黃河流域綠色能源效率測度及影響因素分析

武翠芳 王飛

摘 要：文章基于DEA-SBM模型將能源足跡納入非期望產(chǎn)出測算黃河流域各省的綠色能源效率，借助Tobit模型對綠色能源效率影響因素進行實證分析。結果表明：（1）在研究期內(nèi)，黃河流域綠色能源效率呈現(xiàn)“先上升-后下降-再上升”的波動趨勢特征；（2）空間上，綠色能源效率地區(qū)差異較大：2020年，黃河流域平均效率值為0.86，下游效率值為1，中游效率值為0.92，接近黃河流域平均效率值，上游效率值為0.77；（3）科技創(chuàng)新對綠色能源效率在10%的水平上具有積極推動作用；政府干預程度、環(huán)境規(guī)制在5%的顯著水平上對綠色能源效率具有負向作用。

關鍵詞：黃河流域；綠色能源效率；影響因素；DEA- SBM模型；Tobit模型

本文索引：武翠芳，王飛.<變量 2>[J].中國商論，2024（02）：-159.

中圖分類號：F127；P754.1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2024）01（b）--05

2020年，中國向世界宣布了“30·60”碳達峰和碳中和的目標。為了進一步實現(xiàn)這一目標，落實在“雙碳”目標下國家的戰(zhàn)略性舉措，我國在保證經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的同時需要減少碳排放，能源效率的提高是減少碳排放的重要手段。黃河流域是我國重要的生態(tài)經(jīng)濟區(qū)，貫徹東中西三大地帶，資源型城市占主導地位，尤其是山西、陜西、內(nèi)蒙古煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)達。作為煤炭集聚發(fā)展的地區(qū)，在碳達峰、碳中和目標背景下，黃河流域正處于向高質(zhì)量發(fā)展的轉型階段，提升能源效率是促進黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的重要部署，也是實現(xiàn)雙碳目標的必然選擇[1]。在工業(yè)進程快速推進的背景下，探討黃河流域綠色能源效率對于助推實現(xiàn)雙碳目標和實現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要意義。

1 文獻綜述

能源效率根據(jù)投入要素的個數(shù)，分為單要素能源效率和全要素能源效率。單要素能源效率通常采用能耗強度、生產(chǎn)能耗綜合指數(shù)來衡量。陳錫康等（2010）使用生產(chǎn)能耗綜合指數(shù)衡量能源效率[2]。單要素能源效率未考慮其他要素的作用，會高估能源效率值，全要素能源效率是指能源、勞動力和資本等多元投入要素對經(jīng)濟發(fā)展水平的影響。全要素能源效率測度方法中較多使用的是非參數(shù)方法中的數(shù)據(jù)包絡分析，并考慮了松弛變量的影響，改善了傳統(tǒng)DEA模型的缺陷，基于非期望產(chǎn)出的SBM模型得到廣泛應用。余顯等（2023）基于DEA-SBM模型對長江經(jīng)濟帶綠色能源效率進行研究[3]。

在能源效率指標選取方面，非期望產(chǎn)出作為DEA-SBM模型應用的條件之一，暫時沒有統(tǒng)一的衡量標準。部分學者將CO2或SO2作為衡量環(huán)境效益的單一指標[4-6]。田成詩等（2022）將SO2、固體廢棄物、工業(yè)廢水作為非期望產(chǎn)出指標[7]。羅世華等（2022）將以上四類指標綜合考慮[8]，將能源足跡作為非期望產(chǎn)出指標，不僅可從時空角度揭示人類經(jīng)濟活動對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的載荷，還能評估人類活動中資源消費與廢棄物排放等行為對環(huán)境造成的負向影響，指標選取更具權威性[9]，其研究主要集中在足跡的測算、區(qū)域和空間差異，對應用在效率評價中比較少。

上述研究從測度模型和指標上，研究了不同視角、不同指標下的全要能源效率，也有文獻對黃河流域綠色效率進行測度，但深入探討綠色能源效率的時間趨勢和空間特征較少，影響因素的分析需要完善。

因此，本文使用基于非期望產(chǎn)出的DEA-SBM模型，將能源足跡納入非期望產(chǎn)出測算黃河流域綠色能源效率，分析綠色能源效率的時序和空間演變特征；在此基礎上，建立基于Tobit模型的黃河流域綠色能源效率影響因素的指標體系，旨在提出促進黃河流域能源效率的政策建議，對提升區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展水平具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

2 綠色能源效率測度

2.1 DEA-SBM模型

SBM模型在傳統(tǒng)DEA模型的基礎上進一步改進，規(guī)避了傳統(tǒng)模型選擇徑向和角度的偏差，解決了投入產(chǎn)出變量的松弛性問題，同時考慮了期望產(chǎn)出不足或者非期望產(chǎn)出冗余的情況[10]，假設有n個省份（DMU），規(guī)模報酬不變，非徑向非角度的模型如下：

式（1）中，為綠色能源效率值；m種投入x， q種期望產(chǎn)出y， h種非期望產(chǎn)出b；、、分別為投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的松弛變量； 表示第j個省份的第i個投入；表示第j個省份的第r個期望產(chǎn)出，表示第j個省份的第k個非期望產(chǎn)出。

2.2 能源效率測度指標體系

綠色能源效率投入指標分為三個方面：人力、資本和能源投入，產(chǎn)出指標分為期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出。（1）人力投入。選取各省年末從業(yè)人數(shù)總量來衡量，單位為“萬人”。（2）資本投入。借鑒單豪杰（2008）[11]的做法，計算得到2010年不變價格下的固定資本存量，單位為“億元”。（3）能源投入。本文選取煤、石油、電力、天然氣四大類能源，根據(jù)能源消費數(shù)據(jù)匯總并折合成標準煤，單位為“萬噸標準煤”。（4）期望產(chǎn)出。采用實際GDP，利用GDP折算指數(shù)進行價格平減得到2010年不變價格下的GDP，消除價格因素對GDP 的影響，單位為“億元”。（5）非期望產(chǎn)出。根據(jù)計算得到的能源消費總量進行熱值轉換和能源足跡轉換，最終得到各省份的能源足跡總量，單位為“萬ha”[12]。

式（2）中，表示能源消費總量，為各個能源的消費總量，表示各類能源折合標準煤系數(shù)，單位為“萬噸標準煤”。式（3）中，為能源足跡，為各類能源的能源足跡轉換系數(shù)。根據(jù)表2所列折合標準煤系數(shù)、熱值轉換系數(shù)和能源足跡轉換系數(shù)計算得到能源消費總量和能源足跡。

3 綠色能源效率分析

3.1 時序趨勢

在研究期內(nèi)，黃河流域綠色能源效率呈“先上升-后下降-再上升”的波動趨勢特征，總體向較好態(tài)勢發(fā)展，如圖1所示。2010—2013年、2016—2020年能源效率值呈現(xiàn)上升趨勢， 2013—2016年呈現(xiàn)下降趨勢。上、中、下游各階段平均能源效率值與黃河流域平均效率值變化趨勢基本一致。上游效率值在0.49～0.77穩(wěn)步上漲，處于低位，2014—2017年上游效率值略高于中游；中游效率值在0.56～0.92變動，并且逐漸接近黃河流段的平均效率值，處于均衡發(fā)展的水平；下游效率在0.76～1變動，處于高位，下游效率值總體高于中上游水平。

3.2 空間演變

除在時序特征上分析得到黃河流域綠色能源效率的波動趨勢特征，還可以從空間上分析分布特征?；?010年、2015年、2020年的綠色能源效率數(shù)據(jù)，剖析其變化的空間分布特征。利用自然斷點法將綠色能源效率值聚類為低效率區(qū)、較低效率區(qū)、中等效率區(qū)、較高效率區(qū)和高效率區(qū)[13]?？傮w上，黃河流域綠色能源效率呈上升趨勢。具體來看：2010年，低效率區(qū)為內(nèi)蒙古；較低效率區(qū)有寧夏和甘肅；中等效率區(qū)有青海和山西；較高效率區(qū)有四川、陜西和山東；河南為高效率區(qū)。2015年，寧夏、甘肅和青海分別由較低效率和中等效率區(qū)變?yōu)榈托蕝^(qū)；內(nèi)蒙古由低效率區(qū)域轉為較低效率區(qū)；陜西和河南有所回落，由較高效率和高效率分別回落到中等效率和較高效率；四川上升到高效率水平。2020年，黃河流域高效率區(qū)占比明顯增加，四川、內(nèi)蒙古、山西、河南和山東為高效率區(qū)；青海、寧夏和陜西效率水平均有所提升。

4 綠色能源效率影響因素

4.1 Tobit 模型

全要素能源效率值是在（0，1]連續(xù)區(qū)間內(nèi)的非連續(xù)性的數(shù)據(jù)，使用最小二乘法容易造成參數(shù)估計的誤差，Tobit模型能夠有效緩解非連續(xù)性數(shù)據(jù)做線性分析的誤差，因此選擇Tobit模型[14]。Tobit模型的一般形式為：

式（4）中，表示被解釋變量綠色能源效率值EFF；影響因素的集合用表示；獨立且服從正態(tài)分布N（0，）；是影響要素的估計參數(shù)。且滿足

若，為實際測算得到的效率值；若，為0，通常設=0。

4.2 指標選取

根據(jù)黃河流域的經(jīng)濟社會條件并借鑒已有研究，選取6個指標探究其對綠色能源效率的影響。（1）產(chǎn)業(yè)結構（IS）：采用第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重反映產(chǎn)業(yè)結構[15]。（2）能源消費結構（ECS）：以煤炭消費總量占能源消費總量的占比反映能源消費結構[16]。（3）政府干預程度（FE）：采用地方公共預算支出占地方生產(chǎn)總值的比重來反映政府干預程度。（4）環(huán)境規(guī)制（ER）：采用各省工業(yè)污染投資完成總額占地方生產(chǎn)總值的比重衡量環(huán)境規(guī)制成效[17]。（5）科技創(chuàng)新（R&D）：使用各省R&D投入總額進行衡量。（6）城鎮(zhèn)化率（UR）：使用年末城鎮(zhèn)人口占總人口的比重衡量城鎮(zhèn)化水平[18]。

4.3 回歸分析

4.3.1 多重共線性分析

首先，采用多元共線性檢驗方法，確保各個因子之間的相互獨立性。其中，方差膨脹因子（VIF）的閾值是衡量多個因子共線性的重要依據(jù)：若VIF的值小于10，則說明各個因子之間不存在共線性關系，反之則存在。由表3可知，各個因子的方差膨脹系數(shù)均小于10，不存在共線性關系，可以進行后續(xù)分析。

4.3.2 影響因素分析

根據(jù)DEA-SBM模型計算得到的綠色能源效率與影響因素做Tobit回歸分析。在一般的線性回歸中，需要考慮固定效應和隨機效應的影響，由于面板Tobit的固定效應估計量被證明是有偏差的。除固定效應的面板Tobit模型外，還包括混合Tobit模型和隨機效應Tobit模型。對回歸方程首先進行隨機效應Tobit回歸，并對其進行LR檢驗，其結果不拒絕原假設，說明無法通過隨機效應Tobit檢驗。因此，本文使用面板混合Tobit進行回歸分析，結果如表4所示。

科技創(chuàng)新在10%的置信水平上對綠色能源效率有積極推動作用， R&D投入強度越高，綠色能源效率越高。加強R&;D投入助于國家基礎和創(chuàng)新建設，提高科技創(chuàng)新能力，促進綠色能源效率。政府干預、環(huán)境規(guī)制與綠色能源效率的系數(shù)在5%的水平上顯著負相關。地方財政支出越多，綠色能源效率越低，其原因說明能源投資建設增加占比遠低于地方財政支出增加占比，需要加大能源建設投資；環(huán)境規(guī)制帶來的成本會同時帶來兩方面的效果。一方面，企業(yè)加大投資用于生態(tài)建設，提高生態(tài)技術，從而提高資源利用效率；另一方面，嚴格的環(huán)境規(guī)制政策會促使企業(yè)提高污染治理力度，用于生產(chǎn)活動的流動資金減少，抑制綠色能源效率的提升。這兩方面造成了環(huán)境規(guī)制對綠色能源效率的負向影響。

5 結論與討論

5.1 結論

（1）從時序變化特征來看，綠色能源效率向較好態(tài)勢發(fā)展，大致呈現(xiàn)先上升-后下降-再上升的分布特征。2010—2013年、2016—2020年呈現(xiàn)上升趨勢，2013—2016年呈下降趨勢，上、中、下游綠色能源效率變化特征具有相同變化特征。黃河流域平均值介于0.6～0.86，上游介于0.49～0.77，中游介于0.56～0.92，接近黃河流域平均效率值，下游介于0.76～1。

（2）空間演變趨勢進行分析，根據(jù)2010年、2015年、2020年的效率值空間變化趨勢來看，在研究時段內(nèi)，低效率水平向中等效率、高效率水平轉變，高效率地區(qū)占比明顯增加。未改變相對效率水平的地區(qū)由于自然斷點法的相對劃分標準上升，因此黃河流域總體綠色能源效率水平有所提升。

（3）驅(qū)動因素對綠色能源效率的影響程度存在差異。根據(jù)回歸結果模型，政府干預程度、環(huán)境規(guī)制在5%的置信水平上對綠色能源效率呈現(xiàn)負向作用，而科技創(chuàng)新在10%的顯著水平上對綠色能源效率具有積極推動作用。

5.2 討論

盡管本文對黃河流域綠色能源效率在指標選取和影響因素方面進行了較為綜合的分析，但仍有待完善之處。我國以煤為原料的火力發(fā)電廠，排放的廢氣中還有氮氧化物、PM10、PM2.5等污染物，此外含有酸堿、油脂和微量元素等有害物質(zhì)，在測算綠色能源效率的指標上，可以將“三廢”和溫室氣體一并引入能源效率測算上，使得能源效率測度更加全面。同時，長江經(jīng)濟帶和黃河流域作為中國兩個重要的發(fā)展區(qū)域，可以對沿線城市的綠色能源效率進行比較分析。

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