碳排放約束下的河南省工業(yè)能源技術(shù)效率分析

萬其龍

(信陽師范學(xué)院 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 信陽 464000)

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碳排放約束下的河南省工業(yè)能源技術(shù)效率分析

萬其龍

(信陽師范學(xué)院 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 信陽 464000)

摘要：河南省近年來工業(yè)發(fā)展迅速，能源資源消耗巨大，可持續(xù)發(fā)展的低碳經(jīng)濟(jì)模式受到關(guān)注。針對(duì)這一問題，首先基于多階段數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，分別測(cè)算出不考慮非意合產(chǎn)出和考慮非意合產(chǎn)出的全要素工業(yè)能源技術(shù)效率并進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)河南省全要素工業(yè)能源技術(shù)效率不高，考慮非意合產(chǎn)出的全要素工業(yè)能源技術(shù)效率要略高于不考慮非意合產(chǎn)出的全要素工業(yè)能源技術(shù)效率；其次，引用全要素能源相對(duì)效率概念，測(cè)算出河南省各地級(jí)市節(jié)能減排潛力，發(fā)現(xiàn)河南省各地市節(jié)能減排潛力有顯著差異，節(jié)能減排潛力較大。

關(guān)鍵詞：河南?。蝗啬茉醇夹g(shù)效率；DEA法

一、引言

改革開放以來，河南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)化進(jìn)展成就巨大。但能源與資源高投入、高消耗及環(huán)境高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。能源的過度消耗帶來的能源、資源短缺及生態(tài)環(huán)境惡化問題越來越嚴(yán)重，在河南省能源、資源較為缺乏，環(huán)境承受能力較弱的背景下這一問題顯得更為突出，日益成為河南省經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。

在哥本哈根會(huì)議上，我國承諾到2020 年單位GDP二氧化碳排放量比2005 年下降 40%—50%①。在這種現(xiàn)實(shí)約束下，河南省應(yīng)當(dāng)努力提高能源利用效率，完成節(jié)能減排目標(biāo)，同時(shí)摸清河南省能源效率現(xiàn)狀，探索能源效率提高途徑，走可持續(xù)發(fā)展工業(yè)化道路。因此，客觀分析河南省工業(yè)能源效率現(xiàn)狀和趨勢(shì)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)河南省能源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

能源效率指投入一定的能源要素所得到的實(shí)際產(chǎn)出與潛在產(chǎn)出接近程度,或在給定某一產(chǎn)出時(shí)需要投入的能源要素投入與當(dāng)前技術(shù)條件下所需的最小能源要素投入之間的接近程度。能源效率衡量現(xiàn)有資源最優(yōu)利用的能力，效率越高表示投入一定的能源所得到的產(chǎn)出越多，越接近潛在最大產(chǎn)出；或者表示實(shí)現(xiàn)某一產(chǎn)出所需要的能源投入越少，越接近現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件下所需的最小投入。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(即DEA法)是評(píng)價(jià)技術(shù)效率較普遍的方法，它將樣本點(diǎn)映射在空間上，以最大產(chǎn)出或最小投入為效率邊界，并以此為基準(zhǔn)測(cè)算其他點(diǎn)同邊界之間的距離，距離越小，表示效率越高。Fare等以DEA法為基礎(chǔ)，納入能源要素投入及污染等非意愿產(chǎn)出，建立環(huán)境績效指數(shù)模型來衡量綜合效率[1]253-262。HU和WANG以DEA法為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)前沿曲線上能源最優(yōu)投入與能源實(shí)際投入之比來定義全要素能源相對(duì)效率[2]。屈小娥[3]和雷茜[4]用DEA法分析30個(gè)省工業(yè)全要素能源效率及節(jié)能潛力，認(rèn)為省際工業(yè)能源效率差別較大，東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)能源效率較高，中西部地區(qū)能源利用效率較低，節(jié)能潛力較大。王兵、顏鵬飛基于APEC視角分析各國能源效率，認(rèn)為受不同影響因素作用，各國能源效率存在顯著差異[5]。姚玉玲、賈科利等用DEA法對(duì)縣域生態(tài)效率進(jìn)行了空間分析，認(rèn)為寧夏生態(tài)效率偏低且差異大[6]。

綜上，已有文獻(xiàn)多是以全國或某一區(qū)域能源效率為研究對(duì)象，以某一特定省份的能源效率為研究對(duì)象的文獻(xiàn)相對(duì)較少，缺乏對(duì)河南省這一中部典型省份的能源效率研究；在衡量投資效率時(shí)很少考慮污染、溫室氣體等非意合產(chǎn)出，導(dǎo)致結(jié)論出現(xiàn)偏差，實(shí)際意義大打折扣。

二、河南省全要素能源技術(shù)效率分析

(一)模型介紹

假定考察對(duì)象中有N個(gè)決策單元(DMU)，每個(gè)決策單元有M種投入和S種產(chǎn)出，向量xi、yi分別表示第i個(gè)決策單元的投入和產(chǎn)出，X向量為M*N矩陣，Y為N*S矩陣，則第i個(gè)決策單元的效率可以由以下線性規(guī)劃方程解出：

minθ，λθ

st-yi+Yλ≥ 0

θxi-Yλ≥ 0

λ≥0

(1)

式(1)中, θ為目標(biāo)向量，解出θ值即得到第i個(gè)決策單元的效率值，λ為常向量。根據(jù)定義，0≤θ≤1，θ值越大說明該決策單元效率越高。當(dāng)θ=1時(shí)，說明該決策單元位于生產(chǎn)前言曲線上，這時(shí)可以稱其技術(shù)完全有效；當(dāng)θ=0時(shí)，說明該決策單元技術(shù)完全無效。

根據(jù)技術(shù)效率的定義，有：

TECRS=TEVRS*SE

(2)

式(2)中， TECRS表示技術(shù)效率，衡量在規(guī)模報(bào)酬不變條件下樣本點(diǎn)與生產(chǎn)前沿曲線上最優(yōu)點(diǎn)之間的距離。距離越近，表示技術(shù)效率越高，反之表示技術(shù)效率越低。TEVRS表示純技術(shù)效率，衡量在規(guī)模報(bào)酬可變條件下樣本點(diǎn)與更加嚴(yán)格刻畫的生產(chǎn)前沿曲線上最優(yōu)點(diǎn)之間的相對(duì)距離。SE表示規(guī)模效率，衡量樣本點(diǎn)由投入規(guī)模變化帶來的產(chǎn)出規(guī)模變化，或由產(chǎn)出規(guī)模變化帶來的投入規(guī)模變化。

(二)數(shù)據(jù)選取與處理

規(guī)模以上工業(yè)增加值：選取2007—2012年全省18個(gè)地級(jí)市規(guī)模以上工業(yè)增加值數(shù)據(jù)，統(tǒng)一折算為2007年價(jià)，單位為萬元。

二氧化碳排放量：選取河南省歷年能源消耗總量構(gòu)成中各種能源消耗量數(shù)據(jù)(已折算成標(biāo)準(zhǔn)煤)，根據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中提供的計(jì)算公式：Ait=ΣBits*Cs，其中，Ait為i地區(qū)t年的二氧化碳排放量，Bits為i地區(qū)t年s種能源的消費(fèi)量，Cs為s種能源的二氧化碳排放系數(shù)②。對(duì)二氧化碳這種非意合產(chǎn)出的處理上，采用線性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換法，通過函數(shù)f(x)= ɑ-x將非意合產(chǎn)出(x)轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)出，ɑ為向量，保證所轉(zhuǎn)化的期望產(chǎn)出為正，同時(shí)保持原數(shù)據(jù)相對(duì)關(guān)系不變。

工業(yè)能源投資：由于各市的資本存量難以估計(jì)，采用各市工業(yè)能源投資數(shù)量代替資本投入。

勞動(dòng)力：采用河南省各市第二產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)。

能源：采用河南省各市工業(yè)能源消耗量數(shù)據(jù)，統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。

以上數(shù)據(jù)均來自《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》，期間為2007—2012年。

由于本文關(guān)注如何有效地節(jié)約能源資源、減少溫室氣體排放，所以采用基于投入角度的DEA法。

(三)實(shí)證結(jié)果分析

1.不考慮非意合產(chǎn)出的工業(yè)全要素能源效率分析

根據(jù)式(1)、式(2)的定義，以河南省規(guī)模以上工業(yè)增加值和二氧化碳排放量為產(chǎn)出指標(biāo)，以工業(yè)能源投資、勞動(dòng)力、能源作為投入指標(biāo)，用DEAP2.1軟件計(jì)算出河南省18個(gè)地級(jí)市的工業(yè)全要素能源技術(shù)效率，如表1所示。從歷年各地市能源技術(shù)效率均值可以看出，不考慮非意合產(chǎn)出的情況下，河南省能源技術(shù)效率總體在逐漸提高，近期出現(xiàn)下降，說明河南省能源效率逐漸改善但不穩(wěn)定。

在河南省各地市中，漯河、三門峽的工業(yè)全要素能源技術(shù)效率最高，均為1，說明這些地區(qū)處于生產(chǎn)可能性前沿曲線上，工業(yè)能源利用有效；鄭州、開封、周口、濟(jì)源等能源技術(shù)效率也較高，均超過0.9，能源利用效率較高；安陽、商丘、信陽排名靠后，能源利用效率較低，改善空間較大。

表1　不考慮非意合產(chǎn)出的全要素能源技術(shù)效率

2.考慮非意合產(chǎn)出的工業(yè)全要素能源效率分析

將非意合產(chǎn)出納入產(chǎn)出中進(jìn)行考慮時(shí)，得出全要素能源技術(shù)效率如表2所示。各地級(jí)市考慮與不考慮非意合產(chǎn)出的全要素能源技術(shù)效率平均走勢(shì)對(duì)比如圖1所示，考慮非意合產(chǎn)出的能源技術(shù)效率要略高于不考慮非意合產(chǎn)出的能源技術(shù)效率。將技術(shù)效率分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率，如圖2所示，在純技術(shù)效率方面，考慮非意合產(chǎn)出的純技術(shù)效率一直高于不考慮非意合產(chǎn)出的純技術(shù)效率，并且差距有擴(kuò)大的趨勢(shì)；在規(guī)模效率方面，考慮非意合產(chǎn)出的規(guī)模效率與不考慮非意合產(chǎn)出的規(guī)模效率呈交替上升態(tài)勢(shì)。因此，兩種情況下能源技術(shù)效率差異主要緣于純技術(shù)效率的差距。這說明在考慮能源利用技術(shù)等實(shí)際限制條件下，河南省各地級(jí)市的能源利用實(shí)際效率要高于不考慮非意合產(chǎn)出的能源技術(shù)效率。

在各地級(jí)市中，鶴壁、漯河、三門峽、濟(jì)源4市的工業(yè)全要素能源效率最高，均達(dá)到了1，說明這些地區(qū)處于生產(chǎn)可能性前沿曲線上，工業(yè)能源利用有效；安陽、商丘、信陽最低，均低于0.6，說明這些地區(qū)遠(yuǎn)離生產(chǎn)可能性前沿，能源利用效率低，亟待改善。

表2　考慮非意合產(chǎn)出的全要素能源技術(shù)效率

圖1　全要素能源技術(shù)效率對(duì)比

圖2　純技術(shù)效率與規(guī)模效率對(duì)比

三、河南省全要素能源相對(duì)效率分析

(一)模型介紹

全要素能源技術(shù)效率作為一種平均效率或綜合效率，存在固有缺陷。由于考察的是綜合效率，不能將這一效率的高低僅歸因于能源利用效率的高低，也可能是資本、勞動(dòng)效率造成的結(jié)果，因此不能準(zhǔn)確反映能源利用效率。HU和WANG提出全要素能源相對(duì)效率模型公式為：全要素能源相對(duì)效率=最優(yōu)生產(chǎn)前沿曲線上的能源投入/樣本點(diǎn)的實(shí)際能源投入[2]。在保持產(chǎn)出不變的情況下，能源投入不能繼續(xù)減少，則其能源效率是帕累托有效的，全要素能源相對(duì)效率為1；反之則能源投入可以繼續(xù)減少，存在能源過度投入。

這里引用魏楚(2009)對(duì)全要素能源相對(duì)效率的定義[7]，用公式表示：

EEi,t=TEIi,t/AEIi,t=1-(LEIi,t/AEIi,t)

(3)

式(3)中，EEi,t表示第i個(gè)經(jīng)濟(jì)單元在t期間的全要素能源相對(duì)效率，TEIi,t表示第i個(gè)經(jīng)濟(jì)單元在t期間的目標(biāo)能源投入，即生產(chǎn)前沿曲線上的最優(yōu)能源要素投入量，AEIi,t為第i個(gè)經(jīng)濟(jì)單元在t期間的實(shí)際能源要素投入量，LEIi,t為第i個(gè)經(jīng)濟(jì)單元在t期間所損失的能源投入，也即能源投入可節(jié)約量，利用全要素能源相對(duì)效率可以估計(jì)出考察對(duì)象的節(jié)能潛力SPEi,t：

SPEi,t=LEIi,t/AEIi,t

(4)

SPEi,t值越大，說明能源投入中的無效損失比例越高，提高利用效率、節(jié)能潛力越大。

(二)實(shí)證分析

根據(jù)DEAP2.1估計(jì)結(jié)果及式(2)、式(3)可以求出各地級(jí)市的節(jié)能潛力，利用二氧化碳排放系數(shù)可以估計(jì)出各地級(jí)市的減排潛力。如表3所示。

從表3中可以看出，各地區(qū)全要素能源相對(duì)效率遠(yuǎn)高于全要素能源技術(shù)效率。表明重點(diǎn)考察能源投入情況下的能源效率比綜合考察能源、資本、勞動(dòng)力的平均效率要高。

經(jīng)估計(jì)，河南省全省每年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)節(jié)能潛力為541.7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，平均每個(gè)地級(jí)市每年可節(jié)約能源30萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；河南省平均每年可減少排放409.5萬噸二氧化碳，各地級(jí)市平均每年可減少二氧化碳排放22.8萬噸。各地級(jí)市節(jié)能減排潛力差異較大，工業(yè)基礎(chǔ)好、煤炭資源豐富的地級(jí)市節(jié)能減排任務(wù)更重。

表3　各地級(jí)市全要素能源相對(duì)效率值

四、結(jié)論

(一)河南省能源技術(shù)效率較低

考慮非意合產(chǎn)出的工業(yè)全要素能源技術(shù)效率(均值0.821)高于不考慮非意合產(chǎn)出的工業(yè)全要素能源技術(shù)效率(均值0.801)，可能是因?yàn)榭紤]非意合產(chǎn)出的能源效率包含生產(chǎn)過程中生態(tài)環(huán)境改善對(duì)能源效率提高的貢獻(xiàn)，不考慮非意合產(chǎn)出的能源效率在能效評(píng)價(jià)中忽視環(huán)境改善目標(biāo)，可能造成對(duì)能源效率估計(jì)偏低。對(duì)技術(shù)效率分解可得，規(guī)模效率差距不大，純技術(shù)效率的差異是兩種條件下技術(shù)效率差異的主因。

(二)要素配置有待優(yōu)化，節(jié)能減排潛力大

河南省各地級(jí)市的全要素能源相對(duì)效率平均值為0.972，遠(yuǎn)高于全要素能源技術(shù)效率，也即河南省各地區(qū)的能源利用效率要高于能源、資本或勞動(dòng)要素的綜合利用效率，要素投入配置有待優(yōu)化。由于能源利用效率不高，河南省節(jié)能減排潛力較大。

注釋：

①數(shù)據(jù)來自2009年簽署的《哥本哈根協(xié)議》。

②數(shù)據(jù)來自政府間氣候變化專門委員會(huì)編著的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：吉家友)

·經(jīng)濟(jì)研究·

作者簡介：萬其龍(1987—)，男，河南信陽人，助教，碩士，研究方向：金融投資。

基金項(xiàng)目：河南省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(2013BJJ068)；河南省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目(2015-QN-218)

收稿日期：2015-11-28

中圖分類號(hào)：F407.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-0964(2016)01-0035-04