基于隨機前沿模型的新疆十五個地州市碳排放效率評價?

周 銳，孫 慧，張志強

(1.新疆大學 新疆創新管理研究中心，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆大學 經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830049)

0 前言

2009年的哥本哈根氣候會議討論并規定了發展中國家應該承擔減排的義務，而我國作為最大的發展中國家之一，宣布到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%[1].新疆作為我國西北能源豐富的省區之一，為我國經濟增長做出了很大的貢獻，但是發展的同時帶來碳排放量逐年增長，給環境帶來了很大的負面效應.而新疆“十二五”規劃中也已經明確指出要“轉變方式，開創科學發展新局面，推動能源生產和利用方式改革”[2].在這種大背景下，如何提高新疆的碳排放效率，達到碳減排的目標，其必要性和迫切性日益凸顯.

近年來有關碳排放效率研究的文獻很多，根據對碳排放效率概念界定和指標選擇上的差異，已有兩種不同的分析方法.

第一類研究是采用單要素指標衡量碳排放效率，如Sun（2005）認為碳強度（單位GDP的碳排放量）是評價國家能源政策和碳減排效果的一個合適指標[3].但是在大部分國家，二氧化碳的排放主要源于能源消費，而能源必須與其他要素結合才能生產，如史丹等（2003）認為，結構因素和技術因素對總體能源強度下降的影響在不同時期有所變化[4].

第二類研究是基于全要素的角度，利用前沿邊界的分析方法對碳排放效率進行評價.如自Hu和Wang（2006）在我國地區全要素能源效率評價中較早引入了非參數的DEA方法之后[5]，師博等（2008）利用超效率DEA方法測算了地區全要素能源效率，通過構建Tobit模型，重點檢驗市場分割對全要素能源效率的影響[6].

單要素指標有很大局限性，不能反映出一個經濟體碳排放效率的多維度特征；DEA方法是一種極值方法，在對效率前沿估計時容易受到數據質量的影響，且DEA模型沒有考慮隨機因素的影響并不具有統計特性.隨機前沿模型中引入了隨機擾動項可以更準確地描述生產者行為[7].

因此，本文使用隨機前沿模型，剔除由于部分數據為宏觀統計數據帶來的噪聲問題，對新疆十五個地州市的碳排放效率進行了測算，以期為新疆的碳排放效率問題提供科學的決策參考.

1 研究方法和數據處理

1.1 理論模型

隨機前沿生產函數是Aigner，Lovell和Schmidt（1977）[8]以及Meeusen 和Vanden Broeck（1977）[9]分別獨立提出來的，此模型起初并沒有處理綜列數據的能力，但是Battese和Coelli（1995）[10]在1992年提出了一個針對綜列數據的隨機前沿生產函數模型，使該模型處理跨時間段的數據成為可能，極大的提升了應用范圍.本文在借鑒Battese和Coelli（1992）的模型的基礎上，使用較為靈活的超越對數函數，具體表述如下：

式（5）表明碳排放效率值在0～1之間，越接近于1，表明效率越高，等于1意味著到達生產前沿邊界，現有技術得到充分發揮.對式（4）的待估參數，可以采用聯立的似然估計進行估計，本文利用Coelli開發的Frontier4.1程序實現相關的估計.

1.2 數據處理

本文以新疆十五個地州市作為樣本，根據《新疆統計年鑒》，新疆十五個地州市分別為烏魯木齊市、克拉瑪依市、石河子市、吐魯番地區、哈密地區、昌吉回族自治州、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁哈薩克自治州、塔城地區、阿勒泰地區、巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、喀什地區和和田地區.時間跨度為2000～2011年，相關數據來源于《新疆統計年鑒》（2001～2013年），《中國能源統計年鑒》（2001～2013年）.

所選取的投入產出相關指標為：各地州市的生產總值GDP、各地州市按行業分城鎮固定資產投資K、各地州市的年末從業人員L.

其中碳排放量的計算是利用工業能源消費數據，計算能源終端消費的碳排放量.根據《中國能源統計年鑒》，選取原煤、焦炭、天然氣、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣、熱力和電力這12類最終能源消費.

各能源的碳排放系數（表1），電力的碳排放系數參考徐國泉[11]的研究結果，熱力的碳排放系數依據國家發改委的建議，取煤炭的含碳量的67%，合2.46 kg碳，其他能源的碳排放系數均來源于IPCC碳排放計算指南缺省值[12].《新疆統計年鑒》中原始數據為噸、萬立方米、百萬千焦和萬千瓦時，為了與統計數據單位一致，并參考各種能源折標準煤參考系數將這些單位轉化成標準煤.

表1 各類能源的折標準煤系數與碳排放系數

根據IPCC碳排放計算指南，采用公式(6)計算：

式中：P為碳排放量；Ai為能源i消費量，按標準煤計；Bi為能源i消耗量折標準煤系數；Ci為碳排放系數；i為能源種類，文章中i=12.

2 實證分析

2.1 新疆能源消耗概況

依據公式（6），計算出新疆十五個地州市碳排放情況，如圖1所示.

圖1 新疆十五個地州市2000～2011年碳排放量（萬噸標準煤）

從圖中可以看出，2000～2011年間，新疆十五個地州市的碳排放量均呈現上升的趨勢，碳排放量居于新疆前幾位的地區分別為烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉、阿克蘇、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州落于后幾位.其中烏魯木齊和克拉瑪依的碳排放量遠高于其他13個地州市，這是因為這兩個城市的城鎮化和工業化水平高，位于新疆前列.15個地州市的碳排放量年均增長率居于第一位的是克州（49.65%），第二位的是阿勒泰（37.80%），第三位的是阿克蘇（29.47%），倒數第一位的是和田（1.92%），倒數第二位的是烏魯木齊（10.06%），倒數第三位的是克拉瑪依（8.73%）（見圖2）.

圖2 新疆及其十五個地州市2000～2011年碳排放量年均增長率（%）

2.2 基于隨機前沿模型的碳排放效率

應用Frontier4.1軟件，得到新疆及其十五個地州市2000～2011年的碳排放效率（見表2）及各變量的相關系數（見表3）.

從表3中看出，γ值在5%顯著性水平下拒絕值為0的假設，表明本文使用隨機前沿函數的分析方法是合理的，此外，γ為0.639，說明碳排放的無效率是各個地區偏離其生產前沿的主要原因.從模型各參數的估計結果來看，都在不同顯著性水平下拒絕了值為0的假設，對數據的擬合比較理想.

表2 新疆十五個地州市2000～2010年的碳排放效率

表3 新疆十五個地州市2000～2011年碳排放效率各變量的相關系數

3 結論和政策建議

3.1 結論

根據圖1和圖2所示，在2000～2011年間，新疆十五個地州市的碳排放量均逐年上升，碳排放量居于新疆前幾位的地州市分別為烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉、阿克蘇、巴州和伊犁，而喀什、和田、博州處于后幾位.其中烏魯木齊和克拉瑪依的碳排放量遠高于其他13個地州市.從碳排放量年均增長率來看，僅有烏魯木齊（10.06%）、克拉瑪依（8.73%）、和田（1.92%）的碳排放量年均增長率低于全疆（12.63%），其他12個地州市的碳排放量年均增長率均高于全疆.從中可以看出，一方面12個地州市碳排量的基數小，增長速度快；另一方面新疆北疆大部分地區的碳排放量普遍高于南疆地區，這是因為北疆發展相對較快，其城鎮化和工業化進程明顯高于南疆平均水平.

從表2的計算結果來看，新疆十五個地州市的碳排放效率在2000～2011年間增長較為緩慢，其碳排放效率年均增長率均小于4%.其中年均增長率排在第一位是和田，為3.97%；第二位是石河子，為3.64%；第三位是克州，為3.42%；這些地區是因為碳排放效率的基點本身較小，所以存在相對較大的上升空間，效率增長的較快.而碳排放效率年均增長率排在倒數第三位是博州，為1.43%；倒數第二位是克拉瑪依，為0.97%；最后一位是塔城，為0.84%；這些地區的碳排放效率在15個地州中處于前列，上升空間較小.12年間，新疆15個地州的碳排放效率均呈現上升的趨勢，2011年的結果顯示，15個地州市中高于新疆平均水平（0.614）的的地州市有塔城（0.833）、克拉瑪依（0.810）、博州（0.733）、烏魯木齊（0.687）、伊犁（0.677）、巴州（0.661）、昌吉（0.658），而阿克蘇（0.610）、吐魯番（0.600）、阿勒泰（0.579）、喀什（0.563）、哈密（0.529）、克州（0.481）、石河子（0.459）、和田（0.428）的碳排放效率低于新疆平均水平，這些地州市都是影響新疆完成碳減排任務的關鍵地區，應制定相關政策建議，提高其碳排放效率.

3.2 政策建議

本文以2011新疆碳排放效率（0.614）為劃分依據，將塔城、克拉瑪依、博州、烏魯木齊、伊犁、巴州、昌吉歸為一類，稱為碳排放效率高效區；將阿克蘇、吐魯番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田歸為一類，稱為碳排放效率低效區（見表4），根據不同地區的碳排放效率差異，實施因地制宜的政策措施，從而提高碳排放效率，達到碳減排的目標.

表4 新疆十五個地州市碳排放效率分類

3.2.1 高效區：高碳穩速

據碳排放效率計算結果，塔城、克拉瑪依、博州、伊犁、烏魯木齊、昌吉、巴州7個地州市碳排放效率相對較高，經濟發展也相對較好，因此應在保持現有經濟發展水平基礎上繼續提高，如大力推進低碳產業的發展，積極跟蹤和關注國家和其它省市低碳工業發展新方向、新舉措和新政策，充分利用國家出臺的相關產業政策，大力發展第三產業，積極發展服務業、旅游業和對外貿易，增加第三產業占GDP的比重.

3.2.2 低效區：低碳增效

對于阿克蘇、吐魯番、阿勒泰、喀什、哈密、克州、石河子、和田這些碳排放效率低的地州市，應提高技術利用率，改善碳排放低績效的現狀.如加大研發投入，引進先進技術；通過清潔能源的開發，提升新能源在能源消費中的比重，優化能源結構，減少二氧化碳的排放；各地州市應結合自身發展特點，如南疆應該放緩工業化和城鎮化的進程，而北疆地區主要承擔碳減排主要任務，要高速發展工業化和城鎮化.