率不断接近，东部地区能源效率差距呈现明显缩小的趋势，而中西部地区由于体制转轨进程参差不齐，内部能源效率差异呈现波动性变化。

以上发现的政策含义在于，仅仅从微观技术层面或产业结构方面着手不能有效地缩小各地区，特别是东西部地区间的能源效率差异，只有加快推进中西部地区的市场化改革和对外开放，才能促进包括能源技术在内的技术扩散、改进地区资源配置效率，从而提高落后地区的能源利用效率。

本文其余部分的结构安排如下：第二部分描述改革以来中国能源效率地区差异状况、变化趋势及其因素构成等方面的基本事实；第三部分提出基于生产函数的地区能源效率差异分解框架；第四部分讨论技术进步设定、随机前沿生产函数估计方法并报告了估计结果；第五部分分析了全国各地区、东西部地区之间和三大地带内部能源效率差异的影响因素及其贡献份额；最后第六部分总结全文。

二、事实描述典型化事实（ｓｔｙｌｉｚｅｄｆａｃｔｓ）是经济学研究的出发点，例如对经济增长和金融市场典型化事实的概括都极大地推动了宏观经济研究的发展（王诚，２００７）。

虽然有学者尝试总结中国经济增长和地区差异的典型化事实（林毅夫等，１９９８），但目前对能源效率地区差异的归纳还比较少，因而本文首先对基本事实进行初步地描述和总结。

不过，值得指出的是，尽管人们对能源效率问题关注程度不断提高，但不同领域研究对能源效率的定义和分析角度确有很大差别，例如技术领域更为关注能源生产、转化、传输、存储等环节的效率损失，企业应用中最为关心的往往是能源投入的成本和供应问题。

本文研究的是地区经济活动中能源总体的利用效率，因而将地区能源效率定义为地区产出总量与能源投入总量的比率，其中产出采用地区生产总值（ＧＤＰ），能源投入采用地区能源最终消费实物量。

实际上，我们定义的能源效率指标与另一常用的能源效率分析指标———能源强度（ｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）互为倒数，都是反映经济活动中能源消费与产出增长关系的偏要素生产率（ｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）指标，只不过后者通常用以描述行业或技术对能源的依赖或消耗程度，在技术或产业领域应用较多；而前者数值越高则表明该地区能源效率越高，在生产率分析中更便于叙述和理解。

首先我们计算了１９８０￣２００５年中国各地区能源效率水平，结果见表１。

从中可见，改革以来各地区能源效率都有大幅提高，但地区之间差异很大，效率最高地区的能源效率平均水平大约是效率最低地区的５倍。

从东中西三大地带（说明见附录）来看，经济相对发达的东部地区能源效率比较高，１９８０￣２００５年间一直高于全国平均水平；中西部地区能源效率较低，特别是西部地区与发达地区的差距越拉越大（参见图１）。

如果以全国平均水平为１，１９８０年三大地带能源效率的比率为１．２０∶０．８５∶０．９４，东部地区最高，中部最低，西部介于二者之间；１９９０年变为１．２５∶０．８７∶０．８９，中西部地区效率更为接近，东部与中西部差异略有扩大，但变化幅度不大；到２００５年这一比率为１．４０∶１．００∶０．７１，东部能源效率显著高于其他地区，中部也与西部拉开了一定距离。

其次，为考察各地区能源效率的总体差异及其变化趋势，我们计算了全国和三大地带能源效率的对数标准差，结果表明中国能源效率地区差异的变化趋势大体可以分为３个阶段：第一，在１９８０￣１９９０年间，全国和各地区的差距基本都在缩小；第二，１９９０￣２００２年全国和西部地区差距明显扩大，而和东部地区差距则显著缩小，中部地区总体上变化趋势不明显；第三，２００３年以后全国和各地带地区差距都有缩小趋势，但这一态势能否持续现在还不能做出判断（见图２）。

这表明，改革以来全国各地区能源效率的总体差异在波动中不断扩大，但东部和中西部地区的差异变化有很大区别。

为进一步确认这一事实，我们利用Ｑｕａｈ（１９９６）提出的收入分布动态（ｉｎｃｏｍｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓ）方法更为直观地刻画了地区能源效率差异的变化过程，发现各地区能源效率分布逐步从“单峰”向“双峰”转变（参见图３）。

这意味着改革以来地区能源效率差异的确呈现明显的分化趋势，从而出现了所谓的“俱乐部收敛（ｃｌｕｂｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）”现象①，即一部分地区能源效率趋向于高水平均衡，另一部分地区趋向于低水平均衡。

第三，为具体分析地区内部差异及地区间差异对总体差异的影响，我们计算了各地区能源效率的Ｔｈｅｉｌ指数，并对总体差异进行了地区构成分解。

结果发现，东部地区内部差异是构成全国地区差异的最主要原因，但贡献份额在不断下降，已从改革初期的近６０％下降到目前的３５％左右；中部和西部地区内部差异的贡献份额比较小，变化也不大，基本上稳定在１０％￣１５％左右；相应地，地区间差异的影响却不断增大，贡献份额从１９８０年的不足１０％增加到目前的３０％以上，已经与东部地区内部差异的作用不相上下（见图４）。

这同样表明，改革以来中国各地区能源效率存在较大差异，虽然东部地区呈现显著的趋同趋势，但与中西部地区的差异总体上不断扩大，三大地带之间的能源效率差异已经成为造成中国能源效率差异的主要原因，并将决定今后中国地区间能源效率差异的变化趋势。

以上发现可以概括如下：第一，经济发展水平与能源利用效率高度相关，经济发达地区能源利用效率比较高；第二，总体而言，改革以来能源效率的地区差距在扩大，特别是东部地区与中西部地区的差距一直没有缩小的趋势；第三，东部地区的内部差距在显著缩小，三大地带之间的差距对全国各地区总体差距的影响越来越大。

同时，这些事实也提示我们，仅仅从产业结构变化和行业能源效率改进角度进行能源效率分解不能全面解释能源效率地区差异，还必须要从经济增长的视角来研究中国能源效率及其地区差异问题，因为只有对能源消费与经济增长关系进行深入分析才能揭示能源效率及其地区差异的决定因素，并从而找到缩小其地区差距的有效途径。

三、地区差异的分解框架从理论上讲，能源效率是一种偏要素生产率指标，受经济中诸多因素，特别是生产过程中其他要素的影响，因此生产函数是能源效率分析的自然起点。

大多数经验研究（李京文、钟学义，１９９８；Ｗｕ，２００３；ＣｈｏｗａｎｄＬｉｎ，２００２等）表明科布—道格拉斯生产函数能够较好地描述中国的经济增长现实，因而本文也采用这一形式，方程如下：Ｙｉｔ＝ＡｉｔＫαｉｔＬβｉｔＥγｉｔ（１）其中Ｙｉｔ表示ｉ地区ｔ时期的产出，Ａｉｔ表示广义技术（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）水平，或者根据增长核算的术语称之为全要素生产率（Ｔｏｔａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ），Ｋｉｔ表示资本投入，Ｌｉｔ表示劳动投入，Ｅｉｔ表示能源投入，α，β和γ分别为资本、劳动和能源的产出弹性，当α＋β＋γ大于、等于或小于１时，经济中要素投入的规模报酬递增、不变或递减。