對我國制造業的能源替代關系研究

摘要：本文運用超越對數成本函數對我國1978—2005年制造業中的能源與資本、勞動之間的關系進行了分析，發現能源與資本之間存在很強的替代關系，能源與勞動之間也存在較強的替代關系。這種性質的替代關系的存在意味著：在保持給定的產出水平下，政府可以選擇提高能源稅收水平的政策，從而提高能源使用成本，促進資本對能源替代，達到節約能源和減少污染物排放的目的。

關鍵詞：能源；資本；勞動；替代彈性

中圖分類號：F062.1，F206 文獻標識碼：A

文章編號：1002-2848-2007f 031-0001-06

一、導言

提高制造業能源利用效率，促進經濟增長，是國家能源政策的重要組成部分。能源利用效率包括能源技術效率和能源經濟效率，能源技術效率主要是指由生產技術、產品生產工藝和技術設備所決定的能源效率。在短期內，如果能源價格上漲，由于廠商不能調整設備，能源與設備等資本之間無法替代；廠商要減少能源消費，只能降低設備利用率，從而減少了產出。相反，在長期，能源價格的上升，廠商可以調整投入要素，可以使用節能設備，能源與資本就發生替代現象。所以，政府在制定能源政策時，需要分析制造業的能源與非能源生產要素的替代關系。如果制造業的能源與非能源生產要素之間是替代關系，那么實施旨在節約能源的高能源價格政策，可以促進制造業產值的增長；如果制造業的能源與非能源要素之間是互補關系，那么提高能源價格的政策就會降低制造業產值的增長。可見，能源與非能源要素之間的關系是政府制定能源政策時應該考慮的因素。

能源與非能源生產要素之間關系可以用生產要素之間的替代彈性來衡量。衡量這些關系的方法就是求出能源與非能源生產要素之間的替代彈性系數。如果這個替代彈性系數為正數且較大，那么能源與非能源之間的關系是替代關系；如果這個彈性系數為負數，那么能源與非能源之間的關系為互補關系。所以，研究能源要素與非能源生產要素之間的關系實質上是研究這兩者之間的替代彈性系數。

美國學者Ernst R.Berndt和David O.Wood運用美國1947年到1971年的數據，采用超越對數成本函數模型來估計能源與非能源之間的關系，發現能源與資本是互補關系，能源與勞動是替代關系；JanlesM.Griffin和PaulR.Gregory運用九個國家的1955年、1960年、1965年和1969年的數據，采用同樣的模型，發現能源與資本在長期來說是替代關系；Robert S.Pindyck運用加拿大1959—1973年的數據，也用同樣的模型，發現能源與資本是替代關系，能源與勞動是互補關系，并對這些關系的短期和長期的變化進行了分析。盡管能源與非能源之間的關系還沒有得到大家較為一致的認同，但是這一研究方法以及研究的結論為我們進一步了解能源與經濟的關系打開了一扇窗戶。

本文也采用了超越對數成本函數并由該函數構造生產要素份額方程，運用這個方程來研究我國的能源與非能源要素之間的替代彈性系數。結論是：(1)1978年到2005年，我國制造業能源與資本之間存在替代關系，替代彈性σ＝4，9；(2)能源與勞動之間也存在替代關系，σ＝0，67。因此，提高能源稅收水平，提高能源使用成本，會使制造業采用節能技術和設備，加強資本對能源的替代，勞動對能源的替代，增加產出。

本文內容安排如下：第二部分是建立理論模型，第三部分是對統計數字來源的說明，第四部分是運用理論模型對彈性進行估計并對超越對數成本函數的性質進行驗證，最后對全文進行總結。

σ_ij，_ii和ε_ij就是我們所關心的能源與資本、勞動之間的替代彈性系數和需求彈性系數。要計算出這些系數，就要計算出a、b而要估算出a、b，就要對以(3)式和隨機誤差項組成的聯立方程進行回歸，得出解釋變量系數的估計值。在這個聯立方程中，由于三個單方程的和為常數，其隨機誤差項的和為零，所以在進行回歸時去掉其中的一個單方程。在進行參數估計時，需要注意以下幾點：首先，對于單個廠商而言，資本、勞動和能源三種要素的價格是外生變量，但對整個制造業而言，這幾種價格就不再是外生的，它們與隨機誤差項是相關的；其次，在需要估計的聯立方程(本文去掉能源成本份額回歸方程)中，經檢驗，兩個方程的誤差項同期相關；最后，這兩個方程間的殘差項存在異方差。根據以上三個條件，我們選用三階段最小二乘法對這個聯立方程進行回歸。

三、數據來源

本文采用年度數據，使用的樣本區間為1978年到2005年。數據及其估算基本來源于《中國統計年鑒》(1996—2005年)，《新中國五十年統計匯編》，《中國工業年鑒》(2003)，以及中國統計公報(2003—2005年)。除了對部分年份的缺損數據的推算和需要特別處理的數據進行說明外，其他年份的相關原始數據都來源于上述年鑒和公報，文中不再予以說明。

(一)制造業中的資本價格P、資本成本額及其在制造業總成本中所占份額

1、制造業的資本價格指數采用固定資產投資價格指數(1978=100)，該指數來源于《計量經濟分析方法與建模Eviews應用及實例》。

2、制造業中的資本是指資本成本。

(1)從1999年到2002年的情況來看，全國制造業產值約占工業總產值的88％，所以假定在1978—2005年全國制造業的資本存量估計為全國工業凈產值的88％。

(2)國家統計局1992年公布的企業固定資產折舊率為5.5％。2002年，全國工業企業的固定資產凈值為62820.3億元，同年的三年到五年期法定貸款年利率為5.58％，該年12月底全國金融機構中長期貸款余額為48642億元。假設這些中長期貸款余額都是工業企業貸款，那么全國工業企業每年要支付大約是固定資產凈值的0.05％的利息。假設折舊率為5％，這樣全國工業企業每年要支付大約相當于總固定資產凈值的6％的成本。因此，可以把制造業資本存量的6％作為制造業的資本成本。這個成本與制造業的總成本(TC)之比就是資本成本份額％。

(二)制造業中的勞動價格P、勞動成本額及其在制造業總成本中所占的份額

1、制造業勞動的價格是指職工的平均工資。1978年、1980年和1985年—1988年的制造業工人平均工資來源于《中國統計年鑒1996》，1989—2000年的制造業工人平均工資來源于《中國統計年鑒2003》。1979、1981、1982、1983年的制造業工人工資是該年工資總額與職工人數之比，該年工資總額和職工人數的數據來源于《新中國50年統計匯編》。2005年制造業工人工資是由上年收入和本年城鎮居民可支配收入實際增長率測算出來的。以消費品價格指數(1978＝100)算出各年制造業工人平均實際工資。最后再以1978年為基期，計算出勞動價格指數。

2、制造業中勞動成本額 (1)制造業中勞動力。本文中的勞動力數量是指制造業中就業人數，不是勞動時間，也沒有對不同效率的勞動進行分類和加權折算。

1978年、1980年、1985年、1988年的制造業中就業人數來源于《中國統計年鑒1996》；1989—2002年制造業中就業人數來源于《中國統計年鑒2003》。1979年到1984年制造業中就業人數是這樣推算的：1978年制造業就業人數與1978年第二產業就業人數之比為0.7677，1980年制造業就業人數與1980年第二產業就業人數之比為0.7654，1985年制造業就業人數與1985年第二產業就業人數之比為0.7138。因此，可以假設在1978年到1985年制造業中就業人數在第二產業就業人數中所占比例是下降的。以假設每年下降0.001來逐年計算出1979年到1984年制造業中就業人數。

關于2003年和2005年制造業就業人數的推算：根據2005年國家統計公報，2004年制造業的就業人數為8390.5萬人，2005年城鎮新增就業人數970萬。2003年第二產業固定資產投資增速很快，所以就業不會減少，2002年為8307萬人，2004年為8390.5萬人，則估計2003年制造業中就業人數為8345萬人。2004年第二產業中就業人數大約是二、三產業就業人數的50.66％，制造業就業人數(單位就業)約占第二產業就業人數的54.26％；因此，2005年制造業中新增就業人數應該為235萬人，總就業人數達8625.5萬人。

(2)制造業中勞動成本額。年成本額就是制造業中每年就業人數與該年職工平均實際工資額的乘積。年成本額占制造業該年總成本的比重就是勞動成本份額。

(三)制造業中的能源價格P、成本額及其成本份額的估算

1、制造業的能源價格指數。本文以燃料動力購買指數作為制造業能源價格指數。其中，1978—1979年燃料動力購買指數以該時期農村工業品零售價格總指數代替；1980—1988年燃料動力購買指數以該時期煤炭出廠價格指數代替；2005年燃料動力價格上漲8.3％，所以該年燃料動力購買指數為2004年燃料動力購買指數的1.083倍。以1978年為基期，計算出1978年到2005年能源價格指數。

2、制造業的能源成本額

(1)能源消費量。根據《中國統計年鑒2001》的數據，1989年和1990年能源消費總量分別是96934萬噸標準煤和98703萬噸標準煤，其中制造業能源消費量分別為58515.81噸標準煤和59670.91萬噸標準煤。這兩年制造業能源消費量占能源消費總量的比重大約是0.604，以這個比率來測算1978—1992年制造業能源消費量。2003年制造業能源消費量在該年能源消費總量中的比重是0.545，根據這個比率可以測算出2004年和2005年制造業能源消費量。

(2)能源成本額是能源消費量與能源實際價格的乘積。因為難以找到我國每年能源價格數據，以2000年每噸原煤的價格平均為206.54元為基礎，把原煤折算成標準煤，再以每年能源價格指數計算出能源的實際價格。制造業中能源成本額與該行業總成本之比就是能源成本份額。

經過推算得到的我國1978年到2005年制造業的資本、勞動和能源的價格指數和資本、勞動和能源成本在制造業總成本中所占的份額。從表中可以看出，從1978年到1984年，制造業中能源價格增長率幾乎與資本和勞動力價格增長率相同；從1985年到2005年，制造業中的能源價格增長率持續提高，高于資本價格和勞動力的價格的增長率；在1997、1998和1999年三年中能源價格增長率幾乎相等，沒有變化，反映了當時我國能源供給較為充裕的情況。

四、估計結果

從(8)式可以看到，關于S_k式的R²值是0.94，D.W的值是1.83；關于S_t，式的R²的值是0.67，D.W的值是1，83；關于s；式R2的值是O，95，D，Ⅳ的值是2.35。

這里需要注意兩點：第一，由于要素的需求份額方程為S_i＝P_i/C大于零，所以可以驗證要素需求函數，也嚴格大于零；第二，根據(8)式所估計的參數可以驗證方程組的加邊海賽矩陣是負半定的，也就是說，本文所選擇的關于生產要素價格的超越對數成本函數是擬凹函數。根據這兩點，運用超越對數成本函數(1)式來估計1978—2005年我國制造業中能源與資本、勞動之間的替代彈性不僅是可能的，而且是合理的。

根據(8)式中的各個參數值和(4)式、(5)式和(6)式，分別計算AES和生產要素的價格需求彈性。

從1978年到2005年，1、制造業中的能源需求價格彈性S_ee＝-1.57。說明能源需求對價格的變動是較為敏感的。

2、制造業中的能源與資本之間的ALLEN偏替代彈性σ_ke＝4.9，說明能源與資本之間存在較強的替代關系。價格交叉彈性為ε_ke＝0.84，ε_ke＝1.2。

3、制造業中的能源與勞動之間的ALLEN偏替代彈性σ_ke＝0.67，說明能源與勞動之間存在替代關系，但遠沒有能源與資本之間的替代關系強烈。價格交叉彈性分別為ε_le＝0.12，ε_el＝0.39。

4、制造業中的資本與勞動之間的ALLEN偏替代彈性σ_kl＝1.09，說明勞動與資本之間存在替代關系。價格交叉彈性為ε_kl＝0.64，ε_lk＝0.12。

五、結論

1978—2005年我國制造業中能源與資本之間存在較強的替代關系，且能源需求對價格較為敏感。這就意味著能源價格的提高，制造業提高了能源利用效率，使用更能節約能源的技術。因此，在給定制造業產出水平情況下，如果能源與資本之間存在替代關系，那么通過提高能源稅收水平，從而提高制造企業使用能源的成本，激發了企業節能的積極性。這樣，企業就會加大節能技術的投資，提高能源利用率，加快資本對資源的替代，使得制造業對能源的需求相對減少。這對于降低我國制造業的能耗水平，緩減我國能源緊張，保護環境意義重大。這在一定程度上可以解釋近年來能源價格水平雖然不斷快速上漲，但工業的產值(主要是制造業的產值)增長率還在持續的上升這一現象。另外，我國制造業中能源與勞動之間替代彈性平均來說也較大，這說明勞動與能源之間仍然是替代關系。這是因為能源價格的提高使得資本投入增加，而資本投入的增長又對勞動有替代作用，這樣，能源價格的提高會減少制造業中勞動的投入。

另外，指出本文研究的不足之處是很重要的。本文在研究我國制造業的能源與非能源之間的替代關系時，假設企業行為是追求成本最小化，而且制造業所使用的生產要素的價格是競爭市場所形成的。但是，從1978年到現在，電力價格和石油價格還由國家控制，煤炭價格也不完全由市場決定。制造業中國有企業職工的年工資水平沒有充分反映包括私營企業、外資企業等全社會的制造業工人的工資水平，國有企業勞動力的工資在這一段時間的很長時期內還不是由市場決定的，不少國有企業存在預算軟約束，因此，本文的假設就與現實情況不完全相符合。盡管如此，如果我們觀察這個時期制造業中能源與非能源生產要素之間的替代彈性系數，我們就可以大致了解能源與非能源要素在其相對價格變化時它們之間的替代狀況，從而正確的理解能源價格變動與制造業產出的關系。