中国能源与环境效率研究

**章 绪 论 高质量发展要求和“绿水青山就是金山银山”的发展理念，决定了能源和环境问题成为中国今后的重大问题，重视和解决该问题的主要方向就是节能减排和提高能源环境生产率。这就迫切要求对中国的能源效率水平进行科学测度与准确判断。与此同时，中国经济高速发展过程中同样伴随着严重的环境污染问题，科学分析环境污染的程度及形成根源，同样是摆在学者面前的一个重大问题。 本书*先系统综述了能源效率的各种测度方法，发现现有文献测度的全要素能源效率（total factor energy efficiency，TFEE）指标，要么是“考虑能源投入的全要素生产率”，要么是“考虑非合意产出的全要素生产率”，并非真正意义上的能源效率指标。虽然全要素框架下测度能源效率是能源效率研究进展中的一次重大突破，但是必须能够在全要素能源效率框架下分解出能源投入的单独效率贡献，因此，用Russell型、QFI 型、SBM 型及SBM+DDF 型的数据包络分析法（data envelopment analysis，DEA）测度的能源效率才可以称为真正意义上的能源效率。其次，本书*次提出一种基于投入冗余的全要素生产率指数（input slack-based total factor productivity index，ISP）来重新测度和分解中国的能源生产率。该指数分解的能源生产率是真正意义上的能源效率指标；该指数还可以遵循全要素生产率的分解步骤，进一步将能源生产率分解为能源的技术变化与能源的技术效率变化，从而便于发现和挖掘能源生产率变化的驱动力量；该指数结合静态效率指标，还可以刻画出各个省份在能源消费上的优势与不足，从而便于判断每一个省份在节能上的方向。再次，本书指出能源效率研究的未来方向就是研究对象深入微观、研究方法日趋融合和政策指向更加清晰。*后，在CCR模型的基础上，从投入要素可调整程度、是否考虑坏产出以及冗余量可得性三个维度，通过改变约束条件的方式，演化得到七种全要素能源效率估计模型，剖析不同模型的演进路径和优劣差异，研究发现SBM+DDF模型不仅从三个维度对CCR模型进行全面改进，而且较好地解决了由于生产前沿面的压缩而导致的识别能力下降和能源效率高估的问题，是估计全要素能源效率的“*佳”选择。基于SBM+DDF模型的“节能减排”分析结果表明，中国节能减排潜力巨大，重点在中西部省份。 作为全球*大的二氧化碳排放国之一，中国在未来几年内二氧化碳的减排压力巨大。十八届三中全会以来，中国政府开始强调和加强市场在环境资源配置中的地位，逐步强化市场机制在环境资源配置中的决定性作用。这表明我国的环境政策开始从传统行政命令式转变为市场调控式，而这又依赖于市场调控式环境政策体系的建立，其中二氧化碳的影子价格测度是判断当前中国减排压力和减排空间的基础性工作，更可以为未来几年减排路径的设计提供科学方向和科学依据。为此，本书试图建立科学估计中国工业行业二氧化碳影子价格的稳健方法。*先，引入方向性距离函数与生产技术，对包含污染物的生产技术进行建模；其次，通过构建收益函数来刻画经济个体追求利润*大化的行为，并通过包络定理得到二氧化碳影子价格的估计公式；再次，通过参数近似的方法表示生产技术，并采用参数线性规划求解模型参数；*后，针对参数线性规划模型无法修正样本中存在的抽样误差以及无法获得模型参数的标准误等问题，采用自体抽样方法获得估计参数的抽样分布，并在此基础上对参数进行偏差修正，进而得到二氧化碳影子价格的稳健估计值。在此基础上，利用估计结果对我国工业行业的减排政策进行讨论。 穹顶之下，雾霾滚滚。伴随着中国经济的快速发展，全国大范围持续性的雾霾天气日渐引起社会各界的关注。污染防治*先要识别造成污染的根源，那么，中国巨量雾霾的成因究竟是什么？基于成因的判断，可以采取哪些有效措施来治理日益严重的雾霾？该问题的详细探讨对实现中国可持续发展以及切实改善国民生活质量都至关重要。为此，本书集中探讨了中国雾霾的经济成因和治理方式，利用Kaya恒等式（Kaya，1989）对传统的IPAT（impact population affluence technology）分解方法进行了扩展，将雾霾浓度变化分解为人口规模、生活水平、产业结构、能耗强度及排放强度五个部分，并利用中国30个省份 的平衡面板数据对雾霾浓度进行了分解，从国家层面、地区层面和省份层面三个维度对分解结果进行了细致分析，接着还分析了治理雾霾的可能抓手、紧迫性和可能方向。 本书的主要特色体现在以下几个方面：①系统综述了能源效率的测度方法、研究争议及发展方向，指出现有文献测度的全要素能源效率指标，要么是“考虑能源投入的全要素生产率”，要么是“考虑非合意产出的全要素生产率”，并非真正意义上的能源效率指标。然后提出了真正的能源效率测度方法—基于ISP指数的方法；该指数还可以遵循全要素生产率的分解步骤，进一步将能源生产率分解为能源的技术变化与能源的技术效率变化，从而便于发现和挖掘能源生产率变化的驱动力量。②研究了中国工业二氧化碳影子价格的稳健估计与减排政策。从现有研究来看，估计二氧化碳影子价格的模型主要可以分为三大类：**类是基于专家型的二氧化碳影子价格估计模型；第二类是基于经济—能源模型的二氧化碳影子价格估计模型；第三类是基于微观供给侧的二氧化碳影子价格估计模型。其中，非参数方法虽然弥补了专家型方法具有很强的主观性以及经济—能源模型具有较强假设的缺点，但本身也面临着不可求导等问题。为此，学者通过参数化方法得到连续可导的生产前沿面，使其在现有研究中得到广泛应用。但由于参数线性规划方法无法处理随机干扰对二氧化碳影子价格的影响，同时也无法对得到的估计参数进行假设检验，故受到了学者的批评。针对这些问题，本书拟通过自体抽样方法来克服确定性模型无法处理随机干扰和无法进行假设检验的问题，并在此基础上对参数进行偏差修正，进而得到二氧化碳影子价格的稳健估计值，在此基础上，利用估计结果对我国工业行业的减排政策进行讨论。③利用Kaya恒等式对IPAT方法进行扩展，分析了中国雾霾污染的经济成因。现有文献对我国雾霾的经济成因作出了大量探索性研究，归纳起来，主要有以下几个方面：人口因素、生活水平、产业结构、能源结构和使用效率。但是这些文献在处理这些影响因素时，多数是基于某一个视角的回归分析，该做法在分析雾霾污染经济成因时会造成“遗漏变量偏差”问题，不仅导致估计结果可信度降低，有“盲人摸象”之嫌，而且导致不同研究结论之间无法进行比较，难以更科学地为治理雾霾提供系统性政策建议。此外，由于没有将这些影响因素放入统一框架下进行分析，故无法对不同影响因素的重要性进行排序比较，直接导致治理雾霾的政策建议针对性和有效性大打折扣，既可能产生“顾此失彼”的情形，也可能造成“捡了芝麻丢了西瓜”的困局。因此，本书采用Kaya恒等式对IPAT方法进行扩展，借助该分解方法从经济意义上系统识别我国大范围持续雾霾的经济成因和治理方向。 全书总共包括七章。**章是绪论；第二章是能源效率测度方法：演变、争议与未来；第三章是基于ISP指数的中国能源生产率再测度与分解研究；第四章是中国能源效率稳健估计及节能减排潜力分析；第五章是中国能源效率的影响因素研究；第六章是中国工业二氧化碳影子价格的稳健估计与减排政策；第七章是中国雾霾经济成因分解研究。 第二章 能源效率测度方法：演变、争议与未来 在能源、环境与经济增长问题日益凸显的背景下，提高能源效率成为实现可持续发展的关键，而如何测度能源效率则是一项重要的基础性研究工作。为此，本章*先分析能源效率测度方法的演变过程，其次指出现有文献在能源效率认识上的优势与缺陷，*后指出能源效率研究未来的发展方向。本章认为：①单要素能源效率方法由于没有考虑其他要素投入的影响而存在致命缺陷，但是在国别比较研究与政策目标设定等方面仍然具有比较优势。全要素能源效率方法随着全要素框架的设定、假定的放松和新技术的引入，其中基于DEA的估计方法也经历了从径向到非径向再到基于冗余模型，从距离函数到方向性距离函数再到基于冗余的方向性距离函数，逐步将经济、能源与环境问题纳入统一的分析框架，越来越具有接近现实生产情况与政策含义明确等优势。②方向性距离函数与随机前沿分析法（stochastic frontier approach，SFA）的结合，以及单要素指数分解方法（index decomposition analysis，IDA）与距离函数的结合所产生的基于生产理论框架的分析方法（production-theory decomposition analysis，PDA）在能源效率测度方面的应用，更加快了各种方法之间交叉融合的发展趋势。③虽然全要素框架下测度能源效率是能源效率研究进展中的一次重大突破，但是必须能够在全要素能源效率框架下分解出能源投入的单独效率贡献，因此，用Russell型、QFI型、SBM型及SBM+DDF型的DEA测度的能源效率才可以称为真正意义上的能源效率。本章研究对科学认识能源效率内涵、合理测度能源效率水平以及建立规范细致“节能减排”绩效评估框架与政策体系具有重要的理论价值和指导意义。 一、引 言 随着资源与环境问题在中国经济可持续发展中的重要性与紧迫性的提高，能源效率的研究大量兴起。纵览能源效率的研究文献，发现能源效率研究主要包括两个方面：能源效率评价与能源效率影响因素研究。能源效率评价是通过采用各种测度能源效率的方法来开展的，而能源效率影响因素研究则是在能源效率测度基础上，通过计量回归分析进一步揭示影响能源效率高低与变化的主要因素。由此可见，能源效率评价，即如何科学又合理地测度出能源效率水平是能源效率研究的*要问题。 笔者在大量阅读与梳理研究能源效率的文献后，“喜忧参半”。“喜”的是研究能源效率的方法已经非常丰富，既有单要素能源效率方法（能耗强度），又有全要素能源效率方法（基于DEA发展起来的各种变体）；既有参数方法（SFA），又有非参数方法（DEA）；既有只考虑合意产出的效率分析方法（如能耗强度、全要素能源效率），又有考虑非合意产出的效率评价方法[如环境全要素能源效率（ecological total factor energy efficiency，ETFEE）]。“忧”的是能源效率评价方法的丰富造成的问题比解决的问题更多，具体体现在：①经验判断差异大。单要素能源效率方法测度的中国能耗强度直线下降（史丹，2002），但是全要素能源效率方法测度的中国能源效率情况则没有这种特征，有的发现是“U形”变化趋势（范丹和王维国，2013），有的却发现是“倒U形”（Hu and Wang，2006；魏楚和沈满洪，2007a），还有个别研究发现，中国能源效率的变化趋势呈波浪式，仅有局部时间段是“倒U形”特征，而且不同测度方法的结论差异很大，不可比较。②方法选择欠斟酌。基于DEA发展起来的各种全要素能源效率测度方法可谓“五花八门”（具体详见本章后面综述），但是学界在采用这些方法研究时，大多将各种新发展起来的方法应用于中国样本的研究，而对于不同方法之间的逻辑发展过程、适用条件及识别能力等，大多数研究并没有仔细考量与谨慎选择，这也客观上造成各种研究结论争议不断，差异很大。③尽管能源效率评价上差异较大，学者仍然基于不同方法测度的能源效率水平来设定计量分析模型，进一步分析能源效率的影响因素，而在设定计量分析模型时，控制变量的引入也存在很大的随意性，不同研究的控制变量设定差异很大，有的研究认为能源价格、技术进步等是影响能源效率的主要因素（傅晓霞和吴利学，2010），而有的研究认为技术进步、产业结构等是影响能源效率的主要因素（魏楚和沈满洪，2007b）。此外，对外开放、能源结构、经济发展水平、制度因素等对能源效率也有着重要影响（史丹，2002；魏楚和沈满洪，2007b）。由此可见，这些新产生的问题迫切需要学界对各种能源效率方法进行详细论证与综述。 学术界对能源效率水平的