“云能源”效率的內(nèi)生增長(zhǎng)效應(yīng)研究
——嵌套能效提升模型的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)分析

沈 曦

(常州天合光能有限公司，江蘇 常州 213001)

一、研究背景

能源作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義已經(jīng)在學(xué)術(shù)、政策、商業(yè)等各大領(lǐng)域得到了重視和研究[1-5]?；诜植际侥茉吹哪茉椿ヂ?lián)網(wǎng)作為一個(gè)新興的概念在理論和應(yīng)用層面都得到了海量的分析討論和實(shí)踐。根據(jù)里夫金在著作《第三次工業(yè)革命：新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界》中的論述，全新的能源系統(tǒng)應(yīng)該以可再生分布式能源+互聯(lián)網(wǎng)為核心，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)的廣泛接入以及人人參與的公平交易。在實(shí)踐端，Navigant2016年第三季度發(fā)布的研究報(bào)告指出，在環(huán)境、政策、經(jīng)濟(jì)等多方面的壓力下，能有效控制和調(diào)度分布式能源(Distributed energy resource， DER)的智能化控制系統(tǒng)將成為未來(lái)20年能源領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。這一系統(tǒng)將改變傳統(tǒng)的單向能源傳輸模式，在輸電網(wǎng)絡(luò)的邊緣層級(jí)構(gòu)建一個(gè)以滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)并且日益多樣化的能源需求。而這一系統(tǒng)的核心——雙向動(dòng)態(tài)交互的能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立和運(yùn)營(yíng)必須依賴(lài)于云能源(energy cloud)這一源自互聯(lián)網(wǎng)思維的概念和模式。

鑒于此，本文旨在討論云能源架構(gòu)下能源消費(fèi)和使用效率的提高對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的意義，將依托內(nèi)生增長(zhǎng)模型證明，這種新型的能源市場(chǎng)架構(gòu)和組織形式將充分調(diào)動(dòng)參與主體的能效優(yōu)化積極性，從而不斷推動(dòng)單位能耗生產(chǎn)力的提高，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。

二、相關(guān)文獻(xiàn)綜述

本文涉及的領(lǐng)域包括了云能源和能源經(jīng)濟(jì)學(xué)兩個(gè)層面。在這一章節(jié)將重點(diǎn)通過(guò)論述能源經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)引出云能源對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義，并且由此搭建本文涉及的理論模型。

1.云能源和能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)文獻(xiàn)綜述

云能源(Moghaddam et al. 2015)[6]，通過(guò)滲透到個(gè)體單元的配電網(wǎng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將各種用戶(hù)連接到公共平臺(tái)，依托雙路(two-way flow)能量模式實(shí)現(xiàn)資源的共享。最終通過(guò)云層面的調(diào)度控制系統(tǒng)就可以將全社會(huì)的能源供求關(guān)系得以有效串聯(lián)，依托數(shù)據(jù)收集、分析和處理的結(jié)果，高效調(diào)度經(jīng)濟(jì)社會(huì)的富余能源以滿(mǎn)足峰谷需求的波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)能源利用率的提高。

針對(duì)云能源的文獻(xiàn)大體上可以分成兩類(lèi)：一部分文獻(xiàn)立足于云計(jì)算技術(shù)對(duì)于微觀能效管理和宏觀能源調(diào)度的價(jià)值意義做理論和實(shí)證層面的論證。如Chia-Yu Hsu等(2014)[7]構(gòu)建了基于運(yùn)輸系統(tǒng)的云計(jì)算平臺(tái)，并且證明了這樣的平臺(tái)能有效提高交通調(diào)度的水平，從而降低二氧化碳等的排放；E Feller和C Morin(2014)[8]基于平行算法證明了虛擬的調(diào)度平臺(tái)能提高電力資源跨區(qū)調(diào)度的速度和準(zhǔn)確性，從而提高實(shí)體電廠(chǎng)和虛擬個(gè)體的運(yùn)營(yíng)效率；而Vishwanath等(2015)[9]論證了云計(jì)算技術(shù)在提高終端用戶(hù)能效水平上的貢獻(xiàn)和能力，并且通過(guò)Google Drive和Microsoft Skydrive平臺(tái)上的數(shù)據(jù)模擬證實(shí)了這項(xiàng)研究的應(yīng)用價(jià)值。

另一部分的研究則立足于能源互聯(lián)網(wǎng)更為實(shí)踐層面的討論，將云能源的概念落實(shí)到以能源路由器等為代表的應(yīng)用層面，通過(guò)設(shè)計(jì)或討論提高電網(wǎng)和能源網(wǎng)絡(luò)調(diào)度效率和優(yōu)化水平的系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展云能源的概念和應(yīng)用。如Bretschger等(2015)[10]整合了智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)2.0等新興技術(shù)和概念，搭建智能化區(qū)域能源網(wǎng)系統(tǒng)； Sun等(2015)[11]在應(yīng)用端以學(xué)校能源結(jié)構(gòu)為例搭建了系統(tǒng)化的冷熱電三聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)，證明了智能化控制下的調(diào)度系統(tǒng)能顯著提高用電單元的能效水平。Chen等(2015)[12]結(jié)合中國(guó)可再生能源快速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況提出，只有構(gòu)建能靈活適應(yīng)可再生能源電力的配電網(wǎng)系統(tǒng)，輔之智能化路由器調(diào)度才能適應(yīng)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

匯總文獻(xiàn)的討論，云能源的架構(gòu)基礎(chǔ)包括四個(gè)層面：(1)分布式能源的大量應(yīng)用構(gòu)成了云能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)；(2)智能化和集成化的能源傳輸和配送體系；(3)要素是能源接入的互動(dòng)式和個(gè)性化；(4)通過(guò)區(qū)域模塊化和模塊間的并行化解決策略極大地提高了各個(gè)區(qū)域內(nèi)部的能效水平。

2.基于能源效率的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論文獻(xiàn)綜述

在理論研究方面，能源經(jīng)濟(jì)學(xué)可以追溯到環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)理論[13],在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境狀況先是惡化而后得到逐步改善,對(duì)這種關(guān)系的理論解釋主要是圍繞三個(gè)方面展開(kāi)：經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)與結(jié)構(gòu)效應(yīng)、環(huán)境服務(wù)的需求與收入的關(guān)系和政府對(duì)環(huán)境污染的政策與規(guī)制。結(jié)合內(nèi)生增長(zhǎng)模型的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,當(dāng)前，前沿研究基于的3E框架(能源Energy—經(jīng)濟(jì)Economy—環(huán)境Environment)[14-17]，通過(guò)衡量一個(gè)經(jīng)濟(jì)體的能耗水平以及環(huán)境污染程度兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)判經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的可持續(xù)性。研究指出，可持續(xù)增長(zhǎng)不能單方面強(qiáng)調(diào)技術(shù)進(jìn)步，對(duì)可再生資源的合理利用也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長(zhǎng)的有效途徑。

在實(shí)證分析層面的研究主要分為三類(lèi)：在規(guī)范分析層面，論文主要側(cè)重于針對(duì)環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的因果關(guān)系分析，方法上主要依托的是格蘭杰因果檢驗(yàn)框架(Soytas和Sari，2007[18]；Henryk和Lukasz，2012[19]；龍少波等，2015[20])。在模型化定性分析層面，Romer(2001)[21]架構(gòu)的參數(shù)化模型提供了“增長(zhǎng)尾效”的分析框架：假設(shè)在沒(méi)有資源限制的情況下，經(jīng)濟(jì)有一個(gè)潛在的增長(zhǎng)速度，資源的限制必然使得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度降低。而能源政策的核心就在于如何降低能源限制對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的不利影響。包括Bruvoll(1999)[22]，魏楚(2007)[23]，李影(2015)[24]，Kyriakopoulou(2014)[25]以及Katrakilidis(2015)[26]在內(nèi)的一批文獻(xiàn)，借助區(qū)域市場(chǎng)和國(guó)家的宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消耗的數(shù)據(jù)，實(shí)證檢驗(yàn)資源投入對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制作用。而針對(duì)參數(shù)化模型受到生產(chǎn)函數(shù)形式假設(shè)限制的問(wèn)題，F(xiàn)arrell(1965)[27]架構(gòu)的數(shù)據(jù)包括分析(DEA)提供了有效的解決方案，Zaim等(2000)[14]，Moghaddam(2015)[6]和汪克亮等(2015)[28]均采用DEA方法構(gòu)建計(jì)量模型，對(duì)能源經(jīng)濟(jì)效率和環(huán)境效率的關(guān)系進(jìn)行了分析。

盡管在實(shí)證層面，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境以及能源消費(fèi)之間的關(guān)系被廣泛討論，但對(duì)于新型能源結(jié)構(gòu)下，能效提升對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的內(nèi)生性促進(jìn)作用卻相對(duì)缺乏，而這正是本文立足討論和需要解決的問(wèn)題。

3.文獻(xiàn)評(píng)論和本文貢獻(xiàn)

結(jié)合以上綜述的文獻(xiàn)不難看出，能源經(jīng)濟(jì)學(xué)層面的文獻(xiàn)目前依舊停留在針對(duì)能源種類(lèi)和使用效率的討論上。在本文中，云能源被定義為基于智能化技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式能源的接入、調(diào)度、分配和優(yōu)化，通過(guò)平衡能源市場(chǎng)供求最大化能源消耗效率的技術(shù)構(gòu)架。而且這樣的架構(gòu)能實(shí)現(xiàn)能源的雙向流動(dòng)和彈性調(diào)配。由于雙向能源流動(dòng)模式代替了傳統(tǒng)的單向流通，源自節(jié)能的收益的個(gè)體能效改進(jìn)積極性得到了進(jìn)一步的提高，從而拉動(dòng)社會(huì)能源消費(fèi)效率的持續(xù)提高，突破傳統(tǒng)能源格局的“尾效”瓶頸，進(jìn)而形成經(jīng)濟(jì)的內(nèi)生化增長(zhǎng)。本文將立足于這一雙重機(jī)制，從內(nèi)生增長(zhǎng)模型出發(fā)證明云能源在提高社會(huì)能效水平和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可持續(xù)上的貢獻(xiàn)和作用。

三、“云能源”架構(gòu)的內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型

1.生產(chǎn)函數(shù)和動(dòng)態(tài)投入

借鑒Lucas的社會(huì)生產(chǎn)函數(shù)模型，除了傳統(tǒng)的三要素：技術(shù)(A)、資本(K)和勞動(dòng)力(L)以外還包含了資源要素(E)。

Y(t)=

(1)

在資本積累方面：

(2)

其中A為一個(gè)常數(shù)，代表社會(huì)的資本積累率，而B(niǎo)(t)則視為社會(huì)科技水平。

考慮到資本積累過(guò)程的外溢效應(yīng)，B(t)可以進(jìn)一步用簡(jiǎn)單的線(xiàn)性函數(shù)表示：

B(t)=DK(t)

(3)

折舊因素可以在參數(shù)D中得到體現(xiàn)，即D衡量了資本要素的凈增長(zhǎng)幅度。

在人力資本層面，基于人力資本理論[29]，可以用動(dòng)態(tài)微分方程得以描述：

ht+1=(1+λ)ht

(4)

其中，λ=ψ(ht,At)，積累速度取決于已有技術(shù)水平和存量。

在能源投入方面，時(shí)間t的可支配能源效率盡管總量受到限制，但效率可以得到提高：

(5)

模型核心ω=φ(PE(t),At)，表明能源使用效率受到能源價(jià)格和技術(shù)水平的影響，在云能源架構(gòu)下，能源價(jià)格PE(t))能更大地發(fā)揮市場(chǎng)調(diào)節(jié)作用，對(duì)個(gè)體能耗單位產(chǎn)生激勵(lì)作用，從而推動(dòng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)能耗水平的提高。

綜上，社會(huì)宏觀產(chǎn)出模型面臨的投入資源動(dòng)態(tài)過(guò)程可以歸納為：

2.優(yōu)化目標(biāo)和一階條件

宏觀經(jīng)濟(jì)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)社會(huì)效用最大化。在常彈性效用函數(shù)的假設(shè)下，社會(huì)動(dòng)態(tài)效用可以表示為：

(6)

其中ρ為貼現(xiàn)率

優(yōu)化面臨的約束條件包括

(7)

PY(t)和PE(t)分別代表產(chǎn)出和能源的價(jià)格水平。

根據(jù)漢密爾頓定理構(gòu)建優(yōu)化模型：

PE(t)E(t)-PY(t)C(t)]+

EY(t)-EK(t)]+μh(ht+1-(1+λ)ht)+

(8)

相對(duì)應(yīng)的一階條件為：

(9)

其中針對(duì)勞動(dòng)力投入LY(t)和LK(t)，以及針對(duì)能源投入E的一階條件發(fā)生了變化，而在新的一階條件下，可以推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)優(yōu)化的消費(fèi)路徑為

(10)

其中可以證明只要滿(mǎn)足1-α(1-σc)>0的條件，ω就能被認(rèn)為是推動(dòng)穩(wěn)態(tài)C增長(zhǎng)的動(dòng)力之一。

綜合以上的分析，可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：一方面，在最優(yōu)消費(fèi)路徑下，消費(fèi)水平和技術(shù)水平A依然存在正向關(guān)系，而從影響途徑上看，技術(shù)水平對(duì)產(chǎn)出和消費(fèi)的增長(zhǎng)通過(guò)資本積累方程3，人力資本積累方程4，和能效使用效率方程5共同影響經(jīng)濟(jì)。尤其是在后兩個(gè)因素上，盡管人力資源和能源資源在總量上沒(méi)有提高，但通過(guò)資源質(zhì)量和使用效率的改善，同樣能對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)起到貢獻(xiàn)。

另一方面，能源價(jià)格變量PE(t)盡管沒(méi)有直接出現(xiàn)在最優(yōu)消費(fèi)解之中，但從機(jī)制上講，PE(t)對(duì)于經(jīng)濟(jì)的影響有兩個(gè)不同方向的路徑。消極方面，更高的能源價(jià)格會(huì)降低投資的需求和生產(chǎn)能力，從而抑制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；但是積極方面，更高的能源價(jià)格能促進(jìn)能效使用效率的提升，潛在提高了經(jīng)濟(jì)中可支配能源的規(guī)模，對(duì)于長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生了積極作用。這是內(nèi)生模型的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)。

3.云能源的內(nèi)生增長(zhǎng)效應(yīng)

通過(guò)以上的討論可以看出能源要素作為經(jīng)濟(jì)投入中的重要部分，其使用效率對(duì)于經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期增長(zhǎng)的意義和影響是不可忽略的。新模型對(duì)于云能源對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響機(jī)制的解釋可以歸結(jié)為以下三點(diǎn)：

首先，能源使用效率源自經(jīng)濟(jì)體中能耗單元的主動(dòng)行為，在經(jīng)濟(jì)利益的刺激下能實(shí)現(xiàn)自我提升和改進(jìn)，而這樣的行為對(duì)于提升整體經(jīng)濟(jì)能效水平，突破能源限制有著重要的意義。

其次，在宏觀經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期增長(zhǎng)中，通過(guò)能源價(jià)格為市場(chǎng)調(diào)節(jié)信號(hào)，依托技術(shù)進(jìn)步，整體社會(huì)的能效水平能在自發(fā)性行為下實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，并且持續(xù)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

第三，云能源通過(guò)創(chuàng)新的能源市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，整合了經(jīng)濟(jì)體中的產(chǎn)消型能源個(gè)體，通過(guò)更加靈活的交易機(jī)制，充分激發(fā)能耗個(gè)體的積極性，從而提高經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的能效水平，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的內(nèi)生化增長(zhǎng)。

4.實(shí)證模型的計(jì)量方法

基于闡述的實(shí)證計(jì)量模型框架，本文的數(shù)據(jù)實(shí)證依托中國(guó)省級(jí)宏觀數(shù)(1995-2014)，主要完成三方面的檢驗(yàn)：

(1)能源使用效率和GDP的增長(zhǎng)存在正相關(guān)關(guān)系，更高的能源使用效率能有效降低GDP增長(zhǎng)中的“尾效”影響。

(2)內(nèi)生化的能源使用效率在GDP增長(zhǎng)中能成為持久的推動(dòng)力，確保經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的可持續(xù)性。

(3)在更加開(kāi)放的能源市場(chǎng)環(huán)境下，以能源價(jià)格為導(dǎo)向的能源市場(chǎng)能激發(fā)能源使用效率的內(nèi)生化提高。

針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題涉及“尾效”影響的計(jì)量建立在對(duì)數(shù)形態(tài)的柯布-道格拉斯函數(shù)之下，對(duì)時(shí)間t取對(duì)數(shù)以后可以得到：

gy(t)=gA(t)+αgk(t)+βgE(t)+

(1-α-β)gL(t)

(11)

GDP長(zhǎng)期的增長(zhǎng)率取決于技術(shù)進(jìn)步速度、資源變動(dòng)率和人口增長(zhǎng)率：

(12)

第二個(gè)問(wèn)題涉及能耗使用效率的內(nèi)生化檢驗(yàn)。Farrell的論述，經(jīng)濟(jì)效率可以分為技術(shù)效率和配置(效率技術(shù)效率指現(xiàn)有資源最優(yōu)利用的能力,即在給定各種投入要素的條件下實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)出,或者給定產(chǎn)出水平下投入最小化的能力,配置效率則要求在一定的要素價(jià)格條件下實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出最優(yōu)組合的能力)。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)[19]提供了有效的計(jì)量模式，基于的是(非)線(xiàn)性?xún)?yōu)化方案實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)指標(biāo)的有效區(qū)分。

在實(shí)際計(jì)量過(guò)程中，一個(gè)區(qū)域的能源使用效率EE(Energy efficiency)可以通過(guò)以下公式計(jì)量：

(13)

其中AEIi,t為實(shí)際投入的能源規(guī)模，LEIi,t為對(duì)比最優(yōu)配置浪費(fèi)的能源規(guī)模。EE取值越接近1，說(shuō)明資源的配置效率越高。

得出了一個(gè)區(qū)域在連續(xù)時(shí)間段的資源配置效率以后，通過(guò)時(shí)間序列的相關(guān)性分析就可以驗(yàn)證能效指標(biāo)的內(nèi)生性變動(dòng)。

第三個(gè)問(wèn)題需要針對(duì)29個(gè)省市自治區(qū)的能效情況做出對(duì)比結(jié)論。在綜合已經(jīng)討論的關(guān)于各省能源尾效約束和能效內(nèi)生化程度的基礎(chǔ)上，這個(gè)問(wèn)題重點(diǎn)考察的是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)背景下各省的能源使用情況。借用聚類(lèi)分析方法，綜合前兩項(xiàng)研究的結(jié)果分析各地在能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)兩項(xiàng)指標(biāo)上的協(xié)同效應(yīng)。

四、中國(guó)省級(jí)數(shù)據(jù)(1995-2014)實(shí)證分析

1.數(shù)據(jù)樣本概況

本文實(shí)證分析所需要的數(shù)據(jù)樣本來(lái)自中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(1995-2014)和中國(guó)勞動(dòng)力市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)年鑒(1995-2014)。主要包括了Y(t)GDP(以2000年為基年的GDP平減指數(shù)折算)、L(t)就業(yè)規(guī)模、K(t)固定資本總額(基于年投資額和“永續(xù)盤(pán)存法”進(jìn)行折算)和E(t)能源投入(統(tǒng)一為(噸)標(biāo)準(zhǔn)煤)四個(gè)方面的數(shù)據(jù)。

表1給出了各個(gè)統(tǒng)計(jì)變量的基本描述性指標(biāo)。對(duì)比各個(gè)指標(biāo)的平均值和中位值不難看出，各項(xiàng)指標(biāo)的樣本分布基本都呈現(xiàn)顯著的左偏。而且這樣的現(xiàn)象在GDP、投資和能源投入三個(gè)指標(biāo)上尤為明顯。再對(duì)比最小值和最大值，更能發(fā)現(xiàn)各省市之間的投入產(chǎn)出差距懸殊，這說(shuō)明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)顯著地偏向于少數(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)。

表1樣本概況

變量平均值標(biāo)準(zhǔn)差中位數(shù)最大值最小值GDP8669.5910092.075038.5262474.79184.17投資5202.566970.982205.8542495.5355.58勞動(dòng)力投入473.28304.37409.691966.9847.02能源投入9160.097485.627237.2947614.54211.76樣本容量551551551551551

第二方面轉(zhuǎn)向GDP增長(zhǎng)和能效變量之間的相關(guān)性考察。圖1描述了GDP增長(zhǎng)率和單位能耗產(chǎn)出的對(duì)比關(guān)系。從圖中可以直觀地看出只有前五年(1995-2000)，單位能耗產(chǎn)出和GDP增長(zhǎng)率呈現(xiàn)出了顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。2001-2014年的樣本則說(shuō)明了我國(guó)GDP增長(zhǎng)對(duì)于能耗效率的要求在不斷提高。相比傳統(tǒng)的粗放型增長(zhǎng)模式(1995-2000期間)，GDP的增長(zhǎng)逐漸擺脫高投入低效率的模式，對(duì)于單位能耗的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出提出更高的要求，本質(zhì)上是增長(zhǎng)模式質(zhì)的提升。

圖1 GDP增長(zhǎng)率和單位能耗產(chǎn)出的關(guān)系對(duì)比

2.實(shí)證計(jì)量結(jié)果

針對(duì)在第一小節(jié)提出的三個(gè)問(wèn)題，首先需要的是基于面板數(shù)據(jù)計(jì)量生產(chǎn)函數(shù)，在柯布-道格拉斯型函數(shù)的假設(shè)下，模型選用了三種計(jì)量框架(6個(gè)模型)，傳統(tǒng)的OLS、克服異方差的GLS和面板數(shù)據(jù)模型的固定效應(yīng)以及一階差分計(jì)量，參數(shù)估計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2生產(chǎn)函數(shù)參數(shù)估計(jì)結(jié)果

OLSGLSPanel DataModel 1Model 2Model 3Model 4Model 5Model 6constant0.022???(0.001)0.019???(0.001)0.019???(0.002)0.020???(0.002)0.019???(0.001)0.019???(0.001)K(t)0.599???(0.24)0.599???(0.21)0.579?(0.33)0.580?(0.38)0.601???(0.29)0.600??(0.32)L(t)0.312(0.33)0.301??(0.13)0.291(0.22)0.277(0.29)0.251(0.27)0.257(0.31)E(t)0.10(0.13)0.11(0.09)0.132???(0.06)0.146???(0.07)0.148???(0.07)0.144??(0.08)R20.610.660.590.630.660.65T DummyNoYesNoYesFixed effDiff-in-Diff

不難看出，三種不同的估計(jì)框架下的六個(gè)模型在各系數(shù)估值上的差異并不顯著，但是在同一個(gè)估計(jì)框架下，引進(jìn)時(shí)間虛擬變量能顯著提升擬合優(yōu)度。而面板數(shù)據(jù)的估計(jì)結(jié)果無(wú)論是在有效性水平上還是參數(shù)顯著性上都更有優(yōu)勢(shì)，因此在后續(xù)討論中將依據(jù)模型5的固定效應(yīng)(fixed effect)計(jì)量結(jié)果展開(kāi)。

根據(jù)“尾效”估計(jì)的方法和框架，在得到了估計(jì)結(jié)果以后，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)中的能源投入變動(dòng)率和勞動(dòng)力增長(zhǎng)率就可以構(gòu)建尾效指標(biāo)的度量?；跇颖局?9個(gè)省市自治區(qū)的計(jì)量結(jié)果如圖2所示。

圖2 區(qū)域經(jīng)濟(jì)能源尾效計(jì)量結(jié)果

在樣本29個(gè)省市自治區(qū)的尾效指標(biāo)排名中，江蘇、廣東為代表的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)基本都面臨較為嚴(yán)重的能源投入約束。與此同時(shí)，東北、西部等能源大省則在這一指標(biāo)上排名相對(duì)較后，說(shuō)明這些地區(qū)能源投入尚未成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的障礙。值得注意的是浙江和北京盡管經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在全國(guó)名列前茅，但是尾效指標(biāo)卻相對(duì)理想，分別位于24位和28位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于江蘇、廣東、上海等地。這部分和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。理論模型的第一個(gè)結(jié)論“能源使用效率和GDP的增長(zhǎng)存在正相關(guān)關(guān)系”得以驗(yàn)證。

在能效水平的內(nèi)生性考察上，模型基于以上闡述的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)框架，在DEAP2.1軟件下很容易對(duì)樣本中每一個(gè)點(diǎn)的能耗效率做出計(jì)算和測(cè)度，計(jì)量見(jiàn)表3。

從表中的測(cè)算結(jié)果中不難看出，以上海、浙江和北京等相對(duì)發(fā)達(dá)地區(qū)為代表的省市能源使用效率處于全國(guó)相對(duì)領(lǐng)先的水平。而寧夏、甘肅和山西等地區(qū)的能效水平則比較落后。

具體到每一個(gè)省份的考察和分析，可以對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)論做出更加詳細(xì)的解釋?zhuān)阂环矫?，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)會(huì)影響到地區(qū)的能源使用效率；以上海、北京等為代表的發(fā)達(dá)地區(qū)，較早擺脫了對(duì)高能耗產(chǎn)業(yè)的依賴(lài)，支柱產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為高附加值低能耗的服務(wù)業(yè)，因此相應(yīng)的能耗效率也領(lǐng)先于其他地區(qū)。但另一方面，以山西為代表的能源生產(chǎn)地，得益于相對(duì)充足的本地資源，提高能效水平的動(dòng)力相對(duì)不足，也在一定程度上導(dǎo)致了能效水平長(zhǎng)期得不到提高。同時(shí)技術(shù)水平也是限制一個(gè)區(qū)域能效水平提高的重要因素，相比排名靠前的省份，排名相對(duì)落后的地區(qū)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)水平都在全國(guó)處于靠后的位置，缺乏技術(shù)的輸入和高效率設(shè)備的投資在很大程度上也限制了這些地區(qū)能效水平的提高。

表3基于DEA測(cè)算了各省能效指標(biāo)排名

排名1995-20002001-20052006-20102011-2014省份能效省份能效省份能效省份能效1上海1云南1湖南1北京12浙江0.91海南0.91上海0.93黑龍江0.933天津0.86上海0.88北京0.89上海0.914廣西0.81浙江0.87浙江0.88浙江0.895海南0.8湖南0.82云南0.87云南0.886湖南0.8北京0.81黑龍江0.86湖南0.837北京0.79江西0.8吉林0.77廣西0.778湖北0.77黑龍江0.77福建0.75吉林0.769山東0.75四川0.77廣西0.75福建0.7510江西0.73吉林0.74海南0.73湖北0.7211吉林0.71福建0.74安徽0.72江蘇0.712福建0.7湖北0.73湖北0.71四川0.713云南0.7天津0.71江西0.7安徽0.6914黑龍江0.68安徽0.7天津0.69海南0.6815安徽0.67廣西0.68山東0.68江西0.6816青海0.67山東0.67江蘇0.67遼寧0.6717遼寧0.66江蘇0.66新疆0.66天津0.6618廣東0.65新疆0.65廣東0.66山東0.6619河南0.63遼寧0.63河南0.66廣東0.6620內(nèi)蒙古0.63廣東0.63四川0.65河南0.6321四川0.62河南0.62陜西0.65陜西0.6322江蘇0.61青海0.61青海0.63河北0.6123寧夏0.6陜西0.61山西0.63新疆0.5924河北0.59河北0.6遼寧0.61青海0.5925新疆0.58內(nèi)蒙古0.59河北0.6內(nèi)蒙古0.5926陜西0.57甘肅0.56貴州0.57貴州0.5527山西0.56寧夏0.54內(nèi)蒙古0.55寧夏0.5528貴州0.5貴州0.52甘肅0.51甘肅0.5329甘肅0.49山西0.51寧夏0.41山西0.33

除了針對(duì)表格中縱向的跨省對(duì)比，橫向的跨時(shí)間對(duì)比對(duì)于結(jié)論同樣重要，尤其是在解釋能效水平內(nèi)生性方面。值得注意的是，以黑龍江、北京、江蘇等為代表的地區(qū)，能效指標(biāo)在過(guò)去的20年間一直處于持續(xù)提高的狀態(tài)。遺憾的是，山西、天津等地的能效水平卻在樣本期間內(nèi)出現(xiàn)了顯著的降低，以至于落后全國(guó)平均水平。

從深層次的原因上看，兩個(gè)因素共同主導(dǎo)了這樣的變化。一是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，以北京等為代表的大型城市，在過(guò)去的20年間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了持續(xù)有效的優(yōu)化，高附加的服務(wù)業(yè)替代了低附加值的制造業(yè)。這樣的結(jié)構(gòu)性變化對(duì)于經(jīng)濟(jì)能效提升的影響力是不言而喻的，并且將繼續(xù)推動(dòng)這些地區(qū)的能源使用效率領(lǐng)跑全國(guó)。另一個(gè)因素是能源消費(fèi)的壓力，以江蘇為代表的地區(qū)，在改革開(kāi)放以后依靠制造業(yè)的快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)得到了質(zhì)的飛躍，但是隨著可投入資源的減少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間被限制。在這樣的背景下，當(dāng)?shù)厣现琳轮劣媚軉挝患娂姺e極尋求能效提升的有效解決方案，并且催生了一大批以能效管理、能效優(yōu)化為主導(dǎo)的新興服務(wù)性企業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)為當(dāng)?shù)氐哪苄教岣咂鸬搅瞬豢珊鲆暤淖饔煤陀绊憽?/p>

結(jié)合這兩點(diǎn)的分析，數(shù)據(jù)實(shí)證結(jié)果為理論模型的第二個(gè)結(jié)論：能效指標(biāo)的內(nèi)生性增長(zhǎng)提供了有力的支持和佐證。

最后的分析著眼于能源經(jīng)濟(jì)和能效指標(biāo)的辯證關(guān)系。理論模型指出，兩者能實(shí)現(xiàn)交互作用，相互促進(jìn)。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，實(shí)證分析使用GDP增長(zhǎng)率、能耗效率和“尾效”影響三個(gè)指標(biāo)對(duì)29個(gè)樣本地區(qū)進(jìn)行聚類(lèi)分析。如果理論模型得以證實(shí)，期望中的實(shí)證分析應(yīng)該能觀察到三個(gè)變量指標(biāo)之間的正相關(guān)關(guān)系。聚類(lèi)分析的結(jié)果見(jiàn)表4。

表4聚類(lèi)分析結(jié)果

組別組內(nèi)包含的省市自治區(qū)指標(biāo)均值GDP增長(zhǎng)率能耗效率尾效指數(shù)1北京、海南、黑龍江、湖南、上海、云南、浙江0.130.8570.0852安徽、福建、廣東、廣西、河南、湖北、吉林、江蘇、江西、遼寧、山東、四川、天津0.140.6980.0663甘肅、貴州、河北、內(nèi)蒙古、寧夏、青海、山西、陜西、新疆0.150.5710.043

在一類(lèi)分組中，以北京、海南等為代表的省市，在能耗效率上表現(xiàn)出顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但是同樣也面臨更高的尾效指數(shù)，這再一次證明，能源市場(chǎng)壓力能激發(fā)區(qū)域經(jīng)濟(jì)能效提升的內(nèi)生化發(fā)展和優(yōu)化。而二類(lèi)分組覆蓋面最廣，既包含了傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省市如江蘇、廣東等，也包括了處于轉(zhuǎn)型中的部分東北省份，如遼寧、吉林。這些地區(qū)的能耗效率基本處于全國(guó)平均水平，但尾效影響的程度同樣不容忽視。處于第三類(lèi)分組的區(qū)域包括了絕大多數(shù)的西部省份，如甘肅、新疆等，還有部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，如貴州、寧夏。這些地區(qū)的能耗效率相對(duì)落后，但是得益于更充足的本地化資源，能源尾效指數(shù)相對(duì)較低。由此可見(jiàn)理論模型的第三個(gè)結(jié)論“能效內(nèi)生化和能源經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系”也得到了數(shù)據(jù)的支持。

五、結(jié)論、展望與政策建議

綜合以上所有的討論，本文構(gòu)建了云能源下新型能源市場(chǎng)的內(nèi)生增長(zhǎng)效應(yīng)模型,并且基于動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型對(duì)1995—2014年間全國(guó)29個(gè)省市自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消費(fèi)的關(guān)系做了實(shí)證分析。本文的基本結(jié)論可以總結(jié)為以下三點(diǎn)：

第一，在理論模型層面的討論指出，立足于內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)機(jī)制架構(gòu)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型可以通過(guò)經(jīng)濟(jì)體內(nèi)部的能效自發(fā)性提升實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。而經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)程中能耗成本的動(dòng)態(tài)調(diào)整能推動(dòng)經(jīng)濟(jì)體能效的進(jìn)一步改進(jìn)。

第二，在能源結(jié)構(gòu)方面的討論指出，云能源構(gòu)建的新型產(chǎn)消型能源用戶(hù)能最大化激發(fā)個(gè)體的能效改進(jìn)動(dòng)力，通過(guò)智能化的調(diào)度管理系統(tǒng)方便了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能源流動(dòng)和交易，實(shí)現(xiàn)能效改進(jìn)收益的個(gè)體最大化。而在宏觀層面上，能擴(kuò)大到能源使用效率的內(nèi)生化增長(zhǎng)，幫助宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)克服能源“尾效”影響，為經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)提供動(dòng)力和保障。

第三，在數(shù)據(jù)實(shí)證方面的討論指出，中國(guó)部分地區(qū)能耗效率已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的瓶頸，而能源約束帶來(lái)的能耗高成本已經(jīng)開(kāi)始刺激地方經(jīng)濟(jì)主體關(guān)注能效水平，在“尾效”影響特別顯著的地區(qū)，能效水平的提高已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了持續(xù)內(nèi)生的增長(zhǎng)。

落實(shí)到政策層面，自2015年電改五號(hào)文發(fā)布以來(lái)，更加開(kāi)放的能源市場(chǎng)開(kāi)始逐步接納更多分布式能源產(chǎn)消用戶(hù)，創(chuàng)造更加靈活的能源傳輸配送機(jī)制，充分激發(fā)個(gè)體提升能效水平的積極性。立足能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的長(zhǎng)期發(fā)展，政策導(dǎo)向依然需要從兩個(gè)維度進(jìn)行市場(chǎng)培育：

一方面，進(jìn)一步加速對(duì)可再生能源參與自由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的引導(dǎo)，通過(guò)補(bǔ)貼退坡，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，鼓勵(lì)自發(fā)自用等模式，讓基于云架構(gòu)的分布式能源能在自由市場(chǎng)和包括煤電等在內(nèi)的傳統(tǒng)能源直接競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)揮分布式能源自身的比較優(yōu)勢(shì)。

另一方面，在分布式能源發(fā)展較為成熟和密集的地區(qū)引導(dǎo)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)職能轉(zhuǎn)變，從之前的垂直化供求調(diào)度者變成平臺(tái)化能源中間服務(wù)商，讓分布式能源在云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)接，最大限度讓分布式能源的用戶(hù)側(cè)優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮。

過(guò)去20年在市場(chǎng)機(jī)制和政策引導(dǎo)的雙重作用下，中國(guó)可再生分布式能源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從零到一的質(zhì)變，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟和電改的深度推進(jìn)，更加高效的能源市場(chǎng)已經(jīng)可期，而基于云能源架構(gòu)的新型能源市場(chǎng)也必將能持續(xù)成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力。