基于隨機(jī)前沿模型的新疆十五個(gè)地州市碳排放效率評(píng)價(jià)?

周 銳，孫 慧，張志強(qiáng)

(1.新疆大學(xué) 新疆創(chuàng)新管理研究中心，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830049)

0 前言

2009年的哥本哈根氣候會(huì)議討論并規(guī)定了發(fā)展中國(guó)家應(yīng)該承擔(dān)減排的義務(wù)，而我國(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家之一，宣布到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%[1].新疆作為我國(guó)西北能源豐富的省區(qū)之一，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出了很大的貢獻(xiàn)，但是發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)碳排放量逐年增長(zhǎng)，給環(huán)境帶來(lái)了很大的負(fù)面效應(yīng).而新疆“十二五”規(guī)劃中也已經(jīng)明確指出要“轉(zhuǎn)變方式，開(kāi)創(chuàng)科學(xué)發(fā)展新局面，推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式改革”[2].在這種大背景下，如何提高新疆的碳排放效率，達(dá)到碳減排的目標(biāo)，其必要性和迫切性日益凸顯.

近年來(lái)有關(guān)碳排放效率研究的文獻(xiàn)很多，根據(jù)對(duì)碳排放效率概念界定和指標(biāo)選擇上的差異，已有兩種不同的分析方法.

第一類研究是采用單要素指標(biāo)衡量碳排放效率，如Sun（2005）認(rèn)為碳強(qiáng)度（單位GDP的碳排放量）是評(píng)價(jià)國(guó)家能源政策和碳減排效果的一個(gè)合適指標(biāo)[3].但是在大部分國(guó)家，二氧化碳的排放主要源于能源消費(fèi)，而能源必須與其他要素結(jié)合才能生產(chǎn)，如史丹等（2003）認(rèn)為，結(jié)構(gòu)因素和技術(shù)因素對(duì)總體能源強(qiáng)度下降的影響在不同時(shí)期有所變化[4].

第二類研究是基于全要素的角度，利用前沿邊界的分析方法對(duì)碳排放效率進(jìn)行評(píng)價(jià).如自Hu和Wang（2006）在我國(guó)地區(qū)全要素能源效率評(píng)價(jià)中較早引入了非參數(shù)的DEA方法之后[5]，師博等（2008）利用超效率DEA方法測(cè)算了地區(qū)全要素能源效率，通過(guò)構(gòu)建Tobit模型，重點(diǎn)檢驗(yàn)市場(chǎng)分割對(duì)全要素能源效率的影響[6].

單要素指標(biāo)有很大局限性，不能反映出一個(gè)經(jīng)濟(jì)體碳排放效率的多維度特征；DEA方法是一種極值方法，在對(duì)效率前沿估計(jì)時(shí)容易受到數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響，且DEA模型沒(méi)有考慮隨機(jī)因素的影響并不具有統(tǒng)計(jì)特性.隨機(jī)前沿模型中引入了隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)可以更準(zhǔn)確地描述生產(chǎn)者行為[7].

因此，本文使用隨機(jī)前沿模型，剔除由于部分?jǐn)?shù)據(jù)為宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)帶來(lái)的噪聲問(wèn)題，對(duì)新疆十五個(gè)地州市的碳排放效率進(jìn)行了測(cè)算，以期為新疆的碳排放效率問(wèn)題提供科學(xué)的決策參考.

1 研究方法和數(shù)據(jù)處理

1.1 理論模型

隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)是Aigner，Lovell和Schmidt（1977）[8]以及Meeusen 和Vanden Broeck（1977）[9]分別獨(dú)立提出來(lái)的，此模型起初并沒(méi)有處理綜列數(shù)據(jù)的能力，但是Battese和Coelli（1995）[10]在1992年提出了一個(gè)針對(duì)綜列數(shù)據(jù)的隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)模型，使該模型處理跨時(shí)間段的數(shù)據(jù)成為可能，極大的提升了應(yīng)用范圍.本文在借鑒Battese和Coelli（1992）的模型的基礎(chǔ)上，使用較為靈活的超越對(duì)數(shù)函數(shù)，具體表述如下：

式（5）表明碳排放效率值在0～1之間，越接近于1，表明效率越高，等于1意味著到達(dá)生產(chǎn)前沿邊界，現(xiàn)有技術(shù)得到充分發(fā)揮.對(duì)式（4）的待估參數(shù)，可以采用聯(lián)立的似然估計(jì)進(jìn)行估計(jì)，本文利用Coelli開(kāi)發(fā)的Frontier4.1程序?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的估計(jì).

1.2 數(shù)據(jù)處理

本文以新疆十五個(gè)地州市作為樣本，根據(jù)《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》，新疆十五個(gè)地州市分別為烏魯木齊市、克拉瑪依市、石河子市、吐魯番地區(qū)、哈密地區(qū)、昌吉回族自治州、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁哈薩克自治州、塔城地區(qū)、阿勒泰地區(qū)、巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃?、喀什地區(qū)和和田地區(qū).時(shí)間跨度為2000～2011年，相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》（2001～2013年），《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》（2001～2013年）.

所選取的投入產(chǎn)出相關(guān)指標(biāo)為：各地州市的生產(chǎn)總值GDP、各地州市按行業(yè)分城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資K、各地州市的年末從業(yè)人員L.

其中碳排放量的計(jì)算是利用工業(yè)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，計(jì)算能源終端消費(fèi)的碳排放量.根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，選取原煤、焦炭、天然氣、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣、熱力和電力這12類最終能源消費(fèi).

各能源的碳排放系數(shù)（表1），電力的碳排放系數(shù)參考徐國(guó)泉[11]的研究結(jié)果，熱力的碳排放系數(shù)依據(jù)國(guó)家發(fā)改委的建議，取煤炭的含碳量的67%，合2.46 kg碳，其他能源的碳排放系數(shù)均來(lái)源于IPCC碳排放計(jì)算指南缺省值[12].《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》中原始數(shù)據(jù)為噸、萬(wàn)立方米、百萬(wàn)千焦和萬(wàn)千瓦時(shí)，為了與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)單位一致，并參考各種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)將這些單位轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)煤.

表1 各類能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)與碳排放系數(shù)

根據(jù)IPCC碳排放計(jì)算指南，采用公式(6)計(jì)算：

式中：P為碳排放量；Ai為能源i消費(fèi)量，按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)；Bi為能源i消耗量折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；Ci為碳排放系數(shù)；i為能源種類，文章中i=12.

2 實(shí)證分析

2.1 新疆能源消耗概況

依據(jù)公式（6），計(jì)算出新疆十五個(gè)地州市碳排放情況，如圖1所示.

圖1 新疆十五個(gè)地州市2000～2011年碳排放量（萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤）

從圖中可以看出，2000～2011年間，新疆十五個(gè)地州市的碳排放量均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，碳排放量居于新疆前幾位的地區(qū)分別為烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉、阿克蘇、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州落于后幾位.其中烏魯木齊和克拉瑪依的碳排放量遠(yuǎn)高于其他13個(gè)地州市，這是因?yàn)檫@兩個(gè)城市的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平高，位于新疆前列.15個(gè)地州市的碳排放量年均增長(zhǎng)率居于第一位的是克州（49.65%），第二位的是阿勒泰（37.80%），第三位的是阿克蘇（29.47%），倒數(shù)第一位的是和田（1.92%），倒數(shù)第二位的是烏魯木齊（10.06%），倒數(shù)第三位的是克拉瑪依（8.73%）（見(jiàn)圖2）.

圖2 新疆及其十五個(gè)地州市2000～2011年碳排放量年均增長(zhǎng)率（%）

2.2 基于隨機(jī)前沿模型的碳排放效率

應(yīng)用Frontier4.1軟件，得到新疆及其十五個(gè)地州市2000～2011年的碳排放效率（見(jiàn)表2）及各變量的相關(guān)系數(shù)（見(jiàn)表3）.

從表3中看出，γ值在5%顯著性水平下拒絕值為0的假設(shè)，表明本文使用隨機(jī)前沿函數(shù)的分析方法是合理的，此外，γ為0.639，說(shuō)明碳排放的無(wú)效率是各個(gè)地區(qū)偏離其生產(chǎn)前沿的主要原因.從模型各參數(shù)的估計(jì)結(jié)果來(lái)看，都在不同顯著性水平下拒絕了值為0的假設(shè)，對(duì)數(shù)據(jù)的擬合比較理想.

表2 新疆十五個(gè)地州市2000～2010年的碳排放效率

表3 新疆十五個(gè)地州市2000～2011年碳排放效率各變量的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論和政策建議

3.1 結(jié)論

根據(jù)圖1和圖2所示，在2000～2011年間，新疆十五個(gè)地州市的碳排放量均逐年上升，碳排放量居于新疆前幾位的地州市分別為烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉、阿克蘇、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州處于后幾位.其中烏魯木齊和克拉瑪依的碳排放量遠(yuǎn)高于其他13個(gè)地州市.從碳排放量年均增長(zhǎng)率來(lái)看，僅有烏魯木齊（10.06%）、克拉瑪依（8.73%）、和田（1.92%）的碳排放量年均增長(zhǎng)率低于全疆（12.63%），其他12個(gè)地州市的碳排放量年均增長(zhǎng)率均高于全疆.從中可以看出，一方面12個(gè)地州市碳排量的基數(shù)小，增長(zhǎng)速度快；另一方面新疆北疆大部分地區(qū)的碳排放量普遍高于南疆地區(qū)，這是因?yàn)楸苯l(fā)展相對(duì)較快，其城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程明顯高于南疆平均水平.

從表2的計(jì)算結(jié)果來(lái)看，新疆十五個(gè)地州市的碳排放效率在2000～2011年間增長(zhǎng)較為緩慢，其碳排放效率年均增長(zhǎng)率均小于4%.其中年均增長(zhǎng)率排在第一位是和田，為3.97%；第二位是石河子，為3.64%；第三位是克州，為3.42%；這些地區(qū)是因?yàn)樘寂欧判实幕c(diǎn)本身較小，所以存在相對(duì)較大的上升空間，效率增長(zhǎng)的較快.而碳排放效率年均增長(zhǎng)率排在倒數(shù)第三位是博州，為1.43%；倒數(shù)第二位是克拉瑪依，為0.97%；最后一位是塔城，為0.84%；這些地區(qū)的碳排放效率在15個(gè)地州中處于前列，上升空間較小.12年間，新疆15個(gè)地州的碳排放效率均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，2011年的結(jié)果顯示，15個(gè)地州市中高于新疆平均水平（0.614）的的地州市有塔城（0.833）、克拉瑪依（0.810）、博州（0.733）、烏魯木齊（0.687）、伊犁（0.677）、巴州（0.661）、昌吉（0.658），而阿克蘇（0.610）、吐魯番（0.600）、阿勒泰（0.579）、喀什（0.563）、哈密（0.529）、克州（0.481）、石河子（0.459）、和田（0.428）的碳排放效率低于新疆平均水平，這些地州市都是影響新疆完成碳減排任務(wù)的關(guān)鍵地區(qū)，應(yīng)制定相關(guān)政策建議，提高其碳排放效率.

3.2 政策建議

本文以2011新疆碳排放效率（0.614）為劃分依據(jù)，將塔城、克拉瑪依、博州、烏魯木齊、伊犁、巴州、昌吉?dú)w為一類，稱為碳排放效率高效區(qū)；將阿克蘇、吐魯番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田歸為一類，稱為碳排放效率低效區(qū)（見(jiàn)表4），根據(jù)不同地區(qū)的碳排放效率差異，實(shí)施因地制宜的政策措施，從而提高碳排放效率，達(dá)到碳減排的目標(biāo).

表4 新疆十五個(gè)地州市碳排放效率分類

3.2.1 高效區(qū)：高碳穩(wěn)速

據(jù)碳排放效率計(jì)算結(jié)果，塔城、克拉瑪依、博州、伊犁、烏魯木齊、昌吉、巴州7個(gè)地州市碳排放效率相對(duì)較高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展也相對(duì)較好，因此應(yīng)在保持現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平基礎(chǔ)上繼續(xù)提高，如大力推進(jìn)低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極跟蹤和關(guān)注國(guó)家和其它省市低碳工業(yè)發(fā)展新方向、新舉措和新政策，充分利用國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，積極發(fā)展服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)和對(duì)外貿(mào)易，增加第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重.

3.2.2 低效區(qū)：低碳增效

對(duì)于阿克蘇、吐魯番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田這些碳排放效率低的地州市，應(yīng)提高技術(shù)利用率，改善碳排放低績(jī)效的現(xiàn)狀.如加大研發(fā)投入，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)；通過(guò)清潔能源的開(kāi)發(fā)，提升新能源在能源消費(fèi)中的比重，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少二氧化碳的排放；各地州市應(yīng)結(jié)合自身發(fā)展特點(diǎn)，如南疆應(yīng)該放緩工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，而北疆地區(qū)主要承擔(dān)碳減排主要任務(wù)，要高速發(fā)展工業(yè)化和城鎮(zhèn)化.