第 1 章 绪论
1.1 选题背景
能源是人类生存和发展的重要物质基础。18 世纪 60 年代第一次工业革命后,英国将煤炭作为蒸汽机的能源率先完成了工业化。此后,能源作为动力来源开始推动各国从手工化向工业化、现代化转变。能源已然成为经济发展的一个基本要素。
1.1.1 中国能源供需矛盾日益突出
改革开放四十年,中国的经济始终保持高速发展。但这种“高投入、高消耗”的粗放式经济增长模式使得我国的能源供需矛盾更加凸显。
从能源的储量方面来看,我国能源储量丰富,但人均占有量较低。截止 2018年底,中国已探明的石油储量为 35 亿吨,占世界石油探明总储量的 1.5%。煤炭储量为 138819 百万吨,仅次于美国、俄罗斯和澳大利亚,位居世界第四,约占全球煤炭储量的 13.2%。天然气储量为 6.1 万亿立方米,约占全球天然气储量的3.1%。中国能源种类及储量相对丰富。但由于人口基数较大,我国的人均能源产量显著低于发达国家。
从能源消费量方面来看,我国能源需求逐年上升。2000-2018 年中国一次能源消费总量由 1038.2 百万吨油当量增长到 3273.5 百万吨油当量,十八年间增长了 215.3%。自 2009 年,中国已经超越美国成为世界第一大一次能源消费国。2018年,中国的能源消费量占全球总能源消费量的 23.6%。由 2019 年 BP 世界统计年鉴可知,2018 年全球一次能源消费需求增长了 2.9%,中国、美国以及印度三个国家贡献了其中的 2/3。
从我国三大能源的产需方面来看,产需缺口逐年增大,矛盾突出。中国石油消费量正以年均 5.1%的增长率持续上升。石油产量基本维持在 2 亿吨左右。石油产需矛盾日益严峻。从图 1.1 可以看出,自 2006 年以来,中国的煤炭产量已经不能满足于本国的煤炭消费需求。产需缺口经历了先上升后下降再上升再下降的趋势,并在 2016 年达到最大。中国天然气的产量年均增长率为 8.2%,而消费量的增长率为 13.7%。2006 年,中国可以实现天然气的产需平衡,并稍有结余。
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1.2 研究意义
根据习近平同志在 2006 年 3 月 23 日《浙江日报》的《之江新语》专栏阐述的对绿水青山与金山银山间关系的认识一文,可将改革开放以来,中国的经济发展概括为“用绿水青山来换金山银山”“既要金山银山,也要保住绿水青山”以及“绿水青山就是金山银山”三个阶段。这三个阶段解读的是经济发展与生态环境的关系。目前,我国的发展正处于向第三阶段全面过渡,即处于将生态环境的保护融入经济发展的关键时期。要全面实现“绿水青山就是金山银山”,重点在于对传统“高污染、高耗能”产业进行节能减排低碳改造,加大对绿色产业投入,
促使生态环保事业发挥出对经济增长的促进作用。探究绿色全要素能源效率的测度及如何实现能源利用效率的提升对实现我国绿色发展、可持续发展有较强的理论意义和实践价值。
从理论上来看:首先,全要素能源效率的测度一直以来都是经济学家关注的重点。随着环境问题的日益严重,学者们开始将环境因素作为非期望产出引入到全要素能源效率的测度中。但因关注的环境污染物不同,使得引入的非期望产出不同。虽然所有引入环境污染物的全要素能源效率都可归纳到绿色全要素能源效率测度的范畴,但学术界对绿色全要素能源效率还没有明确的定义。本文在前人对全要素能源效率研究的基础上,总结现有绿色全要素能源效率的研究,结合绿色发展与可持续发展的经济背景,将绿色全要素能源效率定义为在除能源要素投入之外的其他生产要素(如劳动、资本)保持不变及非期望产出尽可能降低的情况下,按照最佳生产实践,特定产出所需的最佳能源投入量与实际投入量之比。这里的非期望产出包括工业生产过程中产生的废水、废气、废渣及温室气体 CO2。以期对绿色全要素能源效率相关理论进行一定的补充和适当的拓展。其次,不同的区域具有不同的资源禀赋、技术水平等,现有研究在测度能源效率时大多未考虑区域技术异质性,将所有省区市不加区分的放在单一前沿下衡量能源使用绩效存在一定的不足。基于此,本文在绿色全要素能源效率的框架下,根据绿色全要素能源效率的影响因素构建指标体系,对中国 31 个省区市进行聚类分组,利用共同前沿理论和非径向方向性距离函数来测度省区市的绿色全要素能源效率。再次,在研究绿色全要素能源效率的动态变化时,往往根据方向性距离函数来构造ML 指数,但方向性距离函数因自身缺陷,只能同比例的降低或增加投入或产出,这使得测度结果具有一定不足。本文将非径向方向性距离函数与共同前沿 ML 指数结合起来测度绿色全要素能源效率的动态变化情况,使得结果更加客观。最后,技术、创新、人才等通常会在相邻区域进行流动,这些因素通常都会影响绿色全要素能源效率,但对于绿色全要素能源效率的影响因素的研究往往未考虑到技术等的空间溢出效应。
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第 2 章 基础理论及文献综述
2.1 相关理论
2.1.1 经济增长理论
对经济增长理论的由来最早可追溯到 17 世纪英国重商主义学说的诞生和 18世纪以 Quesnay 为代表的重农学派的出现。重商主义将经济增长等同于货币财富积累,重农学派则认为农业是所有财富的来源。虽然重商主义和重农学派都有一定的局限性,但为古典经济增长理论的诞生奠定了坚实基础。
伴随着第一次工业革命,经济增长理论开始在欧洲发达国家诞生。古典经济增长理论主要研究了资本、劳动和产出之间的关系。比较著名的古典经济学家有亚当·斯密(Smith)、马尔萨斯(Malthus)、李嘉图(Ricardo)等。亚当·斯密(Smith)被誉为现代经济学的先驱,他的代表作为 1776 年出版的著名的《国富论》,系统阐述了劳动分工理论和资本积累理论。劳动分工理论是指,因分工专业化,劳动者通过重复同样的劳动,使得技术更熟练,单位时间内生产出更多的产品,进而促进经济的增长。资本积累理论是指,将出现的劳动剩余价值通过生产转化为资本,扩大再生产,进而促进经济的增长。劳动分工理论和资本积累理论为后续经济增长理论奠定了基础。马尔萨斯主要关注人口因素对经济增长的作用,其 1798 年出版的《人口论》提出的“马尔萨斯陷阱”是指人口几何级数式增长远大于生产资料算术级数式增长,将无法实现人口的增长与有限的生产资料的平衡,且人口增长会带来人均资本存量以及用于生产的那部分生产资料的持续走低。深受《国富论》影响,李嘉图的代表作《政治经济学及赋税原理》于 1817年出版,书中提出了收入分配、经济增长和对外贸易具有一定联系的“劳动价值理论”和资源的有限以及技术进步的缺乏将导致生产要素边际报酬递减的“报酬递减规律”。综上所述,古典经济学家从劳动价值理论出发,探讨了资本积累、劳动分工、人口数量等因素对经济增长的作用,同时开始注意到自然资源的有限性和特殊性。而古典经济学的局限主要体现在:夸大了资本积累在社会生产中的作用;忽略了经济发展中技术进步的作用,认为经济不可能持续增长。
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2.2 绿色全要素能源效率发展研究综述
2.1.1 能源效率
在对能源效率进行研究之前,本文先对能源的相关概念进行明确。随着科学技术的发展,可用的能源种类越来越多,本文对能源的分类也进行了阐述。在此基础上,对能源效率的研究进行阐述。
(一)能源的概念
“能源”这一词,以前很少被谈论,三次石油危机使其成为了人们关注的焦点。能源直接关系到人们的日常生活及生产活动,且能源消费带来的负外部性也日益突出。能源犹如一把双刃剑,在驱动经济增长的同时,也带来了环境污染问题。全球经济持续快速发展带来的能源短缺、生态恶化、温室效应等问题正日渐成为制约各国经济发展的主要瓶颈。通常,能源的消费水平是衡量一国科技进步、人民生活水平和经济状况的重要标志。能源对于人类生产生活如此重要,那么究竟什么是能源呢?
对于能源的定义,有很多种。Encyclopedia Britannica 对能源的定义:能源是所有燃料、流水、阳光和风的统称,通过一定的转换能为人类提供所需能量。《中华人民共和国节约能源法》认为,能源是所有能直接或通过加工、转换获得的有用能的各种资源的统称。其中最具代表意义的是我国《能源百科全书》给出的定义。书中将能源定义为一种载能体资源,人类可以通过能源的燃烧直接获得光能和热能,或者通过将能源进行加工转化成诸如动能、电能等人类所需的能量形式。综上所述,能源是一种可以直接或是间接转化为人类所需能量的资源。
(二)能源的分类
能源种类繁多,可按照产生方式、能源性质、污染程度等来对能源进行分类。详细分类如下表所示。
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3.1 方法论..................................... 59
3.1.1 因子分析...................................... 59
3.1.2 聚类分析....................................... 60
第 4 章 省级绿色全要素能源效率及节能潜力测度................................. 73
4.1 方法论................................ 73
4.1.1 环境生产技术............................... 73
4.1.2 非径向方向性距离函数................. 74
第 5 章 绿色全要素能源效率动态评价研究................................ 91
5.1 方法论...................................... 91
5.1.1 ML 指数...................... 91
5.1.2 共同前沿 ML 指数..................... 92
第 7 章 基于绿色全要素能源效率的能源回弹效应机制
7.1 技术进步对绿色全要素能源效率的影响机理
关于技术进步对能源利用效率的影响,本文从正反两个方向加以分析。一方面,技术进步带来设备更新换代、管理效率提升等,使得对于能源的消耗和开支明显降低,进而提升绿色全要素能源效率。另一方面,技术进步推动了地区经济的增长,从而引发对能源的更多需求,即存在“能源回弹效应”。此外,对能源需求的减少会降低实际的能源价格,真实的收入水平上升,两者共同作用使得对能源的需求和消费增加,进而对能源利用效率的提升起到负面作用。因此,技术进步对绿色全要素能源效率的影响取决于上述两者相反方向作用的综合影响。
目前,大部分学者通过实证研究肯定了技术进步对于中国能源利用效率的正向提升作用,如宣烨和周邵东(2011)等。但也有部分学者持怀疑观点,如王群伟和周德群(2008)、陈燕(2011)、宋旭光和席玮(2011)等证明了地区“能源回弹效应”的存在。
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结论及建议
当前,我国经济发展正处于向绿色发展转型的关键时期。节能、减排、低碳已然成为推进绿色发展的重要一环。如何衡量各地区的能源利用效率和减排低碳成效,提高各地区的绿色全要素能源效率,已经成为绿色经济的一项紧迫任务,对全球生态环境的保护至关重要。为此,本文对绿色全要素能源效率的测度、动态变化及影响因素进行了研究,以期为我国的节能减排低碳事业及相关政策制定提供一定的理论依据和经验参考。
第一,考虑到地区间的技术异质性等因素,本文选取共同前沿法来测度省区市的绿色全要素能源效率,共同前沿方法的基础就在于对区域进行合理的分类。因此,本文首先综合考虑影响各地区绿色均衡发展效率的主要因素,选取 9 个方面共 42 个基本指标建立了一个指标体系。通过因子分析进行降维,提取 8 个公共因子,并进行了因子命名。最后根据因子得分对中国除港、澳、台地区外 31个省区市进行聚类分析,并对分组的合理性进行讨论。得到结论如下:(1)对“十一五”时期、“十二五”时期、“十三五”开局年三个时间段中国 31 个省、自治区和直辖市的聚类结果不尽相同,但各时间段内聚类结果相对稳定。聚类形成的四个组分别命名为绿色发展较好组、绿色发展一般组、偏好环境组、偏好发展组。(2)三个时间段的聚类结果并不完全体现地域性。说明传统按照地理位置进行划分区域并不完全适用于绿色发展能源效率问题的研究。相较于传统的区域划分方式,本文的聚类目的更加聚焦于绿色发展能源效率问题,强调影响区域绿色发展能源效率的主要因素对区域划分的重要性。
第二,为了解各省区市的绿色全要素能源效率水平及节能潜力,首先构建绿色全要素能源绩效指数,对绿色全要素能源效率指标进行分解。其次根据前文对31 个省区市的聚类分组,利用基于共同前沿的非径向方向性距离函数方法对2006-2017 年中国除港、澳、台地区和西藏外的 30 个省、自治区和直辖市的绿色全要素能源效率进行测度,并对 4 个组的能源效率差异、技术差距以及中国各省区市的潜在节能量进行了分析。得到结论如下:(1)中国的绿色全要素能源效率仍然偏低,提升空间较大。(2)由于参照的技术前沿不同,组前沿下的绿色全要素能源效率往往会高估该区域能源效率的实际水平;基于共同前沿的绿色全要素能源效率反映了该区域能源效率的潜在提升空间。
参考文献(略)