遼寧省制造業集聚對工業能源效率的門檻效應

許淑婷， 李丹陽

(遼寧師范大學 地理科學學院，遼寧 大連116029)

能源是國民經濟和社會發展的重要物質基礎.中國能源發展的主要目標是推進能源革命，樹立節約集約循環利用的資源理念，促進資源利用方式轉變，加強利用全過程節約管理，大幅提高資源利用率[1].調整經濟結構和能源結構，有助于提高工業能源效率，同時有助于鞏固能源效率在經濟社會發展戰略中的重要地位.產業集聚尤其是制造業集聚作為能源消耗的重要組成部分，直接影響著工業能源效率的提高[2].研究制造業集聚與工業能源效率之間的關系，有利于推動制造業轉型升級，提高經濟效益；有利于制定專業化環境保護政策、節能減排、創建優美的生態環境；有利于創新經濟發展方式，推動區域經濟穩步發展.

能源效率是指單位能源能夠帶來多大的經濟利益，即能源利用率的問題，而工業能源效率則是指工業產業每單位能源消耗所獲得的工業產出總量.國內對能源效率的研究內容主要有能源效率的評價研究[3]、空間格局與空間效應[4]、影響因素[5]等.在產業集聚測度方面，已有研究主要利用區位熵指數[6]、區位基尼系數[7]、Moran’sI指數[8]、行業集中度[9]、密度指標[10]和EG指數[11]等指標或方法對不同產業的集聚水平進行識別與測度.國內在產業集聚對能源效率影響研究方面成果較多：紀玉俊等[12]運用門檻回歸方法研究產業集聚與能源效率關系；姚小劍等[2]運用門限回歸模型，研究中國制造業集聚與能源強度之間的關系.此外，還有眾多產業集聚與能源效率關系的相關研究：生產性服務業集聚與能源效率關系[13]、政府行為選擇視角下產業集聚對能源效率的影響[14]等.現有文獻很少考慮產業集聚與工業能源效率的非線性關系，以及產業集聚作用于工業能源效率的外在因素變化對兩者關系的影響.基于此，本文借助門檻面板模型，研究制造業集聚與工業能源效率之間呈現的復雜的非線性關系.

遼寧省作為中國重要的老工業基地，工業實力強勁，制造業集聚化程度高，對制造業集聚水平和工業能源效率的測度具有科學性和可行性.本文首先通過區位熵指數的方法測算遼寧省地級市的制造業集聚度，采用超效率SBM模型測度遼寧省的工業能源效率；其次，基于漢森面板門檻模型[15]，利用遼寧省的面板數據進行實證分析，檢驗制造業集聚對工業能源效率是否存在非線性門檻效應，進一步剖析產業集聚是通過哪些因素對工業能源效率產生影響的；最后提出提高工業能源效率的可行性建議，優化遼寧省制造業產業結構，改善遼寧省生態環境，推動遼寧省經濟穩步發展.

1 研究方法、變量選擇與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 區位熵指數

本研究基于遼寧省及其14個地級市制造業就業人數、產業總就業人數數據，采用區位熵指數的方法衡量遼寧省制造業的產業集聚度及專業化程度.區位熵指數是反映某一部門的專業化程度的指標，具體計算公式如下：

(1)

其中，LQij是指j區域i行業的區位熵指數,Lij是遼寧省某一地級市的制造業就業人數,Lj是遼寧省某一地級市工業總就業人數,Li是遼寧省制造業總就業人數,L是遼寧省工業總就業人數.當遼寧省內某一地級市制造業的區位熵指數>1 時，說明在遼寧省范圍內，該地區制造業專業化程度高，集聚能力較強，具有比較優勢；當區位熵指數<1時，說明該地區制造業集聚水平相對較低，缺乏集聚優勢.

1.1.2 超效率SBM模型

數據包絡分析(Data envelopment analysis,DEA)模型是目前評價全要素能源效率的主要方法.DEA模型是根據區域實際產出和投入水平與相對有效生產前沿之間的偏離程度[16]，預估相對效率的統計分析方法.Tone[17]提出的基于非期望產出的SBM模型是考慮到全部松弛變量的較為完善的DEA拓展模型，它顯著的優點是非徑向、非角度特征可以更精確地衡量能源效率水平.該模型的詳細介紹見文獻[18].

1.1.3 門檻模型

門檻模型能夠挖掘變量之間跳躍性或者突變性的變化規律，準確擬合不同分組中解釋變量與被解釋變量之間的非線性發展關系[19-21]. 本文根據漢森的面板門檻模型探討遼寧省制造業集聚對工業能源效率的影響，模型設定如下：

lnIEEit=α1+β1ln GOVit×I(ln GOVit≤γ)+
β2ln GOVit×I(ln GOVit>γ)+C+εit.

(2)

其中，IEEit表示工業能源效率即被解釋變量，i表示城市，t表示時間，GOVit表示政府干預程度，在該式中也指門檻變量，β表示門檻變量對被解釋變量的影響系數，I()表示定性函數，γ表示門檻值，C表示常系數，εit表示隨機擾動項.上述模型只針對單門檻情況，雙門檻或多門檻可由此擴展得出.

1.2 變量選擇

制造業集聚方面，選擇遼寧省14個地級市的就業人數作為集聚測度的數據指標.工業能源效率方面，根據全要素效率框架選取測評要素指標，將能源、資本、勞動力與技術作為投入要素的4部分，分別用能源消費量、全社會固定資產投資、年末從業人員數和科學技術預算支出進行測度[22].考慮到能源的功能和屬性，期望產出指標有地區生產總值所代表的經濟效益指數和社會消費品零售總額、地方財政收入所代表的社會效益指數.能源的不合理利用，會帶來嚴重的生態問題，故而非期望產出指標是環境影響和運用熵值法計算出的環境綜合污染指數.

門檻面板模型中，被解釋變量是工業能源效率，核心解釋變量是制造業集聚指數，門檻變量則是政府干預程度.除此之外，經濟發展水平的不同引起制造業生產資料投入量的不同、外商投資的雙向性、產業結構的變動、行業規模的大小等均是影響工業能源效率的重要因素，所以選其作為此次門檻模型的控制變量(表1).對模型中的變量數據取自然對數，以此來減小數據的異方差性以及原始屬性數值造成的計量誤差，增強面板數據的平穩性[20].

表1 門檻模型變量說明

1.3 數據來源

考慮到數據的可行性，本文選取2007—2017年遼寧省14個地級市作為研究對象.數據來自2008—2018年的《遼寧省統計年鑒》和各地級市統計公報，對于部分缺失數據，采用插值法進行補充.

2 遼寧省制造業集聚分析

通過原始數據的收集和整理，對2007—2017年遼寧省制造業區位熵指數進行計算，基于遼寧省制造業就業人數的區位熵指數(表2)分析遼寧省14個地級市的制造業集聚水平.

表2 遼寧省制造業就業人數的區位熵指數

遼寧省制造業區位熵指數在2007—2017年整體上呈緩慢下降趨勢，說明遼寧省制造業在推進供給側結構性改革和推動產業優化升級的經濟政策引導下，得到高質量發展.測度數據具體分析可以得到，大連、鞍山、本溪、遼陽區位熵指數一直穩定在1以上，這些城市在遼寧省境內制造業專業化程度最具比較優勢.憑借良好的地理位置和強大的經濟實力，大連制造業就業人數集中且穩定，總體發展態勢良好.作為中國重要鋼鐵工業基地的鞍山，工業基礎雄厚，制造業集聚化程度高，空間集聚強.葫蘆島、營口、沈陽、撫順區位熵指數均比較高，與遼寧省整體水平相比，具有一定的空間集聚態勢與專業化水平.丹東、錦州、朝陽區位熵指數低于遼寧省平均水平，制造業集聚不明顯，專業化程度有待提高.位于遼西北地區的阜新、鐵嶺兩市經濟基礎薄弱、制造業發展落后，專業化程度處于較低水平.當地應鼓勵科技創新，加大技術投入，延長制造業產業鏈，推動經濟飛速發展.盤錦市受石油資源枯竭的影響，制造業集聚水平低，應尋找新的經濟發展模式，推動當地經濟穩步發展.

3 遼寧省工業能源效率分析

基于SBM模型，利用MAXDEA軟件，測算出2007—2017年遼寧省工業能源效率，從時間、空間兩個角度，深入分析遼寧省工業能源效率的變化趨勢.如圖1、圖2所示.

圖1 2007—2017年遼寧省工業能源效率平均值和標準差Fig.1 Average and standard deviation of energy efficiency in Liaoning province from 2007 to 2017

圖1顯示遼寧省2007—2017年工業能源效率均值呈現出先下降后上升的趨勢，階段性特征顯著.2007—2014年遼寧省工業能源效率均值降低至0.381.一方面是因為遼寧作為全國重要的重工業基地，粗放式的經濟發展方式資源能源消耗量大，不利于工業能源效率的提高；另一方面,受2008年國際金融危機的影響，遼寧省經濟整體下滑，企業以犧牲生態環境為代價竭力挽救經濟發展.2014—2017年遼寧省工業能源效率均值又提升至0.611，這主要是因為遼寧省進一步深入實施突破遼西北戰略，經濟環境得到改善，對工業能源效率的貢獻顯著且穩定.“十三五”發展規劃提出之后，遼寧省轉變了經濟發展方式，促進傳統制造業綠色改造，加強高能耗行業低能耗管控，從而推動工業能源效率的提高.

2007—2017年遼寧省工業能源效率標準差呈現出 3個“倒V”形循環式波動的特征.第一個“倒V”形是2007—2010年,遼寧省各地區應對2008年國際金融危機的能力不同，工業能源效率提高幅度不同，高能效地區和低能效地區差距逐漸增大.之后遼寧省為保持經濟穩定高速發展，積極推進產業結構調整，加大對工業能源效率的技術投入，使其標準差逐步降低.第二個“倒V”形是2010—2014年,其中,2011年為節點，推測可能是遼寧省工業化和城鎮化得到快速發展，能源消耗加劇，但各地區發展速度不一致，導致各地區工業能源效率差距拉大.之后，隨著“十二五”規劃的貫徹執行，遼寧省各地區工業能源效率差距逐漸縮小.第三個“倒V”形是2014—2017年，2016年標準差達到最大值為0.209，說明低能效地區環境污染、技術滯后、經濟發展緩慢等問題嚴重，與高能效地區差距增大.自2016年實施“十三五”發展規劃以來，遼寧省加大環保力度，降低能源消耗，推動工業能源效率的提高，各地區差距逐漸縮小.總體來看，2007—2017年遼寧省工業能源效率區域差異明顯，但近年來有縮小趨勢.

圖2顯示出遼寧省工業能源效率地區差異明顯.沈陽、丹東、錦州、大連、鞍山、盤錦這6市高于全省工業能源效率的平均水平值0.573，屬于高能效地區.這些地區經濟發展水平高，相較其他地區而言，為提高工業能源效率提供更多的經濟支持.阜新、遼陽、本溪、葫蘆島、撫順屬于中能效地區.朝陽、營口、鐵嶺3市的工業能源效率在0.5以下，屬于低能效地區.朝陽市經濟增長幅度小，研發投入少.營口市作為港口城市，對外貿易、港口經濟發達，制造業發展速度緩慢，兩市工業能源效率均處于低水準階段.作為煤城的阜新和煤炭資源豐富的鐵嶺、撫順，工業能源效率反而不高，與史丹的研究結果相一致[26].這是因為這些城市能源供應充足，為刺激能源產業發展，盲目開展高耗能項目，從而忽視工業能源效率的提高.

圖2 遼寧省14地級市工業能源效率平均值、標準差和變異系數Fig.2 Average value, standard deviation and coefficient of variation of energy efficiency of 14 prefecture level cities in Liaoning province

標準差和變異系數的起伏變化基本一致.其中，表現較為穩定的有三類地區：沈陽、丹東、錦州為穩定的高能效地區；遼陽為穩定的中能效地區；朝陽、鐵嶺為穩定的低能效地區.本溪、葫蘆島、撫順由于技術投入、研發資金的不穩定性導致波動幅度較大.營口市在各城市中波動幅度最大，說明該城市工業能源效率極不穩定且具有較大上升空間，應受到當地政府重視，提供相應的技術、資金等支持.

4 制造業集聚對工業能源效率的門檻分析

根據Hausman檢驗結果顯示，卡方統計量值為106.76，對應的P值為0，說明拒絕使用隨機效應模型，應使用固定效應模型.在固定效應模型的基礎上，對門檻模型進行檢驗和分析.

4.1 門檻效應檢驗

遼寧省作為中國重要的重工業基地，制造業發展受到政府的大力支持，故將政府干預作為門檻變量，擬合遼寧省制造業集聚與工業能源效率之間的內在關系，并對門檻值是否存在，以及存在的個數進行檢驗.如表3所示的門檻效應檢驗結果表明，遼寧省制造業集聚與工業能源效率之間存在非線性關系，在5%的顯著性水平通過雙門檻檢驗，門檻估計值和95%置信區間如表3所示.

表3 門檻效應檢驗

似然比函數圖直觀地展示出門檻值和置信區間的分布，門檻變量似然比函數圖如圖3和圖4所示.橫坐標GOV表示政府干預程度，縱坐標LR表示似然比檢驗統計量，門檻參數的估計值是指LR為0時GOV的取值[27].圖形中的虛線是在5%顯著性水平下的臨界值7.350，95%置信區間是所有LR值小于臨界值所構成的區間.

圖3 第1個門檻值和置信區間Fig.3 The 1st threshold and confidence interval

圖4 第2個門檻值和置信區間Fig.4 The 2nd threshold and confidence interval

門檻效應檢驗結果和似然比函數圖表明，在政府干預下，遼寧省制造業集聚存在雙門檻效應，說明制造業集聚對工業能源效率的作用是有約束的，兩者之間的關系表現出一定的復雜性.在合理的政府財政支持下，制造業集聚水平穩定在一定范圍內，工業能源效率將得到有效提高.

4.2 門檻回歸模型分析

4.2.1 門檻回歸結果分析

經過門檻效應檢驗，以政府干預為門檻變量的門檻模型結果如表4所示，制造業集聚對工業能源效率具有雙門檻特征.

表4 門檻模型結果

在政府干預下，制造業集聚對工業能源效率的影響由雙門檻值劃分為3個階段:低于低門檻值13.586階段，制造業集聚的影響系數為0.234，制造業集聚對工業能源效率起顯著的正向作用；跨過低門檻值階段，影響系數降低至0.004，制造業集聚的正向作用減弱；高于高門檻值14.667階段，制造業集聚的影響系數驟降至-0.237，表明制造業集聚對工業能源效率的正向效應逐漸降低，甚至產生了負向作用.

低于低門檻值階段，政府干預水平較低，產業集聚更多依賴于自身發展，集聚效應大于擁擠效應，制造業集聚對提高工業能源效率起到了一定的推動作用.首先，政府的合理財政投入加之遼寧省境內制造業基礎設施、生產設施及配套設施的集聚，帶來的經濟效益有助于降低區域內制造業企業的生產成本，為提高工業能源效率提供更多的可能.2018年，遼寧省財政預算支出為4 560億元，第二產業貢獻率為51.3%，規模以上的制造業企業為5 880家，總產值達22 873.2億元.制造業集聚區的高效分工協作是企業獲得經濟效益的重要保障，為此企業才有更多的資源、勞動力、資本用于工業能源效率的提高，才能推動經濟利潤獲得最大化.其次，政府干預程度有限，集聚區內企業為獲得高額利潤，更加重視自主創新能力.地理空間和產業鏈的集中，加強了區域內制造業企業科技、人才等的交流，培養創新思維，增加創新靈感，為提高工業能源效率提供技術支持.遼寧省制造業集聚將優質R&D資源集中利用，推動技術升級、打破創新瓶頸，解決遼寧省制造業科技動力不足的問題.再次，政府干預水平低意味著市場更為靈活，企業有更多的自主選擇權，制造業企業為提升競爭優勢，爭奪市場資源，搶占市場份額，主動或被動提高工業能源效率，推動技術變革.最后，政府的財政支持推動制造業優勢資源集聚，將資源優勢轉變為經濟優勢，促使制造業產業結構發生調整.為迎合工業發展總趨勢，制造業行業內部轉變生產方式，加快轉型升級，促進工業能源效率的提高.遼寧省在政府財政支持下利用集聚效益優勢，采用高效節能技術，優化產業結構，加快建設節能低耗制造業集聚區，降低自身能耗同時也為其他產業提供節能減排設備.

跨過低門檻值階段，政府干預水平提高，為集聚區規模擴大提供物力財力支持，同時集聚區內企業開始依賴政府投資建設.政府的大量財政投入易使企業降低自主能動性，造成集聚區內資源浪費、發展動力不足等問題.加之產業集聚發展到一定規模，擁擠效應逐漸超過集聚效應，不利于工業能源效率的提高.

高于高門檻值階段，制造業集聚對工業能源效率的正向作用逐漸減弱，甚至產生負向影響.首先，政府的過度財政干預，會吸引大批企業進入園區，導致同一區域聚集過多相同行業.企業過度集聚，會帶來不利于企業自主發展的模仿意識，盲目追求經濟利潤，降低企業創新意識，限制工業能源效率的提高.其次，隨著政府干預力度的加大，制造業集聚規模的擴大，集聚區內資源浪費現象嚴重，工業污染物產量增多，給提高工業能源效率帶來嚴重的環境壓力.最后，集聚區內企業過度依賴政府投資，喪失發展積極性，無法發揮集聚優勢，導致企業生產模式日益僵化，企業內部良性運轉受限.過度的政府干預和集聚無法滿足企業發展需求，更無法滿足工業能源效率提高的條件.

總而言之，合理控制政府投資，提高遼寧省制造業生產效率，加快產業結構升級，帶動工業能源效率的提高已刻不容緩.

4.2.2 控制變量的影響

在控制變量中，利用外資水平、產業結構、行業規模的回歸系數為負，對工業能源效率起負向作用，符合常識和預期.經濟發展水平系數為-0.253，與預期相反.一般認為經濟發展水平高，意味著該地區相對富裕，有足夠的資金投入工業能源效率的項目.但在本研究中，經濟發展水平的提高反而不利于工業能源效率的提高，原因可能是遼寧省經濟高速發展階段忽視生態效益的發展，人均生產總值的提高增加了資源消費量，導致污染物和能耗產出增多，無法完成工業能源效率的提高.利用外資水平的系數為-20.368，表示在遼寧省境內外商直接投資對工業能源效率產生顯著的負向作用.遼寧省吸引外商投資的產業多為高污染的裝備制造業，2018年遼寧省實際使用外資金額達328.5億元，外商投資項目為548個.外商通過“搭污染便車”獲得高額利潤，不再考慮能源效率，忽視生態效益，導致FDI與工業能源效率呈負相關關系.產業結構的回歸系數為-23.012，說明其對工業能源效率的提高造成了較強的負向影響.結合遼寧省產業發展現狀來看，第二產業比重過高，工業能源消耗量大，污染物排放量多，不合理的產業結構致使工業能源效率的提高受限，政府應加大力度推動產業結構內部優化.行業規模的回歸系數為-0.015，表明行業規模的影響較為微弱.這是因為企業規模經濟的發展和大企業的社會責任感，改善了由行業規模擴大帶來的環境問題.總的來說，利用外資水平、產業結構的影響大于經濟發展水平和行業規模，對工業能源效率的影響較大.企業應增強自主創新意識、節約能源意識，調整生產模式，促進工業能源效率提升.

5 結論與討論

本文運用非期望產出的SBM模型對遼寧省14個地級市2007—2017年工業能源效率進行測度研究，并借助STAT軟件應用門檻模型探討制造業集聚對工業能源效率的門檻效應.研究發現：

在推進供給側結構性改革和推動產業優化升級的經濟政策引導下，遼寧省制造業發展總體趨勢良好，集聚優勢明顯.制造業集聚最集中的地區主要分布在沿海工業發達城市和鋼鐵煤炭資源豐富的地區.遼西北地區受經濟和科技因素制約，制造業發展緩慢.

遼寧省工業能源效率時間階段性特征顯著，2007—2017年間表現出先下降后上升的趨勢.另外，遼寧省工業能源效率區域差異性明顯，工業能源效率均值高的地區主要集中在經濟相對發達的城市，受多重因素的影響，均值低的地區主要為朝陽、營口、鐵嶺3市.近年來，工業能源效率的地區差異有縮小趨勢.

遼寧省制造業集聚對工業能源效率具有雙門檻效應.由雙門檻值劃分為3個階段，制造業集聚與工業能源效率之間存在著復雜的非線性關系.合理控制制造業集聚水平、提升工業集聚質量是提高工業能源效率的有效手段.另外，選取經濟發展水平、利用外資水平、產業結構、行業規模作為控制變量探討制造業集聚與工業能源效率之間的門檻效應.門檻效應結果表明，控制變量的回歸系數均為負值，對工業能源效率產生負向影響.

綜上所述，為提高工業能源效率，推進遼寧省可持續發展，提出以下建議：推進傳統制造業升級改造，探索發展制造業新模式、新結構，促進遼寧省經濟穩步發展；降低外資引入的環境污染，著重于提高外資引入的質量，將引進的先進技術、高素質人才與資金相結合，完善外資引入的市場環境；注重培養企業的自主性與積極性，政府與市場相協調，營造良好的發展環境；調整產業結構優化升級，合理分配產業資源，加快遼寧省經濟可持續發展進程；重視生態環境保護，加快產業與能源的優化整合，推進經濟效益與生態效益的和諧統一.