中國能源和碳排放的效率測度與影響因素研究

許士春　龍如銀

摘要：采用DEA方法測度中國1995～2011年間能源和碳排放效率，并拓展STIRPAT模型，通過Tobit回歸分析中國能源和碳排放效率的影響因素。研究表明：整體上中國能源和碳排放效率呈下降趨勢，東部能源和碳排放效率最高，中部其次，西部最低。經(jīng)濟(jì)增長和節(jié)能技術(shù)是影響能源和碳排放效率的關(guān)鍵因素，其中經(jīng)濟(jì)增長會降低中國能源和碳排放效率。工業(yè)化水平對能源和碳排放效率的影響存在區(qū)域差異，不過統(tǒng)計(jì)上不顯著。人口規(guī)模與能源和碳排放效率負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：能源效率；碳排放效率；影響因素；STIRPAT模型

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.03.16

中圖分類號：F206；F062.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-8409（2015）03-0074-05

引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速增長，中國能源消耗巨大，環(huán)境污染嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈“高碳”特征，能源消費(fèi)中化石能源不僅占主導(dǎo)地位，更以高碳性更強(qiáng)的煤炭為主（約占70%）[1]，化石能源碳排放系數(shù)很高，這會帶來大量的碳排放。依據(jù)世界能源所（WRI）的數(shù)據(jù)顯示，2009年中國已超過美國，成為世界第一大碳排放國家。對此，2009年哥本哈根全球氣候大會前夕，中國政府宣布到2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%至45%的目標(biāo)。

本文將碳排放納入能源效率測度模型，嘗試將勞動、資本等非能源要素分離出來，揭示能源與碳排放效率的內(nèi)在關(guān)系，提出能源浪費(fèi)程度和減排空間，相比現(xiàn)有研究僅在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效率測度上加入能源投入和污染產(chǎn)出而得到的綜合利用效率而言，具有一定的創(chuàng)新。同時(shí)分析我國能源和碳排放效率的影響因素，指出各因素影響力度及區(qū)域差異，并嘗試提煉影響能源和碳排放效率的關(guān)鍵因素，為我國提高節(jié)能減排效率提供突破口。

1文獻(xiàn)回顧

有關(guān)能源和碳排放效率測度與影響因素的研究，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）能源效率測度。能源效率測度指標(biāo)分為單要素指標(biāo)和全要素指標(biāo)。單要素指標(biāo)通常以能源強(qiáng)度作為能效指標(biāo)進(jìn)行衡量[2]，單要素指標(biāo)把能源作為投入的唯一要素，與現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重不符，所以出現(xiàn)了全要素能源效率指標(biāo)[4]，而且一些學(xué)者使用全要素指標(biāo)研究了能源效率問題[4]。

（2）能源效率的影響因素?，F(xiàn)有文獻(xiàn)主要研究能源價(jià)格對能源效率的影響[5]；技術(shù)對能源效率的影響[6]；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消耗結(jié)構(gòu)以及市場因素對能源效率的影響[7～9]。

（3）碳排放測度。對碳排放效率的研究主要體現(xiàn)對碳排放績效評價(jià)[10]及環(huán)境技術(shù)測度[11]等方面。

（4）碳排放效率的影響因素。目前文獻(xiàn)主要研究能源強(qiáng)度對碳強(qiáng)度變化的影響[12～14]；經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等對碳排放效率的影響[15～17]。

已有研究還存在不足：首先，很少文獻(xiàn)將能源和碳排放效率進(jìn)行綜合評價(jià)，雖然較少文獻(xiàn)考慮到環(huán)境約束下能源效率，其實(shí)質(zhì)上是包括所有要素的綜合利用效率，不能將能源和碳排放效率單獨(dú)分開。其次，STIRPAT模型能很好地研究人類活動對環(huán)境的影響，很少有文獻(xiàn)用此模型研究能源或碳排放效率的影響因素?；诖耍疚膶χ袊茉春吞寂欧判蔬M(jìn)行綜合評價(jià)，并用STIRPAT模型分析能源和碳排放效率的影響因素。

2能源效率與碳排放效率測度

21效率模型

圖1投入導(dǎo)向型DEA模型設(shè)有4個(gè)決策單元，分別為A、B、C、D（圖1）。C、D在前沿面上，是有效率的。A、B在前沿面外，有效率損失。A、B分別是A、B的改善目標(biāo)。AA、BB分別是A、B需要減少的要素投入量，即效率損失情況。對于能源要素，其效率表示為：TFEE=E目標(biāo)E實(shí)際，能源效率損失表示為：TFEEL=E調(diào)整E實(shí)際。TFEE越大表示能源效率越高；TFEEL越大表明能源效率損失越大，節(jié)能潛力越大。

能源消耗帶來GDP增長和碳排放，一定要素投入下，GDP越大越好，碳排放量越小越好，或GDP一定條件下，要素投入和碳排放越小越好。對于產(chǎn)出最小化問題，將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)出倒數(shù)最大化。對此，碳排放效率表示為：TFCE=C目標(biāo)C實(shí)際，碳排放效率損失表示為：TFCEL=C調(diào)整C實(shí)際。TFCE越大碳排放效率越高；TFCEL越大碳排放效率損失越大，碳減排潛力越大。依據(jù)投入導(dǎo)向型DEA模型，通過如下方式計(jì)算能源和碳排放的目標(biāo)值：

minθ

s.t.∑Kj=1λjyij≥yi0

∑Kj=1λj/crj≥1/cr0

∑Kj=1λjxsj≤θxs0

λj≥0（1）

y為GDP產(chǎn)出，x為要素投入，包含勞動、資本和化石能源；c為碳排放。

22能源和碳排放效率測度

221數(shù)據(jù)來源與變量說明

各個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）化石能源消耗量（包含：煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣）來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》相應(yīng)各期。能源消耗量統(tǒng)一折算為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)來自《2008年中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》附表。碳排放數(shù)據(jù)是通過碳排放系數(shù)與能源消耗量計(jì)算而得，各種碳排放系數(shù)來自國家發(fā)改委能源研究所和《國家溫室氣體排放清單指南》。資本用固定資產(chǎn)投資額表示，勞動投入量用就業(yè)人員數(shù)量表示。資本、就業(yè)人員數(shù)量和GDP來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》相應(yīng)各期。涉及貨幣計(jì)量的數(shù)據(jù)均以1995年為基期進(jìn)行了價(jià)格調(diào)整。重慶市1997年列為直轄市，為了數(shù)據(jù)統(tǒng)一將其歸入四川省。由于《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》中缺乏中國西藏自治區(qū)、香港和澳門特別行政區(qū)、臺灣地區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)，本文最終搜集到除上述地區(qū)外中國1995～2011年29省市的相關(guān)數(shù)據(jù)。

222能源與碳排放效率現(xiàn)狀

利用式（1）計(jì)算出能源投入和碳排放的目標(biāo)值，通過目標(biāo)值與實(shí)際值之比可得到中國能源和碳排放效率情況。圖2顯示不同地區(qū)能源效率的年度趨勢。整體上中國能源效率呈下降趨勢；從不同地區(qū)看，東部能源效率最高，其次是中部，西部最低。圖3顯示不同地區(qū)碳排放效率的年度趨勢。整體上，中國碳排放效率也呈下降趨勢；從不同地區(qū)看，東部碳排放效率最高，其次是中部，西部最低。從圖2和圖3可看出，碳排放效率與能源效率正相關(guān)。圖2中國不同地區(qū)能源效率變動圖圖3中國不同地區(qū)碳排放效率變動圖

表1和表2顯示中國1995～2011年各省市平均能源和碳排放效率。東部地區(qū)廣東、上海等地能源和碳排放效率較高，而河北、遼寧等地能源和碳排放效率較低；中部地區(qū)湖南能源和碳排放效率最高，山西最低；西部地區(qū)青海能源和碳排放效率最高，貴州最低。通過不同地區(qū)省市排名情況可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)碳排放效率與能源效率正相關(guān)。

表1中國 1995～2011年各省市能源效率情況

東部省市能源效率排名中部省市能源效率排名西部省市能源效率排名廣東101 湖南07871 青海101 上海09892廣西07842四川0682北京09493黑龍江07633云南06123天津09444江西07554陜西05654江蘇09095湖北07165新疆04865海南08726安徽06656甘肅0466福建08427河南06637寧夏04427浙江08238吉林06518貴州03788山東06219內(nèi)蒙古03959遼寧055110山西024810河北049611東部地區(qū)075中部地區(qū)0581西部地區(qū)0558表2中國1995～2011年各省市碳排放效率情況

東部省市碳排放效率排名中部省市碳排放效率排名西部省市碳排放效率排名廣東101黑龍江05781青海101上海0942江西05192四川042海南08983湖南04573寧夏0393天津0884廣西04324云南02534江蘇08185河南0435甘肅02485福建06556安徽0416新疆02126北京06317湖北03617陜西02087山東05718吉林02428貴州01878浙江05269內(nèi)蒙古01889遼寧047410山西010310河北034211東部地區(qū)064中部地區(qū)0428西部地區(qū)0383能源和碳排放效率的影響因素

31分析方法與數(shù)據(jù)說明

在IPAT模型基礎(chǔ)上，Dietz和Rosa[18]構(gòu)建了STIRPAT模型：I=bPαAβTγe，其中I為環(huán)境影響，P為人口規(guī)模，A為財(cái)富水平，T為技術(shù)水平；α、β、γ為各變量對環(huán)境影響的彈性，b為常數(shù)項(xiàng)，e為干擾項(xiàng)。對STIRPAT模型兩邊取對數(shù)：

lnI=lnb+αlnP+βlnA+γlnT+lne（2）

拓展此模型分析能源與碳排放效率問題。加入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源使用技術(shù)指標(biāo)，此模型可改寫為：

lneeit=αit+α1lnyit+α2lnindit+α3lnTit+α4lnpopit+uit （3）

lnceit=bit+b1lnyit+b2lnindit+b3lnTit+b4lnpopit+εit （4）

ee、ce分別為能源效率與碳排放效率；y為人均收入； pop為人口規(guī)模；ind為工業(yè)化水平，用第二產(chǎn)業(yè)占比表示；T為節(jié)能技術(shù)水平，用能源強(qiáng)度倒數(shù)表示。下標(biāo)it表示i地區(qū)t時(shí)期的樣本。u、ε為干擾項(xiàng)。為更好地分析中國能源和碳排放效率的影響因素，首先分析中國整體情況，然后分析東部（包括北京、天津、上海、江蘇、浙江、福建、山東、河北、廣東、海南、遼寧）、中部（包括山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南、吉林、黑龍江）和西部（包括廣西、四川、重慶、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、內(nèi)蒙古）的情況。由于能源和碳排放效率取值范圍均為（0，1]，數(shù)據(jù)被截?cái)?，因此通常采用處理限值因變量的Tobit模型。

各個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）的能源和碳排放效率來自于以上的測度。能源強(qiáng)度是能源消耗量與GDP的比值，GDP數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》相應(yīng)各期。工業(yè)產(chǎn)值、人均收入、GDP等涉及貨幣的數(shù)據(jù)均以1995年為基期進(jìn)行了價(jià)格調(diào)整，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》相應(yīng)各期。

32實(shí)證結(jié)果與分析

利用式（3）對能源效率影響因素進(jìn)行回歸，結(jié)果見表3。

表3能源效率影響因素的回歸結(jié)果

全國東部中部西部lny-0506***-0519***-0733***-0412***（0046）（0102）（0064）（0052）lnind-023900820477-036（0207）（0487）（027）（031）lnT0698***0922***076***0668***（0098）（0232）（0119）（0123）lnpop-0314**-0392**-0241-0489***（0106）（0178）（0186）（0098）常數(shù)項(xiàng)3755***3706*02295247***（1085）（1764）（1746）（1403）Wald2324837742675412936樣本493204153136注：***、**、*分別表示在1%、3%、5%顯著水平通過檢驗(yàn)；括號中數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)誤差

全國和不同地區(qū)，收入水平與能源效率負(fù)相關(guān)，且均在1%顯著水平上通過檢驗(yàn)，表明經(jīng)濟(jì)增長會降低中國能源效率。就全國而言，提高工業(yè)化水平會降低能源效率；分地區(qū)分析發(fā)現(xiàn)僅西部提高工業(yè)化水平會降低能源效率，而東部和中部提高工業(yè)化水平反而提高了能源效率（不過這項(xiàng)檢驗(yàn)在5%水平上不顯著）。這是由于東部和中部工業(yè)發(fā)展水平和工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)較高，從而工業(yè)能源利用效率較高。節(jié)能技術(shù)與能源效率正相關(guān)，且在1%顯著水平上通過檢驗(yàn)，表明節(jié)能技術(shù)對提高能源效率起到?jīng)Q定性作用。人口規(guī)模與能源效率之間負(fù)相關(guān)，表明隨著人口規(guī)模的增加，中國能源效率會降低，這與中國居民的節(jié)能意識不強(qiáng)，能源浪費(fèi)現(xiàn)象有關(guān)。

利用式（4）對碳排放效率影響因素進(jìn)行回歸，結(jié)果見表4。全國和不同地區(qū)，收入水平與碳排放效率顯著負(fù)相關(guān)，表明中國經(jīng)濟(jì)增長存在“高碳”特征。就全國而言，提高工業(yè)化水平會提高碳排放效率；分地區(qū)分析發(fā)現(xiàn)僅東部提高工業(yè)化水平會降低碳排放效率，而西部和中部提高工業(yè)化水平卻提高了碳排放效率，表明中西部工業(yè)在碳減排領(lǐng)域的成績較好（僅中部地區(qū)在1%水平上通過檢驗(yàn)）。節(jié)能技術(shù)與能源效率顯著正相關(guān)，表明節(jié)能技術(shù)對提高中國碳排放效率起到了決定性作用。人口規(guī)模會降低碳排放效率，這是由節(jié)能環(huán)保意識不強(qiáng)等原因造成的。

表4碳排放效率影響因素的回歸結(jié)果

全國東部中部西部lny-0738***-0565 ***-1421***-0591***（0077）（011）（0167）（0055）lnind0242-07270581***051（0342）（0563）（0746）（042）lnT1024***0622 ***1493***104***（015）（024）（024）（0093）lnpop-0396**-0167-0558*-0833***（0158）（0219）（0295）（0048）常數(shù)項(xiàng)22944278*-54494325**（1615）（2134）（3084）（1799）Wald1419254061055233379樣本493204153136注：***、**、*分別表示在1%、3%、5%顯著水平通過檢驗(yàn)；括號中數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)誤差

通過實(shí)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：（1）收入水平對能源和碳排放效率的影響存在區(qū)域差異。收入水平對中部地區(qū)能源和碳排放效率的影響最大（對能源效率的影響，中部彈性-0733大于東部彈性-0519大于西部彈性-0412；對碳排放效率的影響，中部彈性-1421大于西部彈性-0591大于東部彈性-0565）。表明中部高能耗高排放現(xiàn)象更為嚴(yán)重。（2）節(jié)能技術(shù)對能源和碳排放效率的影響存在區(qū)域差異。東部節(jié)能技術(shù)對能源效率的影響力度最大（東部彈性0922大于中部彈性076大于西部彈性0668），東部對碳排放效率的影響力度卻最?。ㄖ胁繌椥?493大于西部彈性104大于東部彈性0622）。這是由于東部經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出最大，對能源消耗也較大，所以提高節(jié)能技術(shù)對東部提升能源效率作用最大，但對提升碳排放效率作用相對較弱，因?yàn)闇p排效率不僅受節(jié)能的影響，還受能源結(jié)構(gòu)等其他因素的影響。（3）人口規(guī)模對西部能源和碳排放效率影響最大（彈性分別為-0489和-0833），遠(yuǎn)高于東部（彈性分別為-0392和-0167）和中部（彈性分別為-0241和-0558）的影響，這是由于西部人力資本相對較少，節(jié)能減排意識薄弱，所以西部人口規(guī)模對能源和碳排放效率的抑制作用最大。（4）雖然工業(yè)化水平對能源和碳排放效率的影響也存在區(qū)域差異，但大多數(shù)情況不顯著，表明工業(yè)化水平不是中國能源和碳排放效率的關(guān)鍵影響因素。

4結(jié)論及建議

利用DEA方法，測度中國能源和碳排放效率，并采用Tobit模型，分析能源和碳排放效率的影響因素。研究結(jié)論及政策建議如下：

（1）整體上中國能源和碳排放效率呈下降趨勢；從不同地區(qū)看，東部能源和碳排放效率最高，其次是中部，西部最低。碳排放效率與能源效率正相關(guān)。對此，中國應(yīng)密切關(guān)注中部和西部節(jié)能減排效率。

（2）收入水平和節(jié)能技術(shù)是影響能源和碳排放效率的最關(guān)鍵因素，其中收入水平與能源和碳排放效率顯著負(fù)相關(guān)，表明經(jīng)濟(jì)增長會降低中國能源和碳排放效率。所以中國應(yīng)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展的思維方式，淡化經(jīng)濟(jì)增長速度，重視經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量，使經(jīng)濟(jì)完成從外延粗放型向內(nèi)涵集約型轉(zhuǎn)變。

（3）工業(yè)化水平對能源和碳排放效率的影響存在區(qū)域差異。整體上工業(yè)化水平會降低能源效率，但會提高碳排放效率；在西部工業(yè)化水平會降低能源效率，在東部和中部，工業(yè)化水平反而會提高能源效率；在中部和西部，工業(yè)化水平提高了碳排放效率，而在東部，工業(yè)化水平降低了碳排放效率，不過這些影響大多數(shù)情況不顯著。盡管如此，中國還應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)總量和比重，降低工業(yè)比重，尤其要降低高能耗行業(yè)比重，淘汰落后產(chǎn)能和技術(shù)。

（4）人口規(guī)模與能源和碳排放效率負(fù)相關(guān)，表明居民節(jié)能減排的意識和行為有待提高。所以，應(yīng)提高全民節(jié)能減排意識，提倡低碳化生活方式，向全民普及低碳、環(huán)保、節(jié)能、減排相關(guān)知識，通過多種方式鼓勵(lì)消費(fèi)者選用資源節(jié)約型產(chǎn)品，倡導(dǎo)節(jié)約型消費(fèi)方式。參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：張京輝）