京津冀能源利用秩序及耦合治理研究

陳 凱，李鵬飛，焦 陽

(1.東北大學工商管理學院 遼寧 沈陽 110819；2.東北大學秦皇島分校 河北 秦皇島 066004)

0 引 言

2015年中央政治局提出并通過《京津冀協同發展綱要》，將京津冀三地協同發展提上日程，后在我國“十三五”規劃中再次提出，使得三地聯合協同發展正式啟動。能源作為一個國家、地區發展的基礎，是經濟建設的原動力，因此京津冀地區能源利用秩序受到了各級政府的關注。本文測評京津冀能源利用秩序求得三地區能源耦合度與耦合協調度，旨在分析其能源利用耦合協調發展狀態，并提出相關建議。

1 能源利用研究

國外對于能源利用的研究始于 20世紀 70年代石油危機后，西方學者多從技術創新[1]、價格[2]、城鎮化[3]、組織合作[4]、國家發展階段[5]等影響能源利用的因素著手進行研究。全要素能源效率評價法應用較廣，Hu等[6]基于全要素生產率框架定義了全要素能源效率指標；Makridou等[7]運用 DEA-Malmquist分析法探索了2000—2009年歐盟國家高耗能行業的能源效率；Qin等[8]運用基于 DEA 模型的 Malmquist Luenberger生產率指數計算了中國沿海地區的能源效率。

國內對于能源利用的研究多受現代西方經濟學“效率”理論的影響，對于能源利用的研究多集中在能源利用效率的測度與能源效率的影響因素評價方面。周春應等[9]運用非參數 DEA 方法分析了特定耗能行業的能源利用技術效率、規模效率和純技術效率等問題。宋曉薇等[10]以長三角地區的 24個地級市為研究標的，深入闡釋了技術溢出視角下對外直接投資對全要素能源效率的作用機制和影響機理。張沈生等[11]構建了綜合反映能源節約能力、能源高效利用能力、污染排放水平以及污染處理能力的能源綜合利用效率測算指標體系，提出了研究市域能源利用效率的新方法。

近年來關于能源系統耦合協調的研究漸多，于鳳玲[12]利用主成分分析結合一般耦合協調模型、灰色耦合協調模型以及熵變方程法對我國的經濟與能源之間協調發展關系進行了研究。鄭麗等[13]建立了中國能源與金融系統耦合協調發展模型。方蘭等[14]則通過構建耦合協調度模型建立了水資源子系統和能源子系統指標體系。但對于正處于發展狀態的京津冀能源系統耦合協調的定量研究幾乎沒有。本文通過對京津冀能源利用秩序的耦合協調度進行測度，進而分析其耦合治理情況。

2 秩序理論

秩序是中國傳統經濟管理理論中的概念，是一種要素上的時空排列。這種理念最早由管子提出，管子曰：“道‘不見其形，不聞其聲，而序其成’。”秩序是一種機制的表現形式，是一種行為規范。關于秩序及其測度理論，現有的文獻成果很少見，本文參照《道統經濟學》[15]中的理論體系，構建了能源利用秩序模型，從橫向與縱向對能源利用系統進行綜合評價，擴展了秩序理論的應用范圍，也是對中國傳統經濟學的弘揚與創新。

2.1 縱向秩序

縱向秩序表示的是一種需求側要素相位關系，即能源利用的主體收入相對變化。高低收入之間的距離逐漸縮小，這既是一種規律，也是社會公平的體現。通過不同層次主體收入，即城鄉居民人均收入的相對變化關系來進行劃分判別，主要劃分出 8個層次，從好到差依次為“元”“亨”“利”“貞”“悔”“吝”“害”“兇”[15]。

在這8個縱向秩序梯度中，如果高收入利用主體的收入平均增長速度慢于低收入主體，即收入差距逐漸縮小，其秩序為“元”；前者慢于后者且均上升，為“亨”；前者快于后者且均下降，為“貞”；若前者上升，后者下降，則為“厲”。如果各層次人均收入的年均增長穩定，其中有一個層次的人均收入年平均增長率呈上升狀態，則其秩序為“利”；如果兩者保持不變，其秩序為“悔”；如果二者中有一個年平均增長率下降，則其秩序為“吝”；若兩層次之間的關系是相互掠奪，有一上升則必有一下降，其秩序為“咎”。

2.2 橫向秩序

橫向秩序表達的是供給側結構功能聯系，即能源利用全要素生產率與其前沿之間的距離無限接近，是資源利用效率提升程度的一種體現。橫向秩序主要由全要素生產率(TFP)來測度，而全要素生產率(TFP)是由技術進步改進、技術效率改進、規模效率改進、配置效率改進這 4部分組成。橫向秩序測度通過全要素生產率(TFP)的增長正負可劃分為上四等和下四等，上四等從好到差依次是“延年”“天醫”“生氣”“輔弼”，下四等從好到差是“祿存”“廉貞”“破軍”“文曲”[15]。

當全要素生產率(TFP)增長為正時，其技術進步改進、技術效率改進、規模效率改進、配置效率改進有 4個為正時是“延年”，3個為正 1個為負時是“天醫”，2個為正 2個負時是“生氣”，1個為正3個為負時是“輔弼”。當全要素生產率(TFP)增長為負時，其技術進步改進、技術效率改進、規模效率改進、配置效率改進有 4個為個正時是“祿存”，3個為正1個為負時是“廉貞”，2個為正2個為負時是“破軍”，1個為正3個為負時是“文曲”。

2.3 總秩序

為了更加直觀的評測，縱向秩序與橫向秩序各劃分出了8個尺度，其需要制定相應的秩序輕重來與之一一對應。根據舊秩一斤十六兩，則把縱向與橫向各劃分為 8兩，即從 0～8這 8個尺度，則縱向秩序輕重對應關系為：元，8兩；亨，7兩；利，6兩；貞，5兩；悔，4兩；吝，3兩；厲，2兩；咎，1兩。橫縱向秩序輕重對應關系為：延年，8兩；天醫，7兩；生氣，6兩；輔弼，5兩；祿存，4兩；廉貞，3兩；破軍，2兩；文曲，1兩?？傊刃蜉p重為各年縱向輕重(兩)與橫向輕重(兩)之和?？傊刃蚩挤譃椋?/p>

3 京津冀能源利用秩序

3.1 京津冀能源利用縱向秩序

縱向秩序測度反映的是我國能源各層次利用主體相對收入變化關系。因此選擇城鎮居民家庭人均可支配收入與農村農戶家庭人均純收入作為度量指標。而城鄉居民純收入的變化主要體現在居民收入的年均增長率和速度年增率上。本文采用北京市、天津市、河北省 2006—2016年歷年統計年鑒數據。測度結果如表1所示。

如圖1所示，2006—2016年，北京縱向秩序以2011年分界，前半段波動較為平緩，后半段波動較為劇烈，總體來說其縱向秩序處于中上狀態；天津縱向秩序以 2012年為界，其前半段總體處于上升狀態，后半段處于下降狀態，總體波動很大，但總體縱向秩序處于中上狀態；河北縱向秩序在 2014年之后出現猛然降低，2014年之前其波動不是很大，總的縱向秩序水平處于中上狀態?？傮w而言三地區能源利用縱向秩序都處于中上狀態，但河北地區相對于北京、天津而言波動較小，天津波動優于北京，所以 2006—2016年三地區能源利用縱向秩序河北優于天津，天津優于北京。

表1 2006—2016年京津冀能源利用縱向秩序Tab.1 Energy utilization vertical order in Beijing-Tianjin-Hebei Region from 2006 to 2016

圖1 京津冀縱向秩序走勢圖Fig.1 Beijing-Tianjin-Hebei vertical order trend

3.2 京津冀能源利用橫向秩序

能源利用橫向秩序表示的是各要素之間的功能聯系，本文選取包括能源投入在內的全要素生產率增長率作為能源橫向利用秩序的測度指標。

3.2.1 全要素生產率測度模型

選用參數法中隨機前沿生產函數法對能源利用全要素生產率(TFP)進行估計。隨機前沿生產函數模型的一般形式為：

此式中，Yit和xit為實際產出和要素投入，反映了投入和產出水平；為前沿生產函數，代表完全效率時的最大經濟產出，表明了生產者對最優生產技術的運用水平；uit為非負的隨機變量，是技術無效項，服從削峰正態分布，表示實際產出對最大產出的偏離，vit為隨機誤差項，表示由于經濟波動及統計誤差等因素所造成的隨機擾動。i和t分別代表各省份和年份。

由于超越對數生產函數(Translog)放松了常替代彈性的假設，能夠更好地避免函數誤設所帶來的估計偏差，本文采用超越對數生產函數作為具體的隨機前沿生產函數形式，構建模型具體如下：

式中，yit為第 t年i省份的產出總量，xjit和xmit為第t年的要素投入，在生產要素特指的情況下，代入本文所涉及的3個投入要素，則(2)式轉化為：

式中，β0至β14為待估計參數；為趨勢變量，反映技術效率變化結果；E、L和K分別代表能源投入、勞動力和資本。

技術效率(TE)反映生產者實際產出與理論最大產出之間的差距，二者距離越近，技術效率越高，距離越遠，技術效率越低。受制度、管理水平等隨機因素的影響，技術效率公式可以具體表示為：

TE的計算可以采用Frontier4.1程序對面板數據進行處理獲得，則技術效率的變化(TEC)可以通過以下公式計算而得：

技術進步(TC)具體表現為既定技術水平生產前沿面的外移，其公式具體表示為：

根據增長核算法對 TFP的測算，TFP增長率衡量的是扣除要素投入增長貢獻后的產出增長，在控制要素投入后的生產率變化可表示為技術進步與技術效率改進之和，即：

由于 TFP增長率計算的是增長核算中的剩余殘值，其可以進一步表示為：

式中：sj要素 j所占的要素總成本份額，并且為要素 j的產出增長率。

對式(1)進行全微分，并將(7)式代入(8)式，可得到 TFP增長率的分解式，如式(9)所示，等式右邊分別為技術進步、技術效率改進、規模效率改進以及配置效率改進四大部分。

在要素市場充分競爭以及規模報酬不變的條件下，要素的投入產出彈性應當等于要素在總成本中所占的份額，亦即：當兩者存在偏離時，存在資源配置效率問題。由此，根據公式(9)即表示為將TFP增長率分解為技術進步、技術效率改進、規模效率改進以及配置效率改進四大部分。

①技術進步：公式(9)右第 1項，指控制要素投入后技術前沿隨時間而變化的速率。②技術效率改進：公式(9)右第 2項，在既定的投入下各決策單元所能獲得的最大。如生產者實際產出與生產前沿面之間的偏離程度越小，技術效率越高。③規模效率改進：公式(9)右第 3項，指決策單元報酬與固定規模報酬之間的偏離程度，偏高愈大者，規模效率愈高。④配置效率改進：公式(9)右第 4項，為生產者在給定要素價格的前提下，能夠以合理的比例安排要素投入的能力。在要素市場充分競爭以及規模報酬不變的條件下，要素的投入產出彈性應當等于要素在總成本中所占的份額，亦即：當兩者存在偏離時，出現在資源配置效率問題。

3.2.2 數據收集

對于 TFP增長率及其分解部分的測算需要收集和處理 2006—2016年間北京市、天津市、河北省三地區能源產出、勞動投入、資本投入和能源投入數據，數據來源為三地區歷年統計年鑒。選取北京市、天津市、河北省三省市各區、各地級市的區域生產總值作為產出指標，并將 2005年為基年進行數據處理。能源指標參照前人研究方式，選取三省市能源消耗總量數據與三省市各區及各地級市數據。勞動力投入指標選取三省市各區、各地級市就業人口，單位為萬人。由于資本投入缺乏官方統計數據，對于資本投資的衡量采用張軍[16]等固定資本存量計算方法，本文選取三省市固定資產投資進而類比各區、各地級市固定資產投資作為投入指標。

3.2.3 估計結果

運用 Frontier4.1軟件對隨機前沿生產函數進行估計，2006—2016年北京、天津、河北三地區的 SFA模型的估計值如表2所示。北京、天津、河北三地區Log似然函數值分別為215.68、6.43和171.9，LRt單邊檢驗分別為 391.42、121.6和 277.84，r值分別為1、0.86和 0.99。這說明我國各區域能源發展過程中存在著技術無效，且生產函數偏離前沿面主要是由生產的無效率造成的。同時，r值趨近于 1，且 LR檢驗均通過了顯著性和分布檢驗，說明誤差項存在著明顯的復合結構，因此采用 SFA方法對其進行分析是十分必要的。

表2 2006—2016年北京、天津、河北地區能源隨機前沿生產函數估計值Tab.2 Estimated value of energy stochastic frontier production function in Beijing-Tianjin-Hebeifrom from 2006 to 2016

根據估計結果，通過公式(2)、(5)、(6)和(9)可以分別計算出2006—2015年間京津冀三地區整體能源利用 TFP增長率及 4大分解部分。橫向秩序結果分別如表3、表4和表5所示。從圖2可以看出，北京、天津、河北三地區在所選定評測的年份中橫向秩序波動均較小，且都處于較高的水平，其中就橫向秩序測評結果而言，天津優于河北，河北優于北京。

圖2 京津冀橫向秩序走勢圖Fig.2 Beijing-Tianjin-Hebei horizontal order trend

如表3所示，北京地區能源利用橫向秩序在2006—2009年出現了較小的波動后，在2009—2011年出現較大下降，趨于穩定后再次上升并處于穩定狀態，總的來看北京地區能源利用橫向秩序總體處于中等偏上水平。

表3 2006—2016年北京地區能源利用橫向秩序Tab.3 Energy utilization horizontal order in Beijing from 2006 to 2016

如表4所示，天津地區能源利用橫向秩序在2014年上升至上四等的第一等的“延年”之后，其余測評年份就一直處于上四等的第二等“天醫”，總體橫向秩序水平穩定，波動較小，總體能源利用橫向秩序處于高水平狀態。

如表5所示，河北地區能源利用橫向秩序除2006年處于下四等之外，其余測評年份均處于上四等狀態?？偟膩碚f，河北地區能源利用橫向秩序，在所評測的年份中總體波動較小，總體橫向秩序處于較高的水平。

表4 2006—2016年天津地區能源利用橫向秩序Tab.4 Energy utilization horizontal order in Tianjin from 2006 to 2016

3.3 京津冀能源利用總秩序

根據能源利用縱向秩序與橫向秩序，綜合計算得出能源利用總秩序輕重(兩)和總秩序考分?？傊刃蜉p重為各年縱向輕重(兩)與橫向輕重(兩)之和。

表5 2006-2016年河北地區能源利用橫向秩序Tab.5 Energy utilization horizontal order in Hebei from 2006 to 2016

3.3.1 京津冀能源利用秩序輕重

帶入公式計算得出表6和圖3，同時為便于后期的測評，先對總秩序考分進行劃分：低秩序為 0～0.25，中等偏下為 0.25～0.5，中等偏上為 0.5～0.75，高秩序為0.75～1。

表6 2005-2016京津冀能源利用秩序Tab.6 Energy utilization order in Beijing-Tianjin-Hebei from 2005 to 2016

圖3 京津冀總秩序走勢圖Fig.3 General order chart in Beijing-Tianjin-Hebei

通過圖3可以看出三地區能源利用秩序輕重空間上的狀態，北京波動較大，河北省與天津市相對波動較小。表明本次評測年份城鄉一體化進程中，北京地區城鄉差距在前期有所改善但后期差距又大幅度加大，對于前期而言改善程度有所不足。天津市城鄉差距在2006—2012年有所改進之后，后期在2013—2016年差距又有所增大，出現較明顯的城鄉發展不平衡。河北省 2006—2014年城鄉差距大幅減小，農村居民從能源消耗中獲得的好處與城鎮居民之間差距在逐漸縮小，但 2015—2016年河北省縱向秩序突然下降，表明在此期間河北省城鄉之間的差距不再大幅度減小，反而出現一定程度的增大，出現較為明顯的城鄉發展不協調。

從表6、圖3可以較為直觀比較觀測京津冀三地區自 2006—2016年能源利用秩序輕重時序上的狀態。評測年份中，北京市能源利用橫向秩序總體來看處于中上水平，在 2010年出現較大程度的惡化，但2012年出現好轉，說明北京在2012年對于資源配比、結構改革出現較大的提升，在之后的 2013—2016年期間配置效率一直處于優化上升的狀態，說明北京市在此期間資源配比、結構優化改革有著較為良好持續的進展；天津市橫向秩序在3個地區中最為穩定且狀態最好，通過表5可知這歸功于逐年穩增的技術效率改進和相對穩定的配置效率改進及以不斷進行的技術創新；河北省能源利用橫向秩序總體來看處于一種較穩定的中上等狀態，通過表6可以看出，河北省的技術效率改進一直處于逐年穩增的狀態，其穩定的橫向秩序水平歸功于技術進步與創新。

4 京津冀能源利用秩序耦合研究

耦合指系統內部要素或系統之間相互作用、相互影響和聯系的一種現象，其相互作用、相互影響和聯系的程度即為耦合度。耦合協調度不僅能夠表現耦合系統本身的發展水平，還能反映耦合系統之間的耦合協調程度。

4.1 秩序耦合度模型

“耦合”一詞來源于物理學，也可將其引用于經濟研究領域，根據物理學中容量耦合系數模型和容量耦合的概念以及有關學者研究方法的啟迪[17]，本文所用的耦合模型如下：

式中：Cni為第 i年n個系統的耦合度，Uni為第 i年n個系統秩序評分。

由于耦合協調度能夠更好地反映各個地區總體的耦合協調發展狀況，排除由于同時處于低秩序評分水平而耦合程度很高的情況，本文引進如下耦合協調模型：

通過上述耦合模型和耦合協調度劃分綜合應用于本次所選測評的三地區，得出表7。

表7 京津冀耦合協調發展程度Tab.7 Degree of coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei coupling

整理表7數據得其耦合協調度走勢(圖4)。

圖4 耦合協調度走勢圖Fig.4 Trend chart of coupled coordination degree

4.2 京津冀耦合分析

由圖4以及上文圖表發現本次測評時間段內，北京市、天津市、河北省地區區域間耦合度非常高，穩定保持在 95%以上的高水平耦合狀態，符合我國協調發展的態勢。但考慮各個地區總秩序的水平高低，根據耦合協調度測算結果，京津冀能源利用耦合協調度相比耦合度都有不同程度的波動，并在近幾年出現降低。這顯示我國宏觀經濟運行狀態的整體性及區域間經濟聯系的緊密性，在整體宏觀經濟上行的狀態，京津冀地區都有不同程度的上行，反之亦反。

從京津冀地區耦合等級達到狀態的次數來看，在測評年份中有7年處于良好協調發展，2年處于優質協調發展，2年處于中級協調發展，證明京津冀三地協同發展具有很好的契合度。但從各年區域間耦合協調度的變化來分析，京津冀地區耦合協調度存在著一種逐年波動向下的態勢，其耦合等級從優質協調發展狀態逐步下滑到中級協調發展狀態，跨越3個耦合協調等級，表明京津冀區域能源利用開始惡化。

5 結論與建議

本文使用能源利用秩序量化模型和區域耦合協調模型對京津冀地區的能源利用縱向秩序和橫向秩序進行實測，并把京津冀地區測度結果進行秩序考分，對京津冀地區考分進行耦合分析，從而得出京津冀能源利用耦合協調關系，通過采取 2006—2016年相關數據進行實證分析，得出如下結論：

①京津冀能源利用縱向秩序在2006—2016年間呈現一種開始高、結尾低的波動狀態，以區域城鄉收入差距的斂散狀況為標準。由此說明京津冀地區城鄉收入差距在絕大部分時期不斷縮小，而近幾年則有所擴大。②京津冀能源利用橫向秩序在 2012年之后處于十分接近的水平狀態，也是較高的水平狀態。說明資源配比、結構改革、技術改進效率、配置效率改進、技術創新等發揮了作用。③京津冀能源利用總秩序在最近幾年走勢均趨于穩定狀態；天津市和河北省總秩序波動走勢相對較小，北京地區總秩序波動幅度相較于兩地區波動較大。④京津冀能源利用耦合程度較高，表示京津冀經濟水平發展整體性較好，但考慮低秩序高耦合的情況，引入耦合協調度發現，京津冀的耦合協調發展程度呈現一種較為穩定且程度較高的狀態，但近幾年出現下降趨勢，有區域間失調的可能。

根據結論提出以下建議：①加強京津冀區域城鄉統籌發展，改善縱向秩序的總體水平，縮小城鄉居民收入差距，防止兩級分化，或是遏制兩級分化差距的擴大。②通過科技創新，縮減能源消耗全要素生產率與其目標函數前沿生產率的距離。③縮小區域能源利用相對經濟距離，加強交通、物流和互聯網基礎設施建設，以提升其速度縮短區域經濟距離，降低交易費用。④加強區域現代化產業體系建設，形成完整的產業鏈條，提升區域間耦合水平。