技術(shù)進(jìn)步對能源效率的影響研究

技術(shù)進(jìn)步對能源效率的影響研究

能源彈性效應(yīng)于1992年提出。這意味著通過提高能源效率來節(jié)約能源消耗。然而，技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，提高了能源需求，并部分補(bǔ)償了經(jīng)濟(jì)的儲蓄。能源回彈效應(yīng)的提出促使各國政府重新審視依靠技術(shù)進(jìn)步改善能源效率的政策措施。在美國,不少學(xué)者甚至強(qiáng)烈反對將能源效率作為能源消費是否有效的政策工具。由此,自能源回彈效應(yīng)問題提出后,回彈效應(yīng)的程度如何、解決的途徑有哪些逐漸成為政府相關(guān)部門和學(xué)者關(guān)注的熱點,建立和選擇恰當(dāng)?shù)臏y算模型則是回答這些問題的前提和關(guān)鍵。1能源回彈效應(yīng)國外針對能源回彈效應(yīng)測算的實證模型主要包括3種類型:①直接測算模型。主要思想是將原計劃節(jié)約能源數(shù)量與能源效率提高后實際節(jié)約能源量的差值作為能源回彈效應(yīng)的大小,如DUMAGAN和BENTZEN分別估算了美國家庭用電和制造業(yè)的回彈效應(yīng),發(fā)現(xiàn)家庭用電部門的回彈效應(yīng)不顯著,而制造業(yè)則為24%。直接測算模型的優(yōu)點是計算簡單,缺點是未考慮收入、結(jié)構(gòu)變化等因素。②價格彈性模型。思路是假設(shè)能源價格和能源產(chǎn)品外的其他要素投入比例不變,能源效率的提高帶來能源產(chǎn)品價格的下降,能源回彈效應(yīng)取決于能源產(chǎn)品的價格需求彈性。如JIN基于價格彈性法對韓國家庭用電部門的分析表明,其回彈效應(yīng)的長期值和短期值分別為30%和38%,其中空調(diào)用電的回彈效應(yīng)則高達(dá)57%～70%。價格彈性模型的優(yōu)點是將價格因素考慮在內(nèi),缺點是價格彈性隨著能源商品、行業(yè)和國家的不同而有差異,長期彈性可能會大于短期彈性。③一般均衡模型(CGE)。該模型能夠?qū)鹘y(tǒng)經(jīng)濟(jì)理論給出很好的解釋,將能源效率可能受到的影響都考慮進(jìn)去了,同時還兼顧到要素替代、收入和部門結(jié)構(gòu)等因素的影響,不僅能估算出直接和間接的能源回彈效應(yīng),也實現(xiàn)了對宏觀經(jīng)濟(jì)能源回彈效應(yīng)的測量;不足之處是計算過于復(fù)雜,且對數(shù)據(jù)量的要求較高。SEMBOJA基于CGE模型對肯尼亞宏觀經(jīng)濟(jì)的回彈效應(yīng)進(jìn)行了測算,WASHIDA和HANLEY也分別對日本和蘇格蘭做了類似研究。能源回彈效應(yīng)在我國學(xué)術(shù)界和政策制定部門是一個全新的話題,理論研究幾乎是空白,相關(guān)的實證研究文獻(xiàn)也僅有1篇?；谖覈茉磧r格的非市場性特征,周勇等構(gòu)造了一種替代模型來測算我國改革開放以來技術(shù)進(jìn)步引致的能源回彈效應(yīng)。該模型的一個嚴(yán)重不足是將表征能源效率水平的能源強(qiáng)度的變動原因全部歸結(jié)為技術(shù)進(jìn)步因素,而忽略了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源價格、FDI引入和政府管制等因素。國外有關(guān)能源回彈效應(yīng)的測算模型已漸豐富,而國內(nèi)相關(guān)研究則剛剛起步,研究成果也存在明顯的不足。本文針對我國能源經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的實際,除考慮技術(shù)進(jìn)步因素外,引入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整變量,利用對數(shù)平均迪氏指數(shù)法(logarithmicmeandivisiaindex,LMDI)量化技術(shù)進(jìn)步對能源效率的影響作用,從而實現(xiàn)對文獻(xiàn)測算模型的拓展和完善。在此基礎(chǔ)上,對我國宏觀經(jīng)濟(jì)層面的能源回彈效應(yīng)進(jìn)行實證研究。2計算能源回波效應(yīng)的模型2.1技術(shù)進(jìn)步帶來的能源回彈效應(yīng)能源強(qiáng)度(單位產(chǎn)值能耗)是衡量能源效率的主要指標(biāo),回彈效應(yīng)測算模型的構(gòu)建也以此為基礎(chǔ)。設(shè)Y為總產(chǎn)出(億元),E為能源消費量(萬t標(biāo)準(zhǔn)煤),I為能源強(qiáng)度(I=E/Y,t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元),δ為技術(shù)效應(yīng)值,ρ為技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)率(%),RE為能源回彈效應(yīng),Yi為子行業(yè)產(chǎn)出(億元),Ei為子行業(yè)能源消費量(萬t標(biāo)準(zhǔn)煤),Ii為子行業(yè)能源強(qiáng)度(Ii=Ei/Yi,t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元),Si為子行業(yè)產(chǎn)出占總產(chǎn)出的比重(Si=Yi/Y)。由于t+1年能源強(qiáng)度的降低而帶來能源消費的節(jié)約,其節(jié)約量ΔE=Yt+1(Ιt-Ιt+1)=Yt+1ΔΙ。(1)ΔE=Yt+1(It?It+1)=Yt+1ΔI。(1)假設(shè)式(1)中能源強(qiáng)度的變動ΔI是由技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整2個因素導(dǎo)致的,一般稱為技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng),其影響量分別為ΔI1和ΔI2,則式(1)可進(jìn)一步分解為ΔE=ΔE1+ΔE2=Yt+1(ΔΙ1+ΔΙ2)=Yt+1ΔΙδ+Yt+1ΔΙ(1-δ)。(2)ΔE=ΔE1+ΔE2=Yt+1(ΔI1+ΔI2)=Yt+1ΔIδ+Yt+1ΔI(1?δ)。(2)技術(shù)進(jìn)步在帶來能源強(qiáng)度變動的同時也使經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步擴(kuò)張,從而增加對能源的需求,ΔY=(Yt+1-Yt)ρ?(3)ΔY=(Yt+1?Yt)ρ?(3)即為技術(shù)進(jìn)步帶來的經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張量,ΔE3=Ιt+1(Yt+1-Yt)ρ?(4)ΔE3=It+1(Yt+1?Yt)ρ?(4)則是由此增加的能源消費量。由此,t+1年技術(shù)進(jìn)步帶來的能源回彈效應(yīng)可表示為REt+1=ΔE3ΔE1=Ιt+1(Yt+1-Yt)ρYt+1(Ιt-Ιt+1)δ×100%。(5)式(5)中各部分的關(guān)系可由圖1表示。對回彈效應(yīng)的具體計算,因δ和ρ無法通過簡單換算或統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得,因此,采用合適的方法測算技術(shù)效應(yīng)值和技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)率成為回彈效應(yīng)測算的重要組成部分。2.2lmdi法分解構(gòu)造技術(shù)效應(yīng)值目前,研究者多基于指數(shù)理論將能源強(qiáng)度的變動分解為技術(shù)效應(yīng)原因和結(jié)構(gòu)效應(yīng)原因。ANG在對各種指數(shù)分解法和應(yīng)用實例結(jié)果進(jìn)行比較后,認(rèn)為LMDI在理論基礎(chǔ)、實用性、易用性和結(jié)論解釋方面都具有良好特性,是所有方法中最好的。本文利用LMDI的加法分解構(gòu)造技術(shù)效應(yīng)值:δ=(-1)nΔΙ1ΔΙ={ΔΙ1ΔΙ1+ΔΙ2ΔΙ>0?ΔΙ1ΔΙ1+ΔΙ2ΔΙ<0；(6)ΔΙ1=∑iL(ˉΙt+1i,ˉΙti)ln(ΙtiΙt+1i)?(7)ΔΙ2=∑iL(ˉΙt+1i,ˉΙti)ln(StiSt+1i)；(8)表示由技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)帶來的能源強(qiáng)度變化量,L(ˉΙt+1,ˉΙti)={ˉΙt+1i-ˉΙtilnˉΙt+1i-lnˉΙtiˉΙt+1i≠ˉΙti?ˉΙt+1iˉΙt+1i=ˉΙti；(9)ˉΙi=SiΙi(10)則是相關(guān)公式的具體計算。2.3計算模型及回歸分析技術(shù)進(jìn)步對經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)率的測算普遍采用索洛余值法。設(shè)某經(jīng)濟(jì)部門的投入要素為資本、勞動和能源,則其總量生產(chǎn)函數(shù)為Y=AeatΚαLβEγ?(11)式中,A為技術(shù)水平;K為資本投入;L為勞動力投入;E為能源投入;α、β、γ分別為資本、勞動和能源的產(chǎn)出彈性,α+β+γ=1,即規(guī)模報酬不變。對式(11)兩邊取自然對數(shù)得lnY=lnA+αt+αlnΚ+βlnL+γlnE。(12)設(shè)Ry、Rk、Rl、Re分別為產(chǎn)出、資本、勞動和能源的增長率,則技術(shù)進(jìn)步對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率ρ=Ry-αRk-βRl-γReRy×100%。(13)式(11)～(13)中的α、β、γ值可由回歸分析獲得。由此,將式(6)、式(13)代入式(5),即可測算回彈效應(yīng)。3技術(shù)進(jìn)步對回彈效應(yīng)的影響將我國宏觀經(jīng)濟(jì)劃分為農(nóng)業(yè)(農(nóng)、林、牧、副、漁)、工業(yè)、建筑業(yè)、交通業(yè)、商業(yè)和其他六大部門,利用式(6)～式(10)計算技術(shù)效應(yīng)值δ,見表1?？梢钥闯?技術(shù)進(jìn)步對能源強(qiáng)度的影響是一個動態(tài)變化的過程,除1989年和2002～2004年能源強(qiáng)度上升外(技術(shù)效應(yīng)為負(fù)值),其余年份均呈下降趨勢(技術(shù)效應(yīng)為正值)。其中,1981～1984年和1990年技術(shù)效應(yīng)值在0～1之間,能源強(qiáng)度的下降是結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步共同作用的結(jié)果,1991～2001年技術(shù)效應(yīng)值均大于1,結(jié)構(gòu)調(diào)整不僅沒有改善能源效率,反而起了阻礙作用,這與韓智勇等對能源強(qiáng)度和高振宇等對生產(chǎn)用能源消費變動的研究結(jié)論是一致的。技術(shù)效應(yīng)的動態(tài)變化也說明文獻(xiàn)將技術(shù)進(jìn)步認(rèn)為是能源強(qiáng)度變動的唯一原因、技術(shù)效應(yīng)值為1的靜態(tài)過程是不恰當(dāng)?shù)?由此估算的技術(shù)進(jìn)步帶來的能源節(jié)約量和回彈效應(yīng)必然存在正向或負(fù)向的偏差。如文獻(xiàn)模型估算的回彈效應(yīng)在1981～1984年和1989～1990年間存在負(fù)向偏差,而在其余年份存在正向偏差,1981～2004年間的絕對平均偏差為24.1%;能源節(jié)約量也存在類似的偏差問題,1981～2004年的絕對偏差總量達(dá)53532.63萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。由于個別年份能源強(qiáng)度不降反升,導(dǎo)致1990年和2002～2004年幾個特殊年份的回彈效應(yīng)為負(fù)值。剔除幾個特殊年份后,總體而言,1981～2004年我國的平均回彈效應(yīng)為62.8%,與美國運輸、交通等部門(0～26%)、英國宏觀經(jīng)濟(jì)(30%～50%)和荷蘭宏觀經(jīng)濟(jì)(33%)相比,存在一定程度的偏高,這與一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是相關(guān)的。結(jié)合我國“五年計劃”實施的期限,我國能源回彈效應(yīng)在不同時間段有不同程度的波動,并顯示出一定的趨勢,見表1。在1981～1985年時期,平均回彈效應(yīng)為100.9%,其中1982～1984年的回彈效應(yīng)超過了100%,即存在“逆反效應(yīng)(backfire)”;在1986～1990年期間,回彈效應(yīng)開始呈現(xiàn)下降趨勢,平均為75.6%,也僅有1989年的值大于100%;1991～1995時期,回彈效應(yīng)的變動較為穩(wěn)定,主要在40%～50%之間,均值為43.4%;1996年后,能源回彈效應(yīng)進(jìn)一步下降為38.7%?；貜椥?yīng)穩(wěn)步下降的趨勢反映出我國政府通過技術(shù)進(jìn)步提高能源效率的政策在一定程度上是有效的,并且這種有效度在穩(wěn)步提升;同時也說明技術(shù)進(jìn)步不是提高能源效率、降低能源消費的唯一手段,需要借助于稅收、價格等手段調(diào)節(jié)能源與其他要素的替代性,促使消費者更多地選擇其他要素,真正實現(xiàn)能源的節(jié)約。4結(jié)構(gòu)調(diào)整因素的實證研究能源回彈效應(yīng)的存在促使各國政府重新審視通過技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)能源效率提高的政策措施。同時,回彈效應(yīng)的大小也反映了政策的有效程度。本文通過引入影響能源效率的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整因素,構(gòu)建了能源回彈效應(yīng)測算的改進(jìn)模型,