區域工業行業能源效率的比較研究

摘要：本文運用DEA方法對兩廣地區工業行業能源效率和要素冗余進行測算。結果表明，廣西大部分行業的能源效率高于廣東。廣東行業能源效率在考察期內較穩定，中高技術行業較高，低技術行業普遍較低，且相差較大。廣西能源效率在各行業中表現良好，相差不大。廣東要素投入冗余較少，而廣西則較多，要素冗余主要存在于能源效率低的行業。進一步對能源效率影響因素的回歸分析證實，廣東的工業化水平、勞動力和固定投資基本都表現對中高技術有促進作用，對低技術行業有抑制作用；廣西則表現相反。而能源價格的提高對兩地區各行業都有提高能源效率的作用。

關鍵詞：能源效率；要素冗余；影響因素；DEA

一、引言

近年來，工業的高速增長推動了中國經濟規模的持續擴大，同時工業行業的能源消費總量也迅猛增加。工業部門的節能對全國的節能將起主導和決定性作用。那么，如何在保持經濟高速穩定增長的同時減緩能源消耗，做到“低投入、高產出”，是值得我們思考的問題。能源效率是指單位能源所帶來的經濟效益多少的問題。在研究中國能源效率問題上，大多數文獻都集中在全國或某一區域、某一行業的能源效率的變動趨勢上，對于地區間分行業能源效率差異及影響能源效率的因素的研究較少。因此，很有必要通過地區間的比較研究工業行業的能源效率問題。本文運用DEA方法對兩廣地區的工業行業能源效率進行實證研究，力求找出地區間工業行業效率差異及產生的原因，建立能源效率影響因素的模型并進行計量檢驗。

二、研究方法與數據處理

（一）研究方法

本文將使用非參數估計的DEA（數據包絡分析）方法展開研究。DEA是一種運用線性規劃的數學過程，用于評價決策單元（DMU）的效率，其目的就是構建出一條非參數的包絡前沿線，有效點位于生產前沿上，無效點處于前沿的下方。此外，由于本文關注的是投入要素，因此將采用CRS假設下基于投入法的DEA模型。

（二）數據處理

以1997～2008年廣東和廣西主要的八大工業行業的GDP作為產出要素，以資本存量、勞動力和能源消費量作為投入要素來進行能源效率分析。（八大工業行業分類如下：煤炭采選業包括煤炭開采業和洗選業；食品、飲料和煙草制造業包括農副食品加工業、食品制造業、飲料制造業和煙草制品業及它們相關的制造業；電力工業包括電力、熱力的生產和供應業；化學工業包括化學原料及化學制品制造業；冶金工業包括黑色金屬、有色金屬冶煉及壓延加工業，金屬制品業；機械工業包括通用、專用設備制造業，交通運輸設備業。GDP以各行業工業增加值表示，資本存量由固定資產年平均余額表示，勞動力用行業全部從業人員年平均人數表示，能源消費量用折合后的標準煤消耗量表示。

根據年鑒中對工業行業的定義和分類，我們選取了八大工業行業進行數據整理分析，其中年鑒中行業工業增加值均以當年價格按生產法計算得來。各變量的統計性描述見表1和表2。

通過上表可以看出，在均值指標中，廣東省工業行業增加值是廣西地區的近10倍，資本存量是廣西地區的近3/4，勞動力是廣西地區的近8倍，能源消費是廣西地區的近3倍。

三、實證結果分析

（一）兩地區能源效率得分分析

根據DEAP2.1軟件包可以計算得到廣東廣西八大工業行業1997～2008年的能源效率得分，見表2和表3。

通過表2和表3可以看出，廣東工業行業能源效率最高的是電力工業和機械工業，廣西得分最高的為電力工業和食品、飲料和煙草制造業。兩省區能源效率得分最低的行業均為煤炭采選業和非金屬礦物制品業。其中，廣東得分最低的兩個行業能源效率均在0.5以下，遠低于總體得分0.766。廣西得分最低的兩個行業能源效率都在0.6左右，與總體得分0.832比較接近。此外，廣東工業行業能源效率平均得分比廣西低0.066，就該指標而言，廣西略勝一籌。與前文的表1得出的結論不相一致，說明投入要素、產出之間的比例與能源效率之間的關系并不是簡單線性關系。

廣東工業能源效率的優勢行業比較突出，電力工業，機械工業，食品、飲料和煙草制造業和化學工業能源效率均在0.960以上，均位于前沿曲線上，而其他行業得分則均低于平均值，效率最高行業與最低行業相差0.632。廣西只有食品、飲料和煙草制造業、電力工業和機械工業的能源效率得分在0.990以上，但與廣東不同的是，廣西其他幾個行業的能源效率平均得分均比較接近行業總的平均水平，行業最大差距為0.412，比廣東少了0.22。

從時間上看，廣西各年的能源效率得分均高于廣東的得分。2005年兩地區能源效率得分相差最大，為0.274；2007年相差最小，為0.003。

為了比較兩地區的能源效率變化趨勢，如圖1和圖2。可以看出，廣東除紡織業和非金屬礦物制造業能源效率得分在2004年和2005年出現較大波動及煤炭采選業一直處于上升趨勢外，其他五個行業1997～2008年的效率水平基本持平。這說明廣東工業化水平已經趨于穩定狀態，能源效率提升空間并不大。雖然煤炭采選業在1997～2004年有上升的趨勢，但是由于廣東煤炭資源有限，其能源效率仍不能與電力工業這種高技術、高效率的行業相比。廣東擁有大量的紡織廠，但是其紡織業的能源效率并不高，比較幾種投入要素可以發現，主要是勞動力投入過多，這也證實了紡織業在廣東仍屬于勞動密集型的行業。

而廣西除食品、飲料和煙草制造業、電力工業和機械工業在各年均保持較高的能源效率，其他五個行業只有在2006年和2007年能源效率有較大幅度下降外，其余各年份均表現出各自不同的能源效率變化情況。根據圖2顯示，主要的轉折點還有2002年和2005年。1997～2002年，化學工業、煤炭采選業和非金屬礦物制品業的能源效率一直處于下降的趨勢。2002～2005年，除上述三個行業以外，冶金工業的能源效率也有一個明顯提升，平均提高了0.6。而2006年和2007年煤炭采選業、紡織業和冶金工業的能源效率有明顯下降，2007年的能源效率值均低于考察期的平均值；相反，其他五個行業的能源效率在2007和2008年都達到了1.000。也就是說，廣西工業行業的能源效率是在不斷提高的，但對于一些不可再生資源，如金屬和煤炭行業的能源效率的改進卻沒有那么明顯，甚至在某些年份出現了下降的趨勢。這一現象的出現可能跟廣西的地形地貌有關。廣西是一個巖溶洞地區，煤炭和金屬資源可能較少。相比廣東而言，廣西能源效率較高的還有食品、飲料和煙草制造業，其原因可能是廣西是一個旅游大省，其各地特產及“真龍”卷煙的生產銷售給廣西經濟的增長做出了很大的貢獻。

（二）基于要素冗余的效率得分

由于廣東和廣西兩省區的能源效率平均值都沒有達到100%。因此，在投入要素的分配上仍存在可以改進的空間，以求得到更大的產出回報。因此，我們利用DEA計算得出1997～2008年合理的要素分配情況。

從表4的Slack值可以看出，投入要素2和投入要素3在多數行業都存在要素配置的無效率。兩省區的純技術效率為1的行業相同，都是食品、飲料和煙草制造業，電力工業和機械工業，因此產出需要改進的行業均為其他五個行業，但是兩地區產出需增加的數值明顯不同，如在純技術效率相近的冶金行業，廣東需增加的工業增加值為59.73億元，而廣西則為17.64億元。由該數值可以看出，廣東是廣西的3倍多，這也體現出廣東的工業經濟發展程度要遠遠高于廣西。在勞動力方面，廣東只有煤炭采選業人員配置浪費大，其余行業均不存在人員冗余，這說明其他各行業勞動力未飽和，這與每年民工打工和大學畢業生就業選擇最多的省份是相一致的。而在廣西，能源效率不接近前沿水平的各個行業在勞動力和能源消費兩個投入要素上都存在著不同程度的冗余。從絕對數上看，存在最大冗余的為非金屬礦物業，但是從比例來看，與廣東相同，仍是煤炭采選業的冗余度最大。因此，對于兩地區來說，都應該根據當地的資源狀況來調整好煤炭采選業的投入程度，爭取提高能源效率。

四、影響因素的計量分析

（一）模型設定

能源效率影響因素的分析是利用時間序列和橫截面兩者相結合的數據，這種具有三維（個體、時間、指標）信息的數據結構成為面板數據。因為本文研究中影響因素對各個行業的影響是存在差距的且僅對樣本本身的個體差異進行分析，因此要使用變截距模型中的固定效應模型。

（二）變量和數據

根據已有文獻的研究經驗，結合兩地區工業行業相關數據的可得性，我們不妨考慮以下影響因素：工業化水平、能源價格、勞動力、固定投資。其中，工業化水平以各行業每年的工業增加值與GDP的比值來進行測算。能源價格以原材料、燃料、動力購進價格指數表示，均以上年為100來計算。人力資本選取各行業從業人員數來衡量。固定投資狀況以各行業固定資產年平均余額進行計算。由于各個指標數據的單位不同，為消除由此帶來的不可公度性，本文將相關數據用均值化方法進行無量綱化處理。

（三）實證結果

基于兩地區八大工業行業的12年的面板數據，回歸結果如下。

從表5可以得出以下結論。

1. 工業化水平對兩地區行業1和行業6，對廣西的行業3、行業5、行業7和行業8都有影響。不同的是，工業化水平的提高對廣東的行業1產生負面影響，對廣西則是正面影響，這與前面分析的兩地區的能源效率差異和自然資源的差異是一致的。由于工業化程度不同，發展的重點亦不同，廣東工業化已步入正軌，重點發展中高技術產業，而廣西工業化才剛剛起步，因此煤炭采選業這樣的低技術行業此時受工業化水平的影響較大，并且工業化推動了該行業的效率提升，工業化水平每提高1%，煤炭采選業的能源效率上升約0.81%。這一點在低技術行業中的紡織業也有體現，工業化水平每提高1%，該行業效率就上升約0.41%。而行業6化學工業是屬于中高技術行業，由表5可以看出，工業化水平在廣東對該行業產生的是正面影響，而在廣西是負面影響，這也與兩地區的工業化程度有關。廣西工業化程度低，高技術行業的效率提升被低技術的提升抵消，最終在高技術行業的效率為負的影響，這一點在機械行業也有體現。

2. 能源價格提高對兩地區的非金屬礦物制造業和化學工業都有顯著的正向作用，能源價格每提高1%，對廣東兩行業的能源效率分別有約0.66%和0.80%的提高；對廣西兩行業的能源效率分別有約4.60%和1.09%的提高。對廣西的冶金工業也有正向影響，能源價格每提高1%，該行業的能源效率就提高約0.96%。這說明，我國在能源領域的改革已初見成效，政府對能源價格的管制已逐漸放開，部分能源領域已經建立了一定的市場機制。但是，由于兩地區的市場化進程不同及能源資源稟賦的差異，造成了對廣西的能源效率影響程度較大。

3. 勞動力對兩地區工業行業的影響的主要特點是，對能源效率較高的行業如廣東的食品、飲料和煙草制造業以及廣西的冶金工業有正面影響，勞動力每增加1%，兩地區兩行業的能源效率提高約為0.17%和0.09%。可能是由于效率較高的行業正處于發展的時期，對勞動力的需求大，因此勞動力的增加對其產生正面的影響。而對于能源效率較低的行業如廣東的煤炭采選業、紡織業以及廣西的非金屬礦物制造業都有負面的影響，勞動力每增加1%，對它們能源效率分別降低0.40%、0.30%、0.11%。原因可能是這三個行業的能源效率較低，增加投入要素勞動力，就會使能源效率變得更低。而勞動力對廣西的能源效率較高的化學工業也產生了負向的影響，究其原因可能是由于化學工業在廣西的發展屬于起步階段，雖然隨著工業化的進程能源效率提高較快，但目前在該領域并不需要太多的勞動力。

4. 固定投資對廣東的煤炭采選業、紡織業和廣西的非金屬礦物制造業、化學工業都是負向影響，固定投資每增加1%，其能源效率就分別下降約0.56%、0.39%、0.39%和0.18%。而對廣東的食品、飲料和煙草制造業、化學工業和冶金工業都有正向影響，固定投資每增加1%，其能源效率分別上升約0.10%、0.05%和0.09%。這與前文分析的能源效率也有關系，能源效率高的行業投資越多越有利于產出，能源效率就會提高，能源效率低的行業則反之。固定投資對廣東的行業影響明顯多于廣西，這可能與兩地區的經濟能力有關，廣東整體經濟水平明顯高于廣西，在重點發展的行業進行投資的力度比廣西大，因此帶來的能源效率影響也較大。

五、結論與政策建議

（一）結論

首先，在能源效率方面：第一，廣東地區的能源效率略低于廣西地區的能源效率；第二，廣東的各工業行業的能源效率在考察的12年間較廣西的穩定；第三，廣東的能源效率優勢行業和劣勢行業表現得較明顯，中高技術行業的能源效率較高，低技術行業的能源效率較低，并且兩者差距較大。

其次，投入產出的Slack值表明：廣東在勞動力和能源消耗量的投入方面冗余比廣西要少得多，表現出能源效率較高的行業要素冗余較少，能源效率較低的行業要素冗余較多。

最后，利用變動截距的固定效應模型檢驗發現，所考察的四個影響因素對兩地區不同行業均有不同程度的影響。工業化水平的提高對廣東的煤炭采選業有負向影響，對廣西的部分低技術行業有正面影響，對廣西的部分高技術行業有負面影響。能源價格對原材料價格依賴程度較大的行業影響較大，能源價格上升能提高行業能源效率。勞動力和固定資本的投入在廣東和廣西基本都表現在對能源效率高的行業有正面影響，對能源效率低的行業有負面影響。

（二）政策建議

首先，廣東工業化雖已步入正軌，能源效率已趨于穩定，且中高技術行業的效率高于低技術行業，但仍有提升的空間，相關部門應該明確工業經濟發展目標，重點發展中高技術行業，突破瓶頸，繼續提高能源效率，同時及時找出低技術行業存在的問題，合理進行資源配置。廣西的工業化剛起步，多數行業能源效率處于一個較高的水平，但是一些高技術行業仍然受到限制，所以重點應該在保持低技術行業的能源高效率的情況下，積極發展高技術產業，實現由低技術行業向高技術行業的轉移。

其次，廣東和廣西在自然資源稟賦方面有所不同，造成了對各個要素的需求不同。兩地區應該結合自身條件合理配置資源，如廣東經濟發展得快，需要更多的人才，更多的能源供給；而廣西經濟發展總體而言落后于廣東，在這些方面需求較少，投入過多則會造成浪費。因此，應該根據工業化進程不同階段采取不同的發展重點，合理利用和配置相關資源。

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*本文為國家社會科學基金重點項目——中國新型城市化包容性發展的道路與政策研究（編號：12AZD042）的階段性成果。

（作者單位：戚紅艷，湖北省黃岡市發展和改革委員會；劉黎，湖北大學）