中國全要素能源效率的地區差異研究

方建春 劉林香 萬千

[摘 要]利用DEA方法測度了中國省際全要素能源效率。研究結果表明：中國全要素能源效率呈現了“W型”特征，在2000—2010年的平均值為0607，表明全國的能源效率水平較低，能源損耗較為嚴重，能源效率的提升空間較大。從2004年以來，全國及地區能源效率有逐年提高的趨勢。從區域間來看，東部、中部和西部三大區域之間的全要素能源效率呈現出較大的差距。東部地區的全要素能源效率是最高的，平均值為0780，遠遠高于全國平均水平；位居第二的是中部地區，其平均值為0564，低于全國平均水平；效率值最低的是西部地區，平均值為0416。從主要省市來看，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海等東部沿海經濟發達地區，而能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、內蒙古、甘肅、山西等中西部經濟相對落后地區。

[關鍵詞]能源；全要素能源效率；DEA

[DOI]1013939/jcnkizgsc201534010

1 引 言

當前，中國正處于工業化、城市化快速推進的時期，能源需求量高速增長。若按21世紀以來89%的年均增速，到2020年中國能源消費總量將達80億噸標準煤，占全球能源消費近一半。而中國的能源尤其是石油的對外依存度持續攀升，2013年超過70%，嚴峻的現實要求中國不但需要尋求能源供給的多元化，還需要全面提高能源利用效率。

然而，長期以來，中國地方政府基于自身經濟發展的需要，對地區間的能源開發、流動、貿易往來進行限制，政府定價也是中國能源價格形成的主要原因。此外，國有企業基于自身利益也限制民營企業進入能源市場，這些都阻止了資源的合理流動和資源的有效配置，導致能源低效或無效使用大量存在。

因此，研究能源全要素效率狀況，不僅有利于能源需求的預測，也有利于降低中國能源對外依存度和國家能源安全，為政府制定能源效率提升戰略和能源市場改革提供有益的啟示。

2 中國省際能源效率的測度模型

本文運用DEA方法來考察中國能源效率水平。DEA方法是運用線性規劃技術來評價決策單元（DMU）的效率水平。主要運用線性規劃來構建出一條相對有效的非參數生產前沿面，然后運用實際值與DEA前沿面數值進行比較，從而評價出這些決策單元的相對有效性。具體方法為：假定有N個決策單元，每一個單元要生產M種產出，需要投入K種生產要素，則第i個決策單元的效率即求解如下線性規劃：

其中，θ是個標量，表示的是投入要素相對于產出的有效使用程度。通常情況下，θ≤1。如果θ=1，則意味著該決策單元處于生產前沿面，是一個有效的決策單元；如果θ<1，表明存在技術效率損失。

圖1表示一個基于規模報酬不變假設下的投入導向型DEA模型。SS′為等產量線，即最優前沿線，前沿線上的C點和D點為有效點；A點和B點不在前沿線上，也即需要耗費更多的要素投入才能達到同樣的產出水平，存在著一定的效率損失。B′點是B點改進的有效目標點，決策單元B存在著BB′這一段的效率損失。對決策單元A而言，有效目標點是C點。決策單元A的效率損失由兩部分組成：對于決策單元A而言，要達到前沿線上的有效點C，需要調整的能源投入數量為AC=AA′+A′C。若AC越大，即生產過程中能源浪費越多，能源利用效率越低。若AC=0，即不再需要調整能源投入數量，意味著能源投入已處于最優前沿點，能源利用效率為1。

圖1 基于投入的DEA模型

依據上述對全要素能源效率的定義，其公式為：

其中，i為第i個地區，t為時間，TFEE為全要素能源效率值，TEI（Target Energy Input）表示目標能源投入量，即在當前生產條件下，為達到一定產出水平所需的最少能源投入量；AEI（Actual Energy Input）為能源的實際投入量；LEI（Loss Energy Input）為損失的能源投入量。

多數情況下，0

3 數據說明和計量結果

本文所考察的全要素能源效率所需的能源、資本和勞動投入都包括中國30個省、直轄市、自治區，2000—2010年的數據。具體的生產函數為：

Y=f{E，K，L}

（1）產出變量Y：

本文選取各省市年度GDP，并以2000年不變價格進行換算，得到實際生產總值，數據來源于2000—2010年的《中國統計年鑒》。

（2）投入變量：

能源E：本文使用30個地區每年的能源消費總量，已經折算為標準煤。數據來源于各年的《中國能源統計年鑒》。

資本K：本文資本存量的計算使用“永續盤存法”，即當年的資本存量等于當年的投資量與上一年年末的實際資本存量之和。

公式表示為：Ki，t+1=Ii，t+1+（1-δi）Ki，t，其中Ki，t+1表示地區i在第t+1年的資本存量，Ki，t表示地區i在第t年的資本存量，Ii，t+1表示地區i在第t+1年的投資量，δi則表示了地區i的固定資產折舊率，取值參考了張軍等（2004）的計算結果，以2000年當年價格衡量獲得的2000年各個地區的資本存量為基準計算，與產出變量價格保持一致，δi取值0096。投資量I則用各個地區每年的固定資產投資來表示，數據來源于對應年份的《中國統計年鑒》。

勞動力L：對于勞動力投入要素的衡量指標，國外學者多用工作時數表示。本文考慮到統計年鑒上查詢到的就業人數為年末數據，將上一年年末的就業人數與當年年末的就業人數的平均值作為當年就業人數總量。公式表示為：

當年就業人數=（上一年年末就業人數+當年年末就業人數）/2

數據來源于2000—2010年的《中國統計年鑒》。由于缺失1999年各個地區的年末就業人數，所以，2000年的就業人數直接采用當年年末的就業人數來替代。

地區劃分：為了考察中國各區域能源效率的差異，將30個省市劃分為東部、中部和西部地區。其中，東部地區包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東和海南11個省市；中部地區包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北和湖南8個省市；西部地區包括內蒙古、廣西、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆11個省市。各變量的相關統計性描述，見表1。

根據規模報酬不變假設下的投入導向型DEA模型，可計算得到2000—2010年中國30個地區的全要素能源效率值，見表2。

圖2描述了全國全要素能源效率的變動趨勢。從圖中我們可以看出，中國從2000—2010年的能源效率變動呈現較為明顯的“W型”特征，即效率值變動趨勢經歷了兩個先下降再上升的變化過程。具體分別是：2000年時全國能源效率值為0678，是中國從2000—2010年這11年的最高值，到2001年時效率值出現較大幅度的下降，降低到0599，之后能源效率值出現一定的回升，到2003年時，效率值為0608；從2003年開始，能源效率值又出現了一定程度上的下降，2004年的效率值為0573，是中國這11年的最低值，之后的幾年，能源效率值逐漸提高上升，到2010年時，效率值為0625。

總體上來說，雖然全國全要素能源效率呈現了“W型”特征，有下降和上升階段，但是效率值一直是在0.57～0.68這一個范圍內波動，2000—2010年的平均值為0.607，這表明了全國的能源效率水平較低，能源損耗較為嚴重，未來的節能減耗工作仍將會比較嚴峻。根據全要素能源效率的定義和主要思想可知，在生產過程中，如果保證資本和勞動力投入要素保持不變，我們只要投入56%～68%的能源要素就可以保證同樣的GDP產出水平。這也就意味著，在生產過程中，我們實際投入的能源中有32%～44%是無效的，造成了巨大的能源損失。尤其需要注意的是2001年和2004年，能源效率出現兩次較大幅度的下降。本文分析認為這主要是因為21世紀以來，由于我國快速的經濟發展和較快的城市化進程掀起了全國大規模的基礎設施投資和建設熱潮，使得我國的水泥、鋼鐵、有色金屬等高能耗產業蓬勃發展，經濟發展長期處于粗放型模式。

圖3表明，東、中、西部地區的全要素能源效率變動基本保持了全國的變動特征。2000—2004年，效率值有下降和上升階段，而2005—2010年效率值在逐漸上升。值得注意的是，三大區域的能源效率呈現出較大的差異性。東部地區的全要素能源效率是最高的，每年都保持在0.7以上，且效率值在不斷提高，2000—2010年平均值為

圖2 2000—2010年中國全要素能源效率變動趨勢

圖3 2000—2010年三大區域全要素能源效率變動趨勢

0.780，遠遠高于全國平均水平。位居第二的是中部地區，其平均值為0.564，低于全國平均水平。效率值最低的是西部地區，平均值為0.416。因此，三大區域的能源效率表現出的特征為東部、中部和西部地區依次遞減。這一結果與Hu和Wang（Hu等，2006）研究得出的結論存在一定的差異，他們認為能源效率是按照東、西、中部地區依次降低排列的。這其中的原因主要包括兩方面，一是投入要素中的資本存量的計算方法不一樣，Hu和Wang是采用了自己估算的地區數據，這些與我國各個地區的實際發展水平有一定的區別，而本文采用的是張軍等（2004）的研究結論，更符合實際情況；二是Hu和Wang還選擇了生物能源作為投入要素之一，用各地區的農作物種植面積作為代理變量來進行投入產出分析，這種做法沒有考慮到中國廣大農村地區使用秸稈、稻草等生物能源是非商業用途的，只是充當生活燃料，并沒有用于工業生產方面。

此外，東部、中部和西部地區的能源效率的變動趨勢也各不相同。東部地區一直遙遙領先于全國平均水平，且波動范圍最小，變動比較平穩。在2000年的時候，其效率值為0.748，2001年時略有下降，為0.732，下降了2.1%，這是東部11年來效率值最低的一年。之后效率值逐漸上升，到2010年時，能源效率達到最高值為0.817，較2001年上漲了11.6%；中部地區的波動范圍最大，在2000年時，其效率值為0.746，略低于東部地區，遠高于全國平均水平和西部地區，是中部從2000—2010年效率最高的一年。2001年時下降到0.544，下降幅度為27.1%，2002年稍有回升，2003—2004年繼續下降，到2004年時，能源效率達到最低值0.515，較2000年時下降幅度超高30%。盡管從2005年開始，效率值在緩慢上升，但也一直低于全國平均水平，而且兩者的變動趨勢有著驚人的一致，差距比較穩定；西部地區的能源效率則一直遠遠低于全國平均水平，處于最為落后的位置，2000年時效率值最高，為0.502，2001年下降到0.411，下降了18.1%，2002—2006年有一定的上升和下降，到2006年時達到最低值，為0.399，雖然之后在逐漸回升，2010年時達到0.417，但是其和全國平均水平的差距也在逐漸增加。

其次從各個省市來看，通過表2可以直觀地看到，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海、海南、北京等東部沿海地區，其效率平均值都在0.8以上。其中，福建和廣東的能源效率最高，2000—2010年都出現在最優前沿線上，北京在2008—2010年也處在最優前沿線上。這些沿海省市的地理位置優越，自然環境良好，交通條件便利，對外開放程度高，經濟較為發達，地區生產總值產出高于其他大部分地區，資本、勞動力、技術等投入也會領先于其他地區，使得其在能源使用效率方面具有絕對的優勢。全國能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、青海、新疆、內蒙古、甘肅、山西等中西部地區，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。這可能是因為這些省市位于我國交通不發達的內陸地區，環境惡劣，對外開放程度低，經濟相對落后，從而導致其科技水平落后、先進工藝無法傳播等。從另外一方面也可以看出，能源效率的高低與能源豐裕程度并不成正相關。具體來說，能源資源較為豐裕的省市，能源效率不一定高；而能源資源比較稀缺的省市，其能源效率反而可能會比較高。例如，貴州、內蒙古、山西等省的能源資源非常豐富，是我國的煤炭大省，每年都生產大量的煤炭，但是其能源效率則非常低，低于我國的平均水平；而廣東、上海、海南、北京等地是屬于我國的能源資源稀缺地區，但其能源效率都非常高，遠遠超過全國平均水平。

各個省市能源效率的變動趨勢也不盡相同。較多省市的能源效率變動趨勢符合“先下降，后上升”的特征，轉折點主要出現在2003—2005年。福建和廣東兩省一直處于最優前沿線上，所以其效率值沒有變動。北京的能源效率在2000—2007年一直在不斷地提高，到2008年時，處于最優前沿線上，之后保持不變。在2000—2009年，上海的能源效率在逐年提高，在2010年時則稍有下降，幅度僅為0.13%，2009—2010年，上海的能源效率都超過了0.95，接近最優前沿線。

其次從各個省市來看，通過表2可以直觀地看到，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海、海南、北京等東部沿海地區，其效率平均值都在0.8以上。全國能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、青海、新疆、內蒙古、甘肅、山西等中西部地區，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。

4 主要研究結論

本文運用DEA方法對中國省際全要素能源效率進行了考察，主要研究結論如下。

中國全要素能源效率呈現了“W型”特征，在2000—2010年的平均值為0.607，這意味著全國的能源效率水平比較低，能源損耗較為嚴重。同時，這也說明了我國能源效率的提升空間仍然很大?？上驳氖牵瑥?004年以來，全國及地區能源效率也表現出逐年提高的趨勢。

從區域間來看，東部、中部和西部三大區域之間的全要素能源效率呈現出較大的差距。東部地區的全要素能源效率是最高的，平均值為0.780，遠遠高于全國平均水平；位居第二的是中部地區，其平均值為0.564，低于全國平均水平；效率值最低的是西部地區，平均值為0.416。

從主要省市來看，全國高效率省市主要集中在福建、廣東、江蘇、浙江、上海等東部沿海經濟發達地區，其效率平均值都在0.8以上，而能源效率較低的省市主要集中在寧夏、貴州、內蒙古、甘肅、山西等中西部經濟相對落后地區，這些省市的平均效率值都未能超過0.4。

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