我國工業(yè)能源效率及其影響因素分析

徐 勝，李曉璐

（中國海洋大學 經(jīng)濟學院，山東青島 266100）

0 引言

近年來，我國工業(yè)發(fā)展維持較高水平，從工業(yè)增長指標來看，2000～2013年，工業(yè)平均增長速度為10.55%，2013年工業(yè)拉動的國內(nèi)生產(chǎn)總值增加值為3.06%，占整個第二產(chǎn)業(yè)拉動增長值百分點的82.7%。統(tǒng)計資料顯示，我國工業(yè)消費量由2005年的263458萬噸標準煤增加至2012年的443216萬噸標準煤，8年間工業(yè)能源消費量增加了68.23%，年平均增長率為6.72%，超過GDP增長率速度，充分表明工業(yè)增長以消耗大量能源為代價。從地區(qū)差異來看，省際工業(yè)能源利用情況也有較大差異。在2009～2013省際年均每單位GDP所需能耗比較中，最高的寧夏回族自治區(qū)單位GDP能耗為3.6噸標準煤/萬元，而單位能耗最低的北京市、廣東省均為0.7噸標準煤/萬元，前者單位能耗為后者5.14倍，足見在我國工業(yè)轉型過程中地區(qū)之間的發(fā)展狀況、能源利用效率存在較大差異。

針對能源利用效率的不同導致了地區(qū)間工業(yè)發(fā)展水平差異較大的現(xiàn)象，本文在政策因素之外，主要對工業(yè)能源效率及其影響因素進行分析。目前相關研究主要成果是對工業(yè)能源效率的測度及其影響因素分析，在地區(qū)節(jié)能潛力的測度及區(qū)域能源效率比較分析方面還存在較大探索空間。本文將在投入距離函數(shù)分析框架下建立一個關于能源過度投入的隨機前沿模型使用DEA數(shù)據(jù)包絡分析法研究省際工業(yè)能源效率、測算了2009～2013年間省際節(jié)能潛力，基于工業(yè)能源效率及節(jié)能潛力，分析地區(qū)間差異，建立Tobit模型對工業(yè)能源效率影響因素進行分析。

1 模型的建立及指標的選取

1.1 模型的建立

DEA（數(shù)據(jù)包絡分析）可用于評價多投入、多產(chǎn)出的決策單元之生產(chǎn)（經(jīng)營）績效。假設有N個決策單元，每個決策單元使用M種投入得到S種產(chǎn)出，用向量xi和yi分別表示DMU的投入和產(chǎn)出。M×N為投入矩陣X，S×N為產(chǎn)出矩陣Y，用它們來表示N個決策單元的所有數(shù)據(jù)，則第i個決策單元的效率可以轉化為求解以下線性規(guī)劃問題:

式（1），θ為標量;λ為N×1的常向量，解出來的θ值即為第i個決策單元的效率值。根據(jù)Farrel(1957)的定義，滿足θ≤1。當θ=1時，意味著該決策單元在前沿面上，為技術有效。

根據(jù)上述分析，可定義全要素能源效率EEi,t及節(jié)能潛力SPE i,t：

其中EEi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)的能源效率；AEIi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)的實際能源消耗；LEIi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)損失的能源投入量，即可節(jié)約的能源投入；TEIi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)目標能源投入量。用DEA方法可計算出投入量的目標值，其與投入變量實際值的比值即為能源效率，即式（2）；投入實際值與投入目標值的差額即為投入冗余量，其與投入實際值的比值可以衡量各地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能空間的大小，即式（3）。

1.2 指標的選取

1.2.1 投入指標的選取

由于本文研究對象為省際全要素能源效率，因此選擇30個省市的省際工業(yè)能源投入與產(chǎn)出數(shù)據(jù)，由于統(tǒng)計年鑒中西藏省數(shù)據(jù)缺失，故而排除在外。鑒于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文將投入指標選取2009～2013年工業(yè)增加值；由于測算的是全要素能源效率，因此選取勞動力、資本、能源三方面指標，即2009～2013年工業(yè)就業(yè)總人數(shù)（萬人）、能源工業(yè)投資（億元）、能源消耗量（萬噸標準煤）。

（1）勞動力指標：選取30省市2009～2013年工業(yè)就業(yè)人口，鑒于數(shù)據(jù)可獲得性，選取電力、制造業(yè)、采礦業(yè)就業(yè)人口之和作為衡量指標，單位為萬人。

（2）資本指標：選取30省市2009～2013年能源工業(yè)投資量作為工業(yè)投入資本指標，單位為億元。

（3）能源指標：能源投入用各省份的工業(yè)終端能源消費總量來衡量，計算方法是將各省份主要消費的能源種類(包括煤炭、石油、天然氣、熱力、電力等)換算為統(tǒng)一的單位(標準煤)加總而得。選取30省市2009～2013年能源消費總量作為能源投入指標，單位為萬噸標準煤。

1.2.2 產(chǎn)出指標的選取

由于測算對象為省際工業(yè)全要素能源效率，因此選取30省市工業(yè)增加值作為產(chǎn)出指標，根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源年鑒》等現(xiàn)已公開的資料，選取2009～2013年數(shù)據(jù)進行分析。

2 工業(yè)全要素能源效率及節(jié)能潛力的實證分析

2.1 省際能源效率與節(jié)能潛力實證

2.1.1 省際工業(yè)全要素能源效率的測算與比較分析

根據(jù)前文中對于省際工業(yè)全要素能源效率測算模型，代入相應勞動力、資本、能源三方面投入指標及產(chǎn)出指標，使用DEAP2.1軟件可計算出全國30省市自治區(qū)（不含西藏）2009～2013年的工業(yè)全要素能源效率，結果如表1所示。

由DEA數(shù)據(jù)包絡分析法知，全要素能源效率為1的DMU為有效DMU。表1為東、中、西各省市2009～2013年全要素能源效率計算結果。經(jīng)整理可知，按照五年平均全要素能源效率排序在前十位的省市自治區(qū)，工業(yè)能源效用效率較高，其中東部省份占60%，分別為江蘇、廣東、河北、浙江、天津、上海；中部和西部省份各占20%，分別為內(nèi)蒙古自治區(qū)、廣西自治區(qū)和江西省、河南省。按照四年平均全要素能源效率排序在后十位的省市自治區(qū)中，60%為西部省份，分別為青海省、新疆維吾爾自治區(qū)、云南省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、貴州省；中部和東部地區(qū)各占20%，分別為黑龍江省、山西省及北京市、海南省。東、中、西部地區(qū)2009～2013年平均工業(yè)全要素能源效率如表2所示。

表1 東、中、西各省市自治區(qū)2009～2013年全要素能源效率

表2 2009～2013年東、中、西部地區(qū)能源效率表

由表2可知，東部地區(qū)平均工業(yè)全要素能源效率顯著高于中、西部地區(qū)，經(jīng)計算可知，2009～2013年東、中、西部地區(qū)平均能源效率分別為 0.706、0.767、0.745、0.771、0.783。2009～2013年的五年中，東部地區(qū)能源效率由0.806提高至0.858，中部地區(qū)由0.689提高至0.801，西部地區(qū)由0.622提高至0.691。到2013年，工業(yè)能源效率的平均值上升到0.783，年均增長速度為2.09%。中部地區(qū)的工業(yè)能源效率與東部地區(qū)工業(yè)能源效率成縮小趨勢，同時，西部地區(qū)能源效率水平較為平穩(wěn)，與東部與西部地區(qū)差異較大。2009年，東部地區(qū)平均工業(yè)能源效率為0.806，比中部地區(qū)高0.117，占中部能源效率的16.98%；比西部地區(qū)高0.184，占西部能源效率的29.58%。到2013年，東部地區(qū)與中部地區(qū)的絕對差異僅為0.057，占中部能源效率的7.12%；而與西部地區(qū)差異為0.167,占西部能源效率的24.17%，可見東部和中部地區(qū)省際工業(yè)能源效率的差距縮小較大，而東西部地區(qū)省際工業(yè)能源效率的絕對差距縮小，但縮小幅度不大。

2.1.2 節(jié)能潛力的測算分析

根據(jù)前文的定義，計算i地區(qū)t時期內(nèi)的節(jié)能潛力SPEi,t的公式如下：

AEIi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)的實際能源消耗；LEIi,t代表i地區(qū)t時期內(nèi)損失的能源投入量（投入冗余量），即可節(jié)約的能源投入。其中，LEIi,t=AEIi,t-TEIi,t，即實際消耗值與目的消耗值之差。同時，為衡量地區(qū)可節(jié)約能源量對全國節(jié)能量的影響，用i地區(qū)t時期內(nèi)的可節(jié)能量占全國比重LPCi,t表示。

節(jié)能潛力SPEi,t與可節(jié)能量占全國比重LPCi,t都可由表1中數(shù)據(jù)經(jīng)計算得到，此處不對計算結果一一列示，僅對結果予以分析。

通過截面數(shù)據(jù)的橫向比較可見，同年份中重工業(yè)占比大的省份投入冗余量占全國比重較大。從節(jié)能潛力看來，西部、中部地區(qū)的節(jié)能潛力大于東部地區(qū)，說明中西部地區(qū)通過提高能源效率來減少能源投入量的節(jié)能空間較大。通過時間序列數(shù)據(jù)的縱向比較可見，東部地區(qū)節(jié)能潛力呈縮小趨勢，表明其能源效率呈上升趨勢，這與前文分析相符；中部地區(qū)節(jié)能潛力穩(wěn)中有升，也說明能源效率有所提高；而西部地區(qū)節(jié)能潛力變化不大，較中部、東部地區(qū)而言較大，說明能源效率沒有明顯提高，節(jié)能空間仍然較大。

在地區(qū)差異方面，比較經(jīng)計算得出的2009-2013年東、中、西部地區(qū)平均可節(jié)能量占全國比重可知，西、中、東部地區(qū)可節(jié)能量呈現(xiàn)遞減趨勢，西部可節(jié)能量占比高達39%，中部為34%，東部為27%。即西部地區(qū)由于較低的工業(yè)能源效率導致其存在較大節(jié)能潛力。因此在地區(qū)工業(yè)發(fā)展過程中，應著力找出工業(yè)能源效率影響因素，通過提高其能源效率降低其工業(yè)發(fā)展過程中的投入冗余，降低工業(yè)成本，推動地區(qū)工業(yè)轉型，縮小東西部差距。

2.2 基于Tobit模型的能源效率影響因素分析

2.2.1 模型設定

分析省際工業(yè)全要素能源效率影響因素，以DEA方法求解所得效率值為被解釋變量，以影響能源效率的各因素為解釋變量構建回歸模型。由于DEA方法所得效率值為介于0至1之間的受限值，因此選擇受限因變量回歸模型—Tobit模型進行分析。

Tobit模型設定如下:

當給出被解釋變量一個數(shù)量指標界限值時C時，就會有截斷數(shù)據(jù)存在，則（4）式可寫為:

假設模型誤差項服從N(0，σ2)分布，Tobit模型可表示為:

2.2.2 指標選取與數(shù)據(jù)說明

本文在研究影響省際工業(yè)能源效率的指標時，選取以下幾個指標：

（1）企業(yè)規(guī)模。以各省規(guī)模以上企業(yè)單位數(shù)（個）與規(guī)模以上企業(yè)實收資本（億元）表示企業(yè)規(guī)模。

（2）外商投資。以各省外商及港澳臺商投資工業(yè)企業(yè)實收資本(億元)與規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)量（個）的比值作為衡量指標。

（3）產(chǎn)業(yè)集中度。行業(yè)集中度一般用Herfindal指數(shù)表示，由于本文是基于省級層面規(guī)模工業(yè)的實證研究，已有數(shù)據(jù)無法支持該指標的計算，而行業(yè)集中度概念為指某行業(yè)的相關市場內(nèi)前N家最大的企業(yè)所占市場份額（產(chǎn)值、產(chǎn)量、銷售額、銷售量、職工人數(shù)、資產(chǎn)總額等）的總和，故采用各省大中型工業(yè)企業(yè)增加值所占比重衡量行業(yè)集中度。因此選用大中型企業(yè)銷售產(chǎn)量（億元）與規(guī)模以上企業(yè)銷售產(chǎn)量（億元）的比值作為衡量指標。

（4）技術進步。本文選取各省規(guī)模工業(yè)“R＆D支出”表示技術進步對能源效率的影響。

2.2.3 Tobit模型結果分析

使用STATA12.0軟件將相關指標數(shù)據(jù)做省際工業(yè)能源效率與影響因素回歸分析，其中EE代表省際能源效率，SC代表企業(yè)規(guī)模，OP代表工業(yè)企業(yè)對外開放程度，IC代表行業(yè)集中度，RD代表技術進步。結果如下表3：

表3 Tobit模型結果

（1）據(jù)表3的Tobit回歸結果顯示，企業(yè)平均規(guī)模與工業(yè)全要素能源效率呈正相關關系，回歸系數(shù)0.0278828，在1%顯著性水平下與工業(yè)能源效率正相關。可見企業(yè)規(guī)模是決定能源利用效率的一個重要因素，能源使用同其他要素一樣存在著規(guī)模收益特征。

（2）以各省外商及港澳臺商投資工業(yè)企業(yè)實收資本與規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)量的比值作為工業(yè)對外開放程度的衡量指標，其與工業(yè)全要素能源效率的回歸系數(shù)為0.0323362，在1%顯著性水平下與工業(yè)能源效率正相關。外商直接投資提高我國能源效率主要原因有兩個方面：首先，外商直接投資帶來了先進的技術、設備、研發(fā)能力和管理經(jīng)驗,直接促進我國工業(yè)部門能源效率的提高；其次，外商投資進入主要通過競爭迫使國內(nèi)同類企業(yè)采取更有效率、更先進的生產(chǎn)和管理手段，必然會使得資源流動重置而進入更高效率的企業(yè)。

（3）以大中型工業(yè)企業(yè)與規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)銷售產(chǎn)量的比值表示的產(chǎn)業(yè)集中度與工業(yè)全要素能源效率的回歸系數(shù)為-0.0711897，在1%顯著性水平下與工業(yè)能源效率負相關。高產(chǎn)業(yè)集中度在一定程度上意味著壟斷程度的加劇，市場占有率高的企業(yè)可以憑借其壟斷地位占有廉價資源，進而具有較高的市場定價權，這會導致企業(yè)缺乏通過提高能源效率來節(jié)約投入量，從而降低成本的動機，不利于企業(yè)能源效率的提高。而由于市場占有率較高的企業(yè)對整個產(chǎn)業(yè)的影響能力較大，因此其較低的能源效率會導致整個地區(qū)能源效率偏低。從Tobit回歸分析可見，產(chǎn)業(yè)過度集中會使市場地位較高的企業(yè)缺乏節(jié)約能源的動力，從而不利于能源效率的提高。

（4）以R＆D支出表示的科研經(jīng)費投入所代表的工業(yè)技術進步與工業(yè)全要素能源效率的回歸系數(shù)為0.0002513，在1%顯著性水平下與工業(yè)能源效率正相關，但相關系數(shù)較小。R＆D投資作為技術進步的直接度量，不僅會產(chǎn)生新的發(fā)明創(chuàng)造，帶來新的技術、工藝的創(chuàng)新，也會產(chǎn)生過程創(chuàng)新。技術進步能節(jié)約一種或者幾種要素或者改變要素結合的方式，從而節(jié)約能源，提高能源效率。因此技術進步是工業(yè)部門能源效率上升的重要原因，即技術進步與能源效率成正相關關系，之所以相關系數(shù)較小的原因，可能是由于考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，本指標選取的數(shù)據(jù)為所有領域科研投入，而非工業(yè)這一產(chǎn)業(yè)的科研投入。

綜上，工業(yè)企業(yè)規(guī)模、外商投資、技術進步對能源效率有正向影響，分別為0.0278828、0.0323362、0.0002513。工業(yè)能源效率變化具有明顯的工業(yè)經(jīng)濟轉型特征。通過對比分析2009～2013年間省際工業(yè)能源效率發(fā)現(xiàn)，開放程度高、競爭性強的行業(yè)的能源技術效率較高，而開放程度低、高壟斷度的行業(yè)能源效率水平較低。

3 結論

本文主要測度了工業(yè)能源效率及節(jié)能潛力，并對能源效率影響因素做出研究，結論表明：

在工業(yè)能源效率和節(jié)能潛力的測度中，本文將全要素工業(yè)能源效率定義為前沿技術水平下的有效能源投人與實際投人之比，節(jié)能潛力定義為在現(xiàn)有前沿技術條件和保證既定產(chǎn)出的前提下通過消除技術非效率而可節(jié)約的能源投入。研究發(fā)現(xiàn)五年中我國省際工業(yè)能源效率地區(qū)之間差異較大，總體呈動態(tài)改進趨勢。在地區(qū)差異方面，西部可節(jié)能量占比最高，達39%，中部次之，東部最低，即西部地區(qū)由于較低的工業(yè)能源效率導致其存在較大節(jié)能潛力。因此在地區(qū)工業(yè)發(fā)展過程中，應著力找出工業(yè)能源效率影響因素，通過提高其能源效率降低其工業(yè)發(fā)展過程中的投入冗余，降低工業(yè)成本，推動地區(qū)工業(yè)轉型，縮小東西部差距。

在工業(yè)能源效率影響因素的研究中，本文使用Tobit模型進行分析研究，模型選取了企業(yè)規(guī)模、外商投資、產(chǎn)業(yè)集中度、技術進步四個要素。實證結果表明，工業(yè)企業(yè)規(guī)模、外商投資、技術進步對能源效率有正向影響，外商投資影響程度較大，科研投入作為坐標所衡量的技術進步影響較小，原因可能為所選取的數(shù)據(jù)為省際科研投入總額而非工業(yè)科研投入額，因此呈現(xiàn)較小的系數(shù)；產(chǎn)業(yè)集中度對能源效率的提高體現(xiàn)為負向影響，產(chǎn)業(yè)過度集中化不利于在合理的競爭中釋放企業(yè)的節(jié)能動力，因此適當?shù)母偁幱欣谀茉葱实奶岣?。此外，從LPCi,t指標分析結果可知，重工業(yè)的能源投人效率變化主導了總體工業(yè)效率變化，因此促進產(chǎn)業(yè)結構轉型升級也是提高工業(yè)能源效率的重要途徑。

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