出口是否影響了城市的能源效率？
——基于中國281個城市的實證研究

佟家棟 陳 霄

（南開大學經濟學院，天津300071）

一、引言

2012年，黨的十八大做出了“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策；2017年，黨的十九大報告中進一步強調推進綠色發(fā)展需要能源生產和消費革命，以構建清潔低碳、安全高效的能源體系。顯然，在保持經濟增長的同時實現(xiàn)節(jié)能減排需要提高能源效率。中國近40年的高速經濟增長雖然被外界稱為“中國奇跡”，然而這種增長卻是對要素投入和能源消耗較為依賴的粗放式增長，其集中體現(xiàn)是高能耗和高排放，能源使用效率較低（Crompton and Wu，2005；Zheng et al，2009；Zhao et al，2014）。在經濟發(fā)展更加強調效率和結構平衡的當下，進一步提高能源效率就成為轉變中國經濟發(fā)展方式的關鍵，如何提高能源效率也成為學術界的重要研究命題，但目前尚未在如何提高能源效率這一問題上達成共識。

國際貿易產生的溢出效應已經引起廣泛關注（Coe and Helpman，1995；Coe et al，1997），現(xiàn)有研究表明，F(xiàn)DI和進口會通過技術外溢顯著影響東道國和進口國的生產效率，但對于出口的技術溢出效應卻鮮有文獻進行探討。在當前中國致力于推行積極貿易政策、出口迅速增長的背景下，令人感興趣的問題便是：出口是否以及將怎樣影響能源效率？出口可能帶來的技術溢出效應是否可以使能源效率表現(xiàn)出明顯的改進？不同出口結構對能源效率的影響存在怎樣的差異？

本文試圖將出口對能源效率影響的研究深入到城市層面，使用包含非期望產出的DEA-SBM方法測算中國281個地級及以上城市的能源效率，并進一步研究出口對城市能源效率的影響，隨后從技術效應和結構效應的視角對影響機制進行分析。

二、文獻回顧

現(xiàn)有文獻對能源效率的測度主要采用數據包絡法和隨機前沿法（Boyd and Pang，2000；Hu and Kao，2007；Zhou et al，2008；Li and Li，2011；Vlahinic-Dizdarevic and Segota，2012；Zhou et al，2012；Honma and Hu，2014；Li and Tao，2017；Wu et al，2017）。早期對能源效率的研究使用能源投入與總產出的比值作為度量指標（Patterson，1996），也稱單要素能源效率指標，F(xiàn)isher-Vanden等（2004）、Crompton和Wu（2005）、Fan等（2007）、Wei等（2007）、Feng等（2010）使用單要素能源效率指標分析了能源效率的影響因素問題，研究發(fā)現(xiàn)：技術進步、研發(fā)支出、產業(yè)結構、所有權和市場化改革等因素對能源效率有顯著影響。

但Chang（2013）指出了單要素效率指標存在的問題，其主要缺陷在于難以衡量能源要素與其他要素的相對替代性。一些文獻從全要素效率的角度對能源效率影響因素進行考察，例如Hu和Wang（2006）、Chang和Hu（2010）、Zhang等（2011）、Wang等（2011）、Zhao等（2014），他們發(fā)現(xiàn)人均收入、能源結構、能源政策、能源價格、產業(yè)結構和開放程度等因素對能源效率有顯著的影響。

Watanabe和Tanaka（2007）、Yeh等（2010）指出，在能源效率測算中除了考慮期望產出的影響外，還應該考慮非期望產出的影響。能源要素的使用在生產過程中會產生污染排放（非期望產出），如果考慮到投入—產出的環(huán)境效益，非期望產出對環(huán)境的負面影響在一定程度上抵消了期望產出帶來的正面影響。如果忽視非期望產出，可能會造成能源效率估計偏誤。史丹等（2008）、林伯強和杜克銳（2013）對能源效率問題從期望產出視角進行了研究，但鮮有文獻考慮非期望產出條件下能源效率的影響因素問題。少數文獻如王兵等（2011）、張偉和吳文元（2011）等雖然在能源效率測算中考慮了非期望產出，卻未對能源效率的影響因素進行檢驗。

在國際貿易與能源效率的關系研究中，國內文獻主要從全國總體、地區(qū)（省級）和行業(yè)層面進行討論，如楊迎春（2011）、吳曉怡和邵軍（2016）、劉葉（2018）等，但以上文獻缺乏對更微觀的城市層面的分析。另外，從國際貿易視角進行的研究大多停留在實證檢驗上，缺少對影響機制的深入探討，導致對這一問題的研究只注重特征描述而缺乏理論機制解釋。

三、城市能源效率測算與描述性分析

以下將采用包含非期望產出的DEA-SBM方法測算城市的能源效率，運用DEA方法需選取合適的投入和產出變量。測算中將城市的勞動力、資本存量以及能源消耗量作為投入變量，將城市的總產出作為期望產出變量，將城市的污染排放作為非期望產出變量。

勞動力投入指標用城市的就業(yè)人員數表示；采用永續(xù)盤存法對城市資本存量進行估算，計算公式如下：

Ki,t表示t年城市i的資本存量，Ii,t表示t年城市i的新增投資額，δi,t表示t年城市i的折舊率?？紤]到資本品的耐用屬性，將固定資產投資平均建設周期設定為3年，每年新增固定資產投資額的計算將考慮前兩年的新增投資額，計算公式為：

城市資本存量計算基期為2003年，采用《中國統(tǒng)計年鑒》公布的各省固定資產投資價格指數對名義價格進行平減，并設定各城市與所屬省份的固定資產投資價格指數相同，計算得到以2003年為基期的不變價格的城市新增固定資產投資額。對資本折舊率將按照各種固定資產的經濟壽命進行估算，假定城市固定資產每年以相同比率遞減，資本的相對效率可表示為：

d表示資本的相對效率，δ表示折舊率，T表示時期。使用中國法定固定資產殘值比例作為資本品相對效率指標，根據《中華人民共和國企業(yè)所得稅暫行條例》及其實施細則，固定資產殘值比例為5%。固定資產投資按構成可分為建筑安裝工程、設備工器具購置和其他費用。通過公式（3）計算得到3類固定資產的折舊率，再根據不同固定資產的權重計算得到其平均折舊率。采用財政部《國有企業(yè)固定資產分類折舊年限表》的折舊年限，可以得到兩類固定資產的折舊率分別為7.22%和17.08%。其他費用按照前兩類資產的比重分攤到前兩者中，由此計算得到省級層面的加權平均折舊率，設定各城市的平均折舊率與所屬省份相同，最后得到城市層面的平均折舊率。采用計算得到的平均折舊率來估算期初資本存量，公式表示為：

K0表示期初資本存量，I0表示期初投資額，g表示不變價格的投資平均增長率，d表示資本平均折舊率。以2003年為基期計算得到各城市的期初資本存量，再根據公式（1）計算得到城市資本存量數據，該數據的描述性統(tǒng)計如表1所示：

表1 主要年份城市資本存量描述性統(tǒng)計

目前的統(tǒng)計資料中缺乏城市標準能耗量的統(tǒng)計數據，城市能源消費數據的估算將參照Dhakal（2009）的做法，計算公式為：

E表示城市的能源消費量，GRP表示城市的總產出，EI表示能源強度。首先，利用各省份能源消費數據，計算得到各省份能源強度，假定城市能源強度與所屬省份相同，利用公式（5）計算得到各城市以標準煤衡量的能源消耗量。由于城市的標準煤消耗指標是基于省級層面的能源強度數據轉換得到，考慮到省內不同城市的能源強度可能存在差異，在穩(wěn)健性檢驗中將采用電力消耗作為能源投入，測算得到城市的能源效率（電力消耗指標）并基于這一指標進行穩(wěn)健性檢驗。

城市的期望產出用實際生產總值表示，非期望產出用城市污染排放量表示，包括3種污染排放量：工業(yè)廢水排放量、二氧化硫排放量、工業(yè)煙塵排放量。綜合以上的城市層面投入和產出變量，通過DEA-SBM方法分別在規(guī)模報酬不變（CRS）和規(guī)模報酬可變（VRS）條件下計算得到全國281個地級及以上城市2003～2016年的能源效率，城市能源效率（CRS）的描述性統(tǒng)計如表2和圖1所示。

表2 主要年份城市能源效率（CRS）描述性統(tǒng)計

由表2可見，中國城市的能源效率水平總體并不高，現(xiàn)階段中國城市的經濟增長仍然較為依賴高能耗、高排放的生產方式。城市能源效率的離散系數大致呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，表明城市間的能源效率差距在逐漸縮小后又有擴大趨勢。從圖1看出，2003年后能源效率有所下降但從近年來又有逐步改進的趨勢，并且城市的實際能源效率（同時考慮期望產出與非期望產出）要明顯低于名義能源效率（只考慮期望產出），表明如果不考慮非期望產出因素確實會造成能源效率估計的較大偏誤。

圖1 城市能源效率（CRS）的變動趨勢

四、實證模型與數據說明

（一）實證模型

在上述分析基礎上，以下將構建一個實證模型研究出口對城市能源效率的影響。公式（6）中被解釋變量reeit表示城市i第t年的能源效率，核心解釋變量exportit表示城市i第t年的出口，Xit表示其他控制變量，εit為隨機擾動項。

被解釋變量為前文計算得到的城市能源效率，核心解釋變量是城市的出口，用各城市每年的出口金額表示，通過價格平減折算為以2003年為基期的實際值再取自然對數。其他控制變量還包括：城市人口密度（den），用城市總人口與城市行政區(qū)面積的比率來表示，單位是人/平方公里并對該指標取自然對數；政府財政支配力（fin），用各城市的政府財政支出與總產出的比值表示；城市人力資本水平（hum），用各城市每萬人口的普通高等學校在校學生數表示；城市要素稟賦（res），用城市的采礦業(yè)單位從業(yè)人員與城市就業(yè)人員的比值表示；城市產業(yè)結構（str），用城市的工業(yè)總產值占總產出的比值表示；城市基礎設施水平（inf），用城市人均道路面積表示。在加入了控制變量（X）、時間固定效應（η）和城市固定效應（λ）后，實證模型表示為公式（7）：

（二）數據說明

城市出口數據來自中國海關數據庫，將企業(yè)代碼按照4分位加總到城市（地級及以上）層面，出口總額和按貿易方式分類的樣本時間跨度為2003～2016年，出口按企業(yè)性質分類的樣本時間跨度為2003～2013年。城市層面的其他數據來源于《中國城市統(tǒng)計年鑒》，其他數據來源還包括《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》等，數據時間跨度為2003～2016年。受數據可得性限制以及非經濟因素考慮，樣本中不包括少數民族自治州（地區(qū)）和4個直轄市（北京市、天津市、上海市和重慶市）。

在樣本時間段內，部分城市的行政區(qū)劃發(fā)生了變更，如縣（區(qū)）升級為地級市、原來的地級市降為縣（區(qū)）或是設立為新的地級市?？紤]到行政區(qū)劃調整導致城市的功能范圍發(fā)生較大變動，因此統(tǒng)一將這些城市從樣本中刪除。樣本中的少量缺失數據主要采用線性插值法進行處理。最后得到2003～2016年共計281個地級及以上城市的樣本。

五、實證結果分析

（一）出口對城市能源效率的影響效應分析：總體效應

由于被解釋變量為取值受限變量，采用Tobit方法進行基準回歸分析。表3列（1）和列（2）是采用Tobit估計得到的結果，出口對城市能源效率的影響系數顯著為正，說明出口增長顯著地促進了城市能源效率的提升，中國城市的能源效率改進確實具有出口驅動特征，在規(guī)模報酬不變和可變條件下分別使能源效率提升了1.3%和0.6%。觀察控制變量的估計系數發(fā)現(xiàn)，政府的財政支配力、要素稟賦、產業(yè)結構和基礎設施水平對城市能源效率產生了顯著影響，基礎設施水平和要素稟賦對能源效率產生了正向影響，但財政支配力和產業(yè)結構對能源效率的影響為負。

考慮到模型可能存在的內生性問題，采用系統(tǒng)廣義矩估計（SYS-GMM）方法以及工具變量（IV）方法進行回歸分析，表3列（3）和列（4）是采用SYS-GMM方法進行的估計，表3列（5）和列（6）是采用IV方法進行的估計。sargan檢驗值說明模型不能拒絕工具變量有效的原假設，AR（2）檢驗值說明模型不存在二階序列相關，以上檢驗結果說明模型識別是有效的。在加入控制變量后，核心解釋變量估計系數均顯著為正，并且與基準回歸結果基本一致，說明估計結果是穩(wěn)健的。

表3中的城市能源效率基于標準煤消耗指標計算得到，由于該指標是通過省級能源強度轉換得到，考慮到省內城市的能源強度可能存在差異，以下將采用城市工業(yè)用電量作為能源消耗的代理指標進行穩(wěn)健性檢驗。表4為電力消耗指標條件下的實證結果，估計方法同表3。核心解釋變量的估計系數均顯著為正，表明標準煤消耗指標與電力消耗指標的估計結果具有一致性，實證結果是穩(wěn)健的。

（二）子樣本檢驗

首先將樣本城市按人均收入劃分為高收入城市組、中等收入城市組和低收入城市組，劃分方法為：將各城市2003～2016年的人均收入取平均值并進行排序，排序最高和最低的93個城市分別作為高收入城市組和低收入城市組，位于中間的95個城市作為中等收入城市組。接下來將樣本按照城市人口規(guī)模分為大型城市組、中型城市組和小型城市組，劃分方法為：將2003～2016年城市平均人口由高到低排序，排序最高和最低的93個城市分別作為大型城市組和小型城市組，位于中間的95個城市為中型城市組。還將城市按照地理區(qū)位劃分為沿海城市組與內陸城市組，劃分方法為：將8個沿海省份所屬城市劃分為沿海城市組，將其余省份所屬城市劃分為內陸城市組，包括112個沿海城市和169個內陸城市。最后將城市按類型劃分為資源型城市組與非資源型城市組，劃分方法為：參照國務院《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2013～2020年）》，將規(guī)劃中的資源型城市名錄與樣本進行對照，包括115個資源型城市和166個非資源型城市。表5是按照人均收入和人口規(guī)模分類的回歸結果，可以發(fā)現(xiàn)：中等收入城市和低收入城市的出口增長對能源效率的促進作用大于高收入城市；大型城市的出口增長對能源效率的促進作用明顯高于中型城市和小型城市。

表3 出口對能源效率的影響效應

表4 出口對能源效率的影響效應

表6是不同地理區(qū)位和城市類型分類的子樣本回歸結果。沿海城市的出口增長對能源效率的促進作用要大于內陸城市，考慮到沿海地區(qū)出口總量及增速均高于內陸地區(qū)，這可能是近年來中國城市間能源效率差距擴大的重要原因。資源型城市的出口對能源效率的提升效應要大于非資源型城市，一個可能的原因是：資源型城市的自然資源較為富集，因此更有利于以城市要素稟賦為依托的出口發(fā)揮比較優(yōu)勢，強化了出口帶來的能源效率改進效應。

（三）影響機制檢驗：技術效應

以上實證結果表明出口顯著促進了城市能源效率的提升，但出口通過何種機制促進能源效率的提升？首先從出口的技術效應視角進行實證分析。FDI具有較強的技術溢出效應并且其區(qū)位選擇也具有技術偏向性，城市內部的R&D資本也可代表其技術進步水平，因此分別以城市的FDI、R&D資本與城市出口的交互項作為城市研發(fā)技術進步的代理變量，考察城市由出口引致的技術進步是否促進了能源效率的提升。促進能源效率提升的技術進步也體現(xiàn)在減排技術當中，在生產過程中對污染排放的處理效率可衡量減排技術，用城市二氧化硫和煙塵的處理比率（處理量與產生量的比值）作為污染處理技術指標，用該技術指標與出口的交互項表示由出口引致的減排技術變化情況。表7的實證結果發(fā)現(xiàn)：各技術指標和出口的交互項對城市能源效率均有顯著的正影響，說明出口確實通過技術效應改進了城市的能源效率。

表5 子樣本估計結果：城市人均收入與人口規(guī)模分類

表6 子樣本估計結果：城市地理區(qū)位與類型分類

（四）影響機制檢驗：結構效應

考慮到不同的出口結構可能會帶來差異化的影響（Jiang，2017），以下考察不同的出口結構對能源效率的影響效應。城市出口結構按貿易方式可分為一般貿易和加工貿易條件下的出口，按企業(yè)性質可分為國有企業(yè)、民營企業(yè)與外資企業(yè)的出口。表8為不同貿易方式的回歸結果，列（1）和列（2）是采用Tobit估計得到的實證結果，列（3）和列（4）是采用SYS-GMM得到的實證結果。實證結果表明，不同貿易方式條件下的出口對城市能源效率均產生了正向作用，但一般貿易條件下的出口對城市能源效率的促進作用要大于加工貿易，貿易方式是造成城市間能源效率差異的重要原因。

在產業(yè)鏈中的不同位置決定了一般貿易與加工貿易的生產效率差異（Manova and Yu，2016）。這種差異也表現(xiàn)在能源效率中，從事一般貿易的企業(yè)更有能力對能源利用技術與節(jié)能減排技術進行投資和改進，從事加工貿易的企業(yè)由于生產技術水平以及前期投入成本門檻的限制，對能源利用技術與節(jié)能減排技術進行投資的能力較弱，因此一般貿易條件下的出口對能源效率的促進作用要高于加工貿易。

表9是不同企業(yè)性質的估計結果，列（1）、列（2）和列（3）是采用Tobit估計得到的實證結果，列（4）、列（5）和列（6）是采用SYS-GMM估計得到的實證結果。實證結果發(fā)現(xiàn)，國有企業(yè)、民營企業(yè)和外資企業(yè)的出口對城市能源效率均產生了正向影響，但這一影響在不同性質企業(yè)間存在差異，民營企業(yè)和外資企業(yè)的出口對城市能源效率的正向作用要高于國有企業(yè)，說明企業(yè)性質也是造成城市能源效率差異的重要原因。

參與出口的民營企業(yè)面臨激烈的國際競爭，具有較強的動力改進生產技術、提高能源效率。大量的外資企業(yè)參與出口活動，國外先進技術在出口中會產生技術外溢并帶來能源效率的改進，因此民營企業(yè)和外資企業(yè)的出口對能源效率帶來較大的促進作用。然而，參與出口的國有企業(yè)因其所有制形式面臨預算約束，面對出口市場的競爭時對其能源利用與節(jié)能減排技術進行改進的激勵可能相對較小，出口增長帶來的能源效率改進程度要小于民營企業(yè)與外資企業(yè)。

表7 技術效應估計結果

表8 結構效應估計結果：貿易方式

六、結論與政策建議

本文利用2003～2016年中國281個地級及以上城市數據，使用包含非期望產出的DEA-SBM方法測算了城市的能源效率，并進一步研究了出口對城市能源效率的影響及作用機制。研究發(fā)現(xiàn)：中國城市的出口與能源效率之間存在正向關系，出口增長顯著地改進了城市的能源效率，這一效應在標準煤消耗指標與電力消耗指標的檢驗中同樣顯著。子樣本檢驗發(fā)現(xiàn)：不同特征城市的出口對能源效率的影響存在差異，中低收入城市、大型城市、沿海城市和資源型城市的出口對能源效率的改進作用更大。此外，還證實了出口可通過技術效應和結構效應影響城市的能源效率：技術效應表明，城市出口可以通過提升研發(fā)技術與污染處理技術促進能源效率的改進，技術水平更高的城市出口對能源效率的正向作用更大；結構效應表明，一般貿易條件下的出口對城市能源效率的促進作用大于加工貿易，民營企業(yè)、外資企業(yè)的出口對城市能源效率的促進作用大于國有企業(yè)，城市出口的貿易方式和企業(yè)性質也是造成城市間能源效率差異的重要原因。

表9 結構效應估計結果：企業(yè)性質

基于以上研究結論，提出以下政策建議：（1）在推動城市出口發(fā)展過程中需要重視技術進步的帶動作用，通過技術水平提升強化出口對城市能源效率的改進效應。需要重視FDI的技術溢出作用，積極營造良好的營商環(huán)境，增強城市對FDI的吸引力；同時也需要提高城市的R&D資本投入，積極發(fā)揮R&D資本在城市能源效率提升中的帶動效應。對出口企業(yè)而言，改進污染處理技術不僅有助于降低成本、提高生產效率、增強國際市場競爭力，同時還有助于促進城市整體能源效率的提升。（2）需要重視城市出口結構的重要作用。中國城市能源效率的提升具有出口驅動特征，出口可以成為優(yōu)化城市內部資源配置效率、降低單位產出能耗以及推動城市節(jié)能減排和發(fā)展綠色經濟、低碳經濟的重要推動力。需要進一步發(fā)揮城市不同出口結構條件下的比較優(yōu)勢，結合城市自身要素稟賦特征，充分發(fā)揮城市的出口結構優(yōu)勢，通過出口的結構效應調動城市經濟發(fā)展的潛力、實現(xiàn)城市的節(jié)能減排和提升城市能源效率。