論文：中國工業(yè)部門能源效率分析

論文：中國工業(yè)部門能源效率分析

摘 要：文章采用DEA方法測算了中國工業(yè)部門與主要耗能行業(yè)的能源效率及其變動趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，樣本期內(nèi)這些部門的能源效率都不高，而且基于幾個(gè)模型的能源效率值之間沒有顯著差異，表明重型化的工業(yè)結(jié)構(gòu)不利于節(jié)能減排。從時(shí)間趨勢看，所考察對象在樣本期后面年份的能源效率明顯高于前面年份，說明這些部門存在著技術(shù)進(jìn)步。從整體上看，工業(yè)部門對于能源價(jià)格波動并不靈敏。這些結(jié)論所蘊(yùn)含的政策含義包括：（1）工業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化；（2）同時(shí)，需要加大技術(shù)進(jìn)步速度；（3）短期內(nèi)單純調(diào)整能源價(jià)格不會對工業(yè)節(jié)能降耗產(chǎn)生明顯作用。
關(guān)鍵詞：工業(yè)部門；能源效率；節(jié)能減排；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析


Analysis on the Energy Efficiency for Industry Sector in China

Abstract：This paper approaches the measurement of energy efficiency based on DEA model. Using data for the years 1990 through 2006, we measure the energy efficiency for the aggregate industry sector as well as for the si* highest energy consuming 2-digit sectors. The results show that the energy efficiency for these sectors is very low and no difference be
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單要素能源效率方法以外，我們有必要采用其他更為全面的方法來深入了解工業(yè)領(lǐng)域的能源效率狀況�；诜菂�(shù)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）可以用來考察不同投入要素之間相互作用及替代情景下的能源效率，因而是一種比較科學(xué)的研究方法，對于節(jié)能減排政策的制定具有重要的參考價(jià)值�；诖�，本文利用Mukherjee（2007；2008）提出的基于DEA的能源效率方法測算中國工業(yè)部門及其主要耗能行業(yè)的能源效率及其變化趨勢，并挖掘出重要的政策含義。
目前，關(guān)于中國能源效率的研究基本上集中于整個(gè)宏觀經(jīng)濟(jì)層面能源強(qiáng)度比較及其變動的因素分解分析。也有少數(shù)的研究采用DEA方法考察了中國能源效率的區(qū)域差異及其影響因素，如Hu and Wang (2006)、高振宇等（2006）、魏楚等（2007）。已有研究大多采用的是基于技術(shù)效率模型的能源效率，沒有涉及本研究所采用的基于能源投入最小化模型、成本最小化模型、產(chǎn)能利用率模型的能源效率等幾種基于不同目標(biāo)、更為全面的測度方法�，F(xiàn)有研究中對于生產(chǎn)前沿的構(gòu)建類型沒有做出說明，實(shí)際上他們所構(gòu)建的是當(dāng)前前沿，沒有考慮到技術(shù)進(jìn)步因素。而且，也未見關(guān)于工業(yè)部門及其主要工業(yè)行業(yè)能源效率的系統(tǒng)研究。因此，我們希望本研究能夠拓展、充實(shí)當(dāng)前的研究工作，加深我們對于工業(yè)部門能源效率的認(rèn)識。
文章其他部分的結(jié)構(gòu)如下。第二部分是關(guān)于研究方法與模型的介紹。第三部分是數(shù)據(jù)與模型應(yīng)用說明。第四部分是結(jié)果與討論。最后部分是結(jié)論及政策含義。

二、研究方法與模型
在DEA應(yīng)用的基礎(chǔ)上，Mukherjee（2008）提出了不同目標(biāo)下能源效率測度的幾種方法，即基于技術(shù)效率模型、能源投入最小化模型、成本最小化模型、產(chǎn)能利用率模型的能源效率方法。
考慮一個(gè)產(chǎn)業(yè)，用種投入，得到一種產(chǎn)出。代表第個(gè)決策單元的產(chǎn)出，代表第個(gè)決策單元的投入，并假定能夠觀測到個(gè)決策單元的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)。因此，在凸性、錐性、無效性和最小性的公理假設(shè)前提下，生產(chǎn)技術(shù)集完全可以由生產(chǎn)可能集產(chǎn)出向量可由投入向量生產(chǎn)出來表征。另外，若考慮到可行投入產(chǎn)出組合的徑向擴(kuò)展或壓縮，需要假定規(guī)模報(bào)酬不變。下面討論的幾個(gè)模型也遵守規(guī)模報(bào)酬不變的假定。
1.基于技術(shù)效率模型的能源效率
在DEA模型中，基于投入的技術(shù)效率被定義為一個(gè)決策單元在給定的產(chǎn)出水平和恒定投入比例條件下，其最優(yōu)投入與實(shí)際投入的比值。測度基于投入的技術(shù)效率的CCR-DEA模型如下：
,
約束條件為：
（代表資本、勞動、能源）, （1）
（產(chǎn)出）,

最優(yōu)值表明一個(gè)決策單元在既定產(chǎn)出下，所有投入的徑向縮減是可能的。這里的目標(biāo)在于在充分發(fā)揮能源與其他投入之間互補(bǔ)作用的前提下，盡可能地按相同比例削減所有投入。如果模型（1）中某種特定投入（如能源）的約束條件是非強(qiáng)制性的，這意味著在不減少產(chǎn)出或不增加其他投入的情況下，減少這種投入（如能源）是可能的。在考慮到投入冗余[① 投入冗余（input slacks or input e*cess）是DEA分段線性前沿中與數(shù)軸平行的部分所導(dǎo)致的，這與有限的樣本數(shù)量有關(guān)，而類似問題在大多數(shù)參數(shù)函數(shù)中不會出現(xiàn)。]①的情況下，用最優(yōu)解條件下的目標(biāo)能源投入除以實(shí)際能源投入可以得到測度能源效率的一種方法。在下文中，我們將通過這種方法測得的能源效率記為。若能源投入不存在冗余，則。
2.基于能源投入最小化模型的能源效率
如果假定能源與其他投入之間具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，則利用模型（1）測算能源效率是合適的。但是，如果這一假定不成立，我們就要考慮如何單獨(dú)計(jì)算能源投入的最大可能削減量，前提是決策單元仍然能夠得到現(xiàn)有產(chǎn)出水平，而不需要增加任何其他投入。在這種情況下，對于具有投入產(chǎn)出集（）的決策單元，測度其能源效率的CCR-DEA模型需要發(fā)展為下面的模型（2）。為了簡化，我們將投入向量明確為資本（）、勞動（）、能源（）共3個(gè)組成部分。
,
約束條件為：
,
,
, （2）
,

在這個(gè)模型中，由于沒有做出能源與其他投入之間具有較強(qiáng)互補(bǔ)性的假定，我們并不要求同時(shí)削減其他投入。當(dāng)主要目標(biāo)在于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境時(shí)，模型（1）和（2）是很有用的。這三種效率之間的關(guān)系為。
3.基于成本最小化模型的能源效率
實(shí)現(xiàn)能源效率的另一個(gè)重要政策目標(biāo)是基于成本最小化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，以使得產(chǎn)出價(jià)格較低。在能源價(jià)格相對較高的時(shí)期，成本效率目標(biāo)將要求用其他投入來替代能源投入。
若給出決策單元面臨的投入價(jià)格向量，則成本最小化的DEA模型可以寫成下面的形式。
（總投入成本）,
約束條件為：
（代表資本、勞動、能源）, （3）
,（產(chǎn)出）

該模型的目標(biāo)在于總投入成本最小化。從該模型得到的最小化成本（）與實(shí)際投入成本的比率為決策單元的成本效率，即。進(jìn)一步，我們通過比較在這一最優(yōu)解條件下的能源使用量與實(shí)際能源使用量，就得到了基于成本最小化的能源效率（）。該模型允許其他投入替代能源投入，因而能夠比模型（2）產(chǎn)生更大潛力的能源削減量。然而，須注意到成本最小化目標(biāo)并不總是有利于節(jié)約能源。在能源價(jià)格相對低于其他投入價(jià)格時(shí)，成本最小化目標(biāo)要求增加能源使用以替代其他投入，在這種情況下。而且，比較模型（2）與模型（3），有小于、等于或大于，這取決于投入要素的相對價(jià)格。
4.基于產(chǎn)能利用率模型的能源效率
當(dāng)比較跨期能源效率時(shí)，有必要認(rèn)識到產(chǎn)業(yè)部門在不同年份的產(chǎn)能利用程度差異，而這經(jīng)常取決于經(jīng)濟(jì)周期。由于產(chǎn)能利用的這種差異性，實(shí)際的產(chǎn)出水平也會不同。熱電、發(fā)電裝置仍然需要消耗能源，在產(chǎn)能利用程度較低的年份，能源的使用量可能不會隨之下降。這可能會導(dǎo)致能源效率值向下偏倚。因此，即使在能源強(qiáng)度的相關(guān)文獻(xiàn)中，研究者通常采用經(jīng)過產(chǎn)能調(diào)整的產(chǎn)值來測算跨期能源強(qiáng)度。下面給出了基于產(chǎn)能利用程 ……（未完，全文共18135字，當(dāng)前僅顯示3262字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文：中國工業(yè)部門能源效率分析》）