岳 立 ,楊 帆
(蘭州大學a.絲綢之路經濟帶研究中心;b.經濟學院,甘肅 蘭州 730000)
“絲綢之路經濟帶”框架下中國與中亞五國能源效率評價
——基于CCR-BCC和Malmquist指數分析方法的DEA-Tobit模型
岳立a,b,楊帆b
(蘭州大學a.絲綢之路經濟帶研究中心;b.經濟學院,甘肅 蘭州 730000)
摘要:基于CCR-BCC和Malmquist指數法的DEA-Tobit模型,測算絲綢之路經濟帶中國與中亞五國全要素能源效率的變化分解和影響因素。通過數據分析發(fā)現,在2000-2012年間,各國能源效率都處于上升趨勢,其中中國、哈薩克斯坦、土庫曼斯坦能源效率一直在提升,并且不斷逼近能源效率的前沿面。技術進步和技術效率分別對能源效率具有正向和負向作用。在對影響因素的研究中發(fā)現,政府影響力和能源結構對能源效率具有顯著的負向影響,而產業(yè)結構和社會經濟發(fā)展水平與能源效率存在顯著的正相關關系。
關鍵詞:絲綢之路經濟帶;全要素能源效率;Malmquist指數;DEA-Tobit模型;技術進步
一、引 言
絲綢之路經濟帶幅員遼闊,儲藏著豐富的能源礦產資源和旅游資源,被稱為21世紀的戰(zhàn)略能源和資源基地。中國作為絲綢之路的發(fā)源地,與中亞五國有著長達3 700km的邊境線,源遠流長的歷史背景和相互毗鄰的地理位置,以及各國謀求區(qū)域合作、協(xié)調發(fā)展的共同需要,特別是中亞地區(qū)豐富的能源礦產資源,凸顯出絲綢之路經濟帶沿線地區(qū)能源合作領域巨大的潛力與空間[1-2]。目前,盡管中國與中亞各國在能源領域的合作看似十分順利,但也存在著很多深層次的問題,其中,能源利用效率低下正是目前中國和中亞五國共同面臨的問題之一。一方面,中國和中亞五國都處于擴大開放、經濟快速發(fā)展的階段,能源需求與日俱增,另一方面,中國和中亞五國能源利用效率同發(fā)達國家相比差距較大,仍然沿襲著“高能耗、低產出”的粗放發(fā)展模式,高能耗所產生的CO2等溫室氣體對氣候的影響也越來越受到各國的關注[3]。在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下,探討中國與中亞五國能源效率的差異與變化,以及能源效率的影響因素,對絲綢之路經濟帶沿線各國能源資源合作和可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
二、文獻綜述
目前,隨著生態(tài)環(huán)境和能源安全問題越來越突出,能源效率已經成為國內外學者關注的重點。史丹等對中國經濟增長和能源效率之間的關系進行評價,并且對中國能源效率的地區(qū)性差異及其成因進行了研究[4-5]。王喜平等對中國各地區(qū)進行了能源效率的比較差異分析,研究發(fā)現,雖然能源效率的整體水平在不斷改善,但各地區(qū)能源利用無效率并且存在較大差異的情況普遍存在[6]。國外也有不少學者嘗試利用各種演變出來的理論與方法對全球的能源效率問題進行相應的研究。Satoshi Honma等計算了1995-2005年14個發(fā)達國家工業(yè)的全要素能源效率,提倡為了改善日本企業(yè)的能源無效率現象,日本應該采用像德國、英國和美國的能源儲備技術[7]。Florens Flues等通過研究發(fā)現,更高的能源價格能夠提高鋼鐵部門的能源效率或者降低單位能源消耗[8]。Nicholas Apergis等利用SBM-Undesirable模型對所選的OECD國家進行能源效率估計,研究顯示,像經濟壁壘和資本勞動比率這種背景變量對能源效率水平產生了不同的影響[9]。此外,還有很多學者從不同角度、不同地域、不同行業(yè)研究了能源效率問題。
綜上所述,目前大多數學者都基于定量的研究方法分析全球范圍的能源利用效率問題,從全要素效率角度進行的能源利用效率評價是將指標從單投入擴展成多投入,加入不同投入要素間的配合效應考量,更好地涵蓋了效率的內涵,可以更全面地分析能源利用效率。以單純的DEA方法比較,不管是CCR模型還是BCC模型,DEA只能測算決策單元的相對效率,不能在此基礎上進行效率分解,而加入Malmquist指數法則可以將效率變化的分解結果變得更加直觀,技術效率、純技術效率、規(guī)模效率和技術進步共同影響了能源效率的波動。因此將DEA方法與Malmquist指數結合,在測算相對效率的基礎上,用Malmquist指數方法對能源效率進行測算分解,并且利用Tobit模型對影響能源效率的各影響因素進行回歸,能夠更好地詮釋中國與中亞五國的全要素能源效率。
本文在基于CCR-BCC模型和Malmquist指數分析方法的DEA-Tobit模型的框架下建立全要素能源評價模型,測算了2000—2012年絲綢之路經濟帶中國與中亞五國的全要素能源效率,探討了絲綢之路經濟帶沿線各國全要素能源效率的變化情況,分析了全要素能源效率變化的原因及各影響因素,提出相關建議,對推進絲綢之路經濟帶建設,提高絲綢之路經濟帶沿線各國能源利用效率有實際指導意義。
三、研究工具和方法
(一) DEA-Malmquist指數分析模型
M(xt+1,yt+1,xt,yt)=
(1)
在不變規(guī)模報酬(CRS)的狀態(tài)下,Malmquist指數的分解步驟可以表示為:
=effch×tech
(2)
在可變規(guī)模報酬(VRS)的狀態(tài)下,DC中的C表示不變規(guī)模報酬,DV中的V表示可變規(guī)模報酬,Malmquist指數的分解步驟可以表示為:
=pech×sech×tech
(3)
全要素能源效率變動(tfeech)測算了各時期決策單元在沿著不同生產前沿條件下的能源效率波動情況,衡量能源利用效率的改善程度。技術進步率(tech)測算了各期最優(yōu)生產前沿的移動,是反映技術進步與否的指標,用以測量決策單元的技術創(chuàng)新程度以及新技術的推廣應用情況。而技術效率變動(effch)和純技術效率變動(pech)分別測算了不變規(guī)模報酬和可變規(guī)模報酬生產技術的情況下,決策單元各個時期向生產前沿的追趕效應,兩者都反映了決策單元對各種技術投入的利用水平[13-14]。規(guī)模效率變動(sech) 衡量各期決策單元規(guī)模報酬效率變化情況,評價決策單元是否處于最有利的規(guī)模狀態(tài)。
(二)Tobit回歸模型
Tobit模型是因變量受限模型,是因變量滿足某種受限條件下取值的回歸模型,由Tobit于1958年提出。為了對中國與中亞五國全要素能源效率的影響因素進行分析,本文先利用DEA分析模型測算中國與中亞五國全要素能源效率數值,再以全要素能源效率數值作為因變量,以影響全要素能源效率變動的各因素作為自變量構建基于Tobit的多元線性回歸模型。
由于在DEA模型估計結果中,測算出的全要素能源效率值是屬于大于0小于1的截斷的離散分布數值,如果運用普通最小二乘法(OLS)對模型進行直接回歸,會造成參數估計值有偏性和不一致性。因此本文采用最大似然估計法(ML)對文章中Tobit模型進行回歸分析,有效規(guī)避了參數估計中有偏性和不一致性的問題。
Tobit回歸模型形式為:
(4)
四、 變量選擇與數據來源
本文選取世界銀行數據庫和國際能源機構數據庫(IEA)2000-2012年絲綢之路經濟帶中國與中亞五國的投入與產出要素作為分析數據,以能源、勞動力、資本為投入指標,測算了2000-2012年絲綢之路經濟帶中國與中亞五國的全要素能源效率變動及構成。在測算全要素能源效率時,主要研究變量為:
1.能源消耗。選取中國與中亞五國的終端能源消耗量作為能源投入的衡量指標,數據通過換算,單位為萬噸標準煤,數據來源于國際能源機構數據庫(IEA)。
2.勞動力。選取各國就業(yè)人數作為勞動力投入的衡量指標,數據通過各國總人口和15歲以上總就業(yè)人口比率換算而來,單位為萬人,數據來源于世界銀行數據庫。
4.產出。選取各國以美元現價計算的國民生產總值作為產出的衡量指標。本文各國2000-2012年GDP數據主要來源于世界銀行數據庫。
五、實證分析
實證分析分為三部分:一是利用DEA的CCR模型和BCC模型分析中國與中亞五國2000-2012年技術效率(vrste)、純技術效率(crste)和規(guī)模效率(scale)的結果;二是利用Malmquist指數分析中國與中亞五國全要素能源效率的變動分解;三是利用Tobit回歸模型測算中國與中亞五國全要素能源效率的影響因素。本文采用DEAP2.1和STATA 12軟件測算模型。
(一)基于CCR-BCC模型的全要素能源效率靜態(tài)評價
在投入和產出相關數據已知的基礎上,通過采用DEA模型中的CCR-BCC模型可以求得中國與中亞五國能源利用的技術效率、純技術效率和規(guī)模效率,結果如表1所示。
從表1的數據結果可以看出,進入21世紀以來,中國與中亞五國的能源效率都在迅速增長,尤其中國每年的技術效率基本都維持在0.9以上,能源效率的提高來源于各國在新世紀經濟發(fā)展以及世界能源行業(yè)科技突飛猛進。即使中國與中亞五國的能源效率都有迅速的增長,但是除土庫曼斯坦的能源技術效率和規(guī)模效率一直呈現上升的趨勢外,其余五國在2002-2009年都呈現下降上升的波動狀態(tài),主要的原因是2002-2009年經濟狀況有所波動,尤其是2008年全球經濟遭遇寒潮,新一輪金融風暴橫掃全球,能源產業(yè)受災嚴重,導致能源效率震蕩下降。從2009年開始基本上六國的技術效率都處于一直上升狀態(tài)。
表1 2000—2012年中國與中亞五國能源效率對比表
從國家角度分析,2000-2012年間,雖然中國與中亞五國能源效率不斷提升,但是六國仍然不同程度的存在著能源利用無效率的情況,以土庫曼斯坦尤為突出,雖然其技術效率與規(guī)模效率隨著時間不斷上升,但是其技術效率和規(guī)模效率在大部分時間都低于同期六個國家的平均水平,原因是土庫曼斯坦基礎設施建設力度不夠,工業(yè)現代化停滯不前和能源產業(yè)技術水平落后導致。總的來看,中國與中亞五國存在無效率的情況,主要是技術效率和規(guī)模效率不高導致了能源效率的低下。
圖1 中國與中亞五國全要素能源效率走勢
(二)基于Malmquist指數的全要素能源效率動態(tài)分解
圖2 中國與中亞五國全要素能源效率各指數變動趨勢
國別技術效率指數技術進步指數純技術效率變化指數規(guī)模效率變化指數全要素能源效率指數中國1.0001.1011.0001.0001.101哈薩克斯坦1.0001.1031.0001.0001.103吉爾吉斯斯坦0.9631.0531.0000.9631.014塔吉克斯坦1.0001.0181.0001.0001.018土庫曼斯坦1.0131.0451.0001.0131.059烏茲別克斯坦1.0121.0001.0160.9961.012年份技術效率指數技術進步指數純技術效率變化指數規(guī)模效率變化指數全要素能源效率指數2000-20011.0580.9571.0191.0381.0132001-20021.0481.0061.0241.0241.0552002-20030.9971.0841.0000.9971.0812003-20041.0241.0221.0001.0241.0462004-20051.0201.0511.0001.0201.0722005-20060.9341.1701.0000.9341.0922006-20071.0350.9771.0001.0351.0112007-20080.9581.0641.0000.9581.0192008-20090.9421.0371.0000.9420.9772009-20100.9511.1550.9890.9611.0992010-20111.0311.1030.9891.0431.1372011-20120.9861.0301.0110.9741.015平均值0.9981.0531.0030.9951.051
在分析中國與中亞五國相對技術效率變化的基礎上,利用DEAP2.1軟件計算效率變動的分解,得出表2所示的中國與中亞五國能源效率的Malmquist指數分解結果。
如表2所示,中國與中亞五國在2000—2012年的平均全要素能源效率為1.051,平均增長率為5.1%,達到了效率的前沿面。其中技術進步和技術效率變化年平均增長率分別為5.3%和-0.2%,純技術效率和規(guī)模報酬年平均增長分別為0.3%和-0.5%。數據分析結果表明,在2000-2012年間,雖然能源科技進步明顯,能源利用的技術水平在逐漸改善,純技術效率也在不斷提升,但是整體上來看,規(guī)模效率和技術效率在持續(xù)下降。因為技術進步增長速度要快過技術效率下降速度,使2000-2012年間全要素能源效率整體處于增長的趨勢,所以采取措施促進技術效率和規(guī)模效率的增長是將來一段時期提高全要素能源效率和實現合理利用能源的重點。
從表2可以看出,在2000—2012年期間,中國與中亞五國之間的全要素能源效率差異較大。整體來看,中國和中亞五國的全要素能源效率都處于上升趨勢,并且全部位于效率前沿面上。中國(1.101)、哈薩克斯坦(1.103)、土庫曼斯坦(1.059)一直位于上升趨勢,并且不斷逼近能源效率的前沿面。吉爾吉斯斯坦(1.014)、塔吉克斯坦(1.018)、烏茲別克斯坦(1.012)能源效率也處于增長狀態(tài)。從全要素能源效率結構上來看,中國、哈薩克斯坦、塔吉克斯坦和土庫曼斯坦對全要素能源效率的貢獻主要來自于技術進步,其中中國增長10.1%,哈薩克斯坦增長10.3%,塔吉克斯坦增長1.8%,土庫曼斯坦技術效率、技術進步和規(guī)模效率對全要素能源效率的貢獻度分別為1.3%、4.5%和1.3%。可以看出中國、哈薩克斯坦、塔吉克斯坦和土庫曼斯坦的能源效率增長主要是依靠技術進步為推動力,說明這些國家的耗能企業(yè)通過大力引進先進環(huán)保節(jié)能技術和設備提升了能源效率。吉爾吉斯斯坦和烏茲別克斯坦的技術效率、技術進步、純技術效率和規(guī)模效率都出現了不同程度的上升和下降,致使兩國的全要素能源效率增長率相對較低。吉爾吉斯斯坦技術進步給全要素能源效率帶來的貢獻度為5.3%,但是由于其技術效率和規(guī)模效率都下降了3.7%,導致能源效率增長率較低。而烏茲別克斯坦的全要素能源效率主要是有技術效率(1.2%)和純技術效率(1.6%)拉動,規(guī)模效率下降0.4%,而技術進步幾乎沒有為全要素能源效率提供任何動力,這與其他四個國家提升能源效率的源動力有很大區(qū)別。
(三)中國與中亞五國全要素能源效率的Tobit回歸分析
通過對中國與中亞五國全要素能源效率的DEA-Malmquist指數分析,發(fā)現不同國家全要素能源效率(TFEE)具有明顯差異并呈現不同趨勢。為了進一步研究絲綢之路經濟帶中國與中亞五國全要素能源效率的影響因素,本文在已有文獻研究及運用DEA-Malmquist指數分析方法對能源效率評價的基礎上,以全要素能源效率值作為因變量,以影響中國與中亞五國能源效率的各因素作為自變量,運用Tobit模型對全要素能源效率的影響因素進行深入分析。
1.Tobit回歸模型變量選取及數據來源。通過對已有文獻的研究,本文擬從6個方面確定解釋變量,對中國與中亞五國全要素能源效率指數進行回歸分析。
表3 Tobit模型的解釋變量與定義
注:表中各種變量數據均來源于世界銀行WDI數據庫、國際能源機構(IEA)、美國國家科學基金會(NSF)、世界貿易組織統(tǒng)計資料庫、國際貨幣基金組織的《國際金融統(tǒng)計》和《國際收支平衡》 。
2. Tobit回歸模型設定及實證分析。本文設定的Tobit回歸具體模型如下:
(5)
表4 全要素能源效率影響因素Tobit模型回歸結果
注:*、**、***分別代表在1%、5%、10%的顯著水平下顯著。
實證結果表明,以全要素能源效率為因變量,技術進步、產業(yè)結構、能源結構、政府影響力等其他影響因素為自變量時,回歸模型整體顯著。從Tobit模型回歸結果來看,TI、GI和OIL這三個解釋變量均在1%的顯著性水平上顯著;SI、GAS和常數項在5%的顯著性水平上顯著;EP在10%的顯著性水平上顯著;而ETI、DT和COAL這三個解釋變量在回歸模型中均表現為不顯著。除了以上三個解釋變量沒有通過顯著性檢驗外,其余變量均通過顯著性檢驗并且符號合理。
從技術層面上來看,ETI變量沒有通過顯著性檢驗,外商直接投資凈流入占GDP的比重對能源效率的影響為負,這與很多學者的研究結論并不相符。
從產業(yè)結構層面看,第二、三產業(yè)占GDP的比重對全要素能源效率具有顯著的正向作用。SI每增加1%,全要素能源效率相應的提高0.818%。而TI每增加1%,全要素能源效率更是相應的提高了1.97%,這印證了很多學者關于調整經濟結構可以提高資源配置進而提高投入要素效率的研究結論,即“結構紅利假說”。
能源結構對全要素能源效率的影響同樣顯著。整體來看,不管是煤炭、石油還是天然氣,其消耗量占能源消耗總量的比重與全要素能源效率都存在負相關關系,各國能源消費結構中煤炭、石油、天然氣所占比重每降低1%,全要素能源效率分別相應地提高0.29%、1.73%、1.74%。主要原因在于中國與中亞五國科學技術水平和管理水平落后,加上各國本身國情和轉化設備各方面因素的影響,導致煤炭、石油和天然氣利用率不高,從而使能源效率處于一個較低的水平。因此,改善能源消費結構,引進先進的能源技術,大力發(fā)展清潔、高效的新能源,是提升全要素能源效率的關鍵。
從社會經濟層面來看,商品貿易占GDP的比重和一般政府消費支出占GDP的比重對全要素能源效率具有負向的影響。雖然每降低1%商品進出口所占比重就能使能源效率提高0.08%,但是在回歸模型中該解釋變量并沒有通過顯著性檢驗。在政府方面,政府影響力和全要素能源效率存在負相關關系,并且在1%的顯著性水平上顯著,一般政府消費支出降低1%,將導致全要素能源效率提高2.48%。政府影響力降低導致能源效率提高,說明中國和中亞五國政府正在逐漸放開對社會經濟的干預。目前,政府對經濟社會的干預,更多的是充分發(fā)揮市場經濟的作用,使用有效的經濟手段而不是行政手段。在社會經濟發(fā)展水平方面,人均GDP和全要素能源效率之間存在正相關關系,但EP只在10%的顯著性水平上顯著,這說明中國和中亞五國在追求經濟增長和增加人均GDP的同時,要著力于優(yōu)化能源配置效率,調整能源結構,提高全要素能源效率。
六、結論及政策建議
研究發(fā)現,2000—2012年間,雖然中國與中亞五國能源效率不斷提升,但是六國仍然不同程度的存在著能源利用無效率的情況。盡管全要素能源效率在樣本期間變化趨勢有所不同,但是六國全要素能源效率均達到效率前沿面。從全要素能源效率結構上來看,技術進步對全要素能源效率的貢獻度是中國、哈薩克斯坦、塔吉克斯坦和土庫曼斯坦能源效率普遍上升的主要因素,技術效率和規(guī)模效率的下降對全要素能源效率有顯著負向作用,開放程度和技術進步與全要素能源效率呈顯著正相關;通過Tobit回歸模型在對中國和中亞五國全要素能源效率的影響因素研究中發(fā)現,產業(yè)結構對全要素能源效率產生顯著的正相關作用,印證了區(qū)域經濟增長“結構紅利假說”,能源結構與全要素能源效率存在顯著的負相關關系,除了社會經濟發(fā)展水平與能源效率存在顯著的正相關關系外,剩下的外貿依存度、政府影響力和技術進步都對能源效率具有負向作用。
本文從提升絲綢之路經濟帶沿線國家全要素能源效率出發(fā),為經濟帶區(qū)域協(xié)調發(fā)展提出以下建議:
1.構建“絲綢之路經濟帶”人才培訓體系,加大能源技術研發(fā)力度。應該加強各國之間、國際之間人才、技術的交流與合作,共同培養(yǎng)一批具有開拓精神、戰(zhàn)略眼光、業(yè)務能力出色的工程技術人才和管理人才等“絲路專項人才”,釋放人才紅利,強力支撐中國與中亞五國創(chuàng)新轉型升級發(fā)展,提高全要素能源利用效率;加大科研力度,注重節(jié)能環(huán)保和新能源技術的自主創(chuàng)新,注重引進消化吸收再創(chuàng)新,提升能源技術競爭力。
2.加強國際間要素流動,提升國家技術效率水平。產業(yè)結構的轉型升級是提升能源效率的關鍵,中國與中亞五國政府在制定政策時,應該支持高附加值、高技術、低能耗、低污染產業(yè)的發(fā)展,提高高能耗高污染產業(yè)的入市門檻和生產規(guī)模,引導生產要素由全要素能源效率相對較低的國家向能源效率高效國家的合理流動,改進能源資源配置效率。
3.推動中國與中亞五國產業(yè)鏈高效整合。中國的能源資源企業(yè)可以在發(fā)揮技術優(yōu)勢的同時,借助絲路基金等金融工具,與中亞各國打造一條共贏的能源資源產業(yè)鏈,進行跨區(qū)域的產業(yè)鏈高效整合,節(jié)約投資成本、交易成本和時間成本,降低產業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)的能源消耗,提高各國全要素能源利用效率,促進區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展。
4.構建“絲綢之路經濟帶”低碳低能耗示范產業(yè)園區(qū)?!敖z綢之路經濟帶”低碳低能耗示范產業(yè)園區(qū)是集合節(jié)能環(huán)保技術研發(fā)、能源及相關產業(yè)合作、項目融資等各種功能的低碳低能耗產業(yè)聯動發(fā)展示范園區(qū),能夠彌補中亞地區(qū)在基礎設施、工業(yè)體系、資金支持和生產技術上的缺陷,在謀求低碳低能耗的基礎上,突破一系列項目投資障礙,實現示范區(qū)內合作產業(yè)聯動發(fā)展,對提高中國和中亞五國全要素能源效率具有非常好的示范作用。
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(責任編輯:張治國)
Analysis of Total Factor Energy Efficiency of China and Five Countries in the Central Asia on the Silk Road Economic Belt : DEA-Tobit model based on CCR-BCC&Malmquist Index Method
YUE Lia,b,YANG Fanb
(a.Research Centre of Silk Road Economic Belt;b. School of Economics,LanzhouUniversity, Lanzhou 730000, China)
Abstract:Improving energy efficiency is an important way to solve global energy predicament. At the same time, it is also the important content of sustainable development of the Silk Road Economic Belt. By means of taking the data of China and Five Countries in the central Asia on the Silk Road Economic Belt from 2000 to 2012,we measured the total factor energy efficiency and its fluctuation by the method of the DEA-Tobit based on CCR-BCC model and Malmquist productivity index. The results show that the improving of total factor energy efficiency in China and Five Countries in the central Asia on the Silk Road Economic Belt is attributed to the technological progress. The total factor energy efficiency of China and the five central Asian countries stands in the efficient frontier and shows a rising tendency, such as China,Kazakhstan and Turkmenistan.We found that the decreasing of Technical efficiency has significant negative impacts on total factor energy efficiency. The opening degree and technological advance plays a positive role in improving total factor energy efficiency. We also found that the influence of government and energy structure play a negative role in improving total factor energy efficiency, on the contrary, the size of economy and industrial structure have significant positive impacts on total factor energy efficiency.
Key words:the silk road economic belt; total factor energy efficiency; Malmquist index; DEA-tobit model; technological advancement
收稿日期:2015-12-18;修復日期:2016-04-18
基金項目:中央高?;究蒲袠I(yè)務費專項資金項目《絲綢之路經濟帶產業(yè)合作機制研究》(15LZUJBWZX013);中央高?;究蒲袠I(yè)務費專項資金項目《絲綢之路經濟帶研究》(14LZUJBWZB001)
作者簡介:岳立,女,新疆哈密人,經濟學博士,教授,博士生導師,研究方向:區(qū)域經濟,循環(huán)經濟;
中圖分類號:C812∶F062.1
文獻標志碼:A
文章編號:1007-3116(2016)06-0037-07
楊帆,男,湖南岳陽人,碩士生,研究方向:區(qū)域經濟。
【統(tǒng)計應用研究】