低碳視角下福建能源效率研究

王強(qiáng)強(qiáng)，鄭逸芳，鄭晶，黃安勝

（福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院，福建福州，350002）

低碳視角下福建能源效率研究

王強(qiáng)強(qiáng)，鄭逸芳，鄭晶，黃安勝

（福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院，福建福州，350002）

運(yùn)用隨機(jī)前沿分析法（SFA）對(duì)2005～2013年福建省的能源效率進(jìn)行實(shí)證分析，發(fā)現(xiàn)福建的經(jīng)濟(jì)增長方式仍然以勞動(dòng)密集型的粗放式發(fā)展模式為主，在一定程度上是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。福建省整體能源效率值偏低，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完善地區(qū)能源效率相對(duì)較高，反之，則較低?？傮w上，福建省能源效率的分布呈現(xiàn)出由沿海到山區(qū)逐級(jí)降低的階梯式特點(diǎn)。根據(jù)研究結(jié)果，提出了一系列政策建議。

低碳；能源效率；隨機(jī)前沿函數(shù)（SFA）

一、研究背景

隨著氣候的變化，能源日益枯竭，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，世界各國經(jīng)濟(jì)都已經(jīng)受到了嚴(yán)重的影響，以煤炭為主導(dǎo)能源結(jié)構(gòu)的中國出現(xiàn)了能源短缺局面的同時(shí)也產(chǎn)生了較高的碳排放量，嚴(yán)重影響到了國家的發(fā)展，因此“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念油然而生。所謂的“低碳經(jīng)濟(jì)”，是指在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，通過各種途徑如技術(shù)升級(jí)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等來減少溫室氣體的排放，使得在獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)兼顧到生態(tài)效益的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。［1］可以看出，低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展旨在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式為減少高碳能源消耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，因此，要想從“高碳能耗”模式轉(zhuǎn)為“低碳發(fā)展”模式，提高能源效率是實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的重要保證。

正處于新的發(fā)展階段的福建，尤其是面對(duì)海西經(jīng)濟(jì)區(qū)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，以及福建在國家“一帶一路”建設(shè)中的特殊地位和獨(dú)特作用，福建省迎來了新的發(fā)展時(shí)期。但是福建的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍然處在高耗能的階段，加上節(jié)能技術(shù)的水平較低，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，給福建省帶來了巨大經(jīng)濟(jì)壓力和環(huán)境污染問題。［2-3］顯然，傳統(tǒng)的粗放式發(fā)展已經(jīng)不合時(shí)宜，要緩解福建省能源消費(fèi)的矛盾，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)的當(dāng)務(wù)之急就是要發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。因此，如何優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，有效提升能源效率，［4］實(shí)現(xiàn)向“低投入、低污染、高產(chǎn)出”的經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的研究，以及如何制定行之有效的節(jié)能減排政策，對(duì)于福建省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。［5］

“能源效率”是一個(gè)相對(duì)概念，并沒有明確的指標(biāo)作為衡量能源效率的標(biāo)準(zhǔn)，而是必須依靠一系列的量化指標(biāo)來衡量。我們通常用能源服務(wù)產(chǎn)出量與能源投入量的比值來度量能源效率（魏一鳴、廖華），因此能源的高效率意味著使用同一能源能生產(chǎn)更多數(shù)量的服務(wù)或者生產(chǎn)同樣的服務(wù)使用更少的能源。［6］在對(duì)能源效率的評(píng)價(jià)上，Hu和wang基于全要素生產(chǎn)率框架定義了全要素能源效率，認(rèn)為能源必須結(jié)合如資本及勞動(dòng)力等相關(guān)投入要素才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。［7］此外，許多學(xué)者也測算和比較了中國各地區(qū)能源的效率并分析了影響因素，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等都能影響到能源技術(shù)效率。［8］在低碳視角下測算能源效率方面，許多學(xué)者利用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論將污染物考慮到生產(chǎn)函數(shù)當(dāng)中，將其視為非期望產(chǎn)出。對(duì)非期望產(chǎn)出的處理主要有兩種，一是將污染物作為投入指標(biāo)，希望其越少越好（李衛(wèi)坤）；二是對(duì)污染產(chǎn)出進(jìn)行逆處理，如將二氧化碳與二氧化硫作為“壞”產(chǎn)出，并將壞產(chǎn)出進(jìn)行逆處理（李海東、吳波亮）。在研究方法上，國內(nèi)相關(guān)研究大多是基于非參數(shù)的DEA方法，因?yàn)镈EA方法無須估計(jì)具體生產(chǎn)函數(shù)，通過決策單元來構(gòu)造前沿面函數(shù)，避免了因錯(cuò)誤的函數(shù)形式帶來的問題，但是其構(gòu)造的生產(chǎn)前沿面忽略了誤差以及統(tǒng)計(jì)噪聲的隨機(jī)問題，因此對(duì)效率測算結(jié)果有一定偏差（續(xù)競秦、楊永恒）。相對(duì)于DEA方法，由于必須先經(jīng)過假設(shè)前沿生產(chǎn)函數(shù)的模型，假設(shè)統(tǒng)計(jì)誤差以及其他非效率因素導(dǎo)致的誤差分布情況，即考慮了隨機(jī)因素對(duì)投入產(chǎn)出模型的影響，能夠同時(shí)對(duì)前沿函數(shù)和技術(shù)非效率函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，可以將隨機(jī)因素和技術(shù)無效率從實(shí)際產(chǎn)出分離出來，從而有效提高了數(shù)據(jù)樣本的質(zhì)量（李衛(wèi)坤）。

本文基于低碳的視角，將CO2排放量作為環(huán)境變量引入模型，同時(shí)為在能源效率評(píng)價(jià)中將統(tǒng)計(jì)噪聲的影響考慮進(jìn)來，采用隨機(jī)前沿分析法，以2005～2013年面板數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)測度福建省能源效率情況，進(jìn)一步分析福建省各地區(qū)能源效率高低的原因，為優(yōu)化福建省能源結(jié)構(gòu)和節(jié)能減排政策提供政策建議。

二、模型設(shè)計(jì)與變量選取

（一）模型設(shè)計(jì)

SFA模型即隨機(jī)前沿函數(shù)模型，顯然就是要確定生產(chǎn)前沿的具體模型。它要解決的問題是要度量每個(gè)決策單元在某一期間內(nèi)的技術(shù)效率。該模型可以用函數(shù)形式表達(dá)為：

其中，y表示產(chǎn)出變量，x表示投入變量，β為變量參數(shù)，vi和ui為誤差項(xiàng)。v服從N（0，σ2t）分布。u≥0，可以表示隨機(jī)因素對(duì)生產(chǎn)函數(shù)具有較大的影響。因此，生產(chǎn)函數(shù)所表示的技術(shù)效率狀態(tài)TE與u之間的關(guān)系可以表示為TEit＝exp（-uit）。當(dāng)uit=0時(shí)，可得TEit=1，表示該生產(chǎn)模型處于技術(shù)效率狀態(tài)；當(dāng)uit〉0時(shí)，可得TEit〈1，表示該決策單元處于無技術(shù)效率狀態(tài)。［9］為了引入了影響技術(shù)非效率的函數(shù)形式，Battese和Coelli還通過計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)模型對(duì)SFA模型進(jìn)行了擴(kuò)展。［10］本文基于Battese和Coelli改進(jìn)的模型包括資本變量、勞動(dòng)力變量、能源變量以及環(huán)境變量作為能源效率評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建了超越對(duì)數(shù)的生產(chǎn)函數(shù)隨機(jī)前沿模為：

其中β0為待估計(jì)變量系數(shù)；Yit表示決策單元i 在t時(shí)期的GDP（單位：億元）；Kit資本變量（單位：億元）、Lit勞動(dòng)力變量（單位：萬人）、Eit能源變量（單位：萬t標(biāo)準(zhǔn)煤）、Pit環(huán)境變量（單位：噸CO2）。βK、βL、βE和βP分別為資本、勞動(dòng)力、能源和環(huán)境這些變量的產(chǎn)出彈性。［4］39隨機(jī)誤差項(xiàng)（vit-uit）為復(fù)合結(jié)構(gòu)，ui和νi的分布相互獨(dú)立，且都和抹胸中的變量高度不相關(guān)。通常用復(fù)合誤差項(xiàng)技術(shù)無效率部分的比重的大小來判斷隨機(jī)前沿模型的設(shè)定是否具有科學(xué)性，由公式可以看出0≤γ≤1，當(dāng)γ=0時(shí)，表示σu為0，不適宜用SFA模型，而當(dāng)γ=1時(shí)，表示σu為1，即前沿函數(shù)的偏離主要是由能源無效率引起的，因而采用隨機(jī)前沿模型是適宜的。［11］

（二）變量選取與數(shù)據(jù)來源

能源效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以分為投入和產(chǎn)出兩類。投入指標(biāo)從資本投入、勞動(dòng)力投入和能源投入考慮，選取資本存量、當(dāng)期從業(yè)人員數(shù)和能源消費(fèi)量為模型的輸入指標(biāo)；產(chǎn)出指標(biāo)由于其產(chǎn)出的合理性與否可分為期望產(chǎn)出與非期望產(chǎn)出，CO2排放量屬于給社會(huì)帶來負(fù)效應(yīng)的產(chǎn)出指標(biāo)，這里借鑒許多學(xué)者對(duì)負(fù)產(chǎn)出的處理方法，將其作為環(huán)境投入要素，視為環(huán)境資源的損耗，而將地區(qū)生產(chǎn)總值作為本研究期望產(chǎn)出的指標(biāo)。

1.資本：用資本存量來表示。由于固定資產(chǎn)存在一定的折舊，本文主要參考大部分學(xué)者的“永續(xù)盤存法”，采用公式Kit=Iit+（1-δit）Kit-1來計(jì)算，式中：Kit、Iit與δit的分別為決策單元i在第t年的固定資產(chǎn)投資、總投資與經(jīng)濟(jì)折舊率。［12］

2.勞動(dòng)：選取決策單元當(dāng)期從業(yè)人員數(shù)量作為人力資源投入。這里由于各地區(qū)的人均教育水平等數(shù)據(jù)不可得，因此沒有包括各地區(qū)勞動(dòng)力質(zhì)量上的差異。

3.能源：用各地區(qū)的能源消費(fèi)總量來表示能源投入。本文根據(jù)萬元GDP所需能耗與當(dāng)?shù)谿DP數(shù)量來換算該地區(qū)的能源總投入。能源消耗統(tǒng)一使用計(jì)量單位“噸標(biāo)準(zhǔn)煤”。

4.CO2排放量：按照原煤折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)以及原煤CO2排放系數(shù)將能源投入標(biāo)準(zhǔn)煤折算成CO2排放量。

5.地區(qū)生產(chǎn)總值：以各地區(qū)生產(chǎn)總值來衡量地區(qū)總產(chǎn)出。

本文使用的樣本為2005～2013年福建面板數(shù)據(jù)，相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)如表1所示。全部數(shù)據(jù)來自《福建統(tǒng)計(jì)年鑒》。為保證指標(biāo)數(shù)據(jù)的一致性，采用平減指數(shù)對(duì)GDP變量及固定資產(chǎn)投資以2005年為基期，計(jì)算各個(gè)年份的實(shí)際值。

三、福建省能源效率的實(shí)證結(jié)果分析

（一）回歸結(jié)果分析

表2給出了福建省能源效率隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)的估計(jì)結(jié)果。首先，γ=0.9903，趨近于1，同時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量σ2在99%的置信區(qū)間的顯著，表明前沿函數(shù)的偏離主要是由能源無效率引起的，所以本研究適合采用隨機(jī)前沿模型。其次，福建省能源效率實(shí)證模型的對(duì)數(shù)似然函數(shù)值log為-629.47222，似然比檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量LR為280.99516，通過99%置信水平的檢驗(yàn)，表明模型整體線性關(guān)系是成立的。第三，從模型的四大投入要素與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系上看，能源投入是刺激經(jīng)濟(jì)增長的主要關(guān)鍵，能源投入每增加1%，地區(qū)生產(chǎn)總值平均提高2.41%；而勞動(dòng)投入每增加1%，地區(qū)生產(chǎn)總值平均提高2.21%；資本投入每增加1%，地區(qū)生產(chǎn)總值平均僅提高0.86%?？梢钥闯觯＝ㄊ〉哪茉赐度肱c勞動(dòng)投入的產(chǎn)出彈性遠(yuǎn)大于資本存量的產(chǎn)出彈性，說明福建經(jīng)濟(jì)增長的主要?jiǎng)恿υ谟谀茉吹南呐c勞動(dòng)力的投入。在環(huán)境投入方面，地區(qū)生產(chǎn)總值每增加1%，環(huán)境投入平均要增加8.71%，說明福建經(jīng)濟(jì)的增長需要犧牲較大的環(huán)境，而環(huán)境污染指標(biāo)主要體現(xiàn)在CO2排放量，因此可以看出目前福建的經(jīng)濟(jì)增長與能源的使用過程中造成的碳排放量較大。

表1 投入產(chǎn)出指標(biāo)描述統(tǒng)計(jì)

表2 隨機(jī)前沿超對(duì)數(shù)能源效率模型估計(jì)結(jié)果

（二）福建省能源效率時(shí)空差異分析

利用Frontior4.1對(duì)模型進(jìn)行求解，得到福建省2005～2013年的能源效率值。能源效率值介于0 與1之間，0表示該地區(qū)處于完全無效率的狀態(tài)，而1表示該地區(qū)處于完全有效率的狀態(tài)。表3給出了基于SFA的福建省9個(gè)地市2005～2013年能源效率測算值及排名結(jié)果。

從時(shí)間上看，2005～2013年全省能源利用的平均水平從0.367上升到0.377，說明福建能源整體效率有了一定的提高，且逐年穩(wěn)步上升，這可能是福建正處于加快建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的關(guān)鍵階段，隨著新型城鎮(zhèn)化的推進(jìn)、基礎(chǔ)設(shè)施的投入與建設(shè)加大了能源的需求與利用。從區(qū)域來看，福建省能源效率在時(shí)空方面表現(xiàn)出較大的差異特征。由表3可以明顯看出，2005～2013年福建省各地區(qū)能源效率從高到底依次為泉州、福州、廈門、漳州、龍巖、莆田、三明、寧德和南平。其中，泉州能源效率水平最高，達(dá)到0.899，其次是福州和廈門，均值分別為0.659和0.556，其效水平均在全省平均水平0.377之上，而其他地市的能源效率水平均處于省平均水平之下，說明福建能源有效率的地區(qū)僅占全省的1/3，大部分地區(qū)能源處于無效率狀態(tài)。整體上看，福建省能源效率在2005～2013年上升速度依舊緩慢，能源效率總體水平偏低，離完全有效率狀態(tài)還有很大的差距。

針對(duì)以上結(jié)果，我們將福建能源效率高低情況大致劃分為三大地區(qū)來討論，分別為能源高效率地區(qū)、能源中效率地區(qū)和能源低效率地區(qū)。各大地區(qū)的平均能源效率變動(dòng)情況如圖1所示。

圖1 2005～2013年福建省三大區(qū)域能源效率的變動(dòng)趨勢

高效率地區(qū)：泉州、福州及廈門三地能源平均效率值為0.705，2005～2013年間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于省平均水平。原因可能是該地區(qū)經(jīng)濟(jì)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都相對(duì)發(fā)達(dá)，所以能源消耗和投入比較均衡，因此能源效率也處于最優(yōu)效率狀態(tài)。

中效率地區(qū)：漳州、龍巖和莆田三市處于這一區(qū)域。該區(qū)域能源平均效率值為0.2404，略低于省平均水平。可以看出，該地區(qū)離高效率區(qū)域還有一定的差距，不過該地區(qū)還有一定的地理優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于中等水平，只要通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理利用能源，這些地區(qū)能源效率的提升空間和節(jié)能潛力還是相對(duì)較大的。

表3 基于SFA的福建省9個(gè)地市2005～2013年能源效率測算值

低效率地區(qū)：三明、寧德與南平等在2005～2013年期間能源效率很低，全要素能源效率指數(shù)大都低于0.2。由于該區(qū)域處于福建內(nèi)陸地區(qū)，工業(yè)相對(duì)落后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也不夠發(fā)達(dá)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也不夠完善，這些地區(qū)能源投入換來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還相對(duì)較低。

本文得出的福建省能源效率測算結(jié)果與許多學(xué)者（李建建、沈能；何丹等）研究的結(jié)果大體一致，泉州、福州和廈門三個(gè)地區(qū)都處于能源高效率地區(qū)，其他幾大地市的能源效率整體上的分布都同樣呈現(xiàn)出由沿海到山區(qū)逐級(jí)降低的階梯式特點(diǎn)。［13］但是由于評(píng)價(jià)方法不同，得出的排名情況也略有不同，這可能是使用的研究方法不同。用DEA評(píng)價(jià)能源效率時(shí)，可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)地區(qū)能源效率得分均為1，致使無法進(jìn)行排名比較，而SFA方法在這方面具有更高的識(shí)別能力，［14］不僅能具體測算每個(gè)地區(qū)的具體效率值，更能評(píng)價(jià)每個(gè)變量對(duì)模型作用的大小。

四、結(jié)論與討論

本文基于低碳的視角，采用隨機(jī)前沿分析法將統(tǒng)計(jì)噪聲的影響引進(jìn)到能源效率評(píng)價(jià)中，以2005～2013年面板數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)福建省能源效率情況進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：第一，福建省的能源投入與勞動(dòng)投入是刺激福建省經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵，福建的經(jīng)濟(jì)增長方式仍然以勞動(dòng)密集型的粗放式發(fā)展模式為主。第二，目前福建的經(jīng)濟(jì)增長過程中能源使用造成的碳排放量較大，福建的經(jīng)濟(jì)增長模式在一定程度上是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。第三，能源效率水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完善地區(qū)能源效率比較高，反之，則較低。

根據(jù)上述結(jié)論，為有效提高福建能源效率以及減少碳排放，可以從以下幾個(gè)方面著手。第一，提高勞動(dòng)技術(shù)水平，合理引導(dǎo)資本利用。從前文分析可以看出，福建省經(jīng)濟(jì)增長的主要?jiǎng)恿碜阅茉聪呐c勞動(dòng)力投入。而目前福建省勞動(dòng)力水平整體上還處于簡單的初級(jí)勞動(dòng)力，對(duì)資本的利用效率也還有很大的提升空間。因此，提高勞動(dòng)力生產(chǎn)效率以及資本利用效率有利于能源效率的提高和能源消耗的減少，所以應(yīng)當(dāng)加大資本投入，加大對(duì)勞動(dòng)力的培訓(xùn)，提高勞動(dòng)技術(shù)水平和勞動(dòng)的熟練程度，加快向技術(shù)、資本密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。第二，積極發(fā)展清潔能源，減少污染物排放。福建的經(jīng)濟(jì)增長過程中能源使用造成的碳排放量巨大，這將嚴(yán)重不利于福建未來的可持續(xù)發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)積極發(fā)展煤炭的清潔使用，利用碳中和技術(shù)，減少燃燒過程中碳的排放。同時(shí)，逐步提高天然氣及新能源等清潔能源在一次能源消費(fèi)中的比例，如大力推廣福州市LNG項(xiàng)目建設(shè)，有序開發(fā)建設(shè)平潭、莆田和漳州等沿海大型風(fēng)電項(xiàng)目，扎實(shí)抓好寧德、福清兩座核電站如期完工發(fā)電，促使福建省的的耗能品種換代升級(jí)。［15］第三，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高能源效率。由福建省能源效率的分布可以看出福建省能源效率與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較為完善的泉州、福州和廈門能源效率比較高，反觀其他地區(qū)，水泥、鋼鐵及小火電等行業(yè)的比重較高，這類產(chǎn)業(yè)是最大的能源消耗產(chǎn)業(yè)及最大的碳排放產(chǎn)業(yè)，因此，要解決內(nèi)陸地區(qū)能源效率低下的問題，必須著重在這些地區(qū)加快發(fā)展新型工業(yè)，并加大環(huán)保新技術(shù)研發(fā)和資金投入，使產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)向低碳方向轉(zhuǎn)型，同時(shí)要提高第三產(chǎn)業(yè)的比重，使得能源消耗低、能源效率高的產(chǎn)業(yè)真正成為福建省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

最后要說明的是，SFA模型沒有將外生環(huán)境變量引入到模型，這在一定程度上會(huì)影響到模型結(jié)果估計(jì)的精度，今后的研究將會(huì)重點(diǎn)引入外生環(huán)境變量到模型中以便提高參數(shù)估計(jì)的精度的同時(shí)，能夠分析影響能源效率的因素，從而為提高能源效率提出更加針對(duì)性的政策建議。

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F205

A

王強(qiáng)強(qiáng)（1991-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榈吞冀?jīng)濟(jì)與公共政策。鄭逸芳（1960-），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檗r(nóng)村公共管理。