中國能源利用效率對能源稀缺影響的地域差異及門檻特征

李敏 龍開勝

摘要 一直以來，提高能源利用技術效率被認為是緩解能源稀缺的重要手段，但能源回彈效應證明了單純依靠技術改變能源稀缺程度的脆弱性與不可持續性。在能源要素市場不斷發展的背景下，探究技術和成本約束下能源資源配置路徑及差異對促進能源可持續利用具有重要意義。文章采用2003—2017年中國省際面板數據，運用工具變量——兩階段最小二乘法分別檢驗了能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺的影響及地區差異性，在此基礎上系統考察了該影響的門檻特征。研究結果表明：①技術和要素價格作為能源利用技術效率、成本效率的關鍵作用力，通過影響能源與非能源要素的互補和替代需求關系，改變了剩余生產要素的利用程度，對能源稀缺產生深刻影響。同時，由于不同地區、不同階段技術能力、市場發育程度的不同，能源利用效率對能源稀缺的影響也呈現出地區和時間差異性。②研究時期內，全國層面能源稀缺的緩解主要源于能源成本效率的改善;區域層面，中部地區能源稀缺的緩解主要源于能源利用技術效率的提升，東西部地區能源稀缺的緩解則源于能源成本效率的改善。③在經濟發展水平、對外開放水平、科技投入水平以及產業發展結構的約束下，中國能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺表現為非線性影響，在通過特定的拐點后發生結構性突變，具有顯著的門檻特征。因此，能源利用中要充分發揮能源價格的作用，重視能源經濟發展的區域差異性和階段性特征，以促進能源資源的可持續利用。

關鍵詞 能源利用技術效率;能源成本效率;能源稀缺;地區差異;門檻回歸

中圖分類號 F062.1文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2021）05-0037-10DOI：10.12062/cpre.20200915

中國是能源消費大國，2018年能源消費占全球能源消費量的24%和全球能源消費增長的34%[1]。能源供給“天花板”加劇了能源供需矛盾，迫使人們不得不考慮能源供給的可持續性問題。實際能源生產中，提高能源利用效率是能源稀缺條件下維持產出水平不降低的首要選擇[2-3]。在已有研究中，能源利用效率主要指全要素視角下的能源利用技術效率，并探討了國家[2，4]、城市群[5]、企業[6]等多層次視角下能源利用技術效率在節約能源中的重要作用。已有研究表明，技術進步是促使能源利用效率不斷提高的關鍵措施[7]。然而，技術擴張在提高能源效率的同時，也是生產規模擴大的推動力，由此帶來的生產規模擴大，可能導致能源消耗逆反增長的現象，即能源回彈效應[8-10]。能源回彈效應的出現迫使生產者轉變能源效率的改善思路，能源成本效率逐漸為生產者重視[11-12]。隨著能源稀缺性的增加，能源要素價格不斷變化，生產者要想實現利潤最大化，傾向于使用成本較低的要素來替代成本較高的要素，這就為價格因素影響能源生產中多要素替代關系提供了現實可能性。能源價格可以對能源產品生產成本進行調控，調整能源生產投入要素比例，提高能源利用效率[13]。無論是能源利用技術效率還是能源成本效率，其對能源資源的配置作用都會受到外部環境的影響，比如產業結構[14]、進出口[15]等。外部環境的發展往往具有階段性，在不同的發展條件下，能源利用效率對能源資源的影響也具有明顯的門檻特征[16-17]。基于此，本研究分別考察能源利用技術效率、能源成本效率對能源稀缺的影響及地區差異，進一步探討在不同門檻變量約束下能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺的差異性影響，試圖尋求打破能源利用效率“悖論”的可靠路徑。

1能源利用效率對能源稀缺的影響機理及研究假說

1.1能源利用技術效率與能源成本效率的內涵

基于全要素能源利用效率框架，首先采用二維平面圖定義能源利用技術效率TE（technicalefficiency）和成本效率CE（costefficiency），見圖1。

假設該能源生產過程中，energy為能源要素投入，X為資本、勞動力、技術等非能源要素投入，D1D1為生產前沿面，并且也是等產量曲線。點P為生產可能集內任意非有效的評價單元，它與原點的連線OP與生產前沿面相交于點Q。當點P與點Q重合時，能源利用技術效率為1，達到最高。則點P的能源利用技術效率TE可以定義為OQ與OP在能源要素投入軸energy上投影的距離函數比值，即

能源成本效率是在能源利用技術效率的基礎上，施加生產要素成本的約束。在圖1中，沿點P作一條關于投入要素E和X的成本線y1（y1=c1E+c2X，其中c1和c2分別為能源要素和非能源要素相應的價格）。在要素價格的約束下，生產者要考慮如何使點P成本最小化的問題。在等產量的條件下，只有當等產量線與等成本線相切，即能源要素的邊際產量/能源價格=非能源要素的邊際產量/非能源要素的價格時，才能實現成本最小化。在圖1中，成本線y1與生產前沿面相切于點S，因此y1為點P的成本最優線。則點P的能源成本效率CE為：

1.2能源利用效率、生產要素需求關系與能源稀缺

圖1顯示，從短期來看，無論是能源利用技術效率還是成本效率的改善，都能夠產生能源資源節余量。但是“能源回彈效應”的存在說明能源利用效率帶來的能源要素投入量的減少是一種短期內的理想均衡狀態，并且這種狀態并沒有得到長期、有效的保持。這是因為長期條件下剩余生產要素會根據生產者的目標進行二次重組，部分甚至全部進入下一階段的生產中。剩余生產要素在下一階段生產中的投入量取決于能源利用效率關鍵內在作用力，通過改變能源最優生產規模，對能源與非能源要素的資源配置產生影響。長期條件下能源利用技術效率、能源成本效率對能源與非能源要素的配置路徑，見圖2。

沒有要素成本價格約束的條件下，能源生產者會選擇持續擴大生產規模以獲得更多收益。盡管理論上隨著生產規模的擴大會逐漸轉向規模報酬遞減階段，但是生產者對于規模遞減的分界點并不清楚，因此持續性的生產要素投入是普遍現象。短期內生產前沿面不變條件下，能源利用技術效率的改善意味著點P沿（b+a）的路徑向點Q逐漸移動，該過程伴隨著能源與非能源要素分別從E0、X0同比例減少到Et、Xt，能源節余量為△Et1=OE0-OEt。此時能源技術效率成為生產者實現擴大生產規模的一種手段，生產要素節余量可以繼續作為生產要素全部進入下一階段的生產中。根據經濟學理論，技術進步、投入增加會使生產者產出更多的產品，其結果是推動生產前沿面從D1D1移動到D2D2的位置。點P的移動路徑縮短至b，能源與非能源要素依然保持同比例減少狀態，能源節余量從△Et1減少為△Et2（△Et2=OE0-OEt1）。當D1D1經過n次的技術進步、要素投入增加移動到DmaxDmax時，點P的改善路徑縮短至0，能源與非能源要素的實際投入與最佳投入重合（即Etn與E0、Xtn與X0重合），△Etn等于0。因此可以推斷出：能源與非能源要素以互補型需求關系貫穿于能源利用技術效率改善的全過程，非有效評價單元的改善路徑隨時間的推移而不斷縮短，能源要素的節余量持續不斷縮小，直至為0。

在能源成本效率情境下，價格機制會以一種外部環境激勵的方式來調節生產者的生產行為。要素價格的約束使得能源生產者不得不考慮能夠達到最小生產成本的生產規模。在圖2中，短期內生產前沿面不變條件下，點P首先沿著（b+a）的路徑向點Q移動。此時能源成本效率成為約束生產者擴大生產規模的手段，只有當點P移動到點S時才能實現成本最小化。因此，短期內點P最終會沿著（b+a+c）的路徑向點S的方向移動，能源與非能源要素分別從E0、X0減少到Ec、Xc，但顯然△Ec1（△Ec1=OE0-OEc）遠遠大于△X1，說明能源要素的大幅減少是以非能源要素的小幅度減少為代價的。當生產前沿面移動到D2D2時，點P的改善路徑縮短至（b+d），能源要素與非能源要素之間的投入開始出現此消彼長的特征。能源節余量減少△Ec2=OE0-OEc1;相比之下，非能源要素不僅沒有節余量，反而呈現增長趨勢。當最終生產前沿面達到DmaxDmax時，點P實現成本最小的移動路徑為e，點P始終未與成本最小點重合，仍存在能源節余量△Ecn（△Ecn=OE0-OEcn），而非能源要素的投入增加已經遠遠超過X0。可以看出，在點P向成本最小點移動的過程中，始終是以犧牲某一種生產要素投入的方式、增加另一種生產要素投入的替代型需求關系來實現生產效率的最大化，并且最終仍存在能源節余量的可能性。

1.3基于不同地區和不同階段的異質性影響路徑分析

中國各區域在能源稟賦、要素市場發育程度等方面具有明顯的異質性特征。不同的自身條件改變了能源利用效率對生產要素的配置路徑，偏離了總體發展方向。首先，能源資源稟賦決定了可供利用的能源資源數量，決定了DmaxDmax的位置。圖2中，資源稟賦越高的地區，DmaxDmax的位置就有更大的能力向外移動;資源稟賦相對較低的地區，DmaxDmax的位置就更靠近原點。其次，要素市場發育程度影響了各區域要素價格的約束力，改變了成本線y1的斜率。圖2中，要素市場發育程度越高的地區，成本線y1對能源生產的約束越能反映出地區能源生產的真實狀態，更有利于生產者獲得更大的收益;而在要素市場發育程度越低的地區，其要素價格機制相對不完善，能源生產中要素的價格會被低估或高估，從而使得成本線y1偏離真實狀態，也容易造成生產者的收益流失。無論是DmaxDmax的最終位置還是成本線是否能夠真實地反映地區要素價格，都會通過能源節余量體現出能源利用效率對于能源稀缺的緩解效果。

基于此，本研究提出假說1：能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺的影響具有地區差異性。由于中國地區社會經濟發展、能源稟賦等方面存在較大的不平衡性，因此能源利用效率對能源稀缺的影響可能也存在地區差異。

能源庫茲涅茨曲線體現了能源利用的時間變化特性，并且其函數形式可能依賴于某個變量、時間推移而改變。在本研究中，長期條件下能源利用效率的提升路徑也受到多重外部因素的影響。第一，經濟發展水平。不同階段的經濟發展水平條件下，能源消費需求的迫切性不同，從而引致了不同程度的生產需求。在圖2中，D1D1向D2D2的移動速度就會不一致，改善路徑a和路徑b的長短可能會存在較大差異。要素價格與經濟發展水平息息相關，圖2中成本線y1會隨著經濟發展水平的提高向y1、y1、y1的位置變動，意味著不同階段要素約束程度不同。第二，對外開放水平和科技投入水平。技術資源包含了國內和國際兩種資源，國內技術進步主要來源于科技投入水平，而國外技術資源則依賴于地區對外開放的廣度和深度。科技資源投入帶來的產出具有時滯性和多階段性[18]，只有當科技投入積累和發展到特定階段時，技術才能發生質變服務于能源生產，圖2中生產前沿面才會向外推動。這種特性還體現在要素成本價格的變動過程中，技術投入往往能夠降低要素的成本，則點P在達到點Q的位置后，能否和點S重合以及移動的速度是隨著科技投入的累積程度而發生變化的。第三，結構性影響。中國產業結構逐漸由第二產業為主導向第三產業為主導轉變，加大了非能源要素對能源要素的替代關系，同時能源消費結構的轉變促使能源經濟向節能型方向發展，對能源節余量△E產生直接影響。

基于此，本研究提出假說2：能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺的影響具有門檻特征。由于地區經濟社會發展水平、對外開放水平、科技投入水平、產業發展結構、能源消費結構等差異，能源要素與非能源要素的組合關系會發生變化，呈現出明顯的門檻特征。

2能源利用效率對能源稀缺的影響及地區差異

2.1模型設定與變量度量

2.1.1模型設定

相較于截面數據，面板數據能夠很好地解決遺漏變量的問題，并提供更多個體動態行為的信息，而且大樣本容量能夠提高估計的有效性。因此，本研究采用面板回歸模型估計能源利用效率對能源稀缺的影響，并通過引入其他控制變量提高模型估計的有效性。模型為：

其中，i表示各省份，t表示年份。scarcity表示能源稀缺度，efficiency表示能源利用效率（技術效率或成本效率），c1，c2，…，cn表示控制變量，μi表示個體固定效應，εit表示擾動項。

實際能源利用中，能源稀缺倒逼了能源利用效率的提高，反過來能源利用效率的改善對能源要素的配置產生了深刻的影響。這種雙向影響關系會使得模型估計產生內生性的問題。為此，本研究選取能源利用效率的一階滯后、二階滯后作為能源利用效率的工具變量，采用工具變量——兩階段最小二乘法（IV-2SLS）進行估計。在大樣本條件下，增加工具變量通常會得到無偏、一致、有效的估計結果[19]，同時有效的工具變量應滿足相關性與外生性的條件[20]。

2.1.2能源稀缺的度量

能源稀缺性指標通常可以分為物理性指標[21-22]和經濟性指標[23]。物理性指標衡量的是能源可供使用的年限，體現的是絕對稀缺性;而經濟性指標衡量的是獲取能源的代價，體現的是相對稀缺性。在大多數情況下，稀缺是指相對于所需要的量而言所能獲得的量是有限的，任何具有顯性價格或隱性價格的資源都體現了其稀缺性特點[24]。因此，本研究依據實際能源供給和需求狀況衡量能源的相對稀缺性，當供不應求時，說明能源供給無法滿足生產生活對能源的需求，能源利用處于緊縮狀態;當供過于求時，說明能源供給完全能夠滿足對能源的生產生活，能源利用處于寬松狀態。能源稀缺度計算公式如下：

其中，scarcity表示能源稀缺度，demand表示一次能源的實際消費量，supply表示一次實際能源生產量，不包括進口、其他地區轉入等能源輸入量。其中，一次能源指的是原煤、原油、天然氣、電力以及其他能源，各類能源計量單位統一折算成萬噸標準煤。地區實際能源生產是中國能源獨立戰略的重要內容之一，關系著國家能源供給與能源消費安全，因此采用實際能源生產量衡量能源稀缺具有更重要的實際意義。

2.1.3能源利用效率的度量

全要素能源利用效率包含了勞動力、資本等非能源要素對產出增長的貢獻。本研究依據魏楚和沈滿洪[25]的研究，采用能源消費量的投影值（即位于生產前沿面上的最優能源消費量），剝離出能源利用技術效率TE和能源成本效率CE，見公式（5）和（6）：

其中，TE代表能源利用技術效率，CE代表能源成本效率，x1*、x2*代表最優能源消費量，xr代表實際能源消費量，c為能源價格。

公式（5）和（6）中最優能源消費量x1*、x2*的測算采用數據包絡分析法（dataenvelopmentanalysis，DEA）。假設有n個評價單元（DMU），每個評價單元使用m種投入要素來生產s種產出，第j個DMU相對技術效率e1和相對成本效率e2分別用公式（7）和公式（8）表示：

其中，θ表示相對技術效率值，c表示投入要素的真實價格。本研究采用MaxDEA8Basic軟件分別基于投入角度CCR模型、成本效率模型測算了能源相對利用技術效率e1和相對成本效率e2，測算結果中能源消費量的投影值即為最優能源消費量。

根據DEA效率測算方法，本研究構建了能源利用效率測算指標體系，見表1。I1-I4分別為投入指標，CI1-CI4分別為投入要素對應的價格（即要素成本），GDP代表經濟產出指標。為了保證研究結果的可比性，能源利用相對技術效率和相對成本效率采用相同的投入、產出指標體系，計算能源利用相對技術效率時僅需刪除投入要素的價格。

2.1.4控制變量的選擇

基于不同地區和不同階段的異質性影響路徑分析，同時考慮遺漏變量造成的估計偏差，研究引入了影響能源稀缺性的其他因素作為控制變量。①人均GDP（c1）。從世界各國發展經驗來看，經濟發展水平越高，對能源依賴程度越低，能源供需矛盾將會緩解。②進出口總額與GDP比值（c2）。得益于進口產品的可得性和由此產生的競爭性，自由的國際市場能夠提供更低價格的消費品[26]，在一定程度上彌補了國內能源需求的缺口。③RD投入強度（c3）。RD投入強度越大，表示能源生產中技術投入越多，能源開采的技術可行性越大，短期內能夠滿足生產生活的能源需求。但從長期來看，剩余能源的開采難度和成本增加，限制了能源的正常供給。④結構性影響。采用第二產業、第三產業比值（c4）和可耗竭能源消費量、其他一次能源消費量比值（c5）表示。如果能源消費密度高的產業在國民經濟中占有較大的比重并且上升較快，能源消費強度就會增加[27]，第二產業對能源的依賴程度較高，而第三產業的能源消耗量較低，二三產業比值直接表征了產業結構從第二產業向第三產業轉變的過程。可耗竭能源與其他一次能源消費量比值表征了能源消費結構從可耗竭能源向其他一次能源轉變的過程，體現了能源逐漸向可持續發展方向的改變，可耗竭能源的消耗是不可逆轉的，其大量消耗會導致能源供給的絕對減少。

2.1.5數據來源及處理

由于西藏、香港、澳門、臺灣數據缺失，本研究采用中國其他30個省份2003—2017年的數據作為研究樣本。研究數據來源廣泛：①GDP和人均GDP來源于《中國統計年鑒》，并以2003年為基期，根據GDP指數進行修正。②就業人員數量來源于《中國統計年鑒》、各省份統計年鑒，就業人員=（上期期末人數+當期期末人數）/2。平均工資來源于國家統計局數據庫，并以2003年為基期，根據實際工資指數進行修正。③資本存量采用永續盤存法計算，即資本存量=當期固定資產投資+上期資本存量×（1-折舊率），其中初始資本存量=初始年份固定資產投資除以10%，折舊率為9.6%，固定資產投資以2003年為基期，根據固定資產投資指數進行修正。固定資產投資、固定資產投資指數來源于《中國統計年鑒》。資本的價格應為資本使用的代價，一般使用利率來表示。中國商業銀行的利率均根據中國人民銀行政策制定，因此，利率水平全國一致性較高，故可以假設資本價格為相對指數1。④研究與試驗發展人員全時當量、RD經費投入和RD投入強度來源于《中國科技統計年鑒》，其中RD經費投入以2003年為基期，根據GDP指數進行修正。⑤一次能源消費量來源于《中國能源統計年鑒》，燃料、動力購進指數來源于《中國價格統計年鑒》《中國城市（鎮）生活與價格年鑒》、各省份統計年鑒及《新中國六十年》，并以2003年為基期進行修正。⑥另外，進出口總額來源于《中國統計年鑒》，并依據當年平均匯率折算為人民幣;二產、三產比重來源于《中國統計年鑒》。

2.2能源利用效率對能源稀缺影響的總體估計

2.2.1模型設定檢驗

研究首先采用Hausman檢驗和F檢驗對實證分析中模型的具體設定進行檢驗。結果顯示，在以能源利用技術效率（TE）為核心解釋變量的模型中，F檢驗表明該模型的個體效應顯著，而時間效應和雙向效應并不顯著，并且Hausman檢驗結果強烈拒絕隨機效應模型為正確模型的原假設，表明模型設定應選取個體固定效應模型。在以能源成本效率（CE）為核心解釋變量的模型中，檢驗結果同樣表明應采用個體固定效應模型。因此，研究采用個體固定效應估計中國能源利用效率對能源稀缺的影響。

2.2.2能源利用效率對能源稀缺影響的估計結果

根據模型檢驗結果以及考慮內生性問題的基礎上，研究進一步采用IV-2SLS模型估計能源利用效率對能源稀缺的影響，模型估計結果見表2。表2中第2列和第4列為個體固定效應模型估計結果，第3列和第5列為IV-2SLS模型估計結果。

個體固定效應模型估計初步揭示出中國能源利用技術效率對能源稀缺產生正向影響，但并不顯著;而能源成本效率對能源稀缺的影響顯著為負。這一結果說明，中國能源稀缺的緩解來源于能源成本效率的提高，而能源利用技術效率的提高會加劇能源稀缺程度，盡管這種影響在統計上不顯著。鑒于結果沒有考慮變量內生性問題，上述結論有待繼續檢驗。

在引入工具變量之后，首先要檢驗工具變量的有效性。因為能源利用具有路徑依賴的特征，所以引入的工具變量能源利用效率的一階滯后項、二階滯后項與當期能源利用效率在理論上具有顯著相關性。雖然能源利用效率的當期值與干擾項可能存在相關性，但其滯后項卻不會與當期干擾項相關。Sargan-Hansen檢驗結果總體上接受原假設，即所有工具變量都是外生的，工具變量的選擇是合適的。

與個體固定效應OLS結果對比，在分別控制了能源利用技術效率和成本效率變量的內生性問題后，其估計系數的絕對值顯著提高，而且估計系數的方向和統計上的顯著性沒有發生變化，進一步驗證了個體固定效應模型結論的正確性。除進出口總額與GDP比值（c2）估計系數的絕對值減小，其他控制變量估計系數的絕對值均增加。值得注意的是，可耗竭能源與其他一次能源消費量比值（c5）從負向不顯著轉為正向顯著，這顯然更符合現實情況。當可耗竭能源消費量與其他一次能源消費量比值大于1時，意味著能源消費量主要來源于可耗竭能源，導致可耗竭能源儲量下降，逐漸加劇了能源供不應求的狀況。

2.3能源利用效率對能源稀缺影響的地區差異性分析

為了分析能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺影響的地區差異，研究將中國劃分為傳統東中西三大經濟帶，采用IV-2SLS模型，以更準確地考察能源利用效率在不同地區對能源稀缺的效應及差異，結果見表3。

根據表3，東西部地區能源利用技術效率對能源稀缺影響的估計系數為正，而中部地區的影響系數為負;東西部地區能源成本效率對能源稀缺影響的系數為負，而中部地區的影響系數為正。這一結果驗證了假說1。不難看出，能源利用效率對能源稀缺的影響在中國各地區的表現呈現兩個特點：

從影響方向上看，中部地區能源利用效率對能源稀缺的影響顯著不同于東部和西部地區。從能源利用技術效率角度分析，東部地區快速發展的社會經濟為能源產品提供了廣大的能源消費市場，雄厚的技術實力為能源生產擴大提供了支持。西部地區能源豐富，盡管其自身能源需求相對較少，但是受國家“西氣東輸”“西電東送”等政策影響，西部地區豐富的能源資源要服務于東部地區不斷擴大的能源消費。中部地區能源供需相對均衡，能源技術效率的提高使得能源利用更加合理化，有利于促進能源節約集約利用。從能源成本效率角度分析，東部地區國內國際市場相對完善，為了提高能源產品的競爭力，不得不從依賴能源密集型轉型資金、技術密集型，減少對能源的依賴;從西部地區到東部地區的遠距離能源運輸導致能源損耗不斷加大，能源成本大大提高，這就促使中國東部地區逐漸轉向能源進口，減少了對本地區一次能源的消耗量。

從影響程度上看，能源利用效率對能源稀缺的影響從東部、中部到西部依次遞減。能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺的影響受地理位置、能源儲量、國家政策等方面差異的影響，導致中國地區間能源利用和生產發展存在較大差距。由于能源需求依賴于活躍的能源市場，所以大部分能源產品生產商會選擇向經濟發展狀態良好、對外開放水平高、資金技術實力雄厚的東部地區靠攏，僅有少數能源開采等企業向中西部地區集聚，這在一定程度上造成了能源利用程度地區分布的極不均衡，進而造成了能源利用效率對能源稀缺影響的地區分布不均衡。

3能源利用效率對能源稀缺影響的門檻特征分析

3.1模型說明

在回歸分析研究中，通常依據特定的離散型分類變量將全部樣本劃分為若干個子樣本進行回歸，以檢驗系數的穩定性。但是分類變量也可以是連續型，此時如果人為地設定了不合適甚至錯誤的“門檻值”，則可能會導致模型估計出現偏差甚至嚴重的錯誤[20]。本研究采用Hansen[28]發展的面板門檻模型（ThresholdRegression）計算方法，通過多次自抽樣搜索門檻值，估計能源利用效率對能源稀缺影響的系數。首先，假設估計模型中存在單一門檻效應，見公式（9）：

其中，i表示各省份，t表示年份。scarcity為被解釋變量，efficiency為受門檻變量影響的解釋變量，c1，c2，…，cn為除efficiency外對被解釋變量有顯著影響的變量。cn為門檻變量，τ為特定的門檻值，I（·）為一個指示函數，εit～iid（0，σ2）。

從計量的角度考慮，該模型也可能存在多個門檻值。因此本研究假設存在雙重門檻效應，對雙門檻模型進行估計，見公式（10）：

其中，τ1為單一門檻模型估計中得到的第一門檻值，τ2為雙重門檻值模型中得到的第二門檻值。

在門檻模型估計中，需要檢驗：①門檻效應是否存在，即受門檻變量影響的解釋變量的系數是否存在顯著差異，根據F統計量的顯著性進行判斷。②門檻估計值是否等于真實值，根據LR值的顯著性進行判斷。模型估計中，通常采用95%置信區間，各個門檻估計值的95%置信區間是所有LR值小于5%顯著性水平下的臨界值7.35，即只有當LR值小于7.35時，才能證明該門檻估計值是可信的。

3.2能源利用效率對能源稀缺的門檻效應檢驗

首先，需要確定門檻效應是否存在以及門檻值的個數，以便確定估計模型的形式。本研究在三重門檻的假設下，采用“自抽樣法”（Bootstrap法）進行門檻效應檢驗。門檻效應檢驗結果顯示，所有估計中均不存在三重門檻效應，可耗竭/其他能源比沒有通過門檻效應的檢驗。在核心變量為能源利用技術效率的模型中，人均GDP、RD投入強度和第二產業/第三產業比值分別通過了10%、1%、5%的雙重門檻檢驗，進出口總額/GDP比值通過了1%的單一門檻顯著性檢驗。在核心變量為能源成本效率的模型中，人均GDP、RD投入強度和進出口總額/GDP比值的單一門檻效果分別通過了1%、10%、1%水平下的顯著性檢驗，第二產業/第三產業比值的雙重門檻檢驗通過了5%的顯著性檢驗。這一結果證明了假說2的正確性，基于此，本研究將基于單一門檻和雙重門檻模型進行分析。

其次，對門檻變量的估計值進行檢驗。各門檻變量的估計值和相應的95%置信區間估計結果見表4。盡管兩組門檻模型的核心解釋變量不相同，但是門檻變量的門檻估計值具有高度一致性。

3.3能源利用效率對能源稀缺的門檻特征參數估計

基于單一門檻和雙重門檻的檢驗結果，能源利用效率對能源稀缺的門檻特征的參數估計結果見表5。

（1）經濟發展水平。跨越人均GDP的最終門檻值36262.52之后，能源利用技術效率、成本效率對能源稀缺影響的彈性系數分別為-15.21和-56.34，且至少在5%水平上顯著，這一結果說明高水平經濟發展有利于充分發揮能源利用效率的改善作用。但實際情況并非如此，截至2017年，僅北京、上海兩市人均GDP跨域最終門檻值，但其能源供需矛盾仍然十分突出，因為北京、上海的人口基數和經濟發展規模決定了能源消費總量上限較高。表5還顯示，當人均GDP處于24052.86和36262.52之間時，能源利用技術效率對能源稀缺的影響達到了峰值，并表現為顯著的正向影響。說明隨著經濟發展水平增長，能源利用技術效率在調配能源資源過程中會經歷瓶頸期，這種變化路徑與“能源庫茲涅茨曲線”基本吻合。

（2）對外開放水平。在對外開放水平的約束下，能源利用效率對能源稀缺為單調負向影響。當跨越門檻值1.46之后，能源利用技術、成本效率的彈性系數絕對值增加，顯著性水平提高。但是在跨越門檻值之前，盡管進出口額占GDP比重較小，依然能夠對緩解能源稀缺起到積極作用，說明實際生產中能源稀缺程度對國外資源的依存度并不高。因此，出于能源安全的考量，應盡量降低中國能源經濟的對外依存度。

（3）科技投入水平。當RD投入強度大于最終門檻值3時，無論是能源利用技術效率還是成本效率對能源稀缺影響的彈性系數均在1%的水平上顯著為正，再次印證了能源利用回彈效應的存在。到2017年，上海和北京的RD投入強度均突破門檻值，實際能源供需矛盾并沒有隨著能源利用效率的提升而縮小，充分印證了該結果。但是在跨越最終門檻值之前，能源成本效率對能源稀缺的影響在1%水平上顯著為負，能源技術效率對能源稀缺的影響為正，說明了當RD投入強度小于3時（除上海和北京外，其他區域RD投入強度均小于3），技術積累程度不足以改變能源價格對能源要素的配置作用，這與全國層面能源成本效率對能源稀缺的負向影響基本一致。

（4）產業發展結構。隨著產業發展結構的變化，能源利用技術效率對能源稀缺始終為單調正向影響，且影響程度逐漸降低;而能源成本效率對能源稀缺為非單調影響，在第一個門檻值0.74之前顯著為正，跨越該門檻后，能源成本效率的彈性系數轉為負向影響。研究時期內，我國大部分地區的產業結構均跨越了0.74的門檻值，然而能源稀缺程度不斷加劇也是既定事實。這說明產業結構轉型帶來的資源利用結構轉型并不能實現其他要素對能源要素的大規模替代，能源資源在能源生產和利用過程中仍具有很強的不可替代性。

4結論與政策建議

本研究采用2003—2017年中國30個地區的面板數據對比分析了中國能源利用技術效率、能源成本效率對能源稀缺的影響，并測算了中國東中西部的地域差異，進一步采用門檻檢驗方法，選取經濟發展水平、對外開放水平、科技投入水平、產業結構、能源消費結構五個門檻變量對能源利用效率的門檻水平進行了檢驗。實證研究表明：

（1）研究時期內，中國能源稀缺的緩解主要源于能源成本效率的改善，而不是能源利用技術效率的提升。在分別控制了能源利用技術效率、能源成本效率的內生性后，研究結論依然穩健。

（2）研究期內，中國能源利用效率對能源稀缺的影響呈現出明顯的地區差異性。根據模型估計結果，中部地區能源利用技術效率的改善有助于緩解能源稀缺;但是在東西部地區，能源稀缺狀況的緩解主要依賴于能源成本效率的提高。

（3）中國能源利用效率對能源稀缺的影響具有顯著的門檻特征。根據實證分析結果，經濟發展水平、對外開放水平、科技投入水平和產業發展結構是引起門檻效應的關鍵因素。

上述結論蘊含的政策含義包括：①重視能源生產利用的區域差異性，構建區域一體化能源要素市場。要積極利用中國區域發展戰略平臺，建立健全區域性能源市場體系，用能源價格機制促進全域能源資源配置，提供暢通的能源要素區域間自由流動渠道，以加強區域間能源生產合作，形成良性互動的能源資源生產-消費鏈。②關注能源利用轉型的階段性特征，充分利用價格杠桿調控能源要素與非能源要素的協同發展。在跨越拐點前，為防止能源利用的過度膨脹，需由市場根據現階段需求、生產者經濟能力等設置最低能源市場交易價格，同時降低準入門檻，允許多層次生產者通過競標等方式獲取能源資源。在跨越拐點后，要充分發揮經濟增長、科技投入與產業結構轉型帶來的資源利用紅利，引導各類要素協同向生產力聚集，增強非能源資源對能源資源的替代性，促使能源資源向集約節約方向發展。此外，在未來能源消費中，要積極鼓勵可更新能源的消費，減少對可耗竭能源的依賴。盡管目前可更新能源的使用技術成本較高，但這仍然是緩解能源稀缺的重要路徑。

參考文獻

[1]2019年BP世界能源統計年鑒[EB/OL].（2019-07-30）[2020-06-02].https：//www.bp.com/content/dam/bp/country-sites/zh_cn/china/home/reports/statistical-review-of-world-energy/2019/2019srbook.pdf.

[2]汪克亮，楊寶臣，楊力.環境約束下的中國全要素能源效率測度及其收斂性[J].管理學報，2012，9（7）：1071-1077.

[3]白俊紅，聶亮.能源效率、環境污染與中國經濟發展方式轉變[J].金融研究，2018（10）：1-18.

[4]余康.市場化改革、技術進步與地區能源效率：基于1997—2014年中國30個省份的面板數據模型分析[J].宏觀經濟研究，2017（11）：79-93.

[5]吳巧生，李慧.長江中游城市群能源效率評價研究[J].中國人口·資源與環境，2016，26（12）：140-146.

[6]陳釗，陳喬伊.中國企業能源利用效率：異質性、影響因素及政策含義[J].中國工業經濟，2019（12）：78-95.

[7]錢娟.能源節約偏向型技術進步對工業節能減排的門檻效應研究[J].科研管理，2020，41（1）：223-233.

[8]BERKHOUTPHG，MUSKENSJC，WVELTHUIJSENJ.Definingthereboundeffect[J].Energypolicy，2000，28（6/7）：425-432.

[9]邵帥，楊莉莉，黃濤.能源回彈效應的理論模型與中國經驗[J].經濟研究，2013，48（2）：96-109.

[10]龐軍，龔亞珍，石媛昌，等.中國的能源回彈效應及其對實現“十三五”節能目標的影響[J].中國環境科學，2018，38（5）：1979-1989.

[11]楊越，成力為，趙晏辰.技術進步、要素價格與區域能源效率動態演化[J].科研管理，2018，39（8）：53-62.

[12]魏楚，沈滿洪.規模效率與配置效率：一個對中國能源低效的解釋[J].世界經濟，2009（4）：84-96.

[13]武運波，高志剛.能源價格、全要素生產率與工業能源強度關系的實證檢驗[J].統計與決策，2019，35（16）：125-128.

[14]陳星星.非期望產出下我國能源消耗產出效率差異研究[J].中國管理科學，2019，27（8）：191-198.

[15]佟家棟，陳霄.出口擴張、環境規制與能源效率：來自中國城市層面的經驗證據[J].經濟問題探索，2019（6）：174-184.

[16]沈能，劉鳳朝.空間溢出、門檻特征與能源效率的經濟增長效應[J].中國人口·資源與環境，2012，22（5）：153-157.

[17]李宏兵，張兵兵，谷均怡.本土市場規模與中國能源效率提升：基于動態面板門檻效應的實證研究[J].中國人口·資源與環境，2019，29（5）：61-70.

[18]高軍，索瑋嵐.科研機構科技資源投入與產出的多階段時滯效應研究[J].管理評論，2018，30（8）：69-78.

[19]WOOLDBRIDGEJ.Econometricsanalysisofcrosssectionandpaneldata[M].Cambridge，Massachusetts：TheMITPress，2002.

[20]陳強.高級計量經濟學及Stata應用[M].第2版.北京：高等教育出版社，2014：136，505-506.

[21]侯萍，王洪濤，朱永光，等.中國資源能源稀缺度因子及其在生命周期評價中的應用[J].自然資源學報，2012，27（9）：1572-1579.

[22]張炎濤，唐齊鳴.能源稀缺性與關鍵要素把握：緣于國際比較[J].改革，2011（10）：30-36.

[23]盛鵬飛，楊俊.中國能源影子價格的區域異質與收斂：基于非參數投入距離函數的估計[J].產業經濟研究，2014（1）：70-80.

[24]約翰·C·伯格斯特羅姆，阿蘭·蘭多爾.資源經濟學：自然資源與環境政策的經濟分析[M].第3版.北京：中國人民大學出版社，2015.

[25]魏楚，沈滿洪.能源效率及其影響因素：基于DEA的實證分析[J].管理世界，2007（8）：66-76.

[26]湯姆·蒂坦伯格，琳恩·劉易斯.王曉霞，等，譯.環境與自然資源經濟學[M].北京：中國人民大學出版社，2016：130-132.

[27]史丹.我國經濟增長過程中能源利用效率的改進[J].經濟研究，2002（9）：49-56，94.

[28]HANSENBE.Thresholdeffectsinnon-dynamicpanels：estimation，testing，andinference[J].Journalofeconometrics，1999，93（2）：345-368.

（責任編輯：劉照勝）