文/王 科魏一鳴
1北京理工大學管理與經濟學院 北京 10 0 0 8 1
2北京理工大學能源與環境政策研究中心 北京 10 0 0 8 1
我國區域能源效率指數分析與展望*
文/王 科1,2魏一鳴1,2
1北京理工大學管理與經濟學院 北京 10 0 0 8 1
2北京理工大學能源與環境政策研究中心 北京 10 0 0 8 1

我國經濟的快速增長伴隨著能源利用效率偏低、碳排放量快速上升的壓力,對能源效率的合理測度和全面分析,是認清我國當前經濟發展、能源使用和二氧化碳排放綜合效益情況的重要環節。本文根據我國“九五”以來的區域經濟社會發展、能源消費和二氧化碳排放數據,采用全要素能源環境效率評估模型,測度1997—2009年間我國30個省區市的全要素能源效率,構建不同維度的能源效率指數,對我國東中西部地區以及各省區市的能源效率差異情況、波動情況、均衡情況和貢獻情況進行分析和比較,并對“十二五”時期的能源效率情況進行展望。
能源消費,碳排放,效率評估
改革開放30余年來,我國經濟保持了長期的高速增長,經濟社會發展取得了巨大成就,但與此同時也集中遇到了種種資源開發、能源利用和環境保護問題。我國經濟快速增長所伴隨的能源利用效率較低、溫室氣體排放快速上升、環境質量持續下降等壓力已成為我國政府和民眾以及國際社會關注的焦點。1997—2009年是我國“九五”到“十一五”計劃(規劃)實施的重要時期,期間我國GDP、能源消費總量、化石燃料燃燒導致的二氧化碳排放量增長迅速。對能源效率的合理測度和全面分析,是認清我國當前經濟發展、能源使用和二氧化碳排放綜合效益情況的重要環節,也是國家制定能源政策的必要前提。
這一時期,我國除西藏、臺灣、香港和澳門外的30個省、自治區和直轄市的能源消費總量增長迅速,年均增速達8.3%,其中煤炭、石油和天然氣消費總量分別增加約2.2倍、1.9倍和4.9倍[1]。2009年能源消費總量排名前5位的地區依次為山東、河北、廣東、江蘇和河南。這一時期,化石燃料燃燒導致的二氧化碳排放量快速上升,根據初步測算,2009年全國30個省區市二氧化碳排放總量較1997年增長了近2.7倍,年均增長8.5%[2]。2009年排放量排名前5位的地區依次為:山東、河北、江蘇、內蒙古和遼寧。
本文基于含非期望產出的數據包絡分析方法,結合窗口分析技術,構建全要素能源環境效率評估模型,采用我國30個省(區、市)1997—2009年的GDP、資本存量、就業人口、能源消費總量、化石燃料燃燒導致的二氧化碳排放量等數據[1-3],測度我國區域全要素能源效率,從時間維度和空間維度構建我國區域能源效率指數,對各地區能源效率的差異情況、波動情況、均衡情況、貢獻情況及影響能源效率的因素進行分析和比較。限于數據可獲得性,研究對象不包括西藏、臺灣、香港和澳門,30個地區劃分為東中西部三大區域。
2.1 我國區域能源效率基本情況
1997—2009年我國30個地區的能源效率及其排名情況如表1所示。其中效率值由各地區實際投入(資本存量、就業人口、能源消費總量)和產出(GDP、轉化后二氧化碳排放量)的加權組合,同位于最優生產前沿面上的該地區的理想投入和產出的加權組合之間的差距確定,效率值處于(0,1)區間,越大代表效率越高。
這一時期我國區域能源效率的全國均值呈小幅波動、穩中略升趨勢,其中“九五”后4年的能源效率小幅上升,“十五”期間的能源效率小幅下滑,“十一五”前4年能源效率值開始回升,整個考察期內,全國平均效率值上升了4.93%。東部地區平均能源效率始終高于全國水平,且波動幅度較全國平均水平稍大,其中1997—2000年和2006—2009年持續上升,2001—2005年持續下降。中部地區和西部地區的平均能源效率始終低于全國水平,中部地區能源效率除在2001—2002年間和2004—2006年間出現微小下跌外,在整個考察期內總體大幅上升了9.14%,同期西部地區能源效率沒有明顯的上升或下降,“九五”后4年,西部地區能源效率一度高于中部地區,進入“十五”和“十一五”后,中部地區開始超越西部地區。
從技術效率、純技術效率和規模效率分解情況來看,這一時期我國能源領域的技術進步是促進全要素能源效率提升的主要原因,而從三個地區效率變化的差異情況來看,技術進步對能源效率提升的效應,從東部地區向中部地區和西部地區逐漸減弱。東部地區的廣東、浙江、福建、上海等地區自身資源相對貧乏,但能源利用高效,而能源資源較為豐富的山西、陜西、貴州、內蒙古等中西部地區的能源利用效率則較低。東部地區的技術條件較為優越,基礎設施條件便利,對外開放程度也較高,經濟增長強勁,為節約能源和降低排放提供了有力支撐。中西部地區的市場化程度較低,能源領域的技術水平較弱,加之長期以來東西部區域經濟發展不均衡格局造成了其能源資源配置效率低下。另外,一些經濟發展相對落后的地區,如云南、青海、海南等,其技術條件和開放程度弱于東部沿海發達地區,但其高耗能、高排放的產業比重相對較低,在綜合考慮和能源利用效率和碳排放特點的情況下,也表現出較高的能源效率水平。
根據1997—2009年、“九五”后4年、“十五”期間和“十一五”前四年各地區能源效率均值,可以將30個地區劃分為高能源效率、較高能源效率、較低能源效率和低能源效率4類地區。分組情況如表2所示。
從總體情況看,高能源效率地區絕大多是集中在東部,沒有任何中部省區進入該類地區;6個較高能源效率地區中東部2個,中部1個,西部3個;較低能源效率地區大多集中在中部;低能源效率地區大多集中在西部。根據各地區在“九五”到“十一五”時期的分組演變情況可進一步將30個地區的能源效率變化歸納為:(1)保持高或較高能源效率的地區:東部的福建、海南、廣東、遼寧、天津、北京、浙江、江蘇,西部的云南、青海;(2)仍停留在較低或低能源效率的地區:東部的山東、河北,中部的江西、河南、湖北、吉林、山西,西部的廣西、貴州、甘肅、陜西、內蒙古;(3)能源效率改進的地區:上海、安徽、湖南、黑龍江、重慶、四川;(4)能源效率有所退步的地區:寧夏、新疆。

表1 我國30個地區能源效率及其排序情況
從我國30個地區能源效率均值看,各地區能源效率不均衡情況比較明顯,如圖1所示。東部地區中除河北和山東的能源效率表現較差外,其他地區的能源效率均在0.8以上,整體上看東部能源效率最高且各地區效率分布較為均衡;中部地區中安徽的能源效率表現最好,山西表現最差,雖然其余地區的效率都在0.7上下,但整體上看中部能源效率偏低,各地區效率分布較不均衡;西部地區中云南、青海、寧夏表現很好,能源效率值接近1,但貴州、陜西、甘肅、新疆、內蒙古的表現很差,能源效率基本都低于0.6,整體上看西部地區能源效率分布很不均衡,高效率和低效率地區的能源效率差異巨大。

表2 我國30個地區能源效率分組及其變化情況

圖1 1997—2009年全國30個地區能源效率均值差異情況
這期間曾在特定年到達過能源效率前沿面的地區數量東部為7個(北京2次、天津3次、遼寧7次、上海1次、福建9次、廣東6次、海南9次),西部為2個(云南9次、青海2次),中部只有1個(安徽1次)。例如東部的福建在1997—1998年、2001—2004年、2007—2009年三個時期均位于效率前沿面上,中部的安徽在2009年位于效率前沿面上,西部的青海在1997—1998年間位于效率前沿面上。2009年東部的北京、天津、遼寧、上海、福建、廣東、海南,中部的安徽,以及西部的云南,均達到能源效率前沿面,這些地區可作為衡量當年產業結構和能源消費結構類似的其他地區節能減排潛力的參考,及通過推動技術進步和調整能源消費結構以提升能源效率的標桿。
從1997—2009年全國30個地區能源效率的變異系數,以及東中西部內部各地區能源效率的變異系數整體來看,西部各地區間的能源效率差異高于東部和中部各地區,“九五”期間東部各地區之間的能源效率差異大于中部,“十一五”期間東部各地區之間的能源效率差異小于中部。1997—2009年我國30個地區之間的能源效率差異沒有隨時間變化呈現明顯的擴大或收斂趨勢;西部各地區之間的能源效率差異和東部各地區之間的能源效率差異也沒有隨時間變化發生明顯的改變,但在2006年以后出現小幅下降的跡象;中部各地區之間的能源效率差異呈逐年擴大趨勢。
“十一五”時期西部地區內部和東部地區內部的能源效率差異呈現出的收斂跡象,以及兩個區域整體能源效率上升的情況共同說明,兩個區域內部能源效率低的地區能源效率增長的速度要高于能源效率高的地區,區域內和區域間的先進能源技術的擴散,一定程度上加速了低能效地區追趕高能效地區的步伐。而這一時期中部地區工業化速度的加快,以及高耗能、高排放行業向中部地區中能源資源豐富省份的轉移,加大中部地區能源效率提升壓力的同時也擴大了中部地區內部能源效率的差異。
2.2 我國區域時間維度能源效率指數分析
以2005年為基準年,根據各地區能源效率計算其1997—2009年間的時間維度能源效率指數,可更加明顯的反映各地區縱向(時間)上的效率變化趨勢。如圖2顯示的1997—2009年全國平均時間維度能源效率指數變化可以劃分為三個區間,1997—2001年處于上行區間,2001—2005年處于下行區間,2005年之后又進入上行區間,整個時期內全國平均指數上升近5%。除1997和1998兩年能源效率指數低于基準的2005年外,其他年份指數值均接近或高于基準年。

圖2 1997—2009年全國30個地區平均時間維度能源效率指數變化情況
這一時期我國東部平均時間維度能源效率指數變化趨勢與全國趨勢基本一致,也呈先升后降再升的過程,兩個轉折點分別出現在2001年和2005年。中部平均時間維度能源效率指數總體呈上升趨勢,2009年較1997年增長近9%,變化趨勢在1997—2001年和2006—2009年期間與全國趨勢基本一致。西部平均時間維度能源效率指數呈現一定幅度波動,2000—2004年處于下行區間,2004—2009年處于上行區間,變化趨勢在2002—2004年和2005—2009年期間與全國趨勢基本一致。
由于東部地區經濟總量、能源消費量和碳排放量在全國所占的比例較高,東部地區的能源效率變化趨勢對全國的影響最為顯著,使得同期全國的能源效率平均變化情況與之高度一致。此外,2001—2005年間西部地區能源效率的下降,以及2006年后中西部地區能源效率的上升,對同期全國的能源效率平均變化也產生較大影響。
根據近年的發展經驗和之前的研究[4],我國高速的經濟增長往往是由更高速度的工業增長推動的。當經濟增速處于較高區間(年增速大于10%)時,工業增速往往更高,而同期第三產業的增長相對緩慢,工業增長較快也往往意味著能源需求增長較快,我國在2002—2006年間的經濟發展屬于上述狀態。當經濟增速處于較低區間(年增速小于10%)時,工業和第三產業的增速基本相當,此時能源消費增速也較慢,例如在1997—2001年間的狀態。
1997年開始,由于受到國內需求低迷和東南亞金融危機的影響,我國經濟進入低谷,能源密集型行業增長速度基本上與工業增速保持同步,主要耗能產品(水泥、粗鋼、精煉銅等)產量的增長速度均低于工業增加值的增長速度,且主要耗能產品的單產能耗下降較快,這為能源強度的下降發揮了重要作用,也是1997年以來能源效率指數提升的主要推動力量。2002年開始,我國經濟進入了新一輪的高速增長期,工業化進程顯著加快,能源消費量增速也大大加快,2006年與2002年相比,粗鋼、電解鋁和水泥產量都增加了1倍以上,高耗能產品產量增速遠高于經濟增速和工業增速,這是造成2001年以來能源效率指數下降的主要原因。為扭轉能源消耗增長過快、工業能源強度上升的勢頭,2006年中央政府提出要在“十一五”時期實現單位GDP能耗下降20%的目標(該目標被進一步分解到各省級行政單位),并制訂了一系列相關的法律、行政和經濟措施,這些措施使得2007—2009年的能源強度有了顯著的下降,也促進了能源效率指數的顯著提升。
2.3 我國區域空間維度能源效率指數分析
以能源效率全國年均值為基準,計算東中西部1997—2009年間和“九五”到“十一五”期間的空間維度能源效率指數,可以反映出各地區橫向(空間)上的效率分布和效率貢獻情況。按1997—2009年平均空間維度效率指數分析,東部指數均值高于全國平均水平約15%,中部和西部指數均值分別低于全國平均水平約8%和10%。分別從“九五”到“十一五”時期看,東部能源效率對全國的貢獻始終為正,中西部能源效率對全國的貢獻始終為負,中部與全國平均水平的差距“十五”期間以后有所減小,西部與全國平均水平的差距在“十一五”期間較“九五”期間有所增大。
以各年能源效率全國均值為基準計算30個地區1997—2009年間的空間維度能源效率指數,區域能源效率對全國能源效率貢獻指數為正的地區包括:北京(21)、天津(24)、遼寧(25)、上海(21)、江蘇(13)、浙江(15)、福建(26)、廣東(26)、海南(26)、安徽(15)、四川(1)、重慶(4)、云南(26)、青海(25)、寧夏(19);貢獻指數為負的地區包括:河北(-25)、山東(-3)、山西(-27)、吉林(-11)、黑龍江(-3)、江西(-8)、河南(-13)、湖北(-16)、湖南(-1)、貴州(-45)、陜西(-28)、甘肅(-50)、新疆(-24)、廣西(-2)、內蒙古(-34)。
東部地區特別是沿海地區的人員和資本流動比較自由和頻繁,內外貿易較為發達,對外資的吸引較為便利,對提升能源效率技術的引進消化和吸收較為充分,各產業部門整體能源效率在全國處于較高水平,另外東部地區的技術進步對能源效率的提升發揮了主導作用,其能源效率對全國的正向貢獻也較大。中西部地區由于地理位置相對封閉,經濟發展水平相對落后,較難從貿易和投資中獲取更多的先進技術和人才支持,自身的技術水平也相對落后,另外由于過去我國東中西部區域經濟發展非均衡戰略的影響,中西部的發展長期處于劣勢,能源效率呈現對全國的負向貢獻。
以各年能源效率全國均值為基準計算的30個地區“九五”到“十一五”期間的空間維度能源效率指數顯示(如圖3),除山東、黑龍江、湖南、四川、重慶外的其他地區能源效率對全國的能源效率的貢獻情況與1997—2009年間的情況一致,上述5個地區的能源效率貢獻情況發生了逆轉,山東的貢獻情況由正變負,黑龍江、湖南、四川、重慶的貢獻情況由負轉正。

圖3 三個時期全國各地區空間維度能源效率指數變化情況
隨著西部大開發、中部崛起以及振興東北老工業基地等戰略的提出和相關政策的實施,部分能源效率較低的地區得到了優惠政策的支持,投資環境得以改善,在吸引投資的過程中利用先進技術的機會不斷增加,技術進步對能源效率的提升作用日趨顯著,如四川、重慶、湖南、黑龍江的能源效率對區域和全國的貢獻就發生了由負轉正的積極變化。但與此同時由于受到能源供應緊缺和能源跨區運輸能力有限的約束,一些能源消耗量大、碳排放量大的產業開始向中西部能源資源較為豐富的地區轉移,使得諸如山西、新疆、內蒙古等地區的能源效率對全國的負向貢獻更加突出。
考慮我國當前的經濟改革、體質轉型、工業化和城鎮化、能源市場等特點,以全國30個地區的能源效率指數為被解釋變量,以可能影響能源效率的多種因素為解釋變量進行回歸分析,進一步從技術進步、經濟結構、工業化水平、能源價格、政府對市場干預程度等方面開展能源效率指數的影響因素分析可以發現:
(1)以科技研發經費投入占GDP比重度量的技術進步對全國和東中西部地區能源效率指數的提升均有顯著的正向作用,但作用大小不同,東部最明顯,中部次之,西部作用最弱。從全國來看,科研經費投入占比每提高1%,能夠促進能源效率指數提升9.76% 。 增加科研經費比重,有助于提升企業自主研發能力。
(2)以工業增加值占GDP比重度量的工業化水平對全國和三大地區能源效率指數的提升均有負面影響,其中對全國、東部和中部的負面影響顯著,對西部的負面影響不顯著。從全國來看,工業增加值占比每提高1%,能源效率指數下降26.9%。工業中的高耗能、高排放的能源密集型行業的比重較一產和三產中的比重高很多,工業與能源資源環境的協調程度較其他產業弱。
(3)第三產業增加值占GDP比重度量的經濟結構調整對全國和三大地區能源效率指數的提升均有積極影響,其中對東部地區的影響較中西部地區大,但整體來看結構調整對能源效率提升的影響均不顯著。當前我國仍處于加速工業化時期,以重化工業為主的高能耗、高排放行業發展迅速,其能源強度一直處于較高水平,三產在經濟中的比例仍偏低,其對能源效率的提升作用有限,特別是西部地區經濟結構調整過程相對緩慢,結構調整對能源效率提升的作用明顯低于東部地區。
(4)能源價格的提高對全國和三大地區能源效率指數的提升均有正面影響,但影響均不顯著,其中對東部地區的影響高于全國水平,對中西部地區的影響低于全國水平。我國在能源價格領域的改革近年來逐漸深化,能源領域的市場機制開始建立,能源價格的提升對能源效率提升的作用初步顯現,但由于不同地區之間經濟發展水平、市場化水平和能源資源稟賦存在巨大差異,能源價格提升時,能源資源較為稀缺的東部地區更容易通過市場資源配置提升能源效率。
(5)以政府財政支出占GDP比重度量的政府對經濟的干預程度對全國和三大地區能源效率指數的提升均有負面影響,但影響均不顯著。從全國來看,政府的干預對能源效率的影響雖然存在,但影響力非常有限。東部地區的能源資源的市場化程度較高,市場配置資源對經濟發展的促進作用明顯,相對來看,政府干預對東部能源效率的影響最小,對西部能源效率的影響最大。
“十一五”時期以來,我國整體能源效率和東中西部能源效率都存在不同程度的上升,2006—2009年間,全國平均能源效率指數上升2.9%,其中東中西部平均能源效率指數也分別上升了4.7%、2.3%和1.4%。如果繼續保持合理較快的經濟增速,有效執行已有的節能減排措施,并繼續出臺新的節能政策,“十二五”時期我國整體能源效率和東中西部地區的能源效率還將持續改進。
參考30個地區2006—2009年間能源效率指數變化趨勢判斷“十二五”時期:(1)在繼續貫徹現有節能政策前提下,能源效率將繼續保持較高水平的地區:天津、遼寧、福建、廣東、海南、云南、青海;(2)在現有節能政策的促進和新出臺節能政策的支持下,能源效率在一定程度上還將繼續提升的地區:北京、上海、江蘇、浙江、安徽;(3)當前能源效率呈現出上升趨勢,且提升空間較大,在重大節能政策支持下,能源效率有望持續提升的地區:山東、黑龍江、湖北、湖南、四川、重慶;(4)當前能源效率較低,改善趨勢不明顯,甚至存在下降風險,需要有效貫徹已有節能政策,并在新的重大節能政策支持下才有可能實現能源效率持續改進的地區:河北、山西、吉林、江西、河南、貴州、陜西、甘肅、寧夏、新疆、廣西、內蒙古。
2011年8月31日,國務院公布了《“十二五”節能減排綜合性工作方案》,其中規定了“十二五”節能減排主要目標:2015年全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算),較2010年和2005年分別下降16%和32%[5]。該節能減排目標也被分解到各地區。
根據預測[6],“十二五”末期,我國一次能源消費量將達到約43億噸標準煤,化石燃料燃燒導致的二氧化碳排放量約為91.8億噸,屆時若“十二五”各地區節能目標得以按期按量實現,按本文方法并結合上述預測情景,測算得到的2015年全國30個地區的全要素能源效率與其“十一五”時期的平均水平相比漲跌互現。以2010年為基準,東部北京、河北、上海、江蘇、浙江、山東的能源效率有望提升3%—5%,天津、遼寧、福建、廣東、海南的能源效率基本持平。中部安徽、江西、河南的能源效率可以提升1%—4%,湖南、山西、吉林和黑龍江則有可能出現1%—5%的能源效率下降,湖北的能源效率基本持平。西部能源效率可能發生下降的地區包括四川、重慶、貴州、青海、寧夏、新疆,降幅最大可能接近8%,基本持平的地區包括云南、陜西、廣西,有望上升的地區包括甘肅和內蒙古,升幅約為1%—4%。在全要素能源效率框架下,到2015年“十二五”時期結束時,上述能源效率可能下降的地區,在努力完成國務院規定的“十二五”節能目標的過程中,還需要出臺新的針對性節能政策,推動節能減排技術進步,調整經濟結構和能源消費結構,統籌協調經濟增長和能源使用,以實現全要素能源效率的持續提升。
(1)更加重視技術進步對推動能源效率提升的重要作用;加大能源領域技術引進和研發的力度,促進先進技術、管理經驗從東部向中西部地區擴散,隨著產業的地區轉移,中西部地區在發揮本地區能源資源豐富的優勢時,更要重視對高能耗、高排放產業的合理控制和節能降耗技術的引進吸收。
(2)相比東部地區,中西部地區應該更加強調通過轉變經濟增長方式、加快經濟結構調整來促進能源效率的提升。
(3)繼續推進能源價格改革,創新能源定價機制,使能源價格能夠更好的反映市場供需關系、能源資源的稀缺性、污染排放的治理成本等,逐步減少政府對能源市場的干預,特別是在中西部地區加快能源市場化改革,促進能源效率提升。
(4)推動地區之間節能減排技術的交流合作,縮小三大地區之間和內部各省區市之間的能源效率差距,逐步推進各地區同類行業能源強度的下降與趨同,進而促進能源效率的整體提升。
(5)合理化經濟增速和投資增速,在短期內能源消費總量和碳排放總量還將持續增長的情況下,通過推動單位GDP能耗和碳排放下降,實現全要素能源效率的提升。
1國家統計局能源統計司.中國能源統計年鑒.北京:中國統計出版社,1998-2010.
2魏一鳴等.中國能源報告(2008):碳排放研究.北京:科學出版社,2008.
3中國統計年鑒編輯部.中國統計年鑒.北京:中國統計出版社,1998-2010.
4魏一鳴,廖華等.中國能源報告(2010):能源效率研究.北京:科學出版社,2010.
5國務院.“十二五”節能減排綜合性工作方案.http://www. gov.cn/zwgk/2011-09/07/content_1941731.htm,2011-9-7.
6廖華,魏一鳴.“十二五”中國能源和碳排放預測與展望.中國科學院院刊,2011,26(2):150-153.
AbstractChina's rapid economic growth was accompanied by low energy utilization efficiency and rapid increase of CO2emissions.A reasonable measure and comprehensive analysis of China's regional energy efficiency is quite essential for characterizing the current economic development,energy consumption and CO2emissions in China.By applying a total-factor energy and environment performance evaluation method,this paper measured the energy efficiency of China's 30 regions for the period of 1997-2009.Several energy efficiency indexes were further constructed so as to comparatively analyze the states of variance,fluctuation,balance and contribution of China's energy efficiency.The expected energy efficiency in 2015 was forecasted at the end of this paper.
Keywordsenergy consumption,CO2emissions,efficiency evaluation
王 科 北京理工大學博士后。1983年8月生,北京人。管理學博士。北京航空航天大學與University of Illinois at Urbana-Champaign聯合培養。主要研究領域:能源經濟系統建模及應用、資源與環境管理、能源與氣候政策、數據包絡分析。已發表論文10余篇,主持或參與國家自然科學基金、博士后基金、“973”計劃等多項科研課題。E-mail:wangke03@ yeah.net
China’s regional energy efficiency index analysis and forecasting
Wang Ke1,2Wei Yiming1,2
(1 School of Management and Economics,Beijing Institute of Technology 100081 Beijing 2 Center for Energy&Environmental Policy Research,Beijing Institute of Technology 100081 Beijing)
10.3969/j.issn.1000-3045.2012.04.013
*本研究得到國家自然科學基金項目(71101011, 71020107026)和博士后基金項目(20110490298)及973課題(2012CB95570001)的部分支持
修改稿收到日期:2012年2月20日