魏新強　張寶生

摘要：隨著環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展意識的逐漸增強，節(jié)能減排越來越受到國家的重視。將經(jīng)濟與環(huán)境的相對重要性納入全要素能源效率分析中，通過改進原有的DEA模型，并根據(jù)不同可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下經(jīng)濟與環(huán)境的相對重要性也有所不同的思路，通過偏好錐的設(shè)定構(gòu)造不同發(fā)展目標(biāo)下的全要素能源效率動態(tài)評價模型，并以中國2011年的實際數(shù)據(jù)進行實證分析，根據(jù)實現(xiàn)的難易程度分為階段性可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)改進和統(tǒng)一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)兩種情況，分析我國不同情景下的節(jié)能潛力。結(jié)果表明，中國2011年各省的發(fā)展水平可以分為5個層次。盡管中西部地區(qū)省份的平均能源效率為0.806，明顯低于東部地區(qū)的0.865，但其處于可持續(xù)發(fā)展較差階段的省份比例僅為6.7%，遠低于東部地區(qū)的50%。因此，建議中西部地區(qū)在未來的發(fā)展過程中，努力引進先進清潔技術(shù)，避免吸收東部地區(qū)淘汰的發(fā)展方式。在階段性改善目標(biāo)下，北京、天津、廣東、海南和青海都處于效率最優(yōu)狀態(tài)，而河北、四川和山西三省的所需減排量則位居前位，在未來發(fā)展過程中建議給予針對性幫助，重點化扶持。中國整體的能源節(jié)約量隨著可持續(xù)發(fā)展要求的加強而增加，階段性改進情況下要比傳統(tǒng)方法增加5.1%的能源減排量。在統(tǒng)一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的情況下，中國的整體能源減排量呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢，在考慮實現(xiàn)程度上，應(yīng)選取發(fā)展水平為0.059的階段作為標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的政策。

關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)；節(jié)能潛力；DEA； 全要素能源效率

中圖分類號 N945.1 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 1002-2104（2014）05-0038-08

中國在改革開放后經(jīng)濟得到了持續(xù)發(fā)展，與此同時，能源消耗量也不斷攀升，中國已在2009年成為世界第一能源消費國。隨著環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展意識的逐漸增強，節(jié)能減排越來越受到國家的重視，不但制定了大量的政策措施，還大規(guī)模的增加節(jié)能減排投資。2010年中國單位GDP的能源消耗比2005年降低了19.1%，基本達到了“十一五”規(guī)劃規(guī)定的20%目標(biāo)；而在“十二五”規(guī)劃中又將“大幅度降低能源消耗強度和CO2排放強度”作為指導(dǎo)思想，則可見中國節(jié)能減排的決心。

節(jié)能，亦即提高能源效率，是指在服務(wù)或活動水平不變的條件下減少能源消耗量，可通過技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化組織管理和改善部門經(jīng)濟條件來實現(xiàn)。對于節(jié)能的研究大多數(shù)是通過分析能源效率得到的。

一個地區(qū)進行節(jié)能減排最直接和最經(jīng)濟的方式就是學(xué)習(xí)其他地區(qū)的先進模式，將其他地區(qū)發(fā)展的經(jīng)驗引進并吸收。

現(xiàn)有的能源效率研究大體分為兩類：單要素能源效率分析和全要素能源效率分析。單要素能源效率分析僅考慮能源一種投入，而全要素能源分析則考慮了除能源投入外的多種投入要素。后一種方法在分析過程中綜合了多種投入要素相互關(guān)系，且基礎(chǔ)方法是體現(xiàn)相對效率的DEA模型，更適合尋找具有的較好能源效率的地區(qū)進行節(jié)能潛力的對比，故本文選取全要素能源效率分析為基礎(chǔ)方法?？v觀現(xiàn)有的全要素能源效率相關(guān)文獻，其研究目的大體包括2種，一種是分析全要素生產(chǎn)率的變動及與相關(guān)影響因素的實證研究[1-3]，一種是測算國家或地區(qū)節(jié)能潛力的研究[4]，本文的研究側(cè)重于第二個方面。但是現(xiàn)有的DEA方法都未涉及經(jīng)濟與環(huán)境之間的相互關(guān)系，基于此，本文通過改進原有的DEA模型，以經(jīng)濟與環(huán)境相對重要性的不同情況為選取最優(yōu)決策單元的標(biāo)準(zhǔn)，得到不同可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下的全要素能源效率，進而得到每種情況下的全國節(jié)能量。該方法雖然不能解決能源生產(chǎn)與利用過程中的物理效率，但卻可以在宏觀水平給出努力的方向，從而為政府決策起到輔助作用。

1 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下能源效率模型構(gòu)建

1.1 DEA能源效率模型選擇

全要素能源效率理論的主要原理是在全要素生產(chǎn)率框架下將能源消費作為一種投入要素，進而分析能源要素對整體生產(chǎn)效率的影響。該理論自2006年提出后，由于其綜合考慮了多種要素的共同作用而被廣泛應(yīng)用和改進，其基礎(chǔ)方法由最初的徑向能源效率DEA模型發(fā)展到了非徑向能源效率DEA模型[5]、基于方向性距離函數(shù)的能源效率DEA 模型[6]、基于投入產(chǎn)出方法的能源效率DEA模型[7]和多階段能源效率DEA模型[8]等；其效率分析領(lǐng)域也由原始的能源-經(jīng)濟（EnergyEconomic）領(lǐng)域[1-5，7-8]，發(fā)展到能源-環(huán)境（EnergyEnvironment）領(lǐng)域[6，9]、能源-生態(tài)（EnergyEcology）領(lǐng)域[10]，以及全社會的可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域。

應(yīng)用DEA方法進行能源效率分析時，為了充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念，其產(chǎn)出不能僅局限于期望產(chǎn)出，同時也需考慮非期望產(chǎn)出，如CO2排放，廢氣、廢棄物排放等?，F(xiàn)有文獻處理非期望產(chǎn)出問題的方法較多，總體來說，可以分為曲線測度評價方法[11-15]、方向距離函數(shù)法[16-20]、投入產(chǎn)出指標(biāo)變化法[21-26]以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)處理法四種，

而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)處理法又可進一步細分為數(shù)據(jù)取相反數(shù)法、數(shù)據(jù)取倒數(shù)法和數(shù)據(jù)線性轉(zhuǎn)換法。其中曲線測度法是以非線性規(guī)劃的方式進行效率評價，其求解方法比較繁瑣，盡管相關(guān)學(xué)者提供了一種近似線性規(guī)劃的求解方法，但無法保證模型求解的精確性[11，15]；方向距離函數(shù)法由于受所對設(shè)定的方向向量影響較大，可能會導(dǎo)致最終效率值不能保證相對有效性分類的不變性[16]；投入產(chǎn)出指標(biāo)變化法是將非期望產(chǎn)出作為投入指標(biāo)放入分析模型，并不能反映實際的生產(chǎn)過程[16，26]。而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)處理法中的三種方法也各有不足，數(shù)據(jù)取相反數(shù)法雖然能夠體現(xiàn)實際生產(chǎn)過程，但不能滿足效率評價的基本要求，即投入和產(chǎn)出指標(biāo)均為非負；數(shù)據(jù)取倒數(shù)法破壞了模型本身的凸性要求[26]；數(shù)據(jù)線性轉(zhuǎn)換法在規(guī)模收益可變的BCC模型中雖然能夠保證DEA模型的有效性與分類不變性，具有很大優(yōu)勢，但是在規(guī)模收益不變的CCR模型中卻不能保證[26]。

本文為了使模型最大程度的符合實際生產(chǎn)原理，將非期望產(chǎn)出指標(biāo)作為產(chǎn)出指標(biāo)，并采用數(shù)據(jù)向量線性轉(zhuǎn)化法進行處理。由于本文的重點是分析期望產(chǎn)出效率與非期望產(chǎn)出效率兩者間的相對有效性及其變化趨勢，故采用張啟平所運用的模式[16]，以CCR模型作為基礎(chǔ)模型。

1.2 DEA能源效率指標(biāo)選擇

全要素能源效率是在全要素生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上將能源消耗引入DEA效率模型，故對于投入指標(biāo)來說，除傳統(tǒng)的勞動投入和資本投入外，還應(yīng)包括能源投入[1]；對于產(chǎn)出指標(biāo)，早期的研究僅設(shè)置期望產(chǎn)出（以GDP來代表）[1]，但隨著環(huán)境問題關(guān)注程度的日益提升，非期望產(chǎn)出（如CO2等環(huán)境污染物排放）也逐漸被納入到產(chǎn)出指標(biāo)中予以衡量[6，9，16]。目前，以經(jīng)濟為代表的期望產(chǎn)出和以環(huán)境污染物為代表的非期望產(chǎn)出已經(jīng)成為能源效率分析中應(yīng)用最為廣泛、也最具代表性的兩個指標(biāo)。本文重點是在傳統(tǒng)全要素能源效率模型的基礎(chǔ)上，加入非期望產(chǎn)出這一指標(biāo)，從而綜合考量經(jīng)濟體的可持續(xù)發(fā)展水平，故延續(xù)傳統(tǒng)模型的指標(biāo)，而對指標(biāo)的選取依據(jù)等不再做詳細分析。

因此，本文選取的投入指標(biāo)共包括3個：勞動投入、資本投入和能源投入；選取的產(chǎn)出指標(biāo)分為2類：期望產(chǎn)出（GDP）與非期望產(chǎn)出（環(huán)境污染物）。產(chǎn)出項指標(biāo)不宜過多，否則會增加DEA方法在應(yīng)用中的難度，為了避免這種情況，對于非期望產(chǎn)出種類較多的情況，建議首先采用文獻[10]的做法，運用主成分分析等方法進行指標(biāo)降維處理或多指標(biāo)合成處理。

1.3 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的體現(xiàn)

DEA模型分為目標(biāo)與約束兩個部分，其中，目標(biāo)部分表示的是被評價單元自身的相關(guān)信息，是模型運算規(guī)則的制定部分；而約束部分表達的是被評價單元尋找最優(yōu)目標(biāo)單元的過程。在傳統(tǒng)的DEA運算過程中，期望產(chǎn)出與非期望產(chǎn)出的權(quán)重是自動選取的，即選取最優(yōu)前沿面的標(biāo)準(zhǔn)是隨機選取最有利于評價單元的權(quán)重組合?？沙掷m(xù)發(fā)展要求各地區(qū)在生產(chǎn)過程中盡可能多的生產(chǎn)期望產(chǎn)出，而盡可能少的產(chǎn)出非期望產(chǎn)出，因此本文將期望產(chǎn)出與非期望產(chǎn)出之間的效率關(guān)系作為研究對象，以兩種產(chǎn)出指標(biāo)的單位效率比作為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的體現(xiàn)，并以此作為最優(yōu)前沿面的選取標(biāo)準(zhǔn)。

由（1）式可知，總效率其實是由期望產(chǎn)出效率和非期望產(chǎn)出效率構(gòu)成。兩種產(chǎn)出指標(biāo)的單位產(chǎn)出效率比可以通過（2）表示。

2.2 可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下的中國節(jié)能潛力實證分析

2.2.1 現(xiàn)階段中國省際可持續(xù)發(fā)展層次

以傳統(tǒng)的全要素能源效率方法求解現(xiàn)階段中國各省的可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)果見表2，中國省際可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r呈現(xiàn)層面分明狀，其中海南和青海最好，其權(quán)重比為0-054∶[KG-*2]1，而廣東、上海等地則相對最差，其非期望產(chǎn)出權(quán)重為0，說明這些地區(qū)只有在僅考慮經(jīng)濟發(fā)展而不考慮環(huán)境的情況下才能達到全要素能源效率的最高值。

根據(jù)環(huán)境與經(jīng)濟的權(quán)重比值將各省的可持續(xù)發(fā)展階段劃分為高、較高、中等、一般、較差等5個階段，其中東部地區(qū)約有50%的省份處于可持續(xù)發(fā)展的較差階段，而中西部只有內(nèi)蒙古一省處于較差階段（比例約為6.7%），且東部各省非期望產(chǎn)出與期望產(chǎn)出的平均比值0.011∶1也明顯低于中西部地區(qū)的0.015∶1，盡管東部地區(qū)省份的能源效率最高，平均為0.865，明顯高于中部地區(qū)的0.805和西部地區(qū)的0.801，但根據(jù)DEA的數(shù)據(jù)導(dǎo)向型原理，該結(jié)果說明中西部各省2011年經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關(guān)系好于東部地區(qū)。而這種結(jié)果一般在兩種情況下會出現(xiàn)，一種為經(jīng)濟發(fā)展模式的低級階段，即中西部地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展階段處于初步階段，在經(jīng)濟發(fā)展的同時環(huán)境也在破壞，但還未達到臨界點；另一種為經(jīng)濟發(fā)展模式的高級階段，即中西部地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展模式確實高于東部地區(qū)。根據(jù)我國地區(qū)發(fā)展的實際情況，該結(jié)果應(yīng)屬于第一種情況，故建議中西部各省在發(fā)展經(jīng)濟的過程中，努力引進先進的清潔技術(shù)，避免吸收東部地區(qū)淘汰的發(fā)展方式。

2.2.2 可持續(xù)發(fā)展要求下的中國節(jié)能潛力

現(xiàn)有的全要素節(jié)能潛力文獻大多數(shù)采用自由選取最優(yōu)前沿面的方式進行，該種方式所求的能源節(jié)約量是各省在其自身可持續(xù)發(fā)展階段下達到最優(yōu)的最小節(jié)能量，但自然環(huán)境的不斷惡劣迫使政策制定者在尋求經(jīng)濟發(fā)展最優(yōu)的同時，還需考慮可持續(xù)發(fā)展的要求，本文以階段式改善和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)改善兩種模式下進行可持續(xù)發(fā)展要求下的中國總體能源節(jié)能潛力分析。

（1）階段性改善目標(biāo)下中國節(jié)能潛力。“階段式改善”是指針對各省可持續(xù)發(fā)展水平不盡相同的情況，采用區(qū)別對待方法，對于處于較低可持續(xù)發(fā)展階段的省份，僅采用比自身可持續(xù)發(fā)展水平高一級的權(quán)重比例進行約束，

單元變?yōu)榉怯行卧?，效率值下降?1.4%。然而，青海和寧夏兩省在低發(fā)展階段具有較低的能源效率值，隨著發(fā)展要求的不斷增加，其能源效率值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，分別上升了15.7%和6.58%。

可持續(xù)發(fā)展的要求影響著各省的能源減排量，大多數(shù)省份的減排量都處于5 000萬t左右。能源減排量較大的省份有山東、河北、四川、山西、湖北及廣東，其中廣東省在發(fā)展要求較低的階段其能源減排量為0，隨著發(fā)展要求的不斷提高，能源需減排量快速增加，其增加比例超過100%，在發(fā)展要求較高的情況下超過了山西等能源消費大省，說明廣東省現(xiàn)有的生產(chǎn)模式雖然可以達到全要素生產(chǎn)率的最高，但其經(jīng)濟與環(huán)境的相互關(guān)系僅僅處于可持續(xù)發(fā)展的低級階段。多數(shù)省份在其適合可持續(xù)發(fā)展階段呈現(xiàn)減排量較小的情況，如河北、山東、山西、新疆和青海在可持續(xù)發(fā)展水平為0.02時相對達到一個較低點，而四川、山西、湖北、甘肅在可持續(xù)發(fā)展水平為0.059時達到較低

點。其中山西在兩個階段均具有較少的能源減少量，說明若0.02水平已不能滿足山西的省份的可持續(xù)發(fā)展要求，則需要以0.059的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)要求該省，使之向該標(biāo)準(zhǔn)下的最優(yōu)生產(chǎn)省份學(xué)習(xí)。

中國總體節(jié)能量隨著可持續(xù)發(fā)展的要求提高在總體上呈現(xiàn)不斷上升的狀態(tài)，其中當(dāng)發(fā)展水平為0.02的時候達到最小?？紤]到中國2011年各省可持續(xù)發(fā)展的最高水平已達到0.054的水平，且各省份的發(fā)展趨勢也是向環(huán)境友好型發(fā)展，不可能采取倒退式發(fā)展，因此，若以統(tǒng)一的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)要求各省，則處于0.059的發(fā)展水平是最合適的，在該發(fā)展水平下，中國各省的持續(xù)發(fā)展要求可以得到提升，所需的節(jié)能量也最小。

3 結(jié) 論

可持續(xù)發(fā)展不可避免的涉及到經(jīng)濟、環(huán)境和生態(tài)（3E）問題，而在該框架下的能源問題研究（EnergyEconomic， EnergyEnvironment， EnergyEcology， 3EE）也越來越豐富。本文涉及到的能源效率也是其中之一。本文以DEA為基礎(chǔ)方法，在全要素生產(chǎn)率理論下將經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的相互關(guān)系作為切入點，通過分析發(fā)現(xiàn)兩者的權(quán)重比可以作為可持續(xù)發(fā)展水平的約束加入傳統(tǒng)的模型中，并以中國2011年各省GDP 與CO2排放量為驗證對象，分析了中國在不同可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下的全要素能源效率和節(jié)能潛力。主要結(jié)論如下：

（1）中國各省2011的可持續(xù)發(fā)展水平總體可以分為5個層次，其中海南、青海、天津等省份的經(jīng)濟與環(huán)境的關(guān)系最好，而多數(shù)沿海地區(qū)只有在不考慮環(huán)境的前提下才能達到生產(chǎn)要素的最有效率。

（2）考慮到各省對節(jié)能的不同實現(xiàn)能力，以階段性改善和傳統(tǒng)改善方法兩種模式對中國各省2011年需節(jié)能的

情況進行分析，結(jié)果顯示若增加各省的可持續(xù)發(fā)展要求，中國則需要增加5.1%的能源減排量。同時河北、四川、山西三省是嚴重的能源消耗無效省份，對中國總體的減排作用巨大。

（3）若以統(tǒng)一的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)要求各省，則中國總節(jié)能量總趨勢將隨著可持續(xù)發(fā)展要求的升高不斷增大。從系統(tǒng)角度觀察，發(fā)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展水平定在0.059時，既能促進中國各省可持續(xù)發(fā)展的推進，也能使中國總體的能源減排量達到相對最低。

與以往大多數(shù)研究不同，本文以期望產(chǎn)出與非期望產(chǎn)出權(quán)重之比表示省份可持續(xù)發(fā)展水平的階段，從而計算各發(fā)展階段的全要素能源效率和節(jié)能潛力，具有一定的實用性和創(chuàng)新性。由于DEA方法中權(quán)重受采用數(shù)據(jù)的影響較大，而縱觀相關(guān)權(quán)重的文獻，權(quán)重的求解大多數(shù)均建立在主觀偏好基礎(chǔ)上，故如何求解相對客觀的指標(biāo)權(quán)重作為可持續(xù)發(fā)展水平的基礎(chǔ)還有待進一步研究和探討。

（編輯：李 琪）

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