中國工業行業能源利用效率分析

劉駿 王安民

（上海電力學院能源與機械工程學院 上海 200090）

能源是我國經濟快速發展的主要驅動力，也是我國經濟可持續發展的重要物質保障。近年來，隨著對能源依賴程度的日益加深,能源對經濟的制約以及對環境的影響也越來越大,能源問題在我國工業中顯得尤為突出[1]。2012 年，我國工業生產總值對國內生產總值的貢獻達到40%左右，但其能源消耗卻占據了全國能源消耗的70%。隨著能源資源的約束與我國工業可持續發展的矛盾日益突出，對我國能源效率的研究逐漸豐富起來,然而將CO2排放量作為環境投入要素對我國工業能源利用效率的研究并未出現。因此,科學地對我國“十二五”期間工業能源系統的生產效率作出評價，并探究行業差異的根源，對于指導后續節能減排工作的有效開展，確保我國工業經濟的健康發展具有重要意義。

1 研究方法

數據包絡分析（Data Envelopment Analysis）方法不需要知道具體形式的生產函數，只要已知投入和產出的數據，就可以通過線性規劃模型對效率進行度量[2]。1978 年，美國運籌學家家Charnes、Cooper 和Rhodes[3]提出第一個DEA 模型--CCR 模型。假設在每一個時期t 內，有n 個決策單元，每個決策單元有s 種投入要素小和w種產出Y，決策單元DMUp（p=1、2、…、n）的第j 種投入，表示為xjp（j=1、2、…、s）；決策單元DMUp（p=1、2、…、n）的第i 種產出，表示為yip（i=1、2、…、w），如果對第j 種投入和第i 種產出分別賦予各自的權重值，經過對偶變換的CCR 模型可以表示為：

θ 表示整體能源利用技術效率，λk表示各決策單元的權重，這樣就建立了測算能源利用效率的CCR 模型。技術效率=純技術效率×規模效率，它是對決策單元的資源配置能力、資源使用效率等多方面能力的綜合衡量與評價。如果企業處于生產前沿的條件下，即企業是技術有效的（綜合技術效率等于1）。

1985 年由Banker、Chames、Cooper 給出了另一個DEA 模型，被稱為BCC 模型，去掉了規模報酬不變的假設，建立一個基于規模報酬可變的DEA 模型，模型如下：

其中α 為能源利用純技術效率。純技術效率（vrste）是由企業的制度和管理水平決定的效率。它與技術效率的區別在于計算純技術效率時沒有考慮要素利用率問題所帶來的效率損失。純技術效率=1，表示在目前的技術水平下，其投入資源的使用是有效率的。

利用一個輔助NIRS 模型，來測算行業的規模效率，模型如下：

其中η 代表著規模效率。規模效率(scale)是指在制度和管理水平一定的前提下，現有規模與最優規模之間的差異。規模效率是由于企業規模因素影響的生產效率，反映的是實際規模與最優生產規模的差距。

2 數據說明

本研究選擇2005、2010、2011、2012 四個年份中國35 個工業行業的面板數據作為研究對象，以資本、勞動、能源、CO2排放量作為投入變量，各行業總產值為產出變量，所選指標為各工業行業規模以上企業投入與產出指標，各指標數據均平減為2005 年指標數據。指標說明如下。

2.1 產出指標。選取各工業行業規模以上企業總產值作為經濟產出指標，單位為萬元。

2.2 資本投入。以各工業行業規模以上企業年末“固定資產凈值”表示資本投入，單位為萬元。

2.3 能源投入。以各工業行業規模以上企業能源消費總量表示，單位為萬噸標準煤。

2.4 勞動力投入。以工業行業規模以上企業“年末就業人員年人數”作為勞動力投入指標[4]，單位為萬人。

2.5 二氧化碳排放量。根據IPCC2006 制定的二氧化碳測算方法，用占能源消費總量90%以上的煤炭、汽油、柴油、煤油、燃料油及天然氣消耗乘以各自的排放系數，然后加總得到相應的二氧化碳排放量，單位為萬噸。二氧化碳排放屬于能源經濟的非期望產出，其值應該越小越好，因此也可以作為工業各行業經濟產出的環境。

3 實證分析

3.1 考慮環境因素的工業能源利用效率分析

通過DEAP2.1 軟件對我們工業行業能源利用情況的測算，得知我國工業能源利用情況的結果如表1 所示。從行業的層面看，“十二五”初期，行業間能源利用水平存在著顯著的行業差別：S18石油加工煉焦、S31 計算機通信、S9 煙草制品業能源利用效率最優，說明這三個行業不存在能源投入冗余。S3 黑色金屬礦采選業、S6 農副食品、S25 有色金屬冶煉等八個行業能源利用整體技術效率都處在較高的水平，保持在0.8 以上，說明能源投入冗余較少。S1 煤炭開采、S2 石油和天然氣開采業等15 個行業，它們的能源利用純技術效率達到了最優，反映出其管理配置水平比較的合理。另外結果顯示，2012 年我國工業23 個行業處于規模效率遞減狀態，說明大部分行業投入的增大并沒有帶來應有的或更高的產出增加，意味著只有少數行業還存在規模經濟效應?？v向來看，，“十二五”開局期間，我國工業整體的能源利用效率不但整體偏低，能源利用效率還出現下降的勢頭，主要是規模效率阻礙了能源效率的提高，反映出我國工業經濟結構的不合理是當前工業能源浪費的主要原因，因此加速對我國工業結構調整是我國后續節能減排工作的重中之重?？傮w來看，我國工業經濟快速發展的同時，工業能源利用結構還沒有得到根本的改善，仍以粗狂的生產方式為主，這就決定了我國工業整體的能源消費得不到充分的利用。從中得到啟示，加速我國工業轉型，實現清潔高效的生產模式，進一步挖掘我國工業的巨大節能潛力，應是我國工業發展的主要方向。

表1 工業所有行業技術效率、純技術效率、規模效率測算結果行業

3.2 工業高低能耗行業能源利用效率分析

依據2005 年能消費的的高低，本文將我國35 個工業部門分為高耗能行業（＞1500 萬噸標準煤）和低耗能行業（≤1500 萬噸標準煤）兩類?！笆濉逼陂g我國高能耗行業的平均能源利用效率為0.468，高于低耗能行業的平均能源利用效率0.383；“十一五”期間依然延續這一態勢，高能耗行業平均能源利用效率為0.708，而低能耗行業為0.704，發現它們之間效率差距明顯收縮。對比兩類行業能源利用效率結果發現，“十一五”期間能源利用低效率行業主要集中在低能耗行業，而“十二五”開局期間，我國高耗能行業的平均能源利用效率為0.687，已經明顯低于低耗能行業能源利用效率0.714，，并且高耗能行業的規模效率普遍偏低。此外還得知，“十二五”期間我國高耗能行業的能源利用水平下降，主要是由于規模效率的降低所致，且我國低耗能行業整體的能源利用水平進步，主要得益于能源利用技術的進步。高低耗能行業的能源利用效率對比結果意味著，我國工業的能源利用結構發生了一定的轉型，正在實現由粗獷式的生產模式向高效可持續發展生產模式的轉變，這一轉變雖然緩慢，但是“十二五”開局已經取得了初步的成效，但是對高耗能行業的結構調整的監管力度出現了松懈，導致我國高耗能行業對能源的浪費出現逐漸加劇的態勢，這應該引起我國政府的高度重視。

出現上述的測算結果，在于“十二五”開局期間，一些地方政府放松了對節能減排工作的監管力度，去重點追求本地經濟的發展速度，導致了一些高耗能行業恢復產能；另外一些2010 年被推遲上馬的新項目在“十二五”開局也火速上馬，其中不少為高耗能行業[5]，同時“十二五”開局期間，投資家投資熱情火爆，也刺激了“見效快”的高耗能行業擴張之勢；此外技術方面，我國部分高耗能產品單位能耗已接近國際先進水品，一些龍頭企業甚至超越了國際先進水平，說明了技術的進步對高能耗行業能源利用效率的提升空間有限；政策方面，“十一五”規劃以來，我國就已提出加快結構節能的口號，并制定實施了若干促進工業結構轉型的措施[5]，鼓勵了低耗能行業的技術創新，為低耗能行業能源利用效率的提高帶來了新的機遇，但由于存在一定的滯后性，到“十二五”期間，低耗能行業的能源利用水平提升效果顯現，已趕超高耗能行業的能源利用效率。

3.3 工業能源利用效率影響因素分析

由于在測算工業行業能源效率值時，其值為（0,1]的受限值，數據被截斷，若用傳統的線性模型方法對模型進行直接回歸，回歸效果很不理想。因此本文采用處理受限值因變量的Tobit 回歸模型對工業行業能源效率的影響因素進行分析，采用Tobit 模型如下：式中C 為截斷數據，模型建立完成后，構建影響工業能源利用效率的因素指標如下：

3.3.1 行業企業規模（SCALEi）：用工業各行業的生產總值與工業行業企業個數的比值來衡量[6]。

3.3.2 產權結構（SOEi）：用工業行業i 國有控股企業生產總值占工業行業i 的生產總值的比重來表示[7]。

3.3.3 外商投資水平（FDIi）：用工業行業i 規模以上外商投資和港澳臺商投資工業企業總產值占行業i 生產總值的比重來表示。

3.3.4 工業能源消費結構（CCSi）和（ECSi）：分別用工業行業I 煤炭消費量對行業能源消費總量占比及工業行業i 電力消費量（折合成標煤）對行業能源消費總量的占比表示。

3.3.5 行業集中度（CONi）：用工業行業i 規模以上大中型企業總產值在行業i 總產值中的占比來衡量。

3.3.6 產業結構（ISi）：用工業行業i 占工業行業整體總產值的比例來表示。

3.3.7.對外開放程度(OLi):用工業行業i 的出口交貨值在行業i 總產值中的占比來表示。

如果設定模型中影響因素間的相關性極高，那么模型的回歸結果也會十分的不理想。所以，對擬設定模型中的影響因素來做相關性分析，以排除或降低因素間多重共線性的影響。經過相關性分析處理，進行適當刪除變量，僅僅保留五個變量進行回歸分析，Tobit 回歸模型為：

運用EVIEWS6.0 進行回歸得到2012 年我國工業能源利用效率與影響因素的Tobit 回歸分析結果如表2。結果顯示，行業企業規模、產權結構、煤炭占比、產業結構這四個系數在顯著性為0.1 的水平下是顯著的，而工業行業外商投資水平這個變量不顯著。在我國，絕大多數企業沒有形成合力的經濟規模，而且國內規模差距也較大，造成我國單位產品能耗較高，生產產品過程中對能源的使用同樣存在著規模收益特征，會隨著行業企業規模擴大而提高其自身的效率，有助于設備潛能的發揮及能源的集約化，因此合理擴大我國工業行業企業的規模有力于提高能源的利用效率。另外煤炭占比這個變量也是顯著的，煤炭消費占比每增加1單位，能源效率就會降低0.4698 個單位，不同的能源結構會產生不同的能源組合效率，而煤炭是我國一次能源中利用效率最低的，約為27%，煤炭的這種特性決定了對其使用的增加，會降低能源的利用效率。產權結構這個變量也是顯著的，系數為負，原因可能在于國有企業雖然存在著資金和技術優勢，但往往也存在預算軟約束問題[8]，后者的效應較前者效應更為突出，導致資源沒有得到合理的配置。產業結構這個變量也是顯著的，系數為正，從我國20 年的節能實踐得出，合理調整產業結構帶來的節能效果是全社會節能總量的70%左右，實踐證明了合理的產業結構對能源利用效率的提高有很大的幫助。本文外商投資水平這個變量的影響不顯著，外資的影響比較復雜，它可能通過競爭效應降低內資企業的提高能源效率的經濟基礎，也可能通過示范效應帶動內資企業能源效率的提高，外商投資水平的系數為正，但是影響不顯著，不能由此就斷定外商投資的增加會通過示范效應來帶動能源效率的提高。

表2 Tobit 回歸分析結果

4 結語

本研究首次將CO2排放作為環境投入要素測算了我國工業“十二五”初期的能源利用效率，并且探索了“十二五”初期我國工業能源利用效率變化的影響因素，得出以下幾點創新性的結論：4.1“十二五”初期，我國工業整體的能源利用效率依然偏低，能源利用存在著巨大的浪費，同時我國工業的能源利用效率相對于2010 年不升反降，主要是規模效率的下降所致，這應該引起我國政府高度重視。加速工業轉型已迫在眉睫，我國工業的節能減排工作不能再有任何的疏忽。

4.2“十二五”初期，我國對工業結構的調整取得了初步的成果，低耗能行業的能源利用效率提升明顯，已超過高耗能行業能源利用效率。合理地配置高能耗行業能源資源，提高行業的規模效率，加大力度對高能耗行業能源浪費的監管，是我國后續節能減排工作的重點。

4.3 就影響因素而言，我國工業的行業企業規模、產權結構、煤炭占比、產業結構顯著影響著工業的能源利用效率，行業的外商投資水平對工業能源利用效率的影響不顯著。適當提高工業行業企業規模，促進生產過程中石油、天然氣、新能源對煤炭利用的替代，妥善處理產業預算約束問題和發揮產業資金技術優勢，進一步深化調整產業結構，對我國工業行業能源利用效的提高都是十分必要的。

[1]周春應, 楊紅強.中國工業能源利用效率的行業差異與節能潛力研究[J].山西財經大學學報,2013(35):84-93.

[2]吳文江, 數據包絡分析及其應用[M].北京: 中國統計出版社, 2002.

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[4]汪東, 朱坦.基于數據包絡分析理論的中國區域生態效率研究[J].生態經濟,2011(4):24-28.

[5]尤勇.中國工業節能現狀及“十二五”規劃[R].北京:第三屆中美能效論壇,2012.

[6]周迪.新疆工業能源效率研究[D].新疆: 新疆財經大學,2013):52-53.

[7]李春發,譚洪玲,王瀾穎,等.天津市工業行業全要素能源效率變動的影響因素分析[J].中國人口?資源與環境,2012(22):156-162.

[8]羅長林,鄒恒甫.預算軟約束問題再討論[J].經濟學動態,2014(5):115-123.