用能權交易制度能否實現能耗總量和強度“雙控”？

王兵　賴培浩　杜敏哲

摘要 用能權交易是我國一項重要的制度創新，對于推進經濟可持續發展有著深遠意義。為了探討用能權交易制度能否實現能耗總量和強度“雙控”的任務目標，本文首先測度了用能權交易模式下的最優能源投入和期望產出，并以此為基礎，構建了一個改進的綜合能源強度變化的分解模型。借助2001-2015年30個省份三大產業的投入產出數據，量化分析了三個“五年計劃”期間中國能源強度變化及其影響因素。研究發現：①中國第三產業的經濟增長潛能最大，第一產業次之，第二產業最小。同時發現，第二產業能耗偏高，應該讓渡部分用能權，而第一、第三產業還可以適當提高能源消費，以實現資源配置的帕累托最優。②地區效應是影響能源強度變化的重要因素，而地區內部的產業結構效應對能源強度變化的影響較小。這意味著中國能源市場的分割、要素扭曲主要來自于省際間的資源貿易壁壘，而在地區內部的產業結構并不存在該壁壘，“諸侯經濟”的現象依舊存在。③用能權交易模式下的能源強度相比于實際的能源強度能下降約14. 02%，總能耗下降7.07%。通過用能權交易制度，使能源在省際間產業內進行跨期流通（時間和空間兩個維度上），能夠實現資源合理利用，經濟更加平衡充分地發展，進而實現能耗總量和能源強度“雙控”的任務。

關鍵詞 用能權交易制度;能源強度分解;數據包絡分析;“雙控”任務

中圖分類號 F426;F224

文獻標識碼A

文章編號1002 - 2104（2019） 01 - 0107 -11

D01：10.12062/cpre.20181010

當前我國經濟發展步入“新常態”，能源消費增速趨緩，發展質量和效率問題突出，供給側改革刻不容緩，能源轉型變革依然任重道遠。為解決日益嚴峻的能源、環境問題，中國在《能源發展“十三五”規劃》中提出“開展用能權交易試點，推動建設全國統一的碳排放交易市場。健全能源市場監管機制，強化自然壟斷業務監管，規范競爭性業務市場秩序。”正式將用能權交易制度建設納入中國未來五年的國家發展規劃中。用能權交易作為我國一項重要的制度創新，從供給側改革的角度解決日益嚴峻的能源危機和環境問題，對于推進經濟可持續發展有著深遠意義。但目前學界、業界、政府等對用能權交易依然處在初步探索階段，遠未形成清晰、可靠的認識。因此，科學測算和分析用能權交易模式下的節能減排空間，估計該政策能帶來的潛在紅利，對于實現“十三五”規劃中提出的“能源強度和能耗總量‘雙控”的目標任務有重要的現實意義及指導價值。為了探究這個問題，本文將首先構造用能權交易的經濟發展模式，測度在該政策下最優能源投入和期望產出;然后以此為基礎，構建改進的綜合能源強度變化的分解模型;最后借助2001-2015年中國30個省份三大產業的投入產出數據，量化分析中國能源強度的變化及其影響因素;系統討論和分析用能權交易制度的潛在政策紅利，為“十三五”能源規劃的順利實施提供理論支持和政策建議。

1 文獻綜述

1.1 基于權證交易的DEA模型

從經濟學角度來看，用能權交易與排污權、碳排放權交易類似，其本質是通過產權界定的方式來處理能源消費中的外部性問題。根據Coase的理論，產權要是明確的，而且交易的成本很小，市場均衡的最終結果都會是有效率的，這將能夠使資源配置達到帕累托最優。將權證交易方式應用于節能減排領域的好處有：一方面，能通過引入市場的力量，尋找節能減排的邊際成本，將整體節能減排成本降至最小，這將能產生明顯的經濟效益;另一方面，能激勵企業使用更先進、更節能的生產技術，當技術改進成本低于資源環境權證的價格，企業就可以從交易中獲益，這能激勵企業進行技術創新。

近年來，國內外學者將權證交易的思想引入數據包絡分析（Data Envelopment Analysis，DEA）模型，研究了碳排放權和排污權交易等與能源、環境相關政策的影響。這些研究的核心思想是，在控制污染物排放總量的情況下，通過允許各生產單位之間自由交易污染物排放權，引入市場手段進行排污權的有效配置，從而實現潛在總產出最大化。其中，Brannlund等最早采用DEA的方法研究了瑞典造紙和紙制品工業在排污權交易下可實現的潛在利潤增長。Fare等在此基礎上，提出了測算排污權在空間交易和跨期交易兩種模式下的潛在經濟紅利的DEA模型，并利用該模型比較了美國燃煤發電廠在組合不同污染物的情況下，實行排放權交易所能帶來的潛在經濟收益和環境收益。涂正革和諶仁俊應用該模型，測度了排污權交易機制能帶來的潛在經濟紅利，并結合倍差法（DID）進行檢驗，發現二氧化硫的排污權交易機制在中國并不能實現波特效應，其原因是低效運轉的市場還不足以支撐排污權交易機制的“完美”運行。Wang等拓展了Fare等的模型，并利用中國“十一五”規劃期間30個省區的投入產出數據，模擬測算了二氧化碳在三種環境政策模式下的減排空間，探究分析了中國進行碳排放權交易所能帶來的潛在環境紅利。

1.2 基于LMDI的能源強度分解

能源強度是研究一個國家或地區能源綜合利用效率的最常用指標之一，體現了社會發展過程中能源利用的經濟效益。從“十一五”規劃開始，我國都將具體的能源強度下降指標納入國家遠景發展的目標規劃中。而在各種能源強度的指數分解方法中，對數平均迪氏分解法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）因其便捷性、可逆性、聚合性和零穩健性等良好性質得到國內外學者的廣泛采用。

其中，Wu等首先提出了“三層完全分解法”，并應用該方法，對中國1980-2002年碳排放變動的驅動因素進行分解。王鋒等改進了該方法，將中國能源消費的碳排放增長率分解為11種驅動因素，研究表明人均增長是排放量增長的最大驅動因素，而工業部門能源利用效率的提高和生產部門能源強度下降是最主要的抑制因素。而涂正革和諶仁俊又將“三層完全分解法”的“三層”優化為“兩層”，提出更適用于比較區域二氧化碳排放因素效應的LMDI“兩層完全分解法”，探究分析工業化、城鎮化的動態邊際碳排放量。又如Wang運用該方法將能源生產率分解成為能源結構效應、產出結構效應和技術變化效應等5個因素。林伯強和毛東探索性地對我國碳排放強度演變進行階段性劃分，結合LMDI分解探討碳排放強度下降每個階段的各動因變化特征。林伯強和杜克銳針對指數分解法（IDA）和生產理論分解法（PDA）的不足，提出了一個綜合的分解框架，并在此基礎上，對中國各地區年能源強度變化的驅動因素進行了經驗分析。Arocena等沿用該思路，將指數分解法（IDA）和非參數邊界效率方法（DEA）結合起來，運用該框架分析了西班牙制造業的能源強度變化及其影響因素。

雖然DEA方法廣泛應用在排污權、碳排放權交易等研究中，并取得一系列重要成果，但尚未有研究將其應用在用能權交易方法。考慮到用能權和碳排放權、排污權交易之間的相似性和銜接性，通過借鑒這些研究的模型方法，科學測度用能權交易的潛在紅利，具有非常重要的研究價值和現實意義。

2 研究方法

2.1 用能權交易的經濟發展模式

不同的經濟政策能起到不同的引導作用，在國家發展的不同階段，相應的政策能夠促進國民經濟的健康發展。在能源經濟領域，好的能源政策會激發生產者的生產潛能，用盡量少的能源產生更大的期望產出。而實施強制性的節能，不同生產效率生產者的產出都會出現不同程度的下降，特別是對于生產效率越高的生產者，其對應的產出損失就越大，這將導致整個行業或地區的產出水平下降。如果實施用能權交易制度，就可以解決強制節能導致的能源配置無效率問題，生產效率高的生產者額外多消費能源所增加的產出，會高于生產效率低的生產者減少能源消費所額外減少的產出，這樣整個行業或地區的整體產出水平會提高，增加的這部分潛在產出就是用能權交易所帶來的政策紅利。

采用非參數的DEA模型，參考Fare等、涂正革等研究排污權交易機制的方法，構建了用能權可交易（Tradable Permits）的經濟發展模式，測度了在該能源政策下各地區分產業的最優能源投入和期望產出。首先，我們假設各個省份的每個產業使用Ⅳ種投入x=（x1，…，xN）∈RN，生產出M種期望產出y= （Yi，…，Ym）∈Rm，同時消費了能源e和“產生非合意產出（污染物），在每一個時期t=l，…，T，第k=1…K個地區產業的投入和產出值為（）∈RN。生產可能性集在滿足閉集和有界集、期望產出和投入是可自由處置、零結合公理和產出弱可處置性公理的假設下，定義為：

實施用能權交易的能源發展政策，實質上就是允許能源這一要素在不同的生產者內進行跨時間調整，以達到整個經濟系統的最優化產出（即帕累托最優）。參考涂正革和諶仁俊的做法，我們在傳統DEA模型的基礎上，加入一個節能的約束條件（）。其經濟意義為：一方面允許能源在不同生產者和不同時間內（即時間和空間兩個維度）自由配置，另一方面還需要保證交易后的能耗總量不大于初始能源消費總量，這符合用能權交易機制的基本思想。其中，yk表示為每個地區產業的最優產出，ek表示為每個地區產業的最優能源投入。

與Fare等不同的是，本文對污染物排放的約束條件仍然采用等號。雖然采用等號約束會導致解的松弛（slack）問題，即在達到最優時，仍然存在通過減少污染物排放而產生更多產出的可能。這樣的處理方法，一方面能避免簡單地把污染物當做一種投入對待，符合經濟學上的產出弱可處置性公理;另一方面松弛導致的最優產出下降，正是排污的成本，符合中國用能權和排污權“雙權”同時實施的現實情況。而與涂正革和諶仁俊研究排放權交易制度只有空間一個維度有所不同的是，本文研究的用能權是可以在時間和空間兩個維度上交易的，其對應于能源的跨時間開采和跨空間調配，更加符合中國目前的能源發展戰略。

2.2 一個改進的綜合能源強度分解框架

為了更好地探究地區和產業的因素對我國能源績效的影響，本文沿用Wu等“三層完全分解法”的設計思路，在林伯強和杜克銳、Arocena等前人研究的基礎上，綜合考慮了各類因素對能源強度變化的影響，對模型進行進一步的拓展。

2.2.1 地區能源強度變化的分解

首先我們定義：表示地區i的產業部門j在t時期的期望產出，表示地區i的產業部門j在用能權交易模式下t時期的最優的期望產出，yi表示地區i在t時期的期望產出，Yt表示整個國家t時期的總期望產出。Eit表示地區i的產業部門j在t時期的能源投入，E表示地區i的產業部門j在用能權交易的能源政策下￡時期的最優的能源投入，E表示地區i在t時期的能源投入，E表示整個國家在t時期的總能源投入。那么地區i的產業部門j在t到t+l時期的能源強度變化可以表示為：

為了綜合考慮用能權交易制度對能源強度變化的影響，我們首先將每個地區產業的能源強度變化分解為：能源效率變化（Energy Efficiency Change，記為EECH），最優的能源強度變化（即用能權交易模式下的能源強度變化，記為TP_dl），產出效率變化（Output Efficiency Change，記為OECH）。那么能源強度變化可以表示為：

對分解的這三個因素作簡要的說明。

（1）能源效率變化（EECH）。其中，表示生產單元實際的能源投入除以用能權交易模式下的最優化的能源投入。若EECH大于1，則表示在其他因素不變的情況下，能源效率變化推動了該地區的能源強度上升。

（2）最優的能源強度變化（TP_dl）。其中，表示生產單元在用能權交易模式下的最優化的能源投入除以最優的產出，是最理想情況下的能源強度。

（3）產出效率變化（OECH）。其中，代表用能權交易模式下的最優期望產出除以實際的期望產出。若OECH大于1，則表示其他因素不變的情況下，產出效率變化推動了該地區產業的能源強度上升。

2.2.2 產業結構和地區效應對能源強度的影響

首先我們考慮該地區的產業結構對能源強度的影響，參考林伯強和杜克銳、Arocena等的做法，將地區i的能源強度表示為：業所消費的能源占全國總能源消費量的比重。

3 數據處理

因數據可得性及可比性等原因，本研究不含香港、澳門、臺灣和西藏自治區，選取30個省市區作為研究對象，研究窗口為2001-2015年，時間橫跨“十五”到“十二五”這三個五年規劃。參考林伯強和杜克銳的做法，將整個經濟劃分為三大產業部門，即第一產業、第二產業和第三產業。其中，第一產業包括“農、林、牧、漁業”;第二產業包括“工業”和“建筑業”;第三產業包括“交通運輸、倉儲和郵政業”“批發、零售業和住宿、餐飲業”“生活消費”和“其他”。具體各指標數據選取和處理見表1。

（1）資本投入。本文選取資本存量作為資本投入的代理變量，并且采用“永續盤存法”加以平減。各地區分產業的資本投入數據均來源于歷年的《中國統計年鑒》，并且以2001年作為不變價格進行轉換，其中折舊率和基期的資本存量來自Wu估計的數值。

（2）勞動投入。本文選取各地區公布的歷年三次產業就業人員年末人數作為勞動投入的指標，具體數據均來源于各省級的統計年鑒或發展年鑒。其中黑龍江2011-2013年和山西2001-2002年的勞動數據缺失，采用插值法補齊，而陜西2012年后的第二、第三產業中不再含鄉村就業人員，為保證口徑統一予以補齊。

（3）能源投入。能源原始數據來自歷年的《中國能源統計年鑒》中各地區能源平衡表。本文參考Ma和Stern的做法，將能源消費量合并為三大產業的能源消費量。因為能源平衡表的能源統計種類略有調整，為考慮前后的延續性而統一統計口徑，參照陳詩一的做法，通過能源折標準煤參考的系數將各類能源折算成標準煤消費量。其中，寧夏2001-2003年和海南2002-2004年的能源數據缺失，采用插值法補齊。

（4）期望產出。參考袁鵬等的做法，本文選用以2001年作為基期進行平減后的各省份分產業的地區生產總值（GRP）作為期望產出。

（5）非期望產出。中國在“十二五”規劃中首次將控制溫室氣體排放和碳強度下降納入到經濟社會發展規劃中，為了更好探究用能權和碳排放權交易的影響，本文選取CO2排放量作為非期望產出。關于CO2排放量，我們按照IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》中能源部分所提供的基準方法進行計算。

4 實證分析

運用上述模型方法和整理的數據，我們首先測度了在用能權交易模式下的最優能源投入和期望產出，并以此為基礎，構建了一個改進的綜合能源強度分解模型。從歷年各地區分行業的能源配置合理度和經濟增長潛力比、各地區的能源強度變化及其影響因素、全國能源強度變化及其影響因素三個方面進行實證分析。

4.1 各地區分行業的能源配置合理度和經濟增長潛力比

從各地區分行業分析中國能否同時實現節能增長的目標，圖1～3分別為2001-2015年中國三大行業分地區平均能源配置合理度和經濟增長潛力比（由于篇幅有限，具體模型推導和數據結果可向作者索取）。其中，當用能權交易模式下最優的期望產出大于實際的期望產出（即經濟增長潛力比小于1）時，表示該生產單元的期望產出尚未達到最優的生產前沿，意味著產出還需要增加;反之，當經濟增長潛力比大于1時，表示該生產單元的期望產出尚有富裕，意味著產出不需要擴大。同理，當用能權交易模式下最優的能源投入大于實際的能源投入（即能源配置合理度小于1）時，表示該生產單元的能源消費尚可增加，意味著能耗不需要降低;反之，當能源配置合理度大于1時，表示該生產單元的能源投入尚未達到生產前沿，意味著能耗需要降低。當一個地區產業既需要增加產出又需要減少能耗，意味著該生產單位需要同時節能增產。

從第一產業的角度來看，絕大多數省份都需要增加期望產出。全國平均的經濟增長潛力比為0.574，其中中部地區（0.520）和西部地區（0.522）遠遠落后于東部地區（0.665）。具體分省份而言，最需要增加期望產出的五個地區分別是山西（0.156）、云南（0.304）、貴州（0.316）、內蒙古（0.325）和黑龍江（0.345）。與此同時，全國平均的能源配置合理度為0. 884，其中東部地區（1.059）遠遠高于中部地區（0.794）和西部地區（0.772）。具體分省份而言，最需要減少能源投入的五個地區分別是上海（1.641）、浙江（1.392）、江蘇（1.142）、天津（1.122）和四川（1.092）。總體而言，中國第一產業可以在適當增加能源投入的同時，提高自身的期望產出水平。但分地區來看，東部地區更需要降低實際的能耗水平，尤其是上海和天津，在期望產出不理想的情況下，實際的能源投入偏高。在所有省份中，海南既不需要增加期望產出又不需要減少能耗，這表明該地區一直處于生產前沿面上，意味著能源配置達到帕累托最優，用能權交易并不能為他們帶來顯著的政策紅利。陳詩一和陳登科研究也發現，海南雖然整體經濟發展水平不高，但對應的總體能耗也較低，資源配置效率遠高于與其經濟發展水平相當的寧夏、甘肅等。而且海南的熱帶農業發達，其實際能耗水平一直處于國內領先水平。

從第二產業的角度來看，雖然絕大多數省份仍需要增加期望產出，但整體情況相比第一產業相對理想。全國平均的經濟增長潛力比為0.755，東部地區（0.828）依舊高于中部地區（0.744）和西部地區（0.686）。具體分省份而言，最需要增加期望產出的五個地區分別是江西（0.425）、甘肅（0.427）、陜西（0.467）、青海（0.478）和河南（0.519）。與此同時，全國平均的能源配置合理度為0.959，東部地區（0.969）與西部地區（0.965）基本持平，略高于中部地區（0.939）。具體分省份而言，最需要減少能源投入的五個地區分別是遼寧（1.109）、新疆（1.100）、廣東（1.050）、上海（1.049）和黑龍江（1.092）。總體而言，第二產業首要任務是增加期望產出，同時有少量的增加能源投入的空間。具體分地區來看，廣東和上海的兩個比值均大于1，說明這兩個地區雖然期望產出水平很高，但卻是以能源過度消耗作為代價的，應該通過用能權交易制度，讓渡部分能源，同時適當降低其期望產出的要求，以達到資源配置的帕累托最優。而遼寧、新疆和黑龍江，在期望產出不理想的情況下，實際的能源投入也偏高，是最需要節能增產的地區。在所有地區中，我們發現內蒙古也一直處于生產前沿面上，這是由于能源平衡表中的能源消費量為該地區實際的能源量，并非能源開采絕對量。內蒙古是傳統的產能大省，其第二產業實際消耗的能源僅僅處于全國平均水平，而其實際能源效率還處在全國前列。

從第三產業的角度來看，整體的發展情況不容樂觀.實際的節能增產潛力非常大。其中，全國平均的經濟增長潛力比為0.488，是所有產業中最低的，而中部地區（0.416）和西部地區（0.342）也遠遠落后于東部地區（0.678）。具體分省份而言，最需要增加期望產出的五個地區分別是貴州（0.229）、寧夏（0.235）、山西（0.249）、內蒙古（0.270）和青海（0.277）。與此同時，全國平均的能源配置合理度為1.147，其中東部地區（1.270）遠遠高于中部地區（1.037）和西部地區（1.111）。具體分省份而言，最需要減少能源投入的五個地區分別是上海（1.966）、廣東（1.484）、海南（1.407）、廣西（1.365）和黑龍江（1.325）。總體而言，第三產業首要任務是減少能源的過度消耗，同時提高期望產出水平。有22個地區既需要增加期望產出又需要降低能源投入，其中既包括北京、上海、廣東、浙江和山東這些經濟發達地區，也包括寧夏、青海、新疆、甘肅和內蒙古這些經濟欠發達的西部內陸地區。這說明就整體情況而言，我國第三產業的發展仍然相對粗放，節能增產潛力依舊非常大。要實現我國能源強度和能源總量“雙控”的目標約束，還需要從宏觀政策上積極引導第三產業的健康發展，促使相應行業（如交通運輸、倉儲、郵政業、餐飲業等）轉型與升級，在實現可持續增長的同時降低能源消耗。