论文：中国工业部门能源效率分析

论文：中国工业部门能源效率分析

摘 要：文章采用DEA方法测算了中国工业部门与主要耗能行业的能源效率及其变动趋势。研究发现，样本期内这些部门的能源效率都不高，而且基于几个模型的能源效率值之间没有显著差异，表明重型化的工业结构不利于节能减排。从时间趋势看，所考察对象在样本期后面年份的能源效率明显高于前面年份，说明这些部门存在着技术进步。从整体上看，工业部门对于能源价格波动并不灵敏。这些结论所蕴含的政策含义包括：（1）工业节能减排的重点在于结构调整与优化；（2）同时，需要加大技术进步速度；（3）短期内单纯调整能源价格不会对工业节能降耗产生明显作用。
关键词：工业部门；能源效率；节能减排；数据包络分析


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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单要素能源效率方法以外，我们有必要采用其他更为全面的方法来深入了解工业领域的能源效率状况。基于非参数的数据包络分析（DEA）可以用来考察不同投入要素之间相互作用及替代情景下的能源效率，因而是一种比较科学的研究方法，对于节能减排政策的制定具有重要的参考价值。基于此，本文利用Mukherjee（2007；2008）提出的基于DEA的能源效率方法测算中国工业部门及其主要耗能行业的能源效率及其变化趋势，并挖掘出重要的政策含义。
目前，关于中国能源效率的研究基本上集中于整个宏观经济层面能源强度比较及其变动的因素分解分析。也有少数的研究采用DEA方法考察了中国能源效率的区域差异及其影响因素，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术效率模型的能源效率，没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、产能利用率模型的能源效率等几种基于不同目标、更为全面的测度方法。现有研究中对于生产前沿的构建类型没有做出说明，实际上他们所构建的是当前前沿，没有考虑到技术进步因素。而且，也未见关于工业部门及其主要工业行业能源效率的系统研究。因此，我们希望本研究能够拓展、充实当前的研究工作，加深我们对于工业部门能源效率的认识。
文章其他部分的结构如下。第二部分是关于研究方法与模型的介绍。第三部分是数据与模型应用说明。第四部分是结果与讨论。最后部分是结论及政策含义。

二、研究方法与模型
在DEA应用的基础上，Mukherjee（2008）提出了不同目标下能源效率测度的几种方法，即基于技术效率模型、能源投入最小化模型、成本最小化模型、产能利用率模型的能源效率方法。
考虑一个产业，用种投入，得到一种产出。代表第个决策单元的产出，代表第个决策单元的投入，并假定能够观测到个决策单元的投入产出数据。因此，在凸性、锥性、无效性和最小性的公理假设前提下，生产技术集完全可以由生产可能集产出向量可由投入向量生产出来表征。另外，若考虑到可行投入产出组合的径向扩展或压缩，需要假定规模报酬不变。下面讨论的几个模型也遵守规模报酬不变的假定。
1.基于技术效率模型的能源效率
在DEA模型中，基于投入的技术效率被定义为一个决策单元在给定的产出水平和恒定投入比例条件下，其最优投入与实际投入的比值。测度基于投入的技术效率的CCR-DEA模型如下：
,
约束条件为：
（代表资本、劳动、能源）, （1）
（产出）,

最优值表明一个决策单元在既定产出下，所有投入的径向缩减是可能的。这里的目标在于在充分发挥能源与其他投入之间互补作用的前提下，尽可能地按相同比例削减所有投入。如果模型（1）中某种特定投入（如能源）的约束条件是非强制性的，这意味着在不减少产出或不增加其他投入的情况下，减少这种投入（如能源）是可能的。在考虑到投入冗余[① 投入冗余（input slacks or input e*cess）是DEA分段线性前沿中与数轴平行的部分所导致的，这与有限的样本数量有关，而类似问题在大多数参数函数中不会出现。]①的情况下，用最优解条件下的目标能源投入除以实际能源投入可以得到测度能源效率的一种方法。在下文中，我们将通过这种方法测得的能源效率记为。若能源投入不存在冗余，则。
2.基于能源投入最小化模型的能源效率
如果假定能源与其他投入之间具有较强的互补性，则利用模型（1）测算能源效率是合适的。但是，如果这一假定不成立，我们就要考虑如何单独计算能源投入的最大可能削减量，前提是决策单元仍然能够得到现有产出水平，而不需要增加任何其他投入。在这种情况下，对于具有投入产出集（）的决策单元，测度其能源效率的CCR-DEA模型需要发展为下面的模型（2）。为了简化，我们将投入向量明确为资本（）、劳动（）、能源（）共3个组成部分。
,
约束条件为：
,
,
, （2）
,

在这个模型中，由于没有做出能源与其他投入之间具有较强互补性的假定，我们并不要求同时削减其他投入。当主要目标在于节约能源、保护环境时，模型（1）和（2）是很有用的。这三种效率之间的关系为。
3.基于成本最小化模型的能源效率
实现能源效率的另一个重要政策目标是基于成本最小化的经济目标，以使得产出价格较低。在能源价格相对较高的时期，成本效率目标将要求用其他投入来替代能源投入。
若给出决策单元面临的投入价格向量，则成本最小化的DEA模型可以写成下面的形式。
（总投入成本）,
约束条件为：
（代表资本、劳动、能源）, （3）
,（产出）

该模型的目标在于总投入成本最小化。从该模型得到的最小化成本（）与实际投入成本的比率为决策单元的成本效率，即。进一步，我们通过比较在这一最优解条件下的能源使用量与实际能源使用量，就得到了基于成本最小化的能源效率（）。该模型允许其他投入替代能源投入，因而能够比模型（2）产生更大潜力的能源削减量。然而，须注意到成本最小化目标并不总是有利于节约能源。在能源价格相对低于其他投入价格时，成本最小化目标要求增加能源使用以替代其他投入，在这种情况下。而且，比较模型（2）与模型（3），有小于、等于或大于，这取决于投入要素的相对价格。
4.基于产能利用率模型的能源效率
当比较跨期能源效率时，有必要认识到产业部门在不同年份的产能利用程度差异，而这经常取决于经济周期。由于产能利用的这种差异性，实际的产出水平也会不同。热电、发电装置仍然需要消耗能源，在产能利用程度较低的年份，能源的使用量可能不会随之下降。这可能会导致能源效率值向下偏倚。因此，即使在能源强度的相关文献中，研究者通常采用经过产能调整的产值来测算跨期能源强度。下面给出了基于产能利用程 ……（未完，全文共18135字，当前仅显示3262字，请阅读下面提示信息。收藏《论文：中国工业部门能源效率分析》）