基于能源類型的中國反彈效應測算及其分解

劉宇　周梅芳　王毅

摘要：能源問題是實現可持續發展的重大戰略問題。能效改進所引起的能耗反彈問題已成為能源經濟學領域的一個重要議題。針對已有研究基于復合能源維度探討反彈效應的不足，本文通過構建一個引入反彈效應測算模塊的中國靜態CGE模型，研究不同類型能源效率改進的節能效果和反彈差異，并將其在生產側和消費側進行分解。在分別提高所有生產部門一次能源使用效率和二次能源使用效率兩種情景下，我們發現提高二次能源使用效率對經濟的促進作用更大，帶來的能源節約也更多。就反彈效應而言，兩種情景的反彈效應在9.6%-27.9%范圍間，但提高一次能源使用效率帶來的反彈效應要普遍大于提高二次能源使用效率帶來的反彈。這意味著，能效改進的能源類型選擇將關系到政策的實施效果。對反彈效應在生產側和消費側的分解則顯示，生產側的能效改進會刺激消費側能耗增加，而且來自消費側的能耗增加在二次能源品種的反彈效應中扮演了重要角色，尤其是成品油和燃氣。綜上，我們認為不論從經濟表現還是反彈效應來看，提高二次能源使用效率都是比較理想的能源類型選擇，這是以往研究未曾注意到的。同時，由于反彈效應的存在確實降低了能效政策的有效性，因此政府在制定能效政策時可通過對沖能效改進帶來的能源服務價格下降來減緩能耗反彈。引導和規范居民的用能觀念和用能行為也是減緩反彈效應的一個重要途徑，這一點對能源需求遠未飽和的發展中國家尤其重要。

關鍵詞 ：反彈效應；能源效率；能源類型；CGE模型

中圖分類號：F062.1 文獻標識碼： A

文章編號： 1002-2104（2016）12-0133-07

能源問題是實現可持續發展的重大戰略問題。能源效率被視為是繼煤炭、油、天然氣以及核能之后的第五種能源[1-2]。根據IEA的估算，溫控2℃目標下，2050減排量的40%將來自能源效率的改進[3]。能效已被IEA視為未來的第一能源[4]，提高能源效率已成為各國政府應對能源挑戰和氣候變化的重要舉措。但近些年來，反彈效應的存在引發了學者們對能效政策有效性的廣泛討論[5-12]。能效改進所節約的能源可能被替代效應、收入效應、產出效應等一系列反彈機制所產生的新的能源需求部分甚至全部抵消[13-15]，這種現象被稱為能耗反彈。能效反彈問題已成為能源經濟學領域的一個重要議題。針對已有研究基于復合能源維度探討反彈效應的不足，本文通過借助CGE模型，著重考察不同類型能源的效率改進的反彈差異，并將其在生產側和消費側進行分解，最后在此基礎上揭示相應的政策含義。

1 文獻綜述

能耗反彈最早來源于對“杰文斯悖論”的研究[1，16-17]。Saunders[18]在Khazzoom和Brookes研究的基礎上，將能效改進可能增加而不是減少能源消費的觀點命名為KB假說。在Saunders[18-20]之后，學術界對反彈效應的研究進入了一個蓬勃發展的階段，產生了豐富的研究成果。Sorrell[10]在Greening et al.[13]的基礎上，按照反彈來源將反彈分為直接反彈（direct rebound effect）、間接反彈（indirect rebound effect）和宏觀經濟層面反彈（economywide rebound effect）三類。直接反彈是指某種能源利用效率的提高降低了與之相關的能源服務的價格，引起對該種能源服務的消費增加，從而能源需求增加。直接反彈是在靜態框架下探討的，僅限于某種特定的能源及與其相關的能源服務[13]。間接反彈則是基于動態視角，Sorrell[15]將不屬于直接反彈的能耗反彈均視為間接反彈，并歸納了隱含能源效應、再支出效應、產出效應、能源市場效應、復合效應等五種作用機制。將直接反彈和間接反彈都考慮在內，即為宏觀經濟層面反彈。宏觀經濟層面反彈反映了整個經濟系統對局部能效改進作出的所有調整，關系到最終的節能效果，因此近些年來尤其受關注[12，21]。

中國作為一個高耗能的發展中大國和面臨巨大減排壓力的發展中國家，高度重視通過提高能效來緩解能源-資源-環境等發展約束。但值得注意的是，近年來部分學者提出發展中國家的反彈效應可能更大。Van den Bergh[12]提出了多個發展中國家更應該關注反彈的原因，其中一個是發展中國家的能源成本要遠大于低廉的勞動力成本，因此能效改進將帶來可觀的再支出效應，從而導致能源需求增加。另外一個是發展中國家居民的能源需求遠未飽和，能源服務價格下降將刺激居民通過提高能耗追求更舒適的生活。Sorrell[10]也是基于發展中國家能源需求遠未飽和的原因，提出發展中國家反彈可能更大。Energy Policy[9]關于反彈效應的一期特刊也得出了低收入國家反彈效應可能更大的觀點。在以上背景下，探討中國能效政策的反彈效應就非常具有現實意義。

Glomsrd and Wei[22]通過一個中國CGE模型研究潔凈煤技術的發展對中國經濟和環境的影響，結果顯示總能耗增加了2.5%，煤炭使用量增加了10.3%，CO₂排放增加了0.5%，也就說潔凈煤技術發展所帶來的能源節約和環境效益被完全抵消。在Glomsrd and Wei[22]之后，國內學術界開始關注中國的能耗反彈問題，近些年形成了不少研究成果。按照研究角度和研究進展，大致可以分為以下幾類：①空間維度，包括測算行業反彈、居民領域反彈、以及宏觀經濟層面反彈[2，23-28]；②時間維度，從測算短期反彈到研究長期反彈[25，29-31]；③探索能效改進的行業選擇，以實現更低的反彈和更好的節能效果[32-33]。已有文獻的研究方法和對象不盡相同，測算的反彈效應從超級節能到回火效應均有出現，但主要集中在25%-75%之間。

國內外相關研究多是在復合能源的維度上探討反彈問題。實際上，由于不同類型能源投入產出結構的差異，不同類型能源的效率改進帶來的能耗反彈是存在較大差異的。

因此應該在考慮能源異質性的基礎上探討反彈問題，從而甄選出更理想的能效改進能源類型選擇。

同時，將宏觀層面反彈在生產側和消費側進行分解，有助于了解宏觀反彈的形成機制，從而探索可能的減緩反彈的措施。

2 模型及情景設計

2.1 本文的CGE模型

一般均衡模型能夠評估經濟系統一系列復雜變化的最終效果并捕捉主要影響因素，因此被廣泛用于測算不同國家能效改進的宏觀反彈[5，34-38]。本文采用的是由中國科學院科技政策與管理科學研究所和澳大利亞Victoria大學CoPS中心聯合開發的中國靜態CGE模型。模型以國家統計局公布的2007年中國135部門投入產出表為基礎，包括135個部門，3種初級要素（勞動、資本、土地），6個經濟主體（生產、投資、居民、政府、國外、庫存），以及8類流通服務[39]。

模型假設企業追求成本最小化，生產是一個多層的嵌套結構（見圖1）。除頂層是中間投入、復合能源及初級要素基于Leontief關系嵌套，其他層嵌套均是基于CES關系。商品的總供給包括國產和進口兩種，兩者之間存在不完全替代關系[40]。商品的最終需求包括：居民消費、政府支出、投資、出口和庫存。其中，居民在預算約束下最大化KleinRubin效用函數，通過線性支出系統（LES）分配對不同商品的消費。投資決策與生產決策相同，依據成本最小化原則選擇最佳投資品組合。政府支出和庫存由基期數據外生確定。進口采用小國假設，即進口價格外生。出口采用大國假設，出口需求與出口價格反向變動。當模型達到均衡時，市場存在兩個特征：市場出清和零利潤。

關于能源投入進入生產函數的方式，目前尚沒有定論[5，38，41]。考慮到能源也是一種產品，本文仍然將能源作為一種中間投入，而不是與初級要素進行嵌套。我們的模型刻畫了5種能源品，包括煤炭、原油和天然氣（下文簡稱油氣）、成品油、電力以及燃氣。生產函數中不同能源投入品之間的替代彈性借鑒GTAPE，均是0.5，其中，在能源生產部門能源投入品之間不存在替代[42]。這是因為在能源生產部門，能源投入品主要是用作原料，而不是動力，因此可替代性很小。

本文采用短期閉合：①資本市場：資本總量固定，在行業間也不能自由流動，因此各行業的資本回報率是不同的，從而影響投資；②勞動力市場：勞動力可以在部門間自由流動，實際工資不變，總就業量由模型內生決定。

2.2 宏觀反彈效應的測算及分解

反彈效應通常被表示為預期節能效果的一定比例[15，43-44]。因此，30%的反彈效應，意味著預期節能效果的30%被抵消，即只實現了預期節能效果的70%。反彈效應超過100%，則意味著能效改進非但沒有產生任何節能效果，反而進一步刺激了能源消費，即產生回火效應。

通過公式（8），我們可以宏觀層面反彈分解成生產側反彈和消費側能耗變動，而且可以判斷具體來自消費側的哪一項，從而可以探討可能的減緩措施。

2.3 情景設計

區別于已有研究通過沖擊復合能源的能效來研究反彈，本文研究改進不同類型能源的能效的反彈差異。一次能源和二次能源是對能源品種最本質的一種劃分，因此本文研究一次能源和二次能源的反彈差異。由于模型數據庫中并沒有統計一次能源和二次能源，因此在后續模擬沖擊和結果展示上需要借助煤炭、油氣、成品油、電力和燃氣等5種能源來實現。

本文針對性地設計了以下兩種模擬情景：

情景1（S1）：所有生產部門使用一次能源的效率提高5%（大部分學者都采用了5%的無成本效率改進假定，因此本文也采用這一比例，使我們結果有一定的可比性）。具體做法是同時提高各行業使用煤炭和油氣的效率。

情景2（S2）：所有生產部門使用二次能源的效率提高5%。具體做法是同時提高各行業使用成品油、電力和燃氣的效率。

需要說明的是，2.2節所涉及到的能耗及其份額均是以物理量來衡量的，并非價值量。由于能源平衡表僅提供了7個行業的能源消費量，而2007年中國投入產出表有135個部門，也就是說能源消費量的部門分類要遠遠比IO表粗，在缺乏能源價格數據的情況下，我們也采用Jiang et al[45]的做法，借助IO表的能源使用結構來拆分能源平衡表的能源消費總量，從而得到各子部門的能源消費數據。

我們根據2.2節的公式（5）和公式（6）在本文的CGE模型中增加了反彈模塊。由于總能耗反彈的計算涉及到一/二次能源的重復計算以及不同類型能源的可加性問題，現有的方法和數據均不允許我們這樣做，因此本文僅計算基于某一特定能源品種的反彈效應，比如我們只計算提高煤炭使用效率導致的整個經濟對煤炭消費的反彈，而不計算提高煤炭使用效率導致的整個經濟總能耗的反彈。在以后的研究中，我們將重點解決這個不足。

3 模擬結果分析

3.1 宏觀經濟影響

表1給出了主要宏觀經濟指標在S1和S2兩種情景下相對于基期的變化。兩種類型的能源效率改進都會給經濟帶來積極影響，但改進二次能源使用效率對經濟的促進作用更大。具體來看：

（1）GDP在兩種情景下均出現明顯上漲，但改進二次能源使用效率對經濟的促進作用是改進一次能源使用效率的2倍左右。能效提高相當于技術進步，因此對經濟有促進作用。由于二次能源在各行業的能耗中占更大比重，因此對經濟的促進作用更大。

（2）投資和居民消費都有不同程度的增長，仍然是改進二次能源的拉動效果要好于改進一次能源。能效改進首先受益的是高耗能行業，而這些行業同時也是資本密集型行業，因此這些行業產出的擴張會拉動投資需求。居民消費增加主要得益于要素報酬的增加，包括資本報酬和勞動報酬。

（3）兩種情景下，居民消費價格水平均小幅上漲。CPI上漲主要是由于資本要素價格上漲。經濟規模擴張將拉動對要素的需求，包括資本要素和勞動要素，在短期資本存量固定的情況下，將拉動資本價格上漲。餐飲、房地產等資本密集型行業在居民消費結構中比重較大，從而導致CPI小幅上漲。CPI的上漲還將帶動名義工資上漲。

（4）進出口都有小幅下降，但原因截然不同。出口減少的直接原因在于要素成本上漲導致出口價格上漲，從而需求減少。進口受經濟規模擴張、高耗能產品競爭力增強和能源需求減少三種效應的交叉影響。從結果來看，后兩者占主要作用，導致總進口減少。

3.2 能耗變動

兩種類型的能源效率改進的節能效果差異是我們關注的重點。圖2給出了兩種能效改進情景下，經濟總體對5種類型能源的需求變動。顯然，提高二次能源使用效率的節能效果要優于提高一次能源使用效率。

我們可以明顯發現，提高二次能源使用效率時，經濟對所有5種類型能源的需求都是下降的；但提高一次能源使用效率時，僅一次能源的需求是下降的，二次能源幾乎都是增加，僅電力微弱下降。造成這種差異的直接原因在于一次能源和二次能源之間的能源轉換關系。一次能源是二次能源的主要中間投入品，因此提高一次能源使用效率將直接降低二次能源生產部門的成本，從而價格下降，需求增加。這樣的關系存在于原油和成品油（原油占成品油生產中間投入的79%）、天然氣和燃氣（天然氣占燃氣生產中間投入的63%）中。從圖2我們就可以直接驗證，提高一次能源使用效率時，經濟對成品油和燃氣的需求是增加的。電力的需求之所以沒有增加的原因在于，盡管電力是煤炭的主要去向，但在電力的中間投入中煤炭只占15%，因此電力的成本并沒有下降到足以引起對其需求增加的程度。

同樣的原理可以用于解釋提高二次能源使用效率時，所有5種類型能源需求的全面下降。提高二次能源使用效率，首先會導致對二次能源的需求減少。同時，由于二次能源是一次能源的主要去向，所以二次能源本身需求減少的同時，仍然能夠較好地通過二次能源產出的下降抑制對主要上游一次能源的需求，從而一次能源的需求也下降。35%的煤被用于生產電力，78%的原油被用于煉油，因此提高二次能源使用效率時，這兩種一次能源的需求也跟隨下降。

另外，我們可以發現，提高二次能源使用效率時對一次能源需求的抑制作用也是較好的。在S2情景下，煤炭和油氣的下降程度并沒有比S1時差很多。兩種類型能源效率改進帶來的這種能耗變動差距，再次說明了考慮能源異質性的重要性。

3.3 反彈效應及其分解

在考慮預期節能效果的基礎上比較對預期節能效果的實現程度，也就是比較反彈大小。表2列出了兩種情景下5種能源的反彈效應及其在生產側和消費側的分解。顯然，不同類型能源的反彈效應是存在差異的，具體來看，我們可以發現：

（1）兩種類型的能源效率改進均出現了反彈，且明顯不同于基于復合能源的測算結果。與基于復合能源測算的30%-53%的反彈相比[2，23，27，29]，本文測算的基于單一類型能源的反彈效應范圍在9.6%-27.9%之間。

（2）一次能源的反彈效應要普遍大于二次能源的反彈效應。從表2可以看到，一次能源里煤炭和油氣的反彈效應要大于除電力以外的所有二次能源。原因在于一次能源在二次能源的生產投入中占很大比重，因此提高一次能源使用效率一方面很有利于二次能源生產部門擴張，形成對一次能源的需求反彈；另一方面，經濟擴張增加對二次能源的需求，從而對一次能源投入品的需求也進一步增加，所以一次能源的反彈效應比較大。

（3）生產側的能效改進會帶來消費側的能耗增加。對所有五種類型能源反彈效應的分解均顯示，消費側的能耗是增加的，而且在某些能源的反彈中貢獻突出。比如，在成品油和燃氣的反彈中，整個經濟對這兩種類型能源的反彈基本上來自消費側能耗的增加，其中成品油主要來自出口，燃氣則來自居民消費。電力的反彈中也有一半來自居民消費。總體來看，來自消費側的能耗增加對二次能源反彈的貢獻更大。

4 結 論

針對已有研究基于復合能源維度探討反彈問題的不足，本文通過構建一個中國靜態CGE模型，研究不同類型能源效率改進的節能效果和反彈差異，并將其在生產側和消費側進行分解。在分別提高所有生產部門一次能源使用效率和二次能源使用效率的情景下，我們發現不論從經濟表現還是節能效果來看，提高二次能源使用效率都是比較理想的能源類型選擇，這是以往研究未曾注意到的。就反彈效應而言，提高一次能源使用效率帶來的反彈效應要普遍大于提高二次能源使用效率的反彈。對反彈效應在生產側和消費側的分解則顯示，生產側的能效改進會刺激消費側能耗增加，而且來自消費側的能耗增加對二次能源品種的反彈貢獻突出。

本文的研究顯示，能效改進帶來的反彈幅度還是比較小的，能效政策仍然是一個比較理想的應對能源挑戰和氣候變化的政策選擇。我們的結果可以從以下幾個方面對能效政策設計提供參考：

（1）不同類型能源的效率改進的節能效果和反彈效應存在差異。政府在出臺能效政策時是區分能源類型的。二次能源是比較理想的能效改進能源類型選擇。

（2）關注生產側能效改進對消費側的影響。在兩種生產側能效改進情景中，消費側的能耗都是增加的，而且對二次能源品種反彈的貢獻突出。這也從側面說明了我國居民的能源需求還未飽和，能源服務價格的下降將進一步刺激居民通過提高用能追求更舒適的生活。這一點對其他發展中國家制定能效政策也有參考價值。因此，需要在居民部門配套相關政策，來引導居民用能行為和用能觀念。

（3）實施碳稅、能源稅等能源價格政策，來減緩能耗反彈。能效改進引起能源服務有效價格的下降是導致能耗反彈的根本原因，因此可以依靠征收能源稅、碳稅等措施來提高能源成本，從而對沖能效改進帶來的用能成本下降，這一點在已有研究中均有提到。具體的對沖效果還要取決于實證模擬，這也是本文下一步的研究重點。

（編輯：劉照勝）

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Abstract Rebound effect derived from energy efficiency improvement has been widely invested. However， most of studies focus on the rebound effect of the energy composite level and neither distinguish nor compare different energy type. This study adopted a ChinaCGE model involving 135 sectors to investigate the rebound effect of different types of energy and further decomposed the rebound effect into production rebound part and final demand component. A onceoff costless 5% energy efficiency improvement of using primary energy and secondary energy was imposed， respectively， in all the production sectors. The results showed that improving efficiency of using secondary energy had a larger positive impact on GDP with better energy conservation. In general， improving efficiency of using primary energy showed the larger rebound than improving efficiency of using secondary energy with rebound effect in the range of 9.6%-27.9%， which implied that the choice of energy type was a key factor to the effectiveness of energy efficiency policy. It further decomposed the rebound effects into production component， and final demand component， and showed that final demand component had positive contributions to rebound， and in particular， had outstanding contribution on the rebound of secondary energy including oil products and gas supply. We concluded that improving efficiency of secondary energy was a better energy type choice for effective energy efficiency policy design. And complementary policies of increasing the price of energy service could be adopted to reduce rebound effect. In addition， the paper points out that the policy makers should also guide and regulate the energy consumption behaviors of the households. We argue that this is especially relevant for developing countries who are far from saturation in their consumption of key energy services.

Key words rebound effect； energy efficiency； energy types； CGE model