中國能源利用效率對能源稀缺影響的地域差異及門檻特征

李敏 龍開勝

摘要 一直以來，提高能源利用技術(shù)效率被認(rèn)為是緩解能源稀缺的重要手段，但能源回彈效應(yīng)證明了單純依靠技術(shù)改變能源稀缺程度的脆弱性與不可持續(xù)性。在能源要素市場不斷發(fā)展的背景下，探究技術(shù)和成本約束下能源資源配置路徑及差異對促進(jìn)能源可持續(xù)利用具有重要意義。文章采用2003—2017年中國省際面板數(shù)據(jù)，運用工具變量——兩階段最小二乘法分別檢驗了能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺的影響及地區(qū)差異性，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)考察了該影響的門檻特征。研究結(jié)果表明：①技術(shù)和要素價格作為能源利用技術(shù)效率、成本效率的關(guān)鍵作用力，通過影響能源與非能源要素的互補(bǔ)和替代需求關(guān)系，改變了剩余生產(chǎn)要素的利用程度，對能源稀缺產(chǎn)生深刻影響。同時，由于不同地區(qū)、不同階段技術(shù)能力、市場發(fā)育程度的不同，能源利用效率對能源稀缺的影響也呈現(xiàn)出地區(qū)和時間差異性。②研究時期內(nèi)，全國層面能源稀缺的緩解主要源于能源成本效率的改善;區(qū)域?qū)用?，中部地區(qū)能源稀缺的緩解主要源于能源利用技術(shù)效率的提升，東西部地區(qū)能源稀缺的緩解則源于能源成本效率的改善。③在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、對外開放水平、科技投入水平以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)的約束下，中國能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺表現(xiàn)為非線性影響，在通過特定的拐點后發(fā)生結(jié)構(gòu)性突變，具有顯著的門檻特征。因此，能源利用中要充分發(fā)揮能源價格的作用，重視能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的區(qū)域差異性和階段性特征，以促進(jìn)能源資源的可持續(xù)利用。

關(guān)鍵詞 能源利用技術(shù)效率;能源成本效率;能源稀缺;地區(qū)差異;門檻回歸

中圖分類號 F062.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1002-2104（2021）05-0037-10DOI：10.12062/cpre.20200915

中國是能源消費大國，2018年能源消費占全球能源消費量的24%和全球能源消費增長的34%[1]。能源供給“天花板”加劇了能源供需矛盾，迫使人們不得不考慮能源供給的可持續(xù)性問題。實際能源生產(chǎn)中，提高能源利用效率是能源稀缺條件下維持產(chǎn)出水平不降低的首要選擇[2-3]。在已有研究中，能源利用效率主要指全要素視角下的能源利用技術(shù)效率，并探討了國家[2，4]、城市群[5]、企業(yè)[6]等多層次視角下能源利用技術(shù)效率在節(jié)約能源中的重要作用。已有研究表明，技術(shù)進(jìn)步是促使能源利用效率不斷提高的關(guān)鍵措施[7]。然而，技術(shù)擴(kuò)張在提高能源效率的同時，也是生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的推動力，由此帶來的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，可能導(dǎo)致能源消耗逆反增長的現(xiàn)象，即能源回彈效應(yīng)[8-10]。能源回彈效應(yīng)的出現(xiàn)迫使生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變能源效率的改善思路，能源成本效率逐漸為生產(chǎn)者重視[11-12]。隨著能源稀缺性的增加，能源要素價格不斷變化，生產(chǎn)者要想實現(xiàn)利潤最大化，傾向于使用成本較低的要素來替代成本較高的要素，這就為價格因素影響能源生產(chǎn)中多要素替代關(guān)系提供了現(xiàn)實可能性。能源價格可以對能源產(chǎn)品生產(chǎn)成本進(jìn)行調(diào)控，調(diào)整能源生產(chǎn)投入要素比例，提高能源利用效率[13]。無論是能源利用技術(shù)效率還是能源成本效率，其對能源資源的配置作用都會受到外部環(huán)境的影響，比如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[14]、進(jìn)出口[15]等。外部環(huán)境的發(fā)展往往具有階段性，在不同的發(fā)展條件下，能源利用效率對能源資源的影響也具有明顯的門檻特征[16-17]?；诖耍狙芯糠謩e考察能源利用技術(shù)效率、能源成本效率對能源稀缺的影響及地區(qū)差異，進(jìn)一步探討在不同門檻變量約束下能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺的差異性影響，試圖尋求打破能源利用效率“悖論”的可靠路徑。

1能源利用效率對能源稀缺的影響機(jī)理及研究假說

1.1能源利用技術(shù)效率與能源成本效率的內(nèi)涵

基于全要素能源利用效率框架，首先采用二維平面圖定義能源利用技術(shù)效率TE（technicalefficiency）和成本效率CE（costefficiency），見圖1。

假設(shè)該能源生產(chǎn)過程中，energy為能源要素投入，X為資本、勞動力、技術(shù)等非能源要素投入，D1D1為生產(chǎn)前沿面，并且也是等產(chǎn)量曲線。點P為生產(chǎn)可能集內(nèi)任意非有效的評價單元，它與原點的連線OP與生產(chǎn)前沿面相交于點Q。當(dāng)點P與點Q重合時，能源利用技術(shù)效率為1，達(dá)到最高。則點P的能源利用技術(shù)效率TE可以定義為OQ與OP在能源要素投入軸energy上投影的距離函數(shù)比值，即

能源成本效率是在能源利用技術(shù)效率的基礎(chǔ)上，施加生產(chǎn)要素成本的約束。在圖1中，沿點P作一條關(guān)于投入要素E和X的成本線y1（y1=c1E+c2X，其中c1和c2分別為能源要素和非能源要素相應(yīng)的價格）。在要素價格的約束下，生產(chǎn)者要考慮如何使點P成本最小化的問題。在等產(chǎn)量的條件下，只有當(dāng)?shù)犬a(chǎn)量線與等成本線相切，即能源要素的邊際產(chǎn)量/能源價格=非能源要素的邊際產(chǎn)量/非能源要素的價格時，才能實現(xiàn)成本最小化。在圖1中，成本線y1與生產(chǎn)前沿面相切于點S，因此y1為點P的成本最優(yōu)線。則點P的能源成本效率CE為：

1.2能源利用效率、生產(chǎn)要素需求關(guān)系與能源稀缺

圖1顯示，從短期來看，無論是能源利用技術(shù)效率還是成本效率的改善，都能夠產(chǎn)生能源資源節(jié)余量。但是“能源回彈效應(yīng)”的存在說明能源利用效率帶來的能源要素投入量的減少是一種短期內(nèi)的理想均衡狀態(tài)，并且這種狀態(tài)并沒有得到長期、有效的保持。這是因為長期條件下剩余生產(chǎn)要素會根據(jù)生產(chǎn)者的目標(biāo)進(jìn)行二次重組，部分甚至全部進(jìn)入下一階段的生產(chǎn)中。剩余生產(chǎn)要素在下一階段生產(chǎn)中的投入量取決于能源利用效率關(guān)鍵內(nèi)在作用力，通過改變能源最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模，對能源與非能源要素的資源配置產(chǎn)生影響。長期條件下能源利用技術(shù)效率、能源成本效率對能源與非能源要素的配置路徑，見圖2。

沒有要素成本價格約束的條件下，能源生產(chǎn)者會選擇持續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以獲得更多收益。盡管理論上隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大會逐漸轉(zhuǎn)向規(guī)模報酬遞減階段，但是生產(chǎn)者對于規(guī)模遞減的分界點并不清楚，因此持續(xù)性的生產(chǎn)要素投入是普遍現(xiàn)象。短期內(nèi)生產(chǎn)前沿面不變條件下，能源利用技術(shù)效率的改善意味著點P沿（b+a）的路徑向點Q逐漸移動，該過程伴隨著能源與非能源要素分別從E0、X0同比例減少到Et、Xt，能源節(jié)余量為△Et1=OE0-OEt。此時能源技術(shù)效率成為生產(chǎn)者實現(xiàn)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的一種手段，生產(chǎn)要素節(jié)余量可以繼續(xù)作為生產(chǎn)要素全部進(jìn)入下一階段的生產(chǎn)中。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，技術(shù)進(jìn)步、投入增加會使生產(chǎn)者產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，其結(jié)果是推動生產(chǎn)前沿面從D1D1移動到D2D2的位置。點P的移動路徑縮短至b，能源與非能源要素依然保持同比例減少狀態(tài)，能源節(jié)余量從△Et1減少為△Et2（△Et2=OE0-OEt1）。當(dāng)D1D1經(jīng)過n次的技術(shù)進(jìn)步、要素投入增加移動到DmaxDmax時，點P的改善路徑縮短至0，能源與非能源要素的實際投入與最佳投入重合（即Etn與E0、Xtn與X0重合），△Etn等于0。因此可以推斷出：能源與非能源要素以互補(bǔ)型需求關(guān)系貫穿于能源利用技術(shù)效率改善的全過程，非有效評價單元的改善路徑隨時間的推移而不斷縮短，能源要素的節(jié)余量持續(xù)不斷縮小，直至為0。

在能源成本效率情境下，價格機(jī)制會以一種外部環(huán)境激勵的方式來調(diào)節(jié)生產(chǎn)者的生產(chǎn)行為。要素價格的約束使得能源生產(chǎn)者不得不考慮能夠達(dá)到最小生產(chǎn)成本的生產(chǎn)規(guī)模。在圖2中，短期內(nèi)生產(chǎn)前沿面不變條件下，點P首先沿著（b+a）的路徑向點Q移動。此時能源成本效率成為約束生產(chǎn)者擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的手段，只有當(dāng)點P移動到點S時才能實現(xiàn)成本最小化。因此，短期內(nèi)點P最終會沿著（b+a+c）的路徑向點S的方向移動，能源與非能源要素分別從E0、X0減少到Ec、Xc，但顯然△Ec1（△Ec1=OE0-OEc）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于△X1，說明能源要素的大幅減少是以非能源要素的小幅度減少為代價的。當(dāng)生產(chǎn)前沿面移動到D2D2時，點P的改善路徑縮短至（b+d），能源要素與非能源要素之間的投入開始出現(xiàn)此消彼長的特征。能源節(jié)余量減少△Ec2=OE0-OEc1;相比之下，非能源要素不僅沒有節(jié)余量，反而呈現(xiàn)增長趨勢。當(dāng)最終生產(chǎn)前沿面達(dá)到DmaxDmax時，點P實現(xiàn)成本最小的移動路徑為e，點P始終未與成本最小點重合，仍存在能源節(jié)余量△Ecn（△Ecn=OE0-OEcn），而非能源要素的投入增加已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過X0?？梢钥闯?，在點P向成本最小點移動的過程中，始終是以犧牲某一種生產(chǎn)要素投入的方式、增加另一種生產(chǎn)要素投入的替代型需求關(guān)系來實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化，并且最終仍存在能源節(jié)余量的可能性。

1.3基于不同地區(qū)和不同階段的異質(zhì)性影響路徑分析

中國各區(qū)域在能源稟賦、要素市場發(fā)育程度等方面具有明顯的異質(zhì)性特征。不同的自身條件改變了能源利用效率對生產(chǎn)要素的配置路徑，偏離了總體發(fā)展方向。首先，能源資源稟賦決定了可供利用的能源資源數(shù)量，決定了DmaxDmax的位置。圖2中，資源稟賦越高的地區(qū)，DmaxDmax的位置就有更大的能力向外移動;資源稟賦相對較低的地區(qū)，DmaxDmax的位置就更靠近原點。其次，要素市場發(fā)育程度影響了各區(qū)域要素價格的約束力，改變了成本線y1的斜率。圖2中，要素市場發(fā)育程度越高的地區(qū)，成本線y1對能源生產(chǎn)的約束越能反映出地區(qū)能源生產(chǎn)的真實狀態(tài)，更有利于生產(chǎn)者獲得更大的收益;而在要素市場發(fā)育程度越低的地區(qū)，其要素價格機(jī)制相對不完善，能源生產(chǎn)中要素的價格會被低估或高估，從而使得成本線y1偏離真實狀態(tài)，也容易造成生產(chǎn)者的收益流失。無論是DmaxDmax的最終位置還是成本線是否能夠真實地反映地區(qū)要素價格，都會通過能源節(jié)余量體現(xiàn)出能源利用效率對于能源稀缺的緩解效果。

基于此，本研究提出假說1：能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺的影響具有地區(qū)差異性。由于中國地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源稟賦等方面存在較大的不平衡性，因此能源利用效率對能源稀缺的影響可能也存在地區(qū)差異。

能源庫茲涅茨曲線體現(xiàn)了能源利用的時間變化特性，并且其函數(shù)形式可能依賴于某個變量、時間推移而改變。在本研究中，長期條件下能源利用效率的提升路徑也受到多重外部因素的影響。第一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。不同階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平條件下，能源消費需求的迫切性不同，從而引致了不同程度的生產(chǎn)需求。在圖2中，D1D1向D2D2的移動速度就會不一致，改善路徑a和路徑b的長短可能會存在較大差異。要素價格與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平息息相關(guān)，圖2中成本線y1會隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高向y1、y1、y1的位置變動，意味著不同階段要素約束程度不同。第二，對外開放水平和科技投入水平。技術(shù)資源包含了國內(nèi)和國際兩種資源，國內(nèi)技術(shù)進(jìn)步主要來源于科技投入水平，而國外技術(shù)資源則依賴于地區(qū)對外開放的廣度和深度。科技資源投入帶來的產(chǎn)出具有時滯性和多階段性[18]，只有當(dāng)科技投入積累和發(fā)展到特定階段時，技術(shù)才能發(fā)生質(zhì)變服務(wù)于能源生產(chǎn)，圖2中生產(chǎn)前沿面才會向外推動。這種特性還體現(xiàn)在要素成本價格的變動過程中，技術(shù)投入往往能夠降低要素的成本，則點P在達(dá)到點Q的位置后，能否和點S重合以及移動的速度是隨著科技投入的累積程度而發(fā)生變化的。第三，結(jié)構(gòu)性影響。中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸由第二產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)向第三產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，加大了非能源要素對能源要素的替代關(guān)系，同時能源消費結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變促使能源經(jīng)濟(jì)向節(jié)能型方向發(fā)展，對能源節(jié)余量△E產(chǎn)生直接影響。

基于此，本研究提出假說2：能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺的影響具有門檻特征。由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、對外開放水平、科技投入水平、產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)等差異，能源要素與非能源要素的組合關(guān)系會發(fā)生變化，呈現(xiàn)出明顯的門檻特征。

2能源利用效率對能源稀缺的影響及地區(qū)差異

2.1模型設(shè)定與變量度量

2.1.1模型設(shè)定

相較于截面數(shù)據(jù)，面板數(shù)據(jù)能夠很好地解決遺漏變量的問題，并提供更多個體動態(tài)行為的信息，而且大樣本容量能夠提高估計的有效性。因此，本研究采用面板回歸模型估計能源利用效率對能源稀缺的影響，并通過引入其他控制變量提高模型估計的有效性。模型為：

其中，i表示各省份，t表示年份。scarcity表示能源稀缺度，efficiency表示能源利用效率（技術(shù)效率或成本效率），c1，c2，…，cn表示控制變量，μi表示個體固定效應(yīng)，εit表示擾動項。

實際能源利用中，能源稀缺倒逼了能源利用效率的提高，反過來能源利用效率的改善對能源要素的配置產(chǎn)生了深刻的影響。這種雙向影響關(guān)系會使得模型估計產(chǎn)生內(nèi)生性的問題。為此，本研究選取能源利用效率的一階滯后、二階滯后作為能源利用效率的工具變量，采用工具變量——兩階段最小二乘法（IV-2SLS）進(jìn)行估計。在大樣本條件下，增加工具變量通常會得到無偏、一致、有效的估計結(jié)果[19]，同時有效的工具變量應(yīng)滿足相關(guān)性與外生性的條件[20]。

2.1.2能源稀缺的度量

能源稀缺性指標(biāo)通?？梢苑譃槲锢硇灾笜?biāo)[21-22]和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)[23]。物理性指標(biāo)衡量的是能源可供使用的年限，體現(xiàn)的是絕對稀缺性;而經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)衡量的是獲取能源的代價，體現(xiàn)的是相對稀缺性。在大多數(shù)情況下，稀缺是指相對于所需要的量而言所能獲得的量是有限的，任何具有顯性價格或隱性價格的資源都體現(xiàn)了其稀缺性特點[24]。因此，本研究依據(jù)實際能源供給和需求狀況衡量能源的相對稀缺性，當(dāng)供不應(yīng)求時，說明能源供給無法滿足生產(chǎn)生活對能源的需求，能源利用處于緊縮狀態(tài);當(dāng)供過于求時，說明能源供給完全能夠滿足對能源的生產(chǎn)生活，能源利用處于寬松狀態(tài)。能源稀缺度計算公式如下：

其中，scarcity表示能源稀缺度，demand表示一次能源的實際消費量，supply表示一次實際能源生產(chǎn)量，不包括進(jìn)口、其他地區(qū)轉(zhuǎn)入等能源輸入量。其中，一次能源指的是原煤、原油、天然氣、電力以及其他能源，各類能源計量單位統(tǒng)一折算成萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。地區(qū)實際能源生產(chǎn)是中國能源獨立戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一，關(guān)系著國家能源供給與能源消費安全，因此采用實際能源生產(chǎn)量衡量能源稀缺具有更重要的實際意義。

2.1.3能源利用效率的度量

全要素能源利用效率包含了勞動力、資本等非能源要素對產(chǎn)出增長的貢獻(xiàn)。本研究依據(jù)魏楚和沈滿洪[25]的研究，采用能源消費量的投影值（即位于生產(chǎn)前沿面上的最優(yōu)能源消費量），剝離出能源利用技術(shù)效率TE和能源成本效率CE，見公式（5）和（6）：

其中，TE代表能源利用技術(shù)效率，CE代表能源成本效率，x1*、x2*代表最優(yōu)能源消費量，xr代表實際能源消費量，c為能源價格。

公式（5）和（6）中最優(yōu)能源消費量x1*、x2*的測算采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（dataenvelopmentanalysis，DEA）。假設(shè)有n個評價單元（DMU），每個評價單元使用m種投入要素來生產(chǎn)s種產(chǎn)出，第j個DMU相對技術(shù)效率e1和相對成本效率e2分別用公式（7）和公式（8）表示：

其中，θ表示相對技術(shù)效率值，c表示投入要素的真實價格。本研究采用MaxDEA8Basic軟件分別基于投入角度CCR模型、成本效率模型測算了能源相對利用技術(shù)效率e1和相對成本效率e2，測算結(jié)果中能源消費量的投影值即為最優(yōu)能源消費量。

根據(jù)DEA效率測算方法，本研究構(gòu)建了能源利用效率測算指標(biāo)體系，見表1。I1-I4分別為投入指標(biāo)，CI1-CI4分別為投入要素對應(yīng)的價格（即要素成本），GDP代表經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出指標(biāo)。為了保證研究結(jié)果的可比性，能源利用相對技術(shù)效率和相對成本效率采用相同的投入、產(chǎn)出指標(biāo)體系，計算能源利用相對技術(shù)效率時僅需刪除投入要素的價格。

2.1.4控制變量的選擇

基于不同地區(qū)和不同階段的異質(zhì)性影響路徑分析，同時考慮遺漏變量造成的估計偏差，研究引入了影響能源稀缺性的其他因素作為控制變量。①人均GDP（c1）。從世界各國發(fā)展經(jīng)驗來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，對能源依賴程度越低，能源供需矛盾將會緩解。②進(jìn)出口總額與GDP比值（c2）。得益于進(jìn)口產(chǎn)品的可得性和由此產(chǎn)生的競爭性，自由的國際市場能夠提供更低價格的消費品[26]，在一定程度上彌補(bǔ)了國內(nèi)能源需求的缺口。③RD投入強(qiáng)度（c3）。RD投入強(qiáng)度越大，表示能源生產(chǎn)中技術(shù)投入越多，能源開采的技術(shù)可行性越大，短期內(nèi)能夠滿足生產(chǎn)生活的能源需求。但從長期來看，剩余能源的開采難度和成本增加，限制了能源的正常供給。④結(jié)構(gòu)性影響。采用第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)比值（c4）和可耗竭能源消費量、其他一次能源消費量比值（c5）表示。如果能源消費密度高的產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有較大的比重并且上升較快，能源消費強(qiáng)度就會增加[27]，第二產(chǎn)業(yè)對能源的依賴程度較高，而第三產(chǎn)業(yè)的能源消耗量較低，二三產(chǎn)業(yè)比值直接表征了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的過程?？珊慕吣茉磁c其他一次能源消費量比值表征了能源消費結(jié)構(gòu)從可耗竭能源向其他一次能源轉(zhuǎn)變的過程，體現(xiàn)了能源逐漸向可持續(xù)發(fā)展方向的改變，可耗竭能源的消耗是不可逆轉(zhuǎn)的，其大量消耗會導(dǎo)致能源供給的絕對減少。

2.1.5數(shù)據(jù)來源及處理

由于西藏、香港、澳門、臺灣數(shù)據(jù)缺失，本研究采用中國其他30個省份2003—2017年的數(shù)據(jù)作為研究樣本。研究數(shù)據(jù)來源廣泛：①GDP和人均GDP來源于《中國統(tǒng)計年鑒》，并以2003年為基期，根據(jù)GDP指數(shù)進(jìn)行修正。②就業(yè)人員數(shù)量來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、各省份統(tǒng)計年鑒，就業(yè)人員=（上期期末人數(shù)+當(dāng)期期末人數(shù)）/2。平均工資來源于國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)庫，并以2003年為基期，根據(jù)實際工資指數(shù)進(jìn)行修正。③資本存量采用永續(xù)盤存法計算，即資本存量=當(dāng)期固定資產(chǎn)投資+上期資本存量×（1-折舊率），其中初始資本存量=初始年份固定資產(chǎn)投資除以10%，折舊率為9.6%，固定資產(chǎn)投資以2003年為基期，根據(jù)固定資產(chǎn)投資指數(shù)進(jìn)行修正。固定資產(chǎn)投資、固定資產(chǎn)投資指數(shù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》。資本的價格應(yīng)為資本使用的代價，一般使用利率來表示。中國商業(yè)銀行的利率均根據(jù)中國人民銀行政策制定，因此，利率水平全國一致性較高，故可以假設(shè)資本價格為相對指數(shù)1。④研究與試驗發(fā)展人員全時當(dāng)量、RD經(jīng)費投入和RD投入強(qiáng)度來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》，其中RD經(jīng)費投入以2003年為基期，根據(jù)GDP指數(shù)進(jìn)行修正。⑤一次能源消費量來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，燃料、動力購進(jìn)指數(shù)來源于《中國價格統(tǒng)計年鑒》《中國城市（鎮(zhèn)）生活與價格年鑒》、各省份統(tǒng)計年鑒及《新中國六十年》，并以2003年為基期進(jìn)行修正。⑥另外，進(jìn)出口總額來源于《中國統(tǒng)計年鑒》，并依據(jù)當(dāng)年平均匯率折算為人民幣;二產(chǎn)、三產(chǎn)比重來源于《中國統(tǒng)計年鑒》。

2.2能源利用效率對能源稀缺影響的總體估計

2.2.1模型設(shè)定檢驗

研究首先采用Hausman檢驗和F檢驗對實證分析中模型的具體設(shè)定進(jìn)行檢驗。結(jié)果顯示，在以能源利用技術(shù)效率（TE）為核心解釋變量的模型中，F(xiàn)檢驗表明該模型的個體效應(yīng)顯著，而時間效應(yīng)和雙向效應(yīng)并不顯著，并且Hausman檢驗結(jié)果強(qiáng)烈拒絕隨機(jī)效應(yīng)模型為正確模型的原假設(shè)，表明模型設(shè)定應(yīng)選取個體固定效應(yīng)模型。在以能源成本效率（CE）為核心解釋變量的模型中，檢驗結(jié)果同樣表明應(yīng)采用個體固定效應(yīng)模型。因此，研究采用個體固定效應(yīng)估計中國能源利用效率對能源稀缺的影響。

2.2.2能源利用效率對能源稀缺影響的估計結(jié)果

根據(jù)模型檢驗結(jié)果以及考慮內(nèi)生性問題的基礎(chǔ)上，研究進(jìn)一步采用IV-2SLS模型估計能源利用效率對能源稀缺的影響，模型估計結(jié)果見表2。表2中第2列和第4列為個體固定效應(yīng)模型估計結(jié)果，第3列和第5列為IV-2SLS模型估計結(jié)果。

個體固定效應(yīng)模型估計初步揭示出中國能源利用技術(shù)效率對能源稀缺產(chǎn)生正向影響，但并不顯著;而能源成本效率對能源稀缺的影響顯著為負(fù)。這一結(jié)果說明，中國能源稀缺的緩解來源于能源成本效率的提高，而能源利用技術(shù)效率的提高會加劇能源稀缺程度，盡管這種影響在統(tǒng)計上不顯著。鑒于結(jié)果沒有考慮變量內(nèi)生性問題，上述結(jié)論有待繼續(xù)檢驗。

在引入工具變量之后，首先要檢驗工具變量的有效性。因為能源利用具有路徑依賴的特征，所以引入的工具變量能源利用效率的一階滯后項、二階滯后項與當(dāng)期能源利用效率在理論上具有顯著相關(guān)性。雖然能源利用效率的當(dāng)期值與干擾項可能存在相關(guān)性，但其滯后項卻不會與當(dāng)期干擾項相關(guān)。Sargan-Hansen檢驗結(jié)果總體上接受原假設(shè)，即所有工具變量都是外生的，工具變量的選擇是合適的。

與個體固定效應(yīng)OLS結(jié)果對比，在分別控制了能源利用技術(shù)效率和成本效率變量的內(nèi)生性問題后，其估計系數(shù)的絕對值顯著提高，而且估計系數(shù)的方向和統(tǒng)計上的顯著性沒有發(fā)生變化，進(jìn)一步驗證了個體固定效應(yīng)模型結(jié)論的正確性。除進(jìn)出口總額與GDP比值（c2）估計系數(shù)的絕對值減小，其他控制變量估計系數(shù)的絕對值均增加。值得注意的是，可耗竭能源與其他一次能源消費量比值（c5）從負(fù)向不顯著轉(zhuǎn)為正向顯著，這顯然更符合現(xiàn)實情況。當(dāng)可耗竭能源消費量與其他一次能源消費量比值大于1時，意味著能源消費量主要來源于可耗竭能源，導(dǎo)致可耗竭能源儲量下降，逐漸加劇了能源供不應(yīng)求的狀況。

2.3能源利用效率對能源稀缺影響的地區(qū)差異性分析

為了分析能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺影響的地區(qū)差異，研究將中國劃分為傳統(tǒng)東中西三大經(jīng)濟(jì)帶，采用IV-2SLS模型，以更準(zhǔn)確地考察能源利用效率在不同地區(qū)對能源稀缺的效應(yīng)及差異，結(jié)果見表3。

根據(jù)表3，東西部地區(qū)能源利用技術(shù)效率對能源稀缺影響的估計系數(shù)為正，而中部地區(qū)的影響系數(shù)為負(fù);東西部地區(qū)能源成本效率對能源稀缺影響的系數(shù)為負(fù)，而中部地區(qū)的影響系數(shù)為正。這一結(jié)果驗證了假說1。不難看出，能源利用效率對能源稀缺的影響在中國各地區(qū)的表現(xiàn)呈現(xiàn)兩個特點：

從影響方向上看，中部地區(qū)能源利用效率對能源稀缺的影響顯著不同于東部和西部地區(qū)。從能源利用技術(shù)效率角度分析，東部地區(qū)快速發(fā)展的社會經(jīng)濟(jì)為能源產(chǎn)品提供了廣大的能源消費市場，雄厚的技術(shù)實力為能源生產(chǎn)擴(kuò)大提供了支持。西部地區(qū)能源豐富，盡管其自身能源需求相對較少，但是受國家“西氣東輸”“西電東送”等政策影響，西部地區(qū)豐富的能源資源要服務(wù)于東部地區(qū)不斷擴(kuò)大的能源消費。中部地區(qū)能源供需相對均衡，能源技術(shù)效率的提高使得能源利用更加合理化，有利于促進(jìn)能源節(jié)約集約利用。從能源成本效率角度分析，東部地區(qū)國內(nèi)國際市場相對完善，為了提高能源產(chǎn)品的競爭力，不得不從依賴能源密集型轉(zhuǎn)型資金、技術(shù)密集型，減少對能源的依賴;從西部地區(qū)到東部地區(qū)的遠(yuǎn)距離能源運輸導(dǎo)致能源損耗不斷加大，能源成本大大提高，這就促使中國東部地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)向能源進(jìn)口，減少了對本地區(qū)一次能源的消耗量。

從影響程度上看，能源利用效率對能源稀缺的影響從東部、中部到西部依次遞減。能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺的影響受地理位置、能源儲量、國家政策等方面差異的影響，導(dǎo)致中國地區(qū)間能源利用和生產(chǎn)發(fā)展存在較大差距。由于能源需求依賴于活躍的能源市場，所以大部分能源產(chǎn)品生產(chǎn)商會選擇向經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好、對外開放水平高、資金技術(shù)實力雄厚的東部地區(qū)靠攏，僅有少數(shù)能源開采等企業(yè)向中西部地區(qū)集聚，這在一定程度上造成了能源利用程度地區(qū)分布的極不均衡，進(jìn)而造成了能源利用效率對能源稀缺影響的地區(qū)分布不均衡。

3能源利用效率對能源稀缺影響的門檻特征分析

3.1模型說明

在回歸分析研究中，通常依據(jù)特定的離散型分類變量將全部樣本劃分為若干個子樣本進(jìn)行回歸，以檢驗系數(shù)的穩(wěn)定性。但是分類變量也可以是連續(xù)型，此時如果人為地設(shè)定了不合適甚至錯誤的“門檻值”，則可能會導(dǎo)致模型估計出現(xiàn)偏差甚至嚴(yán)重的錯誤[20]。本研究采用Hansen[28]發(fā)展的面板門檻模型（ThresholdRegression）計算方法，通過多次自抽樣搜索門檻值，估計能源利用效率對能源稀缺影響的系數(shù)。首先，假設(shè)估計模型中存在單一門檻效應(yīng)，見公式（9）：

其中，i表示各省份，t表示年份。scarcity為被解釋變量，efficiency為受門檻變量影響的解釋變量，c1，c2，…，cn為除efficiency外對被解釋變量有顯著影響的變量。cn為門檻變量，τ為特定的門檻值，I（·）為一個指示函數(shù)，εit～iid（0，σ2）。

從計量的角度考慮，該模型也可能存在多個門檻值。因此本研究假設(shè)存在雙重門檻效應(yīng)，對雙門檻模型進(jìn)行估計，見公式（10）：

其中，τ1為單一門檻模型估計中得到的第一門檻值，τ2為雙重門檻值模型中得到的第二門檻值。

在門檻模型估計中，需要檢驗：①門檻效應(yīng)是否存在，即受門檻變量影響的解釋變量的系數(shù)是否存在顯著差異，根據(jù)F統(tǒng)計量的顯著性進(jìn)行判斷。②門檻估計值是否等于真實值，根據(jù)LR值的顯著性進(jìn)行判斷。模型估計中，通常采用95%置信區(qū)間，各個門檻估計值的95%置信區(qū)間是所有LR值小于5%顯著性水平下的臨界值7.35，即只有當(dāng)LR值小于7.35時，才能證明該門檻估計值是可信的。

3.2能源利用效率對能源稀缺的門檻效應(yīng)檢驗

首先，需要確定門檻效應(yīng)是否存在以及門檻值的個數(shù)，以便確定估計模型的形式。本研究在三重門檻的假設(shè)下，采用“自抽樣法”（Bootstrap法）進(jìn)行門檻效應(yīng)檢驗。門檻效應(yīng)檢驗結(jié)果顯示，所有估計中均不存在三重門檻效應(yīng)，可耗竭/其他能源比沒有通過門檻效應(yīng)的檢驗。在核心變量為能源利用技術(shù)效率的模型中，人均GDP、RD投入強(qiáng)度和第二產(chǎn)業(yè)/第三產(chǎn)業(yè)比值分別通過了10%、1%、5%的雙重門檻檢驗，進(jìn)出口總額/GDP比值通過了1%的單一門檻顯著性檢驗。在核心變量為能源成本效率的模型中，人均GDP、RD投入強(qiáng)度和進(jìn)出口總額/GDP比值的單一門檻效果分別通過了1%、10%、1%水平下的顯著性檢驗，第二產(chǎn)業(yè)/第三產(chǎn)業(yè)比值的雙重門檻檢驗通過了5%的顯著性檢驗。這一結(jié)果證明了假說2的正確性，基于此，本研究將基于單一門檻和雙重門檻模型進(jìn)行分析。

其次，對門檻變量的估計值進(jìn)行檢驗。各門檻變量的估計值和相應(yīng)的95%置信區(qū)間估計結(jié)果見表4。盡管兩組門檻模型的核心解釋變量不相同，但是門檻變量的門檻估計值具有高度一致性。

3.3能源利用效率對能源稀缺的門檻特征參數(shù)估計

基于單一門檻和雙重門檻的檢驗結(jié)果，能源利用效率對能源稀缺的門檻特征的參數(shù)估計結(jié)果見表5。

（1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。跨越人均GDP的最終門檻值36262.52之后，能源利用技術(shù)效率、成本效率對能源稀缺影響的彈性系數(shù)分別為-15.21和-56.34，且至少在5%水平上顯著，這一結(jié)果說明高水平經(jīng)濟(jì)發(fā)展有利于充分發(fā)揮能源利用效率的改善作用。但實際情況并非如此，截至2017年，僅北京、上海兩市人均GDP跨域最終門檻值，但其能源供需矛盾仍然十分突出，因為北京、上海的人口基數(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模決定了能源消費總量上限較高。表5還顯示，當(dāng)人均GDP處于24052.86和36262.52之間時，能源利用技術(shù)效率對能源稀缺的影響達(dá)到了峰值，并表現(xiàn)為顯著的正向影響。說明隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平增長，能源利用技術(shù)效率在調(diào)配能源資源過程中會經(jīng)歷瓶頸期，這種變化路徑與“能源庫茲涅茨曲線”基本吻合。

（2）對外開放水平。在對外開放水平的約束下，能源利用效率對能源稀缺為單調(diào)負(fù)向影響。當(dāng)跨越門檻值1.46之后，能源利用技術(shù)、成本效率的彈性系數(shù)絕對值增加，顯著性水平提高。但是在跨越門檻值之前，盡管進(jìn)出口額占GDP比重較小，依然能夠?qū)徑饽茉聪∪逼鸬椒e極作用，說明實際生產(chǎn)中能源稀缺程度對國外資源的依存度并不高。因此，出于能源安全的考量，應(yīng)盡量降低中國能源經(jīng)濟(jì)的對外依存度。

（3）科技投入水平。當(dāng)RD投入強(qiáng)度大于最終門檻值3時，無論是能源利用技術(shù)效率還是成本效率對能源稀缺影響的彈性系數(shù)均在1%的水平上顯著為正，再次印證了能源利用回彈效應(yīng)的存在。到2017年，上海和北京的RD投入強(qiáng)度均突破門檻值，實際能源供需矛盾并沒有隨著能源利用效率的提升而縮小，充分印證了該結(jié)果。但是在跨越最終門檻值之前，能源成本效率對能源稀缺的影響在1%水平上顯著為負(fù)，能源技術(shù)效率對能源稀缺的影響為正，說明了當(dāng)RD投入強(qiáng)度小于3時（除上海和北京外，其他區(qū)域RD投入強(qiáng)度均小于3），技術(shù)積累程度不足以改變能源價格對能源要素的配置作用，這與全國層面能源成本效率對能源稀缺的負(fù)向影響基本一致。

（4）產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)的變化，能源利用技術(shù)效率對能源稀缺始終為單調(diào)正向影響，且影響程度逐漸降低;而能源成本效率對能源稀缺為非單調(diào)影響，在第一個門檻值0.74之前顯著為正，跨越該門檻后，能源成本效率的彈性系數(shù)轉(zhuǎn)為負(fù)向影響。研究時期內(nèi)，我國大部分地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均跨越了0.74的門檻值，然而能源稀缺程度不斷加劇也是既定事實。這說明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型帶來的資源利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型并不能實現(xiàn)其他要素對能源要素的大規(guī)模替代，能源資源在能源生產(chǎn)和利用過程中仍具有很強(qiáng)的不可替代性。

4結(jié)論與政策建議

本研究采用2003—2017年中國30個地區(qū)的面板數(shù)據(jù)對比分析了中國能源利用技術(shù)效率、能源成本效率對能源稀缺的影響，并測算了中國東中西部的地域差異，進(jìn)一步采用門檻檢驗方法，選取經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、對外開放水平、科技投入水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)五個門檻變量對能源利用效率的門檻水平進(jìn)行了檢驗。實證研究表明：

（1）研究時期內(nèi)，中國能源稀缺的緩解主要源于能源成本效率的改善，而不是能源利用技術(shù)效率的提升。在分別控制了能源利用技術(shù)效率、能源成本效率的內(nèi)生性后，研究結(jié)論依然穩(wěn)健。

（2）研究期內(nèi)，中國能源利用效率對能源稀缺的影響呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)差異性。根據(jù)模型估計結(jié)果，中部地區(qū)能源利用技術(shù)效率的改善有助于緩解能源稀缺;但是在東西部地區(qū)，能源稀缺狀況的緩解主要依賴于能源成本效率的提高。

（3）中國能源利用效率對能源稀缺的影響具有顯著的門檻特征。根據(jù)實證分析結(jié)果，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、對外開放水平、科技投入水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)是引起門檻效應(yīng)的關(guān)鍵因素。

上述結(jié)論蘊(yùn)含的政策含義包括：①重視能源生產(chǎn)利用的區(qū)域差異性，構(gòu)建區(qū)域一體化能源要素市場。要積極利用中國區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略平臺，建立健全區(qū)域性能源市場體系，用能源價格機(jī)制促進(jìn)全域能源資源配置，提供暢通的能源要素區(qū)域間自由流動渠道，以加強(qiáng)區(qū)域間能源生產(chǎn)合作，形成良性互動的能源資源生產(chǎn)-消費鏈。②關(guān)注能源利用轉(zhuǎn)型的階段性特征，充分利用價格杠桿調(diào)控能源要素與非能源要素的協(xié)同發(fā)展。在跨越拐點前，為防止能源利用的過度膨脹，需由市場根據(jù)現(xiàn)階段需求、生產(chǎn)者經(jīng)濟(jì)能力等設(shè)置最低能源市場交易價格，同時降低準(zhǔn)入門檻，允許多層次生產(chǎn)者通過競標(biāo)等方式獲取能源資源。在跨越拐點后，要充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)增長、科技投入與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型帶來的資源利用紅利，引導(dǎo)各類要素協(xié)同向生產(chǎn)力聚集，增強(qiáng)非能源資源對能源資源的替代性，促使能源資源向集約節(jié)約方向發(fā)展。此外，在未來能源消費中，要積極鼓勵可更新能源的消費，減少對可耗竭能源的依賴。盡管目前可更新能源的使用技術(shù)成本較高，但這仍然是緩解能源稀缺的重要路徑。

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（責(zé)任編輯：劉照勝）