流域水電梯級開發適度規模研究

張 錦，丁雅靜

（太原理工大學經濟管理學院，山西 太原 030024）

中國的水電開發潛力位居全球前列，水電在國內清潔能源供給體系中長期承擔最大的容量份額。根據國家能源局發布的2022 年全國電力工業統計數據，截至2022年底，中國水電累計裝機容量達4.1億kW，占國內電源裝機總量的16.1%，占清潔能源裝機總量的33.6%。雖然風電、光伏等其他清潔能源的大規模開發，使水電近年在國內清潔能源供給體系中的容量份額呈下降趨勢，但水電具備穩定電力的自然屬性，使其在國內清潔能源供給體系中的主導地位難被撼動。尤其在致力于實現碳中和與全面建成社會主義現代化強國的新時代，社會經濟系統對水電開發的電力供給、產業供水、生活供水、洪水防控等仍具有巨大需求［1-2］。因此，水電開發規模增長將是支撐中國社會經濟可持續發展的基本要素。

事實上，水電開發活動對河流生態環境的影響受到了各國科學家與相關河流行政管理機構的長期關注，核定流域水電梯級開發適度規模成為大江大河綜合治理的關鍵問題［3-4］。水電開發活動尤其是流域水電梯級開發活動必須考慮對河流水文情勢的影響，將河流水文情勢的受影響程度限制在一定范圍以內，以此形成對流域水電開發活動的環境約束［5-6］。將流域取水規模控制在流域徑流總量的40%以內是如今全球公認的河流水資源開發的環境約束準則［7］。環境約束范式的結果通常是在水電技術可開發規模、經濟可開發規模基礎上對開發潛力進行了一定程度的削減，以此核定其適度規模。環境約束范式限制了流域水電開發規模的無序擴張，這對平衡流域社會經濟發展與生態環境保護起著兜底作用。然而，在干旱、半干旱以及其他水資源需求巨大的流域，流域水資源開發規模會大幅超過40%的環境約束上限，比如我國黃河、海河等流域的水資源開發程度已超過90%，形成了諸多水資源過度開發局面。在局部社會經濟系統對水資源的巨大需求下，環境約束范式對河流水資源開發規模的硬性約束難以真正實施，這表明基于環境約束范式來核定流域水電開發適度規模難以具備廣適性。為此，本文擬借鑒土地資源適度經營規模核定過程中的效率支撐原理，嘗試從環境約束范式轉型至效率支撐范式，將環境約束范式下的水資源單要素約束轉型至效率支撐范式下的全要素支撐。效率支撐范式下，水資源要素與水電開發的其他生產要素一起支撐水電開發規模增長，并共同影響水電開發效率，從而基于流域水電梯級開發效率演變來核定其適度規模。

1 文獻綜述

1.1 適度規模概念及其核定原理

適度規模概念源自微觀經濟學中的規模經濟理論。規模經濟理論認為當技術水平保持不變時，生產單位產品的平均成本隨著產量增長會呈現遞減、不變與遞增的變化趨勢，平均成本處于遞減至不變區間時存在規模經濟，而平均成本處于不變至遞增區間時則存在規模不經濟。因此，基于規模經濟理論，任何企業的生產規模不能無限擴大，存在適度經營規模。適度經營規模最常見于農業領域。從家庭聯產承包責任制下的碎片化經營過渡到土地流轉下的規模化經營，大量學者研究了中國農業的適度經營規模問題，但因研究尺度、研究對象的不同，其農業適度經營規模結論存在差異。農業適度經營規模的研究尺度可大致分為效率與收入［8］。

當以效率為尺度時，通常考慮產量、實際收入等重點產出指標，以農業經營效率達到最大值時所對應的經營規模為其適度規模。孔令成等［9］將松江區都市農場經營規模從小至大分為18 組規模區間，運用三階段DEA 模型對比了各規模區間的都市農場經營效率，發現8.13～8.40 hm2所對應的經營效率最大，遂將其核定為都市農場的適度經營規模。姜宇博等［10］也采用類似方法，核定了黑龍江玉米生產農機合作社的適度經營規模為873.30～966.70 hm2。鄒偉等［11］從擴大土地經營規模來提升化肥使用效率的視角，尋找江蘇省的土地適度經營規模，發現規模擴張前經營規模較大的農戶在轉入土地后能顯著提高化肥使用效率。

當以收入為尺度時，通常基于C-D 生產函數與超越對數生產函數，尋求農業經營利潤最大化或者成本最小化，以極值對應的土地經營規模為其適度規模。許慶等［12］從投入產出與生產成本兩個角度測度了中國糧食作物的適度經營規模，認為擴大糧食作物種植面積能有效減少單位農產品生產成本，適度規模經營比碎片化經營更有利于擴大農民收入水平。呂晨光等［13］測度出山西省人均耕地的適度經營規模為0.33 hm2，超過該規模后會增加單位生產成本。楊鋼橋等［14］在利潤最大化情況下，計算出湖北省戶均耕地適度經營規模為2.44 hm2，而省內不同地理單元存在較大差異，江漢平原的土地適度經營規模顯著大于大別山區。羅丹等［15］進一步從產出和效益視角，將規模因素作為虛擬變量納入產出和效益模型，測度出不同經營規模對產出和效益的影響，驗證了我國不同糧食產區存在不同的適度經營規模。

可見，資源開發利用在經濟學理論上存在適度規模，當資源開發利用規模超過其適度規模后，會造成資源開發利用效率下降、資源開發利用平均成本上升、資源開發利用利潤率下降等問題。因此，適度開發應成為資源開發利用的閾值準則。

1.2 流域水電開發適度規模核定原理

核定流域水電開發適度規模，首先得厘清水電開發規模與水資源開發利用程度的區別。國內表征水資源開發利用程度最常見的指標為水資源開發利用率，水資源開發利用率既可應用于區域層面，也可應用于流域層面。

在區域層面，水資源開發利用率通常可進一步細分為水資源開發率與水資源利用率，前者通常是指區域供水量與區域水資源總量之比，后者則是區域用水量與區域水資源總量之比［16］。為直觀表征區域水資源開發利用程度，學者們為水資源開發率與水資源利用率分別設置了兩個門檻值，由此組成輕度、中度、高度等3個階段。水資源開發率的兩個門檻值分別為30%和70%，水資源利用率的兩個門檻值分別為20%和60%［17］。

在流域層面，現有研究未對水資源開發利用率進一步細分，側重于表示通過各類水資源開發方式取用地表徑流的程度，即徑流取用量與徑流總量之比［18］。目前國際公認的河流水資源可開發利用率為40%，表示徑流取用量不能超過徑流總量的40%，剩余60%作為河道生態用水，以保障河道生態環境處于優良狀態［7，19］。當然，徑流資源被取出河道后，經工農業用水與生活用水，有部分水資源會返回河道內，即取水量不等于耗水量。王西琴等［20］考慮徑流利用的實際消耗系數后，認為在保障60%的河道生態用水前提下，中國七大流域的水資源開發利用率閾值可達57%～89%，普遍超過了40%。此外，河道生態需水具有時空異質性，不同河段、不同季節以及不同豐枯年份均產生不同的河道生態需水量。張錦等［21］考慮河道生態需水的閾值區間后，核算了河道徑流可變區間，據此核定了拉薩河流域水電開發活動對其水資源開發利用率的閾值為19%。張曉璐等［22］計算漢江流域的動態河道生態需水后，認為其水資源開發利用率閾值僅在豐水年的豐水期能達40%，其他多數時候水資源開發利用率不應超過20%。

水電開發規模通常指流域水電梯級開發的裝機規模，單位為萬kW 或MW。水電開發程度或水能開發率則是指水電裝機規模與流域水能理論蘊藏量之比［23］。水電開發是對水能資源與水量資源的綜合開發，隨著流域水電開發規模增長或水能開發率增長，流域水資源開發利用率也會增長，但水能開發率與水資源開發利用率不能等同。

水電開發適度規模目前在國內外尚未形成統一定義，一般泛指在技術可開發規模與經濟可開發規模之外，增加環境約束因素，在保障環境狀況處于可持續前提下的水電可開發規模，而該水電可開發規模與理論可開發規模之比則是適度規模閾值。Farinotti 等［3］核算了全球變暖導致高山冰雪融化增加的水能理論資源，并將新增水能理論資源的40%設定為考慮技術、經濟、環境等因素后的新增適度規模。該40%取值于國際公認的河流水資源開發利用率的40%閾值。當然，該項研究是考慮冰雪融化新增水量資源帶來的新增水能資源，這樣的閾值設定是合理的。在其他核定河流水電開發適度規模的研究中，學者們采用了更多不同的環境約束條件，包括最小河道生態需水、河道生態需水閾值區間、各類保護區帶來的開發地限制、相關自然環境保護法規以及其他自然環境條件限制等（表1）。

由于所考慮環境約束條件、研究對象、研究空間尺度的不同，流域水電開發的適度規模閾值也不同，最高達到56%，最低僅為1%。通常來說，涉及的環境約束條件越多，所得流域水電開發適度規模閾值將越小；反之涉及的環境約束條件越單一，所得流域水電開發適度規模閾值將越大。雖然不同研究中考慮的環境約束因素存在諸多差異，但針對單個流域尺度上的水電開發適度規模，最常見的環境約束因素仍是河道生態需水約束，即流域水電梯級開發對下游河道水文情勢的擾動必須控制在一定程度以內。

可見，水量資源開發與水能資源開發在環境學理論上存在適度規模閾值，當水量資源開發或水能資源開發超過其適度規模閾值后，將對流域生態環境造成較大的影響，無法保障流域生態環境處于優良狀態。因此，水量資源開發或水能開發活動必須考慮環境約束條件。

綜上所述，若將農業領域的土地適度經營規模概念延伸至流域水電開發領域，可將流域水電開發活動視作對流域水能資源和水量資源的綜合開發，在效率尺度或者收入尺度上，流域水電開發活動也應該存在適度經營規模。然而，收入尺度上的適度經營規模核定原理通常基于成熟的C-D 生產函數，而流域水電梯級開發活動難以收集準確的資本、勞動力與土地資源投入，而且土地資源并不是流域水電梯級開發活動最重要的資源投入。流域水電梯級開發活動無法有效應用C-D 生產函數求得利潤極值。為此，本文擬在效率尺度上核定流域水電梯級開發適度規模。其原理是將環境約束轉型至效率支撐范式下的環境要素，其過程是組合水電生產的環境要素與常規投入產出要素，測度流域水電梯級開發效率，并基于效率的演變規律來核定流域水電梯級開發適度規模。這是嘗試在流域水電開發領域將經濟學理論的適度規模與環境學理論的適度規模進行一次有效結合。

2 研究方法與案例區

2.1 流域水電梯級開發效率測度方法

水電開發是多投入多產出的活動，根據水力發電過程特征，投入產出指標的選擇考慮了經濟投入與產出，也考慮了非經濟投入與產出，但建設資金作為最重要的投入指標卻很難直接納入效率測度中。其原因有二：第一，水電站建設資金是分年度投入，與水電站建設進程相關，而不同水電站具有不同的建設進程，最終使不同水電站之間建設資金的差異原因混入了物價差異因素；第二，發電量作為最重要的產出指標，建設資金投入與發電產出無法達成年度一致性，通常是建設資金投入完成后，才開始電力產出。為此，最終納入流域水電梯級開發效率測度的投入產出變量見表2。理論上，流域水電梯級開發規模越大，投入變量（裝機容量、壩高、總庫容、年發電用水量、年維修指數）和產出變量（年發電量、徑流擾動程度、調節庫容）也越大。

表2 流域水電梯級開發效率測度的投入與產出變量

采用超效率SBM 模型測度流域水電梯級開發效率，超效率SBM 模型是一類非徑向、非角度的 DEA 模型，既能分辨有效決策單元間的效率差異，也克服了松弛變量對效率測度值的影響。超效率SBM 模型的計算公式在相關文獻中非常常見，不再贅述。流域水電梯級開發效率分為兩類：第一，流域水電梯級開發的經濟效率，投入變量為裝機容量、壩高、總庫容、年發電用水量、年維修指數，產出變量為年發電量與徑流擾動程度。第二，流域水電梯級開發的綜合效率，投入變量與經濟效率的投入變量相同，產出變量在經濟效率的產出變量基礎上再增加調節庫容。無論經濟效率評價還是綜合效率評價，徑流擾動程度都作為負產出指標。

流域水電梯級開發效率評價的決策單元將在時間尺度上累計構建。以某流域為例，隨著該流域內水電開發規模和水電站數量增長，各項投入產出指標都呈增長趨勢。累計該流域內每年的水電裝機容量、壩高、總庫容、年發電用水量、年維修指數、年發電量、徑流擾動程度、調節庫容，最終該流域內從第一座水電站運行至研究時段末期，每年都形成一個效率決策單元。此外，為充分揭示流域水電梯級開發規模對其效率演變的影響，避免異質性河流之間其他因素對相對效率的干擾，比如水資源量、水能開發方式等因素，流域水電梯級開發效率評價過程將在單個流域內進行，即每個流域都有其自身的效率前沿面，以此探尋異質性流域水電梯級開發過程中其效率演變的共性規律。

2.2 流域水電梯級開發適度規模核定模型

假定流域水電梯級開發效率與流域水電開發規模之間呈非線性關系，基于流域水電梯級開發效率最大值對應的開發規模，設定為流域水電開發適度規模。因此，基于Hansen面板門檻回歸模型來驗證流域水電梯級開發效率與流域水電開發規模之間的非線性關系，模型具體設置如下：

其中：式（1）和式（2）分別表示存在單一門檻效應和雙重門檻效應的情況。i，t分別表示流域和年度；EFF為流域水電梯級開發效率，分為經濟效率（EFF1）與綜合效率（EFF2），作為因變量；scale為流域水電開發程度，同時作為自變量和門檻變量；η為門檻值，即待評估的流域水電開發適度規模閾值；β為待評估的變量系數；I為指示性函數，若門檻變量符合括號內的條件則取值為1，否則取值為0；X為控制變量，θ為待評估的控制變量系數。各個變量的具體描述見表3。

表3 面板門檻回歸的各項變量描述

2.3 案例區與數據

選擇國內22 條水電開發的主要流域作為案例區（表4），其地理分布涵蓋了西南地區（瀾滄江、紅河、岷江、大渡河、青衣江、烏江、金沙江、嘉陵江）、中南地區（漢江、清江、長江干流、湘江、沅江、洞庭湖流域、鄱陽湖流域）、華南地區（西江、珠江）、東南地區（閩江、錢塘江）、東北地區（松花江、鴨綠江）、西北地區和華北地區（黃河干流）。在未注明干流的案例區，即除黃河干流與長江干流之外的其他20 條流域，水電站在流域內的布局包含多級支流與干流。案例區內水電開發歷史悠久，水電站起始運行年最早可追溯至1943 年（松花江），最晚則為1996 年（青衣江），這保障了各案例區的效率決策單元或時間序列數據至少為25 個（1996—2020 年）。此外，該研究僅收集了大中型水電站（裝機容量5 萬kW 及以上）的相關數據，共331座大中型水電站，其原因在于小型水電站或農村水電站數量過多，但單機容量較小且庫容微小，其對流域水電梯級開發規模的貢獻十分有限。雖然該研究僅搜集了大中型水電站案例，但其規模巨大，截至2020 年，331 座案例水電站的總裝機總量達到了23 552.3 萬kW，約占全國水電裝機總量的63.6%。因此，所選案例區在水電站的地理分區、流域內布局、運行歷史、裝機規模等方面保障了其對中國水電開發狀況的代表性。

案例水電站的裝機容量、發電用水量、發電量、來水量等相關數據來源于《中國水力發電年鑒（1949—2020年）》。案例區內的流域徑流量、水能理論蘊藏量等數據來源于《中國水利統計年鑒（2020 年）》、大型流域的水資源公報以及流域水電開發相關規劃等。案例水電站的壩高、總庫容、調節庫容等數據來源于流域水電開發相關規劃以及該水電站的相關文獻。

3 研究結果

3.1 流域水電梯級開發規模與效率測算結果

由表4 可知，截至2020 年，案例區流域水電梯級開發規模平均值為40.13%，即案例區水電開發活動對流域水量資源和水能資源的綜合開發程度達到40.13%。其中，最大值出現在黃河干流，水電開發程度達到93.03%，最小值出現在岷江流域，水電開發程度僅8.36%。同一時間全國流域水電梯級開發程度為43.23%，案例區流域水電開發程度與全國水電開發程度相當，這說明所選案例區在水電開發程度方面對全國水電開發狀況具有良好的代表性。

各案例區作為獨立前沿面開展效率評價，其結果反映各案例區內部水電梯級開發前后效率的相對大小。為此，應重點關注各案例區內部的效率跨度。經濟效率跨度最大值出現在漢江流域，其1969—2020 年間的最大值與最小值的差異達1.528。經濟效率跨度最小值出現在長江干流，其1981—2020 年間的最大值與最小值的差異僅0.315。所有案例區經濟效率跨度平均值為0.693。綜合效率跨度最大值出現在岷江流域，其1982—2020 年間的最大值與最小值的差異達1.187。綜合效率跨度最小值出現在瀾滄江流域，其1993—2020 年間的最大值與最小值的差異僅0.158。所有案例區綜合效率跨度平均值為0.441。

結合案例區流域水電梯級開發規模與效率測算結果可以發現：第一，隨著流域水電梯級開發規模增長，其經濟效率與綜合效率都隨之出現一定程度的變化，且經濟效率變化幅度普遍大于綜合效率變化幅度；第二，雖然經濟效率與綜合效率都隨流域水電梯級開發規模增長而變化，但效率跨度與流域水電梯級開發規模、流域水電運行年份等都不具備明顯的線性關系，需進一步采用計量模型分析流域水電梯級開發規模與其效率的非線性關系。

3.2 流域水電梯級開發適度規模核定結果

考慮到各個案例區水電開發年份不一，選取1993—2020 年作為平衡面板門檻效應檢驗的研究時段，其中未包含的青衣江流域與其上一級流域（大渡河流域）進行合并。在進行門檻效應檢驗之前，先開展各變量的單位根檢驗。選取適合長面板單位根檢驗的LLC、IPS、Breitung等3種檢驗方法，在包含時間趨勢項與截距項情況下開展檢驗，當半數及以上的檢驗結果均拒絕原假設時，則證明該變量平穩；反之，則證明該變量不平穩。

面板單位根檢驗結果見表5，原始9 個變量中除水電站數量（num）之外，其他8 個變量均表現平穩。在對水電站數量（num）取自然對數處理后，所有9 個變量均通過了平穩性檢驗。

門檻效應檢驗結果見表6。針對經濟效率（EFF1），雙重門檻效應未通過5%水平下的顯著性檢驗，表示雙重門檻不存在；單一門檻效應通過了5%水平下的顯著性檢驗，表示存在單一門檻，其門檻值為0.271 5，95%置信區間為［0.265 3，0.277 2］，置信區間窄，可信度高。針對綜合效率（EFF2），雙重門檻效應未通過5%水平下的顯著性檢驗，表示雙重門檻不存在；單一門檻效應通過了5%水平下的顯著性檢驗，表示存在單一門檻，其門檻值為0.444 5，95%置信區間為［0.441 1，0.464 7］，置信區間窄，可信度高。可見，流域水電梯級開發規模對經濟效率與綜合效率均存在單一門檻效應，但該門檻值能否核定為流域水電梯級開發適度規模，尚需進一步結合單一門檻模型的回歸結果來分析。

表6 門檻效應檢驗與門檻值估計結果

單一門檻模型的回歸結果見表7。針對經濟效率，當流域水電梯級開發程度未超過27.15%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈顯著正相關，系數為0.393；當流域水電梯級開發程度超過27.15%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈顯著負相關，系數為-0.237。這證明隨著流域水電梯級開發程度增長，流域水電梯級開發經濟效率呈倒“U”型變化，效率拐點對應的流域水電梯級開發程度為27.15%，該值即為經濟效率視角下流域水電梯級開發適度規模閾值。針對綜合效率，當流域水電梯級開發程度未超過44.45%時，流域水電梯級開發綜合效率與其開發程度呈顯著負相關，系數為-0.139；當流域水電梯級開發程度超過44.45%時，流域水電梯級開發綜合效率與其開發程度呈不顯著正相關。這證明隨著流域水電梯級開發程度增長，流域水電梯級開發綜合效率呈“U”型變化，當水電梯級開發程度大于44.45%后，更有利于流域水電梯級開發活動發揮其綜合效益。

表7 門檻模型回歸結果

為進一步驗證門檻效應檢驗結果的穩健性，將研究時段分別延長（1983—2020 年）和縮短（1996—2020 年）。研究時段延長后，可納入的流域案例減少，但時間序列延長，導致樣本容量（N）增加。研究時段縮短后，可納入的流域案例增多，但時間序列縮短，導致樣本容量（N）減少。穩健性檢驗結果見表8和表9。

表8 不同研究時段的門檻效應檢驗與門檻值估計結果

表9 不同研究時段的門檻模型回歸結果

針對經濟效率，無論研究時段延長還是縮短，流域水電梯級開發程度都存在單一門檻效應。與1993—2020年研究時段相比，研究時段延長未改變門檻值，當流域水電梯級開發程度未超過27.15%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈不顯著正相關；當流域水電梯級開發程度超過27.15%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈顯著負相關，系數為-0.434。研究時段縮短改變了門檻值，當流域水電梯級開發程度未超過22.64%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈顯著正相關，系數為0.455；當流域水電梯級開發程度超過22.64%時，流域水電梯級開發經濟效率與其開發程度呈顯著負相關，系數為-0.273。這證明隨著流域水電梯級開發程度增長，流域水電梯級開發經濟效率的倒“U”型變化趨勢是穩健的，經濟效率視角下流域水電梯級開發適度規模閾值是存在的。

針對綜合效率，無論研究時段延長還是縮短，流域水電梯級開發程度都存在雙重門檻效應。雖然與1993—2020 年研究時段相比，研究時段的變化改變了門檻數量以及門檻值，但是3個研究時間段的門檻效應檢驗結果均能表明：當流域水電梯級開發程度超過某一閾值后，更有利于流域水電梯級開發活動發揮其綜合效益。即綜合效率視角下的流域水電梯級開發不存在適度規模閾值，水電梯級開發程度越高，越有利于發揮其綜合效益。這也一定程度上驗證了1993—2020年研究時段中流域水電梯級開發程度對其綜合效率的門檻效應的穩健性。

綜合表7 與表9 中控制變量與因變量的關系，6 個控制變量在一定程度上與因變量均具有穩定的正負相關關系。其中，來水量與流域水電梯級開發效率正相關，尤其顯著促進流域水電梯級開發經濟效率增長；河段數與流域水電梯級開發經濟效率顯著負相關；水電開發多樣性與流域水電梯級開發效率正相關；水電開發集約度與流域水電梯級開發綜合效率負相關；已運行年數與流域水電梯級開發經濟效率顯著正相關；水電站數量與流域水電梯級開發經濟效率顯著正相關。這證明門檻模型回歸結果具備一定穩健性。

4 討論

利用回歸模型檢驗出的變量間相關關系，是在某個研究時段內具有統計學意義的相關關系，該相關關系高度依賴于該研究時段，可能因研究時段的變化而導致相關關系發生變化，這就要求所選樣本對其真實情況具有良好的代表性。比如，在研究高技術企業規模對其技術創新效率的門檻效應時，學者們在不同的研究時段內分析出了不同的門檻效應［29-30］。

為達成平衡面板要求，本文截取了1993—2020 年案例區流域水電開發狀況，而中國真實的流域水電開發狀況是自1943 年開始，而且不同流域水電開發年份也不一致。為此，本文對各案例流域開展獨立前沿面的效率測算，以此反映各案例流域隨水電梯級開發進程其效率的演變進程，進而截取1993—2020 年各案例區的流域水電開發狀況。在1993 年，部分案例流域的水電開發活動已維持數年數十年不等，而部分案例流域的水電開發活動則剛開始，這保障了樣本中流域水電梯級開發程度的分布范圍，也保障了與梯級開發程度相對應的效率值分布范圍。與1993—2020 年研究時段相比，研究時段延長（1983—2020 年）使樣本數量從567 增加至680，而研究時段縮短（1996—2020 年）使樣本數量從567 減少至528。就流域水電梯級開發程度對其經濟效率的門檻效應來看，相對較長的兩個研究時段得到了一致的門檻效應與門檻值，而最短的研究時段得到的門檻值下降了，這可能是因為短時段內的流域水電梯級開發程度的樣本序列減少所致。就流域水電梯級開發程度對其綜合效率的門檻效應來看，3個研究時段的門檻效應與門檻值均出現了較大程度的變化，這可能是因為3個樣本的綜合效率值序列發生了較大變化所致。然而，流域水電梯級開發程度對其綜合效率的3個不同門檻效應均能證明：流域水電梯級開發程度越高，越有利于發揮其綜合效益。這說明無論經濟效率視角還是綜合效率視角，1993—2020 年研究時段的樣本數量對中國流域水電開發狀況具有良好的代表性。當然，關于經濟效率視角下和綜合效率視角下的適度規模閾值結論，僅能反映2020 年前的中國流域水電開發狀況，隨著未來流域水電開發狀況改變，該適度規模閾值結論可能發生變化。

經濟效率視角下的中國流域水電梯級開發適度規模閾值為27.15%，該閾值明顯大于環境約束范式下的國內流域水電梯級開發適度規模閾值。比如：拉薩河流域在環境約束范式下的流域水電梯級開發適度規模閾值為16%［24］；西南地區三大流域在環境約束范式下的流域水電梯級開發適度規模閾值為12%［27］。這是因為水資源要素在環境約束范式下是硬性約束，水電開發活動對水資源的利用量不能超過保障河道生態用水后的剩余水資源量，而在效率支撐范式下，水資源要素從硬性約束轉變為軟性約束，其水資源利用程度閾值取決于所對應的效率拐點。

綜合效率視角下的中國流域水電梯級開發不存在適度規模閾值，無論單一門檻還是雙重門檻效應，均證明流域水電梯級開發程度越大，越有利于發揮其綜合效益。即發揮綜合效益視角下，流域水電梯級開發不存在過度開發問題。然而，在環境約束范式下，我國水資源過度開發問題在局部地區非常突出，如黃淮海流域、西北內陸地區等［31-32］。其實黃淮海流域是中國對農業供水、產業供水、洪水防控等綜合需求最為明顯的區域，當地水資源稟賦又相對偏低。為滿足當地對水資源的綜合需求，在未進行流域外調水或流域外調水量不足的情況下，不斷提升當地水資源開發程度是具有經濟學意義的，即投入能帶來更多產出，而綜合效率視角下中國流域水電梯級開發不存在適度規模閾值的結論也恰好說明了這點。

雖然效率支撐范式突破了環境約束范式對流域水電開發適度規模的硬性約束，但效率支撐范式并不能為流域水電開發適度規模提供穩定的閾值參考，其主要原因在于水電梯級開發效率是不斷演變的。首先，隨著水電站建設技術以及水電裝備制造技術的創新，單座水電站的水資源利用效率呈上升趨勢，這將整體提升流域水電梯級開發效率。其次，隨著流域水電梯級開發規模增長，流域水電梯級結構將復雜化，水電站類型結構或上下游布局結構的不同都將影響流域水電梯級開發效率。效率支撐范式下的水電開發適度規模取決于水電梯級開發效率的拐點，而流域水電梯級開發效率整體提升或下降將可能影響效率拐點及其對應的水電梯級開發適度規模。后續研究應實時跟進流域水電梯級開發進程，不斷將新運行的水電站納入案例區，從而在更長時間范圍內分析流域水電梯級開發效率的演變趨勢。

5 結論與建議

本文基于面板門檻模型，選擇國內22 條主要的水電開發流域，共納入331 座大中型水電站，組成了22 條流域水電梯級開發的面板數據，在3個不同的研究時段內分別分析了流域水電梯級開發規模對其經濟效率與綜合效率的門檻效應，進而基于效率拐點核定流域水電梯級開發適度規模閾值，以此構建了流域水電梯級開發適度規模核定的效率支撐范式。主要結論如下。①隨著流域水電梯級開發規模增長，其經濟效率與綜合效率都隨之出現一定程度的變化，且經濟效率變化幅度普遍大于綜合效率變化幅度。②流域水電梯級開發規模對其經濟效率具有單一門檻效應，隨著流域水電梯級開發規模增長，其經濟效率呈倒“U”型變化趨勢，以此核定經濟效率視角下流域水電梯級開發適度規模閾值為27.15%，該閾值明顯大于環境約束范式下的流域水電梯級開發適度規模閾值。③流域水電梯級開發規模對其綜合效率在不同研究時段具有不同的門檻效應，隨著流域水電梯級開發規模增長，其綜合效率最終呈增加趨勢，流域水電梯級開發程度越高，越有利于其發揮綜合效益，即綜合效率視角下流域水電梯級開發不存在適度規模閾值。

中國提出適度規模經營的初始目標是盤活閑散土地資源，通過提高土地的規模化經營水平來提升土地經營效率。因此，效率應成為適度規模核定的基尺。效率支撐范式突破了傳統環境約束范式對徑流資源可開發利用率的硬性約束，既一定程度地保障了河流生態系統健康，又從投入產出比視角下最大程度地挖掘了流域水電梯級開發潛力，這有利于提升流域水電開發活動的規模化水平。因此，效率支撐范式下的適度開發應成為碳達峰碳中和背景下中國流域水電開發活動的新方針。

事實上，當流域尺度上的水電開發適度規模核定后，負責流域水電開發實踐的可能是多個水利水電企業。企業在水電開發規模決策方面往往是從企業自身的適度規模出發，而無法協同考慮流域適度規模。這可能造成企業尺度上的適度規模超過或低于流域尺度上的適度規模，從而導致流域水電開發的整體低效。因此，在效率支撐范式下，水利水電企業之間如何良性競爭、增強互惠是同時實現企業可持續發展與流域適度規模開發的關鍵。首先，流域內各水利水電企業應在考慮流域水電梯級開發效率的基礎上制定共同的水電開發規劃，具體包括節水開發、保障河道生態用水、優化水電梯級開發順序等，確保各水利水電企業在追求自身利益的同時也符合流域發展需要。其次，推動各水利水電企業在流域水電梯級開發活動中實現分工合作，根據各企業的優勢，開發不同類型的水電資源，包括控制性水利工程、筑壩式水電站、引水式水電站、徑流式水電站、抽水蓄能電站等，從而充分利用流域水電可開發潛力。最后，流域行政管理機構要加強對流域水電開發活動的監管力度，確保各企業遵守相關水電開發規劃，不損害流域水電梯級開發效率，最終同步推進“流域-企業”雙尺度下的水電適度規模開發。