中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的動態(tài)測度

翟超穎，代木林，張 平，張 曄

（武漢大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，武漢430072）

0 引言

隨著工業(yè)革命將人類社會帶入現(xiàn)代文明，化石能源被大規(guī)模應(yīng)用，成為支撐現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展最重要的資源。然而隨著化石能源儲量日益枯竭，能源危機開始顯現(xiàn)。同樣引起各國政府關(guān)注的是，由于化石能源燃燒產(chǎn)生大量的溫室氣體，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和環(huán)境污染的加劇，威脅到經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人類社會的生存空間。因此，目前以化石能源為主的全球能源結(jié)構(gòu)，無論是在經(jīng)濟上還是環(huán)境上，都是不可持續(xù)的。國際能源署（IEA）預(yù)測，若不采取有效措施改變目前的能源結(jié)構(gòu)，到2050年，化石能源產(chǎn)生的溫室氣體（GHG）排放量將達到目前的兩倍，從而造成巨大的環(huán)境危機。因此，全球主要國家都已開始推行以開發(fā)應(yīng)用低碳能源技術(shù)為核心的能源改革計劃。在低碳能源技術(shù)改革計劃中，新能源產(chǎn)業(yè)日益受到關(guān)注。與其他新能源相比，如太陽能、風(fēng)能、地熱能等相比，生物質(zhì)能源所具備的突出優(yōu)勢受到更多人的重視。生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)作為一種作為一種新型的朝陽產(chǎn)業(yè)，從中觀產(chǎn)業(yè)的角度去研究顯得尤為必要。本文的邊際貢獻在于：第一，基于中觀產(chǎn)業(yè)層面對生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況進行了清晰的描述；第二，運用Kernel密度估計和非參數(shù)條件密度估計，從動態(tài)的角度測度了我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的在國際上的比較優(yōu)勢。一方面厘清和了解中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)概況，另一方面通過對比有助于我國制定更好的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。

1 研究方法

用非參數(shù)估計方法研究動態(tài)分布演進的問題具有獨特的優(yōu)勢，它能從分布形態(tài)和流動性兩個方面很好地評估中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢分布演進的過程。因此本文首先用Kernel密度估計量估計中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢橫截面的分布情況，以考察中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢在不同國家（地區(qū)）間隨時間變化的形態(tài)。在評估中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢流動性方面，我們選擇了非參數(shù)條件密度估計法。這種方法能揭示中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢在某段時間內(nèi)向上（下）轉(zhuǎn)移的可能性，即估算出中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢在某段時期內(nèi)在不同水平間的轉(zhuǎn)移概率。本文首先介紹兩種估計方法的數(shù)學(xué)原理。

1.1 Kernel密度估計

Rosenblatt于1956年首先提出了核密度估法。作為一種重要的非參數(shù)估計方法，Kernel密度估計法已經(jīng)成為研究某一自然或社會現(xiàn)象初始布局及其演進趨勢的一種重要方法。該方法主要用于估計隨機變量的概率密度，連續(xù)的概率密度曲線能細致刻畫隨機變量的分布形態(tài)。為了得到光滑的密度估計，核密度估計方法使用一般化的權(quán)重函數(shù)，密度估計量如公式（1）所示：

式（1）中N為觀測值的個數(shù)，h為帶寬，Xi為獨立同分布的觀測值，x為均值。K(·)為核函數(shù)，它本質(zhì)上是一種加權(quán)函數(shù)或平滑轉(zhuǎn)換函數(shù)。寬帶h越大，在x附近的領(lǐng)域就越大。

由于核密度函數(shù)對帶寬的選擇非常敏感，因此在Kernel密度估計中，選取一個適當?shù)膸抙對于獲得最優(yōu)擬合結(jié)果至關(guān)重要。寬帶h決定了核密度估計精度和Kernel密度圖的平滑程度，如果寬帶h越大，則x附近的領(lǐng)域越大，故偏差也越大。但另一方面，較大的寬帶可以使得密度函數(shù)的方差變小。一般而言，帶寬的選擇對Kernel密度估計的重要性要遠遠大于核函數(shù)。在實踐中，樣本越多，要求的帶寬應(yīng)越小，但不能太小，即h是N的函數(shù)，且應(yīng)滿足公式（2）：

核函數(shù)是一種加權(quán)函數(shù)或平滑函數(shù)，根據(jù)Kernel密度函數(shù)的表達形式不同，可以分為均勻核、三角核、四次方核、高斯核、伊番科尼可夫核等類型。因為伊番科尼可夫核能使積分均方誤差最小，本文選擇伊番科尼可夫核函數(shù)對中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的進趨勢進行估計，其函數(shù)表達式如公式（3）：

其中τ(·)為示性函數(shù)，即當括弧中的表達示為真時，取值為1；反之，取值為0。

非參數(shù)估計沒有確定的函數(shù)表達式，我們一般通過密度函數(shù)圖來考察分布形態(tài)的變化。一般來說，我們可以通過觀察圖形，得出核密度估計的結(jié)果，從而看出變量分布的位置和形態(tài)變化等方面的信息。

1.2 非參數(shù)條件密度估計

非參數(shù)條件密度估計最早由Rosenblatt（1969）提出，Hyndman,Bashtannyk and Grunwald（1996）和 Fan,Yao and Tong（1996）基于局部多項式提出了一個新的密度函數(shù)估計量，對其進行了修正與補充。本文采用Hansen（2004）的兩步條件估計量，對非參數(shù)條件密度的估計方法進行說明。

雖然我們可以根據(jù)（10）式求出中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的非參數(shù)條件密度，但非參數(shù)條件密度估計和kernel密度估計一樣，也是一種非參數(shù)估計方法，所以沒有參數(shù)表達式。我們一般通過SCD（stacked conditional density）圖和HDR（highest density regions box-plots）圖來考察分布形態(tài)的變化。

2 中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的實證測度

2.1 變量界定

本文用貿(mào)易競爭優(yōu)勢指數(shù)去度量中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢。衡量比較優(yōu)勢的指數(shù)有很多，除了TC指數(shù)外，常見的指數(shù)還包括RCA指數(shù)、PRCA指數(shù)、以及RSCA指數(shù)。本文選擇TC指數(shù)作為衡量中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的原因有二：一是計算簡單，具有較大應(yīng)用價值；二是分界線(TC=0)兩邊對稱，適合分析跨時期的比較優(yōu)勢變化。

貿(mào)易競爭優(yōu)勢指數(shù)（TC）表示已過進出口貿(mào)易的差額占進出口總額的比重，用公式表示為：

在式(11)中，X、M分別表示出口額和進口額，i表示某一國家或某一產(chǎn)業(yè)、某一產(chǎn)品。它是行業(yè)國際競爭力分析的一種有力工具，能夠反映本國生產(chǎn)的一種產(chǎn)品相對世界市場上供應(yīng)的他國同種產(chǎn)品來說是否具有競爭優(yōu)勢。若TC指數(shù)大于0，說明該國產(chǎn)品出口在國際市場上具有比較優(yōu)勢反之則否。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來自聯(lián)合國商品貿(mào)易數(shù)據(jù)庫。由于考察的時間跨度比較長（1997～2012年），為保證數(shù)據(jù)連續(xù)性，在生物質(zhì)能源的選取上，本文采用HS1996而不是最新的HS2012分類法。迄今為止，人類利用生物質(zhì)能源的主要來源，有農(nóng)業(yè)作物及副產(chǎn)品，木質(zhì)纖維素，城市廢水以及其他有機廢棄物（見表1）。

表1 生物質(zhì)能按來源分類

由于聯(lián)合國商品貿(mào)易數(shù)據(jù)庫中沒有“城市污水和廢棄物”，故本文只選取了與“農(nóng)業(yè)作物及副產(chǎn)品”和“木質(zhì)纖維”有關(guān)的18種產(chǎn)品，詳細情況見表2所示。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 TC指數(shù)的kernel密度估計

kernel密度曲線的峰度能夠度量樣本數(shù)據(jù)在中心的密集程度，偏度則用來描述變量取值分布的對稱性，兩者均可以用來判斷產(chǎn)品出口貿(mào)易的專業(yè)化程度。由于時間跨度(1997～2012年)較長，我們每隔5年做一個TC指數(shù)分布的趨勢判斷，分別為1997年、2002年、2007年、2012年生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)分布（圖1）。

表2 生物質(zhì)能原料代碼及其名稱

圖1 中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)kernel密度估計

從整體上看1997年、2002年、2007年和2012年的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)分布曲線較為相似，大多數(shù)生物質(zhì)能原料分布在分界線(TC=0)右側(cè)，這說明我國多數(shù)生物質(zhì)能源具備比較優(yōu)勢。右側(cè)峰度十分陡峭而且集中在0.6左右，分界線左側(cè)峰度與右側(cè)相比則要趨緩的多，尤其是1997年左側(cè)峰度很不明顯。從1997～2012年，左側(cè)峰度略有上升。

從經(jīng)濟含義上講，核密度曲線越陡峭，峰值越高，表示專業(yè)化程度越高。從1997～2012年，核密度曲線左側(cè)波峰趨于上升，越來越陡峭，而左側(cè)波峰趨于下降，越來越平緩。究其原因，可能是我國在加入WTO之前的相當長一段時間里，TC指數(shù)值高的生物質(zhì)原料越來越少，即專業(yè)化程度高的指數(shù)越來越小，也就是說出口專業(yè)化越來越多地分布在更多具有比較劣勢的產(chǎn)品上，這很大程度上說明該時期農(nóng)產(chǎn)品出口貿(mào)易專業(yè)化程度有所下降。

2.3.2 TC指數(shù)的非參數(shù)條件密度估計

圖2 中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)的SCD圖

本文以2002年為基期，2012年為考察期，考察近10年來我國生物質(zhì)能原料國際貿(mào)易的流動性。如果SCD圖的脊越趨向于與對角線平行，則說明農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易模式的穩(wěn)定性越強；偏離對角線越遠，則說明流動性越強。中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)的SCD圖見圖2所示。

SCD圖（圖2）表明，脊與TC指數(shù)坐標軸平面的45度線偏離程度較大，這說明我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的貿(mào)易模式有較強流動性，而且SCD圖中最高波峰集中在-1到0之間，這與核密度估計結(jié)果基本一致，說明絕大部分生物質(zhì)能源產(chǎn)品不具備比較優(yōu)勢。

HDR箱形圖中，每一個長方格代表t時刻TC指數(shù)的條件密度，小黑點(·)代表每個條件模式的條件值，條件值與SCD圖中的峰值相對應(yīng)，是條件密度函數(shù)中的最大值。中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)的HDR箱形圖見圖3所示。

圖3 中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)的HDR箱形圖見圖3

HDR箱形圖中，大部分生物質(zhì)能原料的TC條件密度值都偏離45度線較遠，而且大部分最大密度區(qū)域都落在45度線下方，這不僅表明絕大部分生物質(zhì)能原料產(chǎn)業(yè)不具備比較優(yōu)勢，而且表明比較優(yōu)勢一直在趨于下降。TC指數(shù)值越大，條件密度值偏離45度線越遠，說明這些比較優(yōu)勢越大的生物質(zhì)能原料的貿(mào)易流動性更強。TC指數(shù)值在任何地方的最大密度區(qū)域都沒出現(xiàn)過斷裂，初步表明中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢沒發(fā)生過逆轉(zhuǎn)的情形。

3 結(jié)論與政策建議

本文基于HS1996分類法下中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的進出口數(shù)據(jù)和貿(mào)易競爭優(yōu)勢指數(shù)，利用非參數(shù)核密度估計和條件密度估計，對1997～2012年間中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)變化、穩(wěn)定性及流動性進行實證分析。具體而言，我們每隔5年（1997、2002、2007和2012年）對生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的TC指數(shù)進行比較分析，主要包括TC指數(shù)的核密度曲線圖（kernel密度圖）、堆疊條件密度圖（SCD圖）和最大密度區(qū)域箱形圖（HDR圖）等，并得出如下結(jié)論。

（1）中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢狀態(tài)不容樂觀，絕大部分產(chǎn)品并不具備比較優(yōu)勢。入世前后生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢及貿(mào)易模式發(fā)生了較為顯著的變化，情況在入世以后并不容樂觀。

（2）從1997～2012年，中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)kernel密度估計的雙峰分布越來越明顯。1997年中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)TC指數(shù)kernel密度估計的第一高峰值是第二高峰值的3倍，到2012年二者之間基本沒有差距。這說明我國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)出口的專業(yè)化在逐步下降，出口專業(yè)化越來越多地集中在具有比較劣勢的產(chǎn)品上。

根據(jù)以上結(jié)論，提出兩點政策建議。第一，加入世貿(mào)組織以后我國一些生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢仍然在繼續(xù)喪失，加入世貿(mào)組織并沒有使得我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢得以改觀。這提示我們必須從資源稟賦和國情出發(fā)，制定出適合生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略，重點培育一些優(yōu)勢特色產(chǎn)品，避免落入比較優(yōu)勢陷阱。第二，加入世貿(mào)組織以后，我國生物質(zhì)能產(chǎn)品貿(mào)易融入世界市場和國際分工的程度不斷加深，產(chǎn)品貿(mào)易越來越集中于少數(shù)主要產(chǎn)品上。專業(yè)化程度提高意味著可以更多地分享國際分工收益和全球化紅利，但也意味著生物質(zhì)能源產(chǎn)品貿(mào)易風(fēng)險加大，更容易受到國際產(chǎn)品市場波動和不確定性的影響，必須盡快建立風(fēng)險防范機制，提高抵御外部沖擊的能力。

但同時需要指出的是，在制定生物質(zhì)能源的政策重點時，要充分考慮中國的國情，不能一蹴而就地加大對生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的投入。我國的特殊國情決定了以糧食為主要原料的生物能源技術(shù)，不可能在我國大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，我國生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)政策，應(yīng)該側(cè)重于如何將存儲于農(nóng)林作物副產(chǎn)品、城市污水及廢棄物中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為生物能源，以及如何開發(fā)木質(zhì)纖維素為原料的生物能源。

[1]趙軍.解讀生物能源：新能源產(chǎn)業(yè)及對環(huán)境、生態(tài)與社會經(jīng)濟發(fā)展的影響[J].中國科學(xué)院院刊，2012,27(2).

[2]王久臣.中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，（9）.

[3]洪浩，葉文虎，宋波等.中國生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化問題及實證研究[J].資源科學(xué)，2010，32（11）.

[4]孫麗英，田宜水.東盟國家生物質(zhì)能源發(fā)展比較研究及對我國啟示[J].中國人口.資源與環(huán)境，2010,20(5).

[5]劉春英，肖娜.我國生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、問題及對策[J].中央財經(jīng)大學(xué)學(xué)報，2011（5）.

[6]仇煥廣，井月，楊軍等.生物能源發(fā)展對中國消費者福利的影響[J].中國人口.資源與環(huán)境，2013,23（11）.

[7]李谷成，盧毓，尹朝靜.中國農(nóng)產(chǎn)品比較優(yōu)勢動態(tài)變化的實證分析[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2014，(2).