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經濟論文

中國三大城市群全要素能源效率與節能減排潛力研究

時間:2019年08月29日 所屬分類:經濟論文 點擊次數:

提要:文中運用考慮非期望產出的SBM模型對中國三大城市群53個城市全要素能源技術效率和全要素能源相對效率進行測算,在此基礎上對其節能潛力與減排潛力進行分析,并運用二維矩陣法探索各城市節能減排實施路徑。研究表明:三大城市群全要素能源效率整體偏低,全

  提要:文中運用考慮非期望產出的SBM模型對中國三大城市群53個城市全要素能源技術效率和全要素能源相對效率進行測算,在此基礎上對其節能潛力與減排潛力進行分析,并運用二維矩陣法探索各城市節能減排實施路徑。研究表明:三大城市群全要素能源效率整體偏低,全要素能源技術效率與全要素能源相對效率大致上呈現正相關關系;三大城市群節能潛力與減排潛力總體上處于較高水平,減排潛力遠大于節能潛力,其中城市群之間呈現"京津冀>長三角>珠三角"的分布;三大城市群53個城市分別落在節能減排潛力狀態矩陣的A、B、C區域,B區域的城市可以選取單邊突破式節能減排實施路徑,C區域的城市可以選取漸進式和飛躍式兩種節能減排實施路徑。

  關鍵詞:全要素能源效率;節能減排潛力;中國三大城市群;非期望SBM模型

中國管理科學

  改革開放40年來,中國經濟取得了飛速的發展,但由此帶來的高污染高排放問題受到了世界的廣泛關注。面對嚴峻的資源環境壓力,節能減排被提升到前所未有的高度。京津冀、長三角、珠三角城市群作為中國經濟發展的核心區域,其節能減排水平直接關系國民經濟的發展。早期關于能源效率的研究,學者們多是在單要素框架下對能源效率進行評價,其中重要的指標即為能源強度和能源生產率[1-2],但該方法忽略了能源消費中多種投入要素之間的替代性。鑒于此,由Hu和Wang提出的全要素能源效率評價得到了廣泛的應用[3]。

  全要素能源效率的測算主要有隨機前沿分析(SFA)和數據包絡分析(DEA)兩種主流方法。從現有文獻來看,采用SFA方法對全要素能源效率的研究主要集中于國家、省際、行業及城市等層面。如史丹、趙金樓等應用SFA方法對中國各省全要素能源效率進行測算,發現各省能源效率存在顯著差異,差別化的政策設計有利于縮小區域間差異[4-5]。

  李玉婷和劉祥艷對中國分區域工業單要素能源效率和全要素能源效率進行研究,發現兩種測算方法得出的效率值存在較大差距[6];Hu和Honma通過SFA方法對14個發達國家10個工業行業的全要素能源效率進行研究,結果表明大多數國家工業行業能源效率較低,存在較大的改善空間[7];陳龍和李金昌對中國地級以上城市的全要素能源效率進行研究,發現東部沿海城市能源效率較高[8];楊莉莉和邵帥運用SFA方法對長三角城市群14個城市的全要素能源效率增長率進行測算及分解,發現長三角城市群能源效率呈現增長趨勢[9]。

  利用DEA方法對全要素能源效率的研究與采用SFA方法的研究具有一定的相似性,主要集中于全要素能源效率的測算及其差異性、影響因素、收斂性等方面[10-13]。關于城市群層面的研究,吳巧生和李慧對長三角中游城市群全要素能源效率進行測算,發現其全要素能源效率整體偏低[14]。

  孟曉和孔群喜通過DEA模型對長三角和珠三角城市群24個城市的工業全要素能源效率及差異性進行了研究,發現長三角能源效率略高于珠三角城市群[15];馮博和王雪青對京津冀城市群13個城市全要素能源效率進行測算,發現各城市能源效率在研究期間內呈現上升趨勢[16]。全要素能源效率的深入研究為節能減排潛力的研究奠定了基礎。

  全要素框架下關于節能潛力與減排潛力的研究,學術界尚未得出一致性的結論。Wu、魏楚、汪克亮、范丹、余泳澤等通過DEA模型,采用省級面板數據對中國各地區全要素能源效率進行測算,并對其節能減排潛力進行分析,發現中國整體節能減排潛力巨大[17-21];Guo、Zhu等利用M-SBM模型,對中國各省節能減排效率進行測算,發現我國整體節能減排效率較低,節能潛力遠大于其減排潛力[22];Wu、Miao等則基于能源效率和CO2排放效率對中國污染物的減排彈性進行研究,發現相比較于節能壓力,中國的減排任務更加緊迫[23];Xu、李科等也認為中國的減排壓力要顯著大于其節能壓力[24-25]。

  可以看出,學者們對全要素能源效率及節能減排潛力進行了較為全面的研究。但是SFA方法需要事先設定參數值,并且其只適合于評價單一產出的情況,所以通過SFA方法進行全要素能源效率評價的研究大都未考慮非期望產出。而采用可以解決非期望產生DEA方法進行全要素能源效率及節能減排潛力的研究多停留在國家、省際、行業及城市層面,全面衡量我國三大城市群全要素能源效率的研究較少,并且三大城市群通常是以35個城市為例[26]。

  鑒于此,文中將研究視角延伸至中國三大城市群53個城市①,采用考慮非期望產出的SBM模型對三大城市群2007-2016年間全要素能源效率及節能減排潛力進行測算,并采用二維矩陣法對各城市節能減排實施路徑進行分析,以期為相關政策的制定提供科學的依據。

  1研究方法及數據說明

  1.1研究方法

  1.1.1全要素能源效率測算模型

  傳統DEA模型是從徑向和角度兩個方面來測算效率,由于沒有考慮非期望產出及投入產出的松弛性問題,導致效率測算結果不夠精確。因此,文中根據Tone提出的關于解決投入產出松弛性和考慮非期望產出的SBM模型[28]對中國三大城市群全要素能源效率進行測算。

  1.2指標選取與數據來源

  基于指標數據的可得到性,在投入指標的選取上,文中以勞動力、資本存量及能源消費作為投入指標。在產出指標的選取上,多數學者以地區GDP為期望產出,SO2、CO2為非期望產出進行研究,但是城市層面統計的能源種類并不統一,并且各類能源消耗的詳細數據較難獲取,因此文中選取各城市GDP為期望產出,工業SO2排放量為非期望產出進行研究,其中工業SO2排放量可以直接從《中國城市統計年鑒》獲取,一定程度上增加了研究的可靠性。

  其中,勞動力以各城市社會從業人員總數表征;資本存量依據單豪杰[29]的做法,采用"永續盤存法"進行估算;能源投入以各城市能源消費總量表示。上述指標數據主要來源于《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》、《中國城市統計年鑒》、各市統計年鑒及國民經濟和社會發展統計公報等統計資料。

  2結果與分析

  2.1全要素能源效率分析

  根據上述投入產出面板數據,采用考慮非期望產出的SBM模型,運用DEASolver5.0軟件對中國三大城市群53個城市2007-2016年全要素能源技術效率(ETE)進行測算,并通過公式(2)對全要素能源相對效率(ERE)進行測算。

  從總體上來看,全要素能源技術效率與全要素能源相對效率大致呈現正相關關系,即全要素能源技術效率高的城市,其全要素能源相對效率也較高。但也有一些城市例外,如舟山的ETE排名在前,但ERE排名卻在最后。究其原因,可能是該城市污染物的過度排放,使得目標前沿面上能源的最優投入大幅度減少,造成全要素能源相對效率較低。

  而安慶情況正好相反,ETE排名靠后,ERE排名卻靠前,這意味著安慶存在較大的能源浪費,能源利用水平低;此外,三大城市群全要素能源技術效率和全要素能源相對效率在樣本期間均值分別為0.404、0.568,處于較低水平。從城市群層面來看,三大城市群全要素能源效率存在顯著差異,呈現"珠三角>長三角>京津冀"的發展格局,即珠三角城市群全要素能源效率最高,長三角次之,京津冀城市群最低,這與苑清敏等關于三大城市群能源環境效率分布的觀點一致[26]。

  造成三大城市群能源效率顯著差異的原因與各城市發展狀況有關,珠三角城市群作為改革開放的先行區域,在國家政策支持下,城市綜合發展水平較高,長三角城市群憑借高新技術產業優勢,在工業化進程和城市發展中取得重要突破。相比之下,京津冀城市群在經濟發展中面臨諸如北京大城市病、霧霾影響、產業結構分布不均等問題,從而能源效率低于其他兩個城市群。從變動趨勢來看,全要素能源技術效率與全要素能源相對效率呈現相似的變動趨勢。值得注意的是,三大城市群能源效率在2011年之前呈現波動的下降趨勢,但是2011年之后卻呈現緩慢的上升趨勢。

  究其原因,可能是"十一五"規劃綱要提出節能減排新目標,為此各城市群積極有效地調整產業結構及能源消費水平,使得在"十二五"規劃的開局之年2011年能源效率得到了提升。這與部分學者的研究結果相符,如馮博等發現京津冀城市群能源效率在2011年增幅達到15%[16]。

  從城市層面來看,53個城市在研究期間內,只有廣州每年均處在效率前沿面,其能效水平達到100%,是其他城市學習的標桿。北京、上海、南京、深圳、佛山在研究期間內的多數年份內均位于前沿面上,ETE和ERE的均值都達到0.7以上,保持了相對較高的能效水平。而石家莊、承德、張家口、衡水、邢臺、邯鄲、舟山、馬鞍山、銅陵、池州10年間ETE和ERE的均值均低于0.3,這意味著在現有投入與技術水平下,這些城市平均每年可以節約能源、減少污染物排放并增加產出高達70%以上,具有相當大的節能減排潛力。

  2.2節能減排潛力分析

  從上述研究可以看出,中國三大城市群全要素能源效率整體偏低,存在較大的能源損失及過度的污染物排放。因此,文中以全要素能源技術效率為基礎,根據公式(3)-(4)對三大城市群節能減排潛力進行進一步研究。

  從總體上來看,中國三大城市群減排潛力要大于其節能潛力,這說明相對于節能任務,三大城市群的減排任務更加緊迫,這與Wu、Xu、李科等的研究結論相一致[23-25]。就節能情況而言,研究期間內三大城市群可實現的平均節能量達到995.528萬噸標準煤,節能潛力為43.2%,這意味著在經濟發展過程中,有超過1/3以上的能源被浪費,能源的綜合利用水平及資源的有效配置存在較大的改善空間。就減排情況而言,53個城市在研究區間內可實現的SO2減排量為5.017萬噸,減排潛力高達78.7%,存在巨大的改進空間。從城市群層面來看,三大城市群節能潛力與減排潛力存在顯著差異,整體上減排潛力大于其節能潛力,并且城市群之間呈現"京津冀>長三角>珠三角"的發展格局。

  三大城市群節能潛力具備相似的變化趨勢,整體上呈現"先下降-后上升-再下降"的倒N型變動趨勢。三大城市群減排潛力也具備相似的變化趨勢,整體上呈現"波浪型"變動趨勢,變化幅度較大,并且其潛力值處于較高水平,究其原因,可能與近幾年頻繁爆發的霧霾天氣有關。從城市層面來看,53個城市在研究期間內,只有廣州一直處在前沿面,其節能潛力與減排潛力均為零。

  雖然處在前沿面上城市的節能減排潛力為零,但這并不意味著其不存在能源損失或污染物減排能力,而是相對于其他城市而言,該城市在當前生產技術水平下,無法實現在產出不變(或投入不變)的情況下能源(或污染物)的進一步減少。從節能量的規模和節能潛力來看,唐山、石家莊、邯鄲、邢臺、馬鞍山、張家口是節能的重點城市,平均可節能量高達1000萬噸標準煤以上,節能潛力超過70%。

  值得注意的是,這些城市基本屬于京津冀城市群,這從側面反映出京津冀城市群節能任務的緊迫性;從減排量的規模來看,唐山、天津、邯鄲、石家莊、寧波、東莞、邢臺、張家口是減排的重點城市,平均減排量達到8.5萬噸以上,減排潛力超過80%;從減排潛力來看,除北京、上海、無錫、鹽城、廣州、深圳、佛山7個城市的減排潛力在50%以下,其余46個城市的減排潛力均在60%以上,并且其中有40個城市的減排潛力高達80%以上,這表明53個城市至少有50%的SO2屬于過度排放,存在巨大的減排空間。

  2.3節能減排實施路徑分析

  為了更進一步分析各城市節能減排的工作重點,文中根據10年間各城市節能潛力和減排潛力的均值,以節能潛力0.6和減排潛力0.4對53個城市進行等級劃分,并通過二維矩陣法構建三大城市群節能減排潛力的狀態矩陣(圖7),從而對各城市節能減排路徑進行研究。

  3討論

  京津冀、長三角、珠三角城市群分別位于中國北部、東部和南部的經濟發達地區,是未來發展中最具活力和潛力的區域。因此,文中測算了三大城市群53個城市的全要素能源效率及節能減排潛力。從全要素能源效率來看,三大城市群全要素能源效率整體處于較低水平,并且呈現"珠三角>長三角>京津冀"的發展格局,這與苑清敏等的研究結果相符合[26]。

  從其變動趨勢來看,三大城市群全要素能源效率在2011年之后呈現上升趨勢,與馮博等的觀點相一致[16],這表明近幾年三大城市群能源利用水平取得一定的進展,其中北京、上海、南京、深圳、佛山在研究期間內保持了較高的能效水平;從節能減排潛力來看,三大城市群節能潛力與減排潛力整體上處于較高水平,但是減排潛力遠大于其節能潛力,這與Wu、Xu、李科等的研究結論相一致[23-25]。

  值得注意的是,三大城市群減排潛力在研究期間內呈現"波浪型"變動趨勢,變化幅度較大。城市間減排潛力也很大,其中40個城市的減排潛力高達80%以上,這充分說明三大城市群減排任務的緊迫性。

  上述分析蘊含的政策啟示主要有:第一,針對不同城市能源利用水平的實際情況,制定各城市節能目標,出臺強有力的能源消費政策及產業結構調整政策,著力調整各城市的投入產出結構,積極改善各城市能源利用水平。第二,加強城市間交流和合作,積極向節能減排表現較好的城市學習并借鑒其成功經驗,增強高能效城市的輻射帶動作用,縮小各城市間能源效率的差異。第三,加強減排意識,加大對重點城市的政策傾斜力度,嚴格控制城市污染物的排放,積極探索清潔能源的研發及使用,加快推進減排領域的技術創新。

  4結論

  (1)三大城市群全要素能源效率整體偏低,并且全要素能源技術效率與全要素能源相對效率大致上呈現正相關關系;53個城市在研究期間只有廣州一直處在效率前沿面。

  (2)三大城市群節能潛力與減排潛力總體上處于較高水平,減排潛力大于其節能潛力;城市群之間節能減排潛力存在顯著差異,呈現"京津冀>長三角>珠三角"的發展格局;唐山、石家莊、邯鄲、邢臺、馬鞍山、張家口是節能的重點城市,而唐山、天津、邯鄲、石家莊、寧波、東莞、邢臺、張家口是減排的重點城市。

  (3)三大城市群53個城市分別落在節能減排潛力狀態矩陣的A、B、C區域;A區域城市是其他地區的學習標桿;B區域城市可以采取"B→A"的單邊突破式節能減排路徑;C區域城市可以選取"C→B→A"或"C→D→A"的漸進式節能減排實施路徑,也可以選取"C→A"的飛躍式節能減排實施路徑。

  參考文獻

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  能源方向論文投稿期刊:《中國管理科學》是中國優選法統籌法與經濟數學研究會和中科院科技政策與管理科學研究所主辦的學術期刊,每期為雙月末出版,由各地郵局征訂發行。刊登內容主要包括:規劃與優化,生產與經營管理,項目管理,市場與投資分析,預測與決策,管理信息系統等方面具有創造性的學術論文,反映我國管理科學的最新研究成果,促進國內外學術交流。

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