建筑業全要素能源效率測算
——基于DEA的實證研究

呂文生

(1.福建省建筑科學研究院有限責任公司 福建福州 350108； 2.福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350108)

0 引言

中國建筑業是國民經濟的重要組成部分，但同時也是資源投入密集型的行業。中國建筑業消耗全球建筑水泥和鋼材的一半[1]。與此同時，根據中國國家統計局數據，2016年中國建筑業的能源消費達到了7991萬t標準煤[2]。由于中國的能源結構是以煤炭為主，而煤炭的二氧化碳和污染物排放系數較高[3]，因此，研究建筑業效率，特別是建筑業能源效率的提升，對于提升經濟發展質量，實現低碳綠色發展有著重要的意義。本文基于中國省級層面的建筑業投入產業數據，利用數據包絡分析(Data Envelopment Analysis,DEA)的方法，對包含能源要素投入的中國各省的建筑業全要素生產率和全要素能源效率進行了評價。同時，還對全要素生產率與全要素能源效率變化的時空特性進行了分析。

1 模型構建與數據說明

1.1 模型介紹

生產率是指生產過程中產出與所需投入之間的比率[4]。傳統的生產效率評價，一般只考慮資本和勞動2個投入要素，但是在現代的生產方式中，資本和勞動投入往往是與能源投入相結合的。所以，近年來很多研究將能源投入也作為生產過程中的一項基本投入要素。本文所構建的模型，包含了資本、勞動和能源3個投入要素。

在方法的選擇上，傳統的全要素生產率(Total Factor Productivity,TFP)的評價方法，需要依賴柯布-道格拉斯生產函數的設定，模型的假設性較強。而Farrell所提出的DEA的方法，則通過構建非參數的前沿面對生產可能性邊界進行描述，并通過參數函數來擬合數據[5]。故，本文選擇DEA作為模型構建的方法，對包含能源要素投入的建筑業全要素生產率進行測算。

DEA對決策單元(DMU)進行評價，即通過構建非參數前沿面，來測試決策單位是否有效。假定有N個DMU，每一個DMU使用M種投入要素。在單一產出的情況下，第i個決策單元的效率可以通過求解式來獲得。其中，θ是效率的測度，1-θ表示在當前的技術水平下，該DMU在不降低產出水平的條件下投入能源縮減的最大限度。當θ=1時表示處于技術有效狀態。s+表示松弛變量，s-其表示冗余變量。

(1)

根據式(1)計算的結果，可以對全要素生產率進行測算。計算方法如式(2)。其中，TI表示最優的要素投入量，AI表示實際要素投入量，k表示對應的要素投入。利用該式可以計算各省各年份的投入效率。

EFk=TIk/AIk

(2)

全要素生產率框架的進一步擴展，可用于測度全要素能源效率指標[6]。全要素能源效率包括了由于技術無效率而導致的資源投入過量，以及資源配置不當所導致的松馳量[4]。

基于DEA模型的全要素能源效率如圖1所示。事實上，包含能源要素投入的生產函數共有3個要素投入，因此對應的是一個三維的生產前沿面。為了便于展示，本文選擇了一個二維的截面。假設目前的要素投入結構為點P1，P1～P2的距離就表示由于技術無效率導致的資源投入過量。而P2點雖然在生產前沿面上，但可能通過優化資源配置，減少能源投入。P2～P3的距離就表示由于資源配置不當所導致的效率損失。

圖1 DEA模型效率示意圖

1.2 數據

能源消費數據來源于歷年《中國能源統計年鑒》中的能源平衡表。由于能源平衡表中行業能源消費給出的是分品種的能源消費量，此處利用《綜合能耗計算通則》(GBT2589-2008)中的能源折算系數，計算出各省建筑業總的一次能源消費量。勞動數據選擇CEIC數據庫中各省建筑業從業人員數。由于各省建筑業從業人員平均教育水平等數據不可得，因此沒有包括各省勞動力質量上的差異。資本投入數據選擇CEIC數據庫中各省建筑業固定資產凈值。產出數據選擇各省建筑業的增加值。樣本的描述性統計如表1所示。

表1 樣本描述性統計

由于省級的能源平衡表數據一般會滯后2～3年，目前最新版的《中國能源統計年鑒》只包含到2015年的省級建筑業能源消費數據。基于數據的可獲得性，本文選擇2003～2015年作為研究的時間范圍。此外，由于缺乏中國臺灣地區、香港、澳門和西藏自治區的數據，因此只針對剩余的30個省級行政單位進行分析。

2 實證結果分析

2.1 效率測算結果

各省包含能源要素投入的全要素生產率測算結果如表2所示。表中僅列出了2003年和2015年的對比，以及效率的平均值。

根據表中數據可知，2015年，建筑業效率最高的有北京、江蘇、浙江、福建、海南、青海和新疆等省份，其全要素生產率都為1，說明和其它省份相比，這些省份處于技術前沿面上。而效率最低的天津、云南、河北等省份，其全要素生產率還有較大的提升空間。

從效率的變化角度，2003年～2015年間，全要素生產率提升最多的是福建、廣西、重慶等省市。其中，福建省的全要素效率提升最為明顯，從2003年0.700上升到2015年1.000。

表2 各省全要素生產率測算結果

歷年全要素生產率的平均值如圖2所示。由圖2可知，在2008年之前，總體的全要素生產率都是呈現上升的趨勢，但是2008年以后卻出現了下降。這主要是由于受到2008年全球金融海嘯的沖擊，中國的建筑業產出受到了很大的影響。產出沖擊導致了效率的下降。而2009年之后，中國實施了4萬億投資的經濟刺激政策，由于在政策實施過程中各地出現搶上項目的現象，資源并沒有辦法得到優化配置，因此全要素效率一直維持在低位。一直到2013年全要素生產率才重新出現回升。但此后，中國又出臺了去產能的政策，資源又無法得到最優配置，因此全要素生產率又出現了下降。

圖2 歷年建筑業全要素生產率變化

2.2 全要素能源效率的測算

全要素生產率與全要素能源效率的對比如圖3所示。由圖3可知，全要素能源效率要低于全要素效率，這說明除了技術效率所導致的效率損失外，能源投入還存在著配置不當的現象。這就說明除了整體全要素生產率的提升之外，還可以采取優化資源配置的手段，降低能源消費。

圖3 全要素能源效率變化

如果將不同省份按區域劃分，求解各地區的全要素能源效率，可以得到圖4的結果。由圖4可知，東部地區的全要素能源效率要高于中部地區和西部地區。在2009年以前，西部地區的全要素能源效率要高于中部地區，但是在2013年以后西部地區的全要素能源效率轉變為低于中部地區。這主要是由于近年來隨著西部大開發的戰略不斷推進，西部地區的建筑業規模化水平得到了較大的提升，相應地提升了全要素能源效率。

圖4 分地區全要素能源效率變化

3 結論

本文基于2003年～2015年中國大部分省份的建筑業投入產出數據，對包含能源要素投入的建筑業全要素生產率與全要素能源效率進行了測算，并比較全要素生產率和全要素能源效率的差異。主要發現如下：

第一，各地區全要素生產率存在明顯的差異，部分省份建筑業的全要素效率較低，這說明中國建筑行業有較大的效率提升空間。未來，可以通過不斷進行市場化改革，提升行業效率水平。

第二，在2008年以前，中國建筑業的全要素效率整體呈上升趨勢，但2008年之后卻出現了停滯甚至下降。這主要是受到全球金融海嘯帶來的產出沖擊，以及后續的一系列應對政策的影響。建筑業全要素效率的提升緩慢，在一定程度上也制約了中國經濟發展效率的提升。

第三，全要素能源效率要低于全要素生產率，說明中國建筑業的能源投入存在因資源錯配造成的效率損失，同時也說明建筑業的能源效率仍有較大的提升空間。未來可以進一步優化建筑業的能源利用水平，優化資源配置方式，提升整體的能源效率。