大氣污染治理、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與能源環(huán)境效率
——以中國工業(yè)為例

佘雯雯，閔崇智

（1.浙江理工大學經(jīng)濟管理學院，浙江杭州 310018；2.河海大學商學院，江蘇南京 211100）

一、引言

工業(yè)是推動實體經(jīng)濟發(fā)展必不可少的一環(huán)。近些年我國工業(yè)發(fā)展穩(wěn)中向好，2017 年工業(yè)增加值占GDP 比重達33.9%，利潤總額增速達21%。但工業(yè)仍存在能源消費總量大、高度依賴煤炭能源等問題。根據(jù)《2018 中國統(tǒng)計年鑒》顯示，2016 年工業(yè)能源消費量占全國能源消費總量的66.6%，工業(yè)煤炭、焦炭的使用規(guī)模在所有行業(yè)中居于首位，占全國煤炭、焦炭消費總量的94.4%和99.7%。工業(yè)高能耗容易帶來大氣污染和高碳排放，對此，國務院繼“大氣十條”后于2018 年6 月出臺了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，明確提出控制煤炭消費總量，提高能源效率，完成二氧化硫、氮氧化物比2015 年下降15%以上等一系列要求。一些學者基于現(xiàn)狀作出思考：相比環(huán)境規(guī)制，對大氣污染的治理對能源效率會產(chǎn)生何種影響？治理大氣污染的同時優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，通過二者的適配能否達成工業(yè)增長與藍天并存的雙贏目標？適配作用是否存在地區(qū)差異？回答這些疑問，對提高我國工業(yè)能源效率、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)、構(gòu)建綠色實體經(jīng)濟具有現(xiàn)實價值。

二、文獻綜述

Hu 和Wang（2006）[1]提出的全要素能源效率將能源要素與勞動、資本要素綜合考慮,能反映各要素間的生產(chǎn)替代作用，改進了單要素能源效率的缺陷。全要素能源效率最初使用的指標并不包含非期望產(chǎn)出，為了體現(xiàn)環(huán)境約束，各種非期望產(chǎn)出被納入指標體系，如工業(yè)廢氣[2]、工業(yè)三廢[3]、CO2排放量[4]等。由于考慮了環(huán)境因素，此時的全要素能源效率也被稱為“能源環(huán)境效率”。正因“三投入、兩產(chǎn)出”的指標體系已成定式，指標體系的創(chuàng)新是今后研究全要素能源效率的重點[5]。如Honma 和Hu（2014）[6]以及李雙杰和李春琦（2018）[7]嘗試改進了指標體系?；赗omer（1990）[8]提出的內(nèi)生增長理論以及創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展背景，部分學者測算經(jīng)濟績效時在指標中增加了“研發(fā)投入”[9]。但在當前全要素能源效率測算中，多數(shù)學者仍使用傳統(tǒng)的“三投入、兩產(chǎn)出”指標體系。此外，目前大部分文獻使用DEA 模型測算全要素能源效率時，將資本、勞動和能源投入同等對待，未能突出能源投入[10]。如CCR、BCC 模型只是簡單地將能源投入納入全要素指標，所得效率既能稱作“能源效率”，也可稱作“勞動效率”或“資本效率”[11]。

為研究全要素能源效率的驅(qū)動因素，學者們圍繞環(huán)境規(guī)制與能源結(jié)構(gòu)展開了大量研究。但在兩者基礎(chǔ)上細化研究大氣污染治理對能源效率影響的文獻較少。當前對大氣污染治理的研究集中在大氣污染排放效率[12-13]、治理大氣污染的對策研究等方面[14]，很少有文獻直接探討大氣污染治理對能源效率的影響。而且，多數(shù)文獻將環(huán)境規(guī)制和能源結(jié)構(gòu)作為兩個獨立變量，獨立驗證二者對全要素能源效率的影響。考慮到大氣污染治理是一項綜合性工程，其治理過程中必然涉及到優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等措施，使用單一變量獨立驗證存在一定的局限性。

鑒于此，本文做出以下改進：（1）考慮到創(chuàng)新驅(qū)動背景下技術(shù)進步要素對產(chǎn)出增長和能源使用的貢獻，將技術(shù)進步投入納入到能源效率測算指標中；（2）使用全局非徑向方向距離函數(shù)（GNDDF）進行效率測算，利用模型優(yōu)點突出能源投入；（3）基于現(xiàn)實狀況與政策導向，將大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化相結(jié)合，細化考察直接治理與間接治理的適配對全要素能源效率的影響，從而為工業(yè)綠色發(fā)展建言獻策。

三、工業(yè)能源環(huán)境效率測算及分析

（一）測算模型與指標選取

Zhang 等（2014）[15]提出了一種非徑向方向距離函數(shù)（GNDDF），該模型允許期望產(chǎn)出增加的比例大于非期望產(chǎn)出減少的比例，同時克服了DDF 未考慮“松弛偏差”的缺陷[16]。此外，該模型還能突出“能源投入”要素，使能源效率測算結(jié)果更具有指向性。

投入產(chǎn)出所需指標有：（1）資本投入。采用“永續(xù)盤存法”確定，并以2007 年作為基期進行平減。（2）勞動力投入。以《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計的當年平均用工人數(shù)作為勞動力投入。（3）技術(shù)進步投入。將技術(shù)進步納入投入產(chǎn)出體系的依據(jù)如下：一是根據(jù)Romer（1990）[8]提出的內(nèi)生增長理論，該理論認為技術(shù)進步和資本、勞動一樣，同為經(jīng)濟增長的內(nèi)生要素。二是根據(jù)現(xiàn)實要求，高質(zhì)量發(fā)展強調(diào)創(chuàng)新驅(qū)動，工業(yè)經(jīng)濟增長應更多地依賴技術(shù)驅(qū)動。本文以工業(yè)R&D 內(nèi)部經(jīng)費作為技術(shù)進步投入的表征，并參考楊志江和朱桂龍（2017）[17]的方法確定R&D 價格指數(shù)。（4）能源投入。工業(yè)行業(yè)主要涉及的10 種能源①原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力、熱力。。（5）期望產(chǎn)出為工業(yè)增加值，采用工業(yè)品出廠價格指數(shù)以2007 年為基期剔除價格因素。（6）非期望產(chǎn)出。CO2與SO2。其中，CO2排放量根據(jù)《能源消耗引起的溫室氣體排放計算工具指南（2.1版）》提供的公式測算。

數(shù)據(jù)來自考察期內(nèi)的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》等。

（二）工業(yè)能源環(huán)境效率測算結(jié)果分析

考慮到地區(qū)差異較大，依據(jù)國家統(tǒng)計局的劃分，將樣本分為全國、東部、中部、西部四組。全國及分地區(qū)工業(yè)能源環(huán)境效率演變趨勢如圖1 所示。

圖1 2007—2016 年全國分地區(qū)工業(yè)能源環(huán)境效率演變趨勢

從總體演變來看，2007—2016 年我國工業(yè)能源環(huán)境效率呈波動下降的趨勢。能源環(huán)境效率十年平均水平為0.655，全局生產(chǎn)技術(shù)集的使用和技術(shù)進步的條件約束避免了效率的虛高估計。比較明顯的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在2011 年后，2012—2015 年能源環(huán)境效率由0.659 持續(xù)下降到0.576。較為合理的解釋是這段時期我國PPI 指數(shù)連續(xù)負增長，制造業(yè)發(fā)展動力降低，工業(yè)關(guān)鍵行業(yè)存在嚴重的產(chǎn)能過剩和庫存居高不下的問題，在投入年年遞增而期望產(chǎn)出增加有限的情況下致使能源環(huán)境效率下滑。中央也可能察覺到了該問題，于2015 年12 月的中央經(jīng)濟工作會議提出了“去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板”的要求。2016 年能源環(huán)境效率停止下降并出現(xiàn)小幅度回升。

分地區(qū)來看，能源環(huán)境效率呈東部> 中部> 西部的階梯狀分布。由于資源型省份集中分布于中西部地區(qū)，這些省份很可能陷入了“資源詛咒”。三大地區(qū)的能源環(huán)境效率演變趨勢基本一致，但東部在2016 年率先停止了效率下降，由0.641 上升到0.667?？梢酝茰y東部憑借優(yōu)越的經(jīng)濟實力與技術(shù)水平積極響應中央的五大要求并作出了一定的改善，產(chǎn)能和庫存的下降優(yōu)化了能源等要素投入，提高了能源環(huán)境效率。中西部能源環(huán)境效率仍在下降，但下降趨勢已明顯放緩。

四、實證檢驗與分析

（一）實證模型設(shè)置與說明

基于考察影響全要素能源效率增長因素的思路，大氣污染治理（APC）和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化（ESO）為核心解釋變量建立模型（1）：

EEIit表示i 年t 省的能源環(huán)境效率指數(shù)，α 為常數(shù)項，δ 為系數(shù)值，ηi表示未觀察到的地區(qū)固定效應，μt為未觀察到的時間固定效應，ωit為隨機誤差項，EEIit-1為能源環(huán)境效率指數(shù)的一階滯后項。

多數(shù)文獻將污染治理和能源結(jié)構(gòu)作為兩個獨立變量，獨立驗證二者對全要素能源效率的影響，如模型（1）。鑒于大氣污染治理是一項綜合性工程，而ESO 則能表示對下一期污染發(fā)生前所做的預防和間接治理。在此將直接治理與間接治理相結(jié)合，考察兩者的適配對能源效率的影響。故引入乘積項APC×ESO，構(gòu)建模型（2）：

結(jié)合兩個模型，若APC、APC×ESO 系數(shù)均為正，表明直接治理能對能源環(huán)境效率增長產(chǎn)生積極影響，且在與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化適配下依舊能夠產(chǎn)生積極影響；若APC 系數(shù)不顯著或者為負，APC×ESO 系數(shù)為正，則表明直接治理并不能提升能源環(huán)境效率，但通過與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化適配能夠顯著提高效率；若APC×ESO 系數(shù)不顯著或者為負，說明即使直接治理與間接治理相適配仍未使能源環(huán)境效率得以提高。為獲得相對準確的實證結(jié)果，參考李江龍和徐斌（2018）[16]的做法，采用系統(tǒng)GMM 進行估計。

（二）指標選取與說明

1.被解釋變量：能源環(huán)境效率指數(shù)（EEI）。將全局能源環(huán)境效率的變化作為能源環(huán)境效率指數(shù)。

2.解釋變量：大氣污染治理（APC）。為直接考察大氣污染治理，以工業(yè)廢氣治理投資占工業(yè)污染治理投資的比重來表示APC。能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化（ESO）。根據(jù)Sueyoshi 等（2012）[18]的分類，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以劃分為“管理減排”。作為大氣污染治理的間接補充，本文以“100%-工業(yè)原煤和焦炭消費占比”來刻畫ESO。ESO 越大，說明該省工業(yè)煤炭消費占比越小，為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化做出的努力程度越高，對大氣環(huán)境越友好。大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的適配作用（APC×ESO）則用二者乘積表示。

3.控制變量分別是工業(yè)技術(shù)進步（RD）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（IS）和對外開放程度（OP）。R&D 是推動技術(shù)進步的主要來源，為考察工業(yè)技術(shù)進步對工業(yè)能源效率的影響，以工業(yè)R&D 內(nèi)部經(jīng)費占工業(yè)增加值的比重表示RD。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)參照以往學者的做法，以工業(yè)增加值占GDP 的比重表征。對外開放程度以貨物進出口總額占GDP 的比重來表示，既能反映經(jīng)濟發(fā)展水平，又能反映國際交流程度。

上述數(shù)據(jù)根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)庫、歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》計算得出。

（三）實證檢驗結(jié)果及分析

1.全國樣本檢驗結(jié)果及分析。為使回歸結(jié)果更為穩(wěn)健，分別運用一步系統(tǒng)GMM、兩步系統(tǒng)GMM和Tobit 計量方法對全國樣本進行估計。不同計量方法下兩種模型全國樣本的回歸結(jié)果如表1 所示。

表1 不同計量方法下模型（1）與模型（2）全國樣本回歸結(jié)果

總體來看，三種計量方法對核心解釋變量的符號判斷較為一致。重點關(guān)注核心解釋變量。從全國范圍來看，APC 的系數(shù)符號至少在5%的水平上顯著為負，說明大氣污染直接治理并沒有顯著地使能源環(huán)境效率得到改善，反而拉低了能源環(huán)境效率。造成這種現(xiàn)象的原因可能如下：一是企業(yè)轉(zhuǎn)變以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)需要自身付出高額的成本，政府以提高稅收、行政命令等手段強制企業(yè)減排會加大企業(yè)負擔，期望產(chǎn)出受到擠占，企業(yè)生產(chǎn)力遭到?jīng)_擊；二是根據(jù)“綠色悖論”的公告效應，政府強調(diào)“減排”時會對高度依賴煤炭等化石燃料的工業(yè)行業(yè)產(chǎn)生沖擊，化石能源的供給方一旦預料到政策限制，會從時間上前移開采路徑，從而使能源市場上供過于求[19]，而能源價格下降會刺激大氣污染治理強度較低地區(qū)的工業(yè)能源消費，導致大氣污染物和CO2等非期望產(chǎn)出總體上不升反降，從而導致能源效率提升有限。

系統(tǒng)GMM 估計出的ESO 系數(shù)符號顯著為正，Tobit 回歸下ESO 系數(shù)符號為負，但不顯著，因此可判斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)至少不會對能源環(huán)境效率產(chǎn)生消極影響。當前，學術(shù)界已普遍認同“改善能源消費結(jié)構(gòu)可以提高全要素能源效率”[19]這一觀點。至于為何出現(xiàn)符號不一致，可能是因為存在地區(qū)差異，從而影響了總體的回歸效果。

觀察APC×ESO 的系數(shù)符號，大氣污染直接治理與間接治理的適配均能在一定程度上提升能源環(huán)境效率。結(jié)合相關(guān)理論與上述分析，適配作用提高能源環(huán)境效率的解釋如下：（1）從長期來看，大氣污染治理給企業(yè)帶來的成本會由于“創(chuàng)新補償”機制的發(fā)揮逐漸減少，同時得益于能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營受到環(huán)境規(guī)制的影響也將越來越小。（2）“綠色悖論”的影響可能會繼續(xù)存在，但清潔能源的開發(fā)和使用會逐漸降低、甚至抵消這種不良影響。（3）能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化會使負外部性產(chǎn)生的社會成本越來越小，政府環(huán)境補償機制的作用會越發(fā)凸顯，綠色產(chǎn)出增加和非期望產(chǎn)出減少會使能源效率明顯提升。

2.分地區(qū)檢驗結(jié)果及分析。鑒于我國地區(qū)大氣污染治理強度和能源資源分布等現(xiàn)實差異較大，本文將全國樣本分為東中西三組，運用一步系統(tǒng)GMM 對模型（1）與模型（2）進行檢驗，結(jié)果如表2所示。

對比三地區(qū)，APC 的系數(shù)符號均為負，這與上述結(jié)論具有一致性；結(jié)合APC×ESO 的系數(shù)符號可以看出，大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的適配對能源環(huán)境效率影響確實存在地區(qū)差異，且適配作用對東部最明顯，中部次之，對西部不明顯。

結(jié)合實證結(jié)果與現(xiàn)實狀況，本文認為適配作用出現(xiàn)地區(qū)差異的主要原因如下：

第一，地區(qū)經(jīng)濟基礎(chǔ)、能源效率和技術(shù)水平不同。大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要投入不菲的財力、物力，而西部地區(qū)的經(jīng)濟條件弱于東部和中部，為了完成硬性的大氣治理指標，西部的工業(yè)期望產(chǎn)出相比于其他地區(qū)受到的沖擊更強，進而影響了能源環(huán)境效率。而且，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要技術(shù)進步來推動，但西部整體技術(shù)水平不高，加之西部的基期能源效率一直偏低，滯后性與持續(xù)性明顯，累積的惡性循環(huán)導致了西部的ESO、APC×ESO 的系數(shù)符號顯著為負。

表2 模型（1）與模型（2）分地區(qū)檢驗結(jié)果

第二，地區(qū)大氣污染治理的強度不同，東部和中部的治理強度高于西部。2013 年制訂的“大氣十條”將環(huán)渤海、京津冀、長三角、珠三角列為重點治理區(qū)域，均位于東部；“十二五”節(jié)能減排綜合工作方案顯示，2015 年東部、中部和西部的SO2排放量分別要比2010 年下降12.95%、7.78%和5.21%。相比于東部和中部，西部相對寬松的大氣污染治理政策在一定程度上放松了煤炭等高污染、高能耗的燃料消費，導致西部能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的潛力發(fā)揮有限。

第三，能源成本存在差異。由于煤炭等能源資源主要集中在中西部省份，西部使用煤炭能源的成本較低，又因中部、東部的大氣污染治理強于西部，會導致溢出的煤炭等能源進一步流向西部，雙重作用下西部的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化進程緩慢，未能對能源環(huán)境效率產(chǎn)生正向影響。

五、結(jié)論與建議

基于2007—2016 年我國工業(yè)省際面板數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)GMM 模型就大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化適配作用對工業(yè)能源環(huán)境效率增長的影響進行實證檢驗，所得結(jié)論如下：（1）僅依靠狹義的大氣污染治理很難提高能源環(huán)境效率，過度強調(diào)減排會加重企業(yè)負擔，減少期望產(chǎn)出致使能源效率難以提高；（2）直接治理與間接治理相結(jié)合，發(fā)揮大氣污染治理和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的適配作用能夠提高能源環(huán)境效率；（3）由于地區(qū)間經(jīng)濟基礎(chǔ)與基期能源效率、技術(shù)水平不同、大氣污染治理強度存在差異、能源使用成本不一致等現(xiàn)實狀況，適配作用對東部和中部明顯，對西部不明顯。

據(jù)此提出如下建議：一要重視大氣污染的間接治理與事前治理，以“節(jié)能”促進“減排”。治理思路要由“邊污染、邊治理”過渡到“先治理、少污染”，從生產(chǎn)源頭上減少大氣污染物排放。二要平衡地區(qū)間大氣污染治理強度，因地制宜地優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。隨著“大氣十條”的順利收官，偏向于東部的大氣污染治理應逐漸向中西部過渡，如加強汾渭平原散煤治理等。三要引導技術(shù)進步偏向大氣污染治理與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)“管理減排”。