韓中合 劉明浩 吳智泉
(1.華北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,河北保定 071003;2.吉林大學(xué)數(shù)量經(jīng)濟(jì)研究中心,吉林 長春 130021)
隨著我國能源消耗量的快速增長,能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻。能源問題已成為制約我國許多地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,同時(shí)環(huán)境污染問題也日益凸顯。因此,大力推進(jìn)節(jié)能工作具有十分重要的意義,是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的基本條件。在開展節(jié)能工作過程中,制定符合中國發(fā)展實(shí)際的節(jié)能目標(biāo)與節(jié)能方案,是有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能的必然要求。而節(jié)能潛力是否存在以及節(jié)能潛力的分布是節(jié)能目標(biāo)規(guī)劃工作中首要面臨的問題。
概括來說,節(jié)能潛力主要包括技術(shù)節(jié)能潛力、管理節(jié)能潛力與結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力等。結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力又可以分為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、要素結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)等的節(jié)能潛力。目前,在要素替代與互補(bǔ)關(guān)系的研究方面已取得了大量的研究成果,Bemdt and Wood根據(jù)美國1947-1971年制造業(yè)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn),能源與勞動(dòng)力之間呈現(xiàn)輕微的替代關(guān)系,而與資本之間呈現(xiàn)明顯的互補(bǔ)[1]。Welsch and Ochsen根據(jù)德國的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn),能源對(duì)資本、勞動(dòng)力均存在替代關(guān)系,資本、勞動(dòng)力對(duì)能源存在互補(bǔ)關(guān)系[2]。國內(nèi)學(xué)者楊福霞等通過估算中國1978-2008年能源與資本、勞動(dòng)力之間的Hicks替代彈性發(fā)現(xiàn),能源與資本、勞動(dòng)力之間均存在Hicks替代關(guān)系[3]。鑒于生產(chǎn)要素之間可能存在替代或互補(bǔ)的關(guān)系,通過要素結(jié)構(gòu)調(diào)整可達(dá)到節(jié)能的目的。因此,本文通過計(jì)算區(qū)域各行業(yè)的價(jià)格替代彈性,提出了一種基于要素替代彈性的節(jié)能潛力測(cè)算方法。
生產(chǎn)要素是指物質(zhì)生產(chǎn)過程中所必需的一切要素及其環(huán)境條件?,F(xiàn)代西方經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為生產(chǎn)要素包括勞動(dòng)力、土地、資本、企業(yè)家才能四種。由于土地和企業(yè)家才能難以量化,尤其是針對(duì)行業(yè)層面的研究。因此,本文主要分析生產(chǎn)要素中的資本與勞動(dòng)力。
在宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,資本存量能夠反映出最大的再生產(chǎn)能力。而在未達(dá)到最大生產(chǎn)能力時(shí),最終的生產(chǎn)能力主要決定于技術(shù)水平、原材料資本投入量和勞動(dòng)力投入量。在實(shí)際生產(chǎn)中,原材料資本和勞動(dòng)力的投入一般不會(huì)超出其最大的生產(chǎn)能力,因此可以認(rèn)為在技術(shù)水平保持不變的情況下,最終的生產(chǎn)能力取決于原材料資本和勞動(dòng)力的投入量。為分析要素替代的節(jié)能潛力,將原材料資本劃分為非能源資本與能源資本。最終,本文將生產(chǎn)要素界定為非能源資本、能源與勞動(dòng)力。
運(yùn)用超越對(duì)數(shù)成本函數(shù)可看作任意成本函數(shù)的二階近似這一性質(zhì)[4],可將成本函數(shù)寫成:
式中,K表示非能源資本投入;L表示勞動(dòng)力投入;E表示能源資本投入;α0通常被認(rèn)為是分布參數(shù),用于度量與投入要素價(jià)格無關(guān)的成本份額;αij被認(rèn)為是替代參數(shù),用于測(cè)度成本份額隨要素價(jià)格變動(dòng)而變化的情況。根據(jù)Shephard引理[5],成本函數(shù)關(guān)于某種生產(chǎn)要素價(jià)格求導(dǎo),得到相應(yīng)投入要素的需求量,即:
式中,Xi為某生產(chǎn)要素的需求量,Pi為該生產(chǎn)要素的價(jià)格。
則各生產(chǎn)要素的成本份額為:
聯(lián)立式(1)與式(3),得
在宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,非能源資本、能源資本、勞動(dòng)力的成本份額可分別表示為:
由于成本函數(shù)對(duì)各生產(chǎn)要素價(jià)格具有線性齊次性,且系統(tǒng)方程組還應(yīng)滿足加總法則,因此成本份額方程還應(yīng)滿足如下限制條件[6]:
根據(jù)方程組(5)和限制條件(6),不同類型的替代彈性如Allen-Uzawa替代彈性、要素需求的價(jià)格彈性均可得以計(jì)算。其中,生產(chǎn)要素之間的Allen-Uzawa替代彈性可表示為:
要素需求的價(jià)格彈性可分別表示為:
生產(chǎn)要素之間的價(jià)格替代彈性一般會(huì)隨著要素價(jià)格的變動(dòng)而上下波動(dòng),但波動(dòng)程度通常較低。鑒于此,本文采用要素的平均價(jià)格替代彈性系數(shù)測(cè)算研究時(shí)間段內(nèi)因價(jià)格調(diào)整而產(chǎn)生的節(jié)能潛力。
節(jié)能潛力測(cè)算的具體步驟如下:
(1)計(jì)算要素價(jià)格調(diào)整前的能源投入總量I0。
(2)根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境發(fā)展等的約束,確定要素價(jià)格的最大可調(diào)整范圍。
(3)根據(jù)要素替代彈性,計(jì)算不同價(jià)格調(diào)整方案下非能源資本、能源與勞動(dòng)力的成本份額。
(4)計(jì)算不同價(jià)格調(diào)整方案下的能源投入總量。
(5)運(yùn)用搜索算法找出能源投入總量最小的要素價(jià)格調(diào)整方案,并記錄最小的能源投入總量Im。
(6)要素價(jià)格調(diào)整的最大節(jié)能潛力ΔI=I0-Im。
最小能源投入總量Im的具體搜索過程如圖1所示。
圖1 最小能源投入總量Im的搜索流程圖Fig.1 Search process of the minimum of the total energy input
本文以北京市為例分析生產(chǎn)要素價(jià)格調(diào)整的節(jié)能潛力。為了消除行業(yè)劃分差異對(duì)分析結(jié)果的影響,本文根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類與代碼(GB/T4754-94)和(GB/T4754-2002),將國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)整合為表1中的12個(gè)行業(yè)。
由式(5)可知,待估計(jì)的生產(chǎn)要素成本份額方程組中所涉及的外生變量包括各種要素的成本份額(SK,SE,SL)和對(duì)應(yīng)要素的價(jià)格(PK,PE,PL)。其中,要素的成本份額Si等于各要素投入的成本占經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)總成本的比重,且各要素的投入成本等于要素的消耗量與要素價(jià)格的乘積。因此,在應(yīng)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型系統(tǒng)方程進(jìn)行參數(shù)估計(jì)時(shí),需獲取非能源資本的投入量與價(jià)格,能源的投入量與價(jià)格,勞動(dòng)力的投入量與價(jià)格等數(shù)據(jù)。
表1 行業(yè)的劃分Tab.1 Division of sector
2.2.1 能源投入量與能源價(jià)格
對(duì)于存在能源加工轉(zhuǎn)換的行業(yè),能源使用量=終端消費(fèi)量+損失量+加工轉(zhuǎn)換投入量;而對(duì)于其它行業(yè),能源使用量與能源消耗量區(qū)別不大[7]。北京市歷年的統(tǒng)計(jì)年鑒中公布了各行業(yè)能源的消耗總量。各行業(yè)能源投入量的確定方式如下:制造業(yè)的能源投入量為該行業(yè)的能源消耗量、原油使用量和煉焦煤使用量之和;電熱氣水生產(chǎn)與供應(yīng)業(yè)的能源投入量為該行業(yè)主要能源使用量之和;其它行業(yè)的能源使用量均等于對(duì)應(yīng)行業(yè)的能源消耗量。能源價(jià)格的確定方式如下:①確定各種能源2011年的平均價(jià)格,其中成品油、天然氣、液化石油氣、電力和熱力的價(jià)格來源于北京市發(fā)展和改革委員會(huì),煤炭、焦炭和燃料油的價(jià)格來源于市場(chǎng)均價(jià)。對(duì)于北京地區(qū),天然氣價(jià)格分為居民用氣價(jià)格、工商業(yè)用氣價(jià)格和發(fā)電用氣價(jià)格,電力價(jià)格分為居民用電價(jià)格、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電價(jià)格和工商業(yè)用電價(jià)格。②根據(jù)北京市歷年的工業(yè)生產(chǎn)者購進(jìn)價(jià)格指數(shù)中的燃料、動(dòng)力類價(jià)格指數(shù)計(jì)算其它年度各種能源的平均價(jià)格。③根據(jù)各行業(yè)使用不同種類能源的比例和對(duì)應(yīng)能源的價(jià)格計(jì)算出各行業(yè)單位綜合能源的價(jià)格,不同種類能源按照國家統(tǒng)計(jì)局公布的折標(biāo)煤系數(shù)統(tǒng)一折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。
2.2.2 非能源資本投入量與非能源資本價(jià)格
非能源資本投入量等于資本投入總量減去能源資本投入量。其中,能源資本投入量等于能源投入量乘以能源價(jià)格,資本投入總量為投入產(chǎn)出表中各行業(yè)的中間投入總量。對(duì)于資本價(jià)格,若以價(jià)值形式而非實(shí)物形式衡量時(shí),其市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)為1[8]。由于本文中的非能源資本是以價(jià)值形式衡量,因此可認(rèn)為非能源資本的價(jià)格為1。
2.2.3 勞動(dòng)力投入量與勞動(dòng)價(jià)格
與Ma et al[9]采用的方法類似,勞動(dòng)力總成本采用勞動(dòng)者報(bào)酬表示。勞動(dòng)者報(bào)酬指勞動(dòng)者因從事生產(chǎn)活動(dòng)所獲得的全部報(bào)酬,該數(shù)據(jù)來源于投入產(chǎn)出表中增加值部分的勞動(dòng)者報(bào)酬。勞動(dòng)力投入量可通過用勞動(dòng)者報(bào)酬除以平均勞動(dòng)價(jià)格獲得。為了保證統(tǒng)計(jì)口徑的一致性,同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性,本文采用各行業(yè)職工的平均工資作為該行業(yè)的平均勞動(dòng)價(jià)格,其中各行業(yè)職工的平均工資數(shù)據(jù)來源于歷年的統(tǒng)計(jì)年鑒,同時(shí)根據(jù)本文的行業(yè)劃分進(jìn)行合并處理。
北京市統(tǒng)計(jì)局公布了 1997、2000、2002、2005、2007 與2010年的投入產(chǎn)出表,其中1997與2000年的投入產(chǎn)出表為40個(gè)行業(yè),而其它年份的投入產(chǎn)出表均為42個(gè)行業(yè)。為了消除行業(yè)劃分差異對(duì)分析結(jié)果的影響,本文按照表1的行業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各年度的投入產(chǎn)出表進(jìn)行了整理處理。
根據(jù)能源投入量CE與能源價(jià)格PE、非能源資本量CK與非能源資本價(jià)格PK、勞動(dòng)力投入CL與平均勞動(dòng)價(jià)格PL,可按照式(9)計(jì)算各行業(yè)的資本、能源與勞動(dòng)力要素的成本份額。
計(jì)算得到資本、能源、勞動(dòng)力在 1997、2000、2002、2005、2007與2010年內(nèi)的平均成本份額分布情況如圖2所示。從整體投入來看,資本投入占比最大,為73.17%,勞動(dòng)力投入次之,為21.36%,能源投入占比最小,為5.48%。從分行業(yè)來看,科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)與地質(zhì)勘查業(yè),金融保險(xiǎn)業(yè)的能源投入占比極低,僅為0.70%與0.30%;電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)的能源投入占比較高,達(dá)到了 35.17%。
圖2 不同行業(yè)的要素成本份額分布情況Fig.2 Distribution of factor cost share in different sector
根據(jù)方程組(5)和限制條件(6),運(yùn)用最小二乘回歸對(duì)方程中的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。具體計(jì)算過程為:①從方程組(5)中得到需要估計(jì)的參數(shù),共12個(gè);②根據(jù)限制條件,可以得到 αE=1-αL- αK,αKK= - αKL- αKE,αLK=αKL,αLE=-αKL- αLL,αEK= - αKK- αKL,αKK= - αKL- αLL,αKK=-αKL-αKE,因此,最終獨(dú)立的參數(shù)只有5個(gè);③針對(duì)這5個(gè)獨(dú)立的參數(shù),結(jié)合方程組(5)和收集的資本、勞動(dòng)力與能源的數(shù)據(jù),在每個(gè)行業(yè)均可得到18組樣本數(shù)據(jù);④運(yùn)用最小二乘回歸求解各行業(yè)中上述5個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。各行業(yè)的回歸模型均能通過1%顯著水平的整體方差F檢驗(yàn),且擬合優(yōu)度檢驗(yàn)值R2均接近1,表明回歸模型的參數(shù)估計(jì)結(jié)果較佳。
根據(jù)回歸系數(shù),結(jié)合式(7)和式(8),可計(jì)算出各行業(yè)資本、勞動(dòng)力與能源的平均價(jià)格替代彈性,結(jié)果匯總見表2。
根據(jù)表2中各行業(yè)資本、勞動(dòng)力與能源要素的平均價(jià)格替代彈性可得:
(1)資本。對(duì)所有行業(yè)而言,資本的自價(jià)格彈性為負(fù);即資本價(jià)格升高,將導(dǎo)致資本需求量降低。其中,電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)的價(jià)格彈性最高,資本價(jià)格每上升1%,將導(dǎo)致該行業(yè)資本的成本份額下降0.74%;房地產(chǎn)業(yè)的價(jià)格彈性最低,資本價(jià)格每上升1%,將僅導(dǎo)致資本的成本份額降低0.09%,說明該行業(yè)對(duì)資本的剛性需求相對(duì)較大。
(2)能源。能源自價(jià)格彈性在不同行業(yè)之間存在較大的差異。農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)、交通運(yùn)輸與倉儲(chǔ)郵電業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)、衛(wèi)生、社會(huì)保障和社會(huì)福利業(yè)的能源自價(jià)格彈性為負(fù),即能源價(jià)格上漲將降低這些行業(yè)對(duì)能源的需求量;然而,其它行業(yè)的能源自價(jià)格彈性表現(xiàn)為正。從能源價(jià)格對(duì)需求量影響的程度來看,能源價(jià)格每上漲1%,采礦業(yè)能源需求量將降低1.26%,負(fù)向影響最為明顯;金融保險(xiǎn)業(yè)能源需求量將增加1.22%,正向影響最為明顯。在能源自價(jià)格彈性表現(xiàn)為正的行業(yè)中,金融保險(xiǎn)業(yè)、科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)與地質(zhì)勘查業(yè)、建筑業(yè)平均的能源成本份額分別為0.30%、0.70%和1.02%,對(duì)能源的依賴程度非常低。房地產(chǎn)業(yè)和其它服務(wù)業(yè)對(duì)能源的剛性需求較大,隨著能源價(jià)格的提高,投入的能源成本反而會(huì)上升。
(3)勞動(dòng)力。除房地產(chǎn)業(yè)外,其它所有行業(yè)勞動(dòng)力的自價(jià)格彈性均為負(fù),說明勞動(dòng)力價(jià)格上漲將減少其需求量。其中,采礦業(yè)勞動(dòng)力需求的價(jià)格彈性最大,說明該行業(yè)的勞動(dòng)力需求量對(duì)勞動(dòng)力價(jià)格變動(dòng)最為敏感。而由于房地產(chǎn)行業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的剛性需求較大,隨著勞動(dòng)力價(jià)格的提高,該行業(yè)的勞動(dòng)力投入成本反而會(huì)升高。
(4)資本-能源。各行業(yè)的資本與能源之間均存在著微弱的替代關(guān)系。其中,替代關(guān)系相對(duì)較為明顯的是電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)和制造業(yè),這兩個(gè)行業(yè)的能源成本份額相對(duì)較高;其它行業(yè)由于能源成本份額較低,導(dǎo)致這些行業(yè)中資本與能源之間的替代關(guān)系非常微弱。
表2 資本、勞動(dòng)力與能源的平均價(jià)格替代彈性Tab.2 Average price substitution elasticity of capital,labor and energy factor
(5)勞動(dòng)力-能源。對(duì)于農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、交通運(yùn)輸與倉儲(chǔ)郵電業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)、科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)與地質(zhì)勘查業(yè),勞動(dòng)力與能源之間存在微弱的替代關(guān)系,即隨著能源(勞動(dòng)力)價(jià)格上漲,將導(dǎo)致勞動(dòng)力(能源)需求量上升。而對(duì)于其它行業(yè),勞動(dòng)力與能源之間存在微弱的互補(bǔ)關(guān)系,即隨著能源(勞動(dòng)力)價(jià)格上漲,將導(dǎo)致勞動(dòng)力(能源)需求量降低。
(6)資本-勞動(dòng)力。對(duì)于所有行業(yè),資本與勞動(dòng)力之間均存在相互替代的關(guān)系,即隨著資本(勞動(dòng)力)價(jià)格上漲,將導(dǎo)致勞動(dòng)力(資本)需求量上升。
根據(jù)表2中的要素替代彈性,下面對(duì)北京市2010年各行業(yè)的要素結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力進(jìn)行測(cè)算。首先需確定生產(chǎn)要素價(jià)格的可調(diào)整范圍,本文假定能源價(jià)格的最大漲幅為5%,最大降幅為0,勞動(dòng)力價(jià)格的最大漲幅為10%,最大降幅為0,并且各行業(yè)能源與勞動(dòng)力價(jià)格的漲幅保持一致。然后根據(jù)表2中的要素替代彈性,運(yùn)用章節(jié)2.3中的具體步驟,計(jì)算得到北京市2010年要素價(jià)格替代總的節(jié)能潛力為583.72萬 t標(biāo)準(zhǔn)煤,占當(dāng)年能源使用總量的6.85%,此時(shí)能源和勞動(dòng)力價(jià)格的漲幅分別為10%與0,各行業(yè)的節(jié)能潛力見表3。
表3顯示,要素替代節(jié)能潛力最高的分別是采礦業(yè)和農(nóng)業(yè),相對(duì)節(jié)能潛力均超過了10%,這些行業(yè)的能源需求對(duì)能源價(jià)格較為敏感,能源價(jià)格上漲能明顯降低能源的需求量。制造業(yè)、電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)、交通運(yùn)輸與倉儲(chǔ)郵電業(yè)、采礦業(yè)由于能源使用總量較大,節(jié)能潛力均在50 t標(biāo)準(zhǔn)煤以上。而金融業(yè)的能源消耗總量隨著能源的價(jià)格的上漲,能源投入的總量出現(xiàn)了弱微的增長。這主要是由于該行業(yè)對(duì)能源的依賴程度較低,而且對(duì)能源的剛性需求大。
生產(chǎn)要素之間存在價(jià)格替代或互補(bǔ)關(guān)系已被許多學(xué)者論證并應(yīng)用。對(duì)于存在要素價(jià)格替代的行業(yè),可通過調(diào)整要素價(jià)格的方式,實(shí)現(xiàn)非能源生產(chǎn)要素對(duì)能源的替代,達(dá)到節(jié)能的目的。本文通過計(jì)算區(qū)域各行業(yè)的要素替代彈性,提出了一種基于要素替代彈性的節(jié)能潛力測(cè)算方法,并運(yùn)用該方法測(cè)算了北京市2010年各行業(yè)的要素結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力,結(jié)論如下:
(1)根據(jù)要素替代彈性,利用規(guī)劃算法可以測(cè)算區(qū)域的要素替代節(jié)能潛力。
(2)北京市各行業(yè)能源與資本要素之間存在微弱的替代關(guān)系,其中,電熱氣水生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)和制造業(yè)兩者的替代關(guān)系相對(duì)明顯。
(3)能源與勞動(dòng)力之間的替代關(guān)系存在明顯的行業(yè)差異。其中,勞動(dòng)力與能源在農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)、交通運(yùn)輸與倉儲(chǔ)郵電業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)、科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)與地質(zhì)勘查業(yè)存在微弱的替代關(guān)系;而在其它行業(yè)存在微弱的互補(bǔ)關(guān)系。
表3 各行業(yè)要素替代的節(jié)能潛力Tab.3 Energy saving potential of factor substitution in each sector
(4)在假定北京市2010年能源價(jià)格與勞動(dòng)力價(jià)格最大調(diào)整幅度分別為5%與10%的情景下,北京市2010年的要素替代節(jié)能潛力為583.72萬 t標(biāo)準(zhǔn)煤,占當(dāng)年能源使用總量的6.85%。
根據(jù)本文的研究可知,通過優(yōu)化調(diào)整要素結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源的節(jié)約。因此,在后續(xù)的研究中可建立基于要素結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力的節(jié)能規(guī)劃模型,為區(qū)域節(jié)能工作的開展提供指導(dǎo)。
(編輯:常 勇)
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