王裕瑾

(中國人民大學 區(qū)域與城市經(jīng)濟研究所，北京 100872)

節(jié)能導向下區(qū)域全要素能源效率的空間格局和空間效應分析
——基于山東省市域尺度的研究

王裕瑾

(中國人民大學 區(qū)域與城市經(jīng)濟研究所，北京 100872)

提升能效水平對推動節(jié)能減排具有重要意義，厘清區(qū)域能源效率空間格局和空間效應則是優(yōu)化區(qū)域節(jié)能空間的前提?；陔S機前沿分析方法對2005-2012年的數(shù)據(jù)研究表明，山東省各地市全要素能源效率都呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，但存在明顯的整體非均衡性和“點面”分布特征，濟南和沿海地區(qū)效率值較高?？臻g互動狀態(tài)下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和人口城市化水平對山東省全要素能源效率具有顯著的積極影響，但市場化程度和開放度影響不顯著。新常態(tài)下提升山東省能源效率應以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和新型城鎮(zhèn)化為切入點，建立效率提升的區(qū)域統(tǒng)籌機制，并在營造營商環(huán)境和招商引資過程中強化能源和環(huán)境約束。

全要素能源效率；隨機前沿分析；空間格局；空間計量

一、引 言

能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的關鍵要素，在經(jīng)濟發(fā)展、國家安全與環(huán)境保護方面都具有極為重要的地位。改革開放30多年來，我國經(jīng)濟發(fā)展取得了長足進步，但長期以來以高能耗為特征的粗放式經(jīng)濟增長方式也導致了嚴重的能源和環(huán)境問題。根據(jù)國家統(tǒng)計局提供的數(shù)據(jù)，1978年我國能源消費總量為5.7億噸標準煤，2014年達到42.6億噸標準煤，年均增長率約為5.75%。經(jīng)濟的快速增長與過高的能源強度是我國能源消耗量大的根本原因。“十三五”規(guī)劃規(guī)定到2020年要實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)居民人均收入在2010年基礎上翻一番的目標，若保持“十二五”的能源強度，2020年我國能源需求總量將達到 54.6 億噸標煤*戴彥德，呂斌，馮超：《“十三五”中國能源消費總量控制與節(jié)能》，《北京理工大學學報》，2015年第1期。，遠遠超過2014-2020《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃》中48億噸的控制目標。另外，根據(jù)哥本哈根會議的承諾，我國“2020年國內(nèi)碳排放量應比2005年降低40%-50%”。為實現(xiàn)“十三五”能源雙控目標以及哥本哈根會議承諾，我們必須發(fā)展資源節(jié)約型經(jīng)濟，提高能源利用效率，實現(xiàn)綠色增長。

提高能源利用效率旨在放大單位能源消耗量對促進經(jīng)濟社會發(fā)展的貢獻量，即在傳統(tǒng)經(jīng)濟增長效率基礎上納入低能耗要求，這是實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展方式由高能耗高污染向低能耗低污染轉(zhuǎn)變的關鍵，也是決定區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展能力的關鍵。由于自然稟賦和發(fā)展路徑等因素的差異，我國能源利用效率仍存在較大的空間不均衡，這種不均衡不僅體現(xiàn)在省域之間，在特定省域內(nèi)部亦有顯著表現(xiàn)。作為工業(yè)大省和能耗大省，山東省能效水平存在顯著的空間差異。以2012年能耗強度指標為例，萬元GDP能耗最低的煙臺為0.67噸標準煤，最高的萊蕪則為2.77噸標準煤，相差4倍之多。隨著城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展和固定資產(chǎn)投資的增長，山東省自2005年開始成為能源凈輸入省份，能源對外依存特點突出，節(jié)能工作越發(fā)凸顯重要性，而厘清能效的空間差距和空間格局則是判定在當前經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展水平下可能實現(xiàn)的節(jié)能潛力的重要依據(jù)，也是推動山東省域經(jīng)濟由高能高碳向低能低碳轉(zhuǎn)型的前提，同時也是實現(xiàn)資源環(huán)境約束下縮小山東省域經(jīng)濟內(nèi)部發(fā)展差距和促進空間協(xié)調(diào)發(fā)展的著力點。

鑒于此，本研究以2005-2012年山東省地級市域為研究單元，基于全要素能源效率的視角分析區(qū)域能源利用的空間特征，并考察空間互動狀態(tài)下全要素能源效率空間差異的成因，以期為統(tǒng)籌區(qū)域節(jié)能政策和強化綠色發(fā)展能力提供借鑒。本研究將按照以下思路展開：首先，利用隨機前沿分析方法構(gòu)建全要素能源效率理論測度模型；其次，對山東省全要素能源效率進行測度，并對空間格局規(guī)模和強度進行實證分析；再者，利用空間計量模型分析山東省全要素能源效率的空間效應；最后，歸納主要研究結(jié)論并給出對策建議。

二、理論模型與空間計量方法

(一)全要素能源效率測度模型構(gòu)建

隨著資源環(huán)境問題的日益凸顯，能源效率問題一直是近年來學者們關注的焦點領域。既有研究中，學者們基于能效指標考察的生產(chǎn)要素多寡將能源效率分為單要素能源效率和全要素能源效率*③楊紅亮，史丹：《能效研究方法和中國各地區(qū)能源效率的比較》，《經(jīng)濟理論與經(jīng)濟管理》，2008年第3期。。前者以單位GDP能耗和單位能耗的GDP產(chǎn)出最為常見，盡管指標簡潔易用，但考慮到區(qū)域經(jīng)濟產(chǎn)出是包括能源在內(nèi)的所有投入要素關聯(lián)作用的結(jié)果，單要素效率指標難以準確刻畫其他投入要素對能源的替代效應，也無法反映能源利用的基礎技術(shù)效率*Hu J L，Wang S C，Total factor Energy Efficiency of Regions in China.Energy Policy.1998(17).。全要素能源效率基于全要素生產(chǎn)理論，通過比對包括資本、勞動力和能源在內(nèi)的多要素實際產(chǎn)出和生產(chǎn)前沿邊界確定技術(shù)效率。與單要素能源效率相比，全要素能源效率不僅能夠較為精確地衡量生產(chǎn)要素之間的替代效應，而且能夠反映出研究對象在一定生產(chǎn)要素結(jié)構(gòu)下的能源使用綜合水平，明確在不增加投入或不減少產(chǎn)出前提下的節(jié)能潛力，分析資源配置不合理或管理問題等造成的無效性能源損耗，因而較單要素效率更具優(yōu)勢③。根據(jù)Leibenstein的定義*Leibenstein H，Allocative Efficiency VS.“X-efficiency”.The American Economic Review.1966(3).經(jīng)濟發(fā)展效率可被視為生產(chǎn)部門在等量要素投入條件下實際產(chǎn)出和最大產(chǎn)出(即生產(chǎn)前沿面)的比率，因此測度效率關鍵在于確定生產(chǎn)前沿面。既有研究中對前沿面的測度以非參數(shù)方法的數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)和參數(shù)方法的隨機前沿分析(SFA)最為常見。

已有全要素能源效率的研究中，魏楚等(2007)基于數(shù)據(jù)包絡分析測算了各省域能源效率，并通過與以往研究比較證實全要素能源效率評價結(jié)果更優(yōu)*魏楚，沈滿洪：《能源效率與能源生產(chǎn)率：基于DEA方法的省際數(shù)據(jù)比較》，《數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究》，2007年第9期。；史丹等(2008)基于SFA方法和省域單元數(shù)據(jù)分析了我國全要素能源效率的地區(qū)差異*史丹，吳利學，傅曉霞等：《中國能源效率地區(qū)差異及其成因研究——基于隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)的方差分解》，《管理世界》，2008年第2期。；李世祥(2008)利用DEA方法對全國13個主要工業(yè)省區(qū)數(shù)據(jù)的計算表明，各比較單元間存在較大的內(nèi)部差異，技術(shù)進步和工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是影響能源效率的主要因素，為此需要加快技術(shù)進步，改善工業(yè)機構(gòu)并適當提升能源利用成本*李世祥，成金華：《中國主要工業(yè)省區(qū)能源效率分析》，《數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究》，2008年第10期。。屈小娥(2009)基于DEA-Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)測算的我國全要素能源效率存在顯著的東中西遞減格局，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用存在區(qū)域差異，對中西部地區(qū)的作用并不明顯*屈小娥：《中國省際全要素能源效率變動分解》，《數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究》，2009年第8期。。Guang等(2010)在考慮非期望產(chǎn)出的基礎上利用2000-2006年數(shù)據(jù)對我國省域空間尺度的工業(yè)全要素能源效率和節(jié)能潛力的驗證發(fā)現(xiàn)，我國省域空間存在著東中西遞減的格局*Guang-Ming Shi，JunBi，Jin-NanWang，Chinese Regional Industrial Energy Efficiency Evaluation Based on a DEA Model of Fixing Non-energy Inputs.Energy Policy.2010(38).。汪克亮等(2012)基于數(shù)據(jù)包絡分析研究表明我國全要素能源效率水平仍整體偏低且存在較大的區(qū)域間差異，東中西呈現(xiàn)梯次遞減，三地帶能源技術(shù)差距有擴大的趨勢*汪克亮，楊寶臣，楊力：《中國全要素能源效率與能源技術(shù)的區(qū)域差異》，《科研管理》，2012年第5期。。李蘭冰(2012)基于四階段DEA模型方法，發(fā)現(xiàn)管理無效率和環(huán)境無效率的共同作用使得我國全要素能源效率總體上仍處于較低水平且存在東西部顯著差異，現(xiàn)階段能源效率提升主要依賴于包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、教育程度和開放程度等在內(nèi)的外生環(huán)境改善*李蘭冰：《中國全要素能源效率評價與解構(gòu)》，《中國工業(yè)經(jīng)濟》，2012年第6期。。李科(2013)利用閾值效應隨機前沿模型證實我國經(jīng)濟增長存在3個技術(shù)俱樂部，并導致不同的能源要素使用技術(shù)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、對外貿(mào)易和環(huán)境治理均有利于提升全要素能源效率*李科：《中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對全要素能源效率的閾值效應分析》，《管理學報》，2013年第11期。。陳關聚(2014)基于隨機前沿分析方法對我國30個制造業(yè)行業(yè)的全要素能源效率的測定發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)能源效率呈現(xiàn)先上升后停滯的階梯形變化特征，并分析了能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響*陳關聚：《中國制造業(yè)全要素能源效率及影響因素研究——基于面板數(shù)據(jù)的隨機前沿分析》，《中國軟科學》，2014年第1期。。潘雄鋒等(2014)發(fā)現(xiàn)，省域空間尺度下我國能源效率存在顯著的空間自相關性和空間集聚特征，2004年以來的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移加速了區(qū)域能源效率的收斂*潘雄鋒，劉清，張維維：《空間效應和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移雙重視角下的我國區(qū)域能源效率收斂性分析》，《管理評論》，2014年第5期。。郭文等(2015)基于SBM模型證實我國整體及各省域全要素能源效率均較低，且呈現(xiàn)東、中、西空間集聚分布特點和空間溢出效應，省域間能源效率差距呈縮小趨勢*郭文，孫濤，周鵬：《中國區(qū)域全要素能源效率評價及其空間收斂性》，《系統(tǒng)工程》，2015年第5期。。

以上這些聚焦國內(nèi)全域的研究有利于識別我國能效水平空間格局及其影響因素，但將省域視為研究單元忽略了省域內(nèi)部可能存在的差距以及全域?qū)用婺苄в绊懸蛩卦诰钟驅(qū)用娈愘|(zhì)性的作用強度和方向，而識別省域內(nèi)部不均衡狀態(tài)并厘清其成因進而彌補省域內(nèi)部能效“鴻溝”則是推進特定省域乃至全域節(jié)能減排的重要依據(jù)，因此有必要將研究的空間尺度加以縮小。在既有研究方法中，DEA采用線性規(guī)劃技術(shù)通過各決策單元輸入輸出數(shù)據(jù)組成的生產(chǎn)可能集確定有效前沿面，并根據(jù)決策單元距離該前沿面的遠近判定技術(shù)效率，盡管能夠處理多個投入產(chǎn)出變量且不用事先界定生產(chǎn)函數(shù)的具體形式，但DEA方法將距前沿面差距均視為技術(shù)無效，未分離出隨機干擾因素，在生產(chǎn)前沿面受隨機因素影響比較大時會導致對技術(shù)效率的估計值出現(xiàn)明顯偏誤；作為參數(shù)方法的SFA則利用生產(chǎn)函數(shù)構(gòu)造有效前沿面，采用技術(shù)無效率項的條件期望作為技術(shù)效率，并分離隨機因素的影響從而保證估計結(jié)果的有效性，該方法基于條件分布不僅能夠估計全部樣本的效率均值，也能夠估計每個觀察點的效率狀態(tài)。在模型設定合理且使用跨期面板數(shù)據(jù)的前提下，SFA方法具有比較優(yōu)勢。在生產(chǎn)函數(shù)形式選擇中，較為常見的包括柯布-道格拉斯(C-D)生產(chǎn)函數(shù)、CES生產(chǎn)函數(shù)和超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)等。超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)是任意生產(chǎn)函數(shù)的二級泰勒近似，反映了投入要素之間的替代效應、交互作用和時間趨勢的影響，具有易估計以及包容性強的特點，能夠有效避免函數(shù)誤設導致的偏差。本研究基于SFA法和超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)以山東省地級市為單元構(gòu)建如下評價模型：

LnYit=α0+α1LnKit+α2LnLit+α3LnEit+α4T+α5(LnKit)2+α6(LnLit)2+α7(LnEit)2+α8T2+α9(LnKit×LnLit+α10(LnKit×LnEit+α11(LnLit×LnEit+α12T×LnKit+α13T×LnLit+α14T×LnEit+Vit-Uit

(1)

式(1)中，等式左邊Yit為產(chǎn)出項，使用各地市GDP指代，并平減為2005年不變價格。 等式右邊Kit、Lit和Eit為投入項，分別代表第i個地級市域第t年的物質(zhì)資本投入、人員投入和能源投入。物質(zhì)資本投入通過將年度固定資產(chǎn)投資流量數(shù)據(jù)以永續(xù)盤存法轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪繑?shù)據(jù)得出，其中折舊率取9.6%，基期存量則通過將流量數(shù)據(jù)除以10%得出；人員投入以從業(yè)人口數(shù)指代；能源投入通過以標準煤計算的能源消費總量得出；T為時間項。αi(i=0，1，2，…，14)為待估計第i項參數(shù)；Vit和Uit相互獨立，Vit代表隨機誤差項，且Vit～i，i，d.N(0，σν2)；Uit代表技術(shù)非效率項，服從截斷正態(tài)分布。全要素能源效率值則定義為物質(zhì)資本、人員和能源三種投入下的實際產(chǎn)出與潛在的最大隨機前沿產(chǎn)出水平之比，可通過TEit=exp(-Uit)計算，若Uit=0，則TEit=1，表明位于生產(chǎn)前沿上的技術(shù)完全有效；若Uit>0，則TEit<1，表明位于生產(chǎn)前沿之下。此外可通過方差參數(shù)γ判定模型的合理性，表達式為γ=σu2/(σν2+σu2)。當γ接近于0時意味著實際產(chǎn)出和前沿面的偏差多來自于不可控因素造成的噪聲誤差，此時用最小二乘法即可；當γ接近于1時則表明實際產(chǎn)出和前沿面的偏差主要來自生產(chǎn)的非效率，需要用隨機前沿模型對函數(shù)進行估計。數(shù)據(jù)取自《山東統(tǒng)計年鑒》和《中國城市統(tǒng)計年鑒》。

(二)空間計量方法與全要素能源效率空間效應模型

探究區(qū)域全要素能源效率的空間格局和形成機制時有必要將空間互動效應納入考察。按照地理學第一定律，地理空間單元的觀測值均具有一定的空間依賴性或自相關特點，不同空間單元觀測值之間的相關性會隨距離趨遠而變?nèi)?。?jù)此發(fā)展的空間計量經(jīng)濟學放寬了傳統(tǒng)計量分析中將不同空間單元觀測值視為相互獨立的基本假定，將定量化描述的空間結(jié)構(gòu)加入計量模型以更準確地刻畫客觀經(jīng)濟事實。本研究將采用空間計量模型測度山東省全要素能源效率的空間效應。常見的空間計量模型包括空間滯后模型(SAR，亦稱空間自回歸模型)、空間誤差模型(SEM)和空間杜賓模型(SDM)?？臻g滯后模型的基本形式如式(2)：

(2)

空間誤差模型的基本形式如式(3)所示：

(3)

空間誤差模型假定殘差項具有空間相關性，特定空間單元i的殘差φit假定依賴于空間鄰近單元的殘差φit和一個白噪聲過程，ρ為殘差項的空間自回歸系數(shù)。

空間杜賓模型是空間滯后模型和空間誤差模型的一般形式，能夠同時考慮空間滯后被解釋變量和空間滯后解釋變量對被解釋變量的影響，更好地捕捉不同來源產(chǎn)生的外部性和溢出效應(Le Sage和Pace，2009)*James LeSage，R.Kelley Pace，Introduction to Spatial Econometrics.Boca Raton US:CRC Press Taylor & Francis Group，2009.?？臻g杜賓模型的基本形式如式(4)。

(4)

空間杜賓模型施加一定的條件約束即可簡化為空間滯后模型和空間誤差模型*J.Paul Elhorst，“Spatial Panel Data Models”// Fischer M M.and Getis A，Handbook of Applied Spatial Analysis.Berlin:Springer，2010.。具體而言，如果θ=0成立，則空間杜賓模型可以簡化為空間滯后模型，如果θ+δβ=0成立，則空間杜賓模型即可簡化為空間誤差模型。

空間相關性是否存在以及選擇何種形式的空間計量模型一般而言遵循以下步驟：首先利用非空間面板模型進行空間自相關檢驗，如果證實空間自相關性存在，則支持空間滯后模型和空間誤差模型至少有一個成立；其次，構(gòu)建空間杜賓模型并利用Wald統(tǒng)計量和LR統(tǒng)計量確定空間杜賓模型是否可以簡化為空間滯后模型或空間誤差模型，Wald統(tǒng)計量和LR統(tǒng)計量均服從卡方分布。如果θ=0和θ+δβ=0的兩個原假設都被拒絕，則應選擇空間杜賓模型；若θ=0成立且穩(wěn)健的LM檢驗支持空間滯后模型，則應選空間滯后模型；如果θ+δβ=0成立且穩(wěn)健的LM檢驗支持空間誤差模型，則應選空間誤差模型。

根據(jù)研究需要，本文將空間杜賓模型設定為：

(5)

式(5)等號左側(cè)變量EE為山東省各地市相應年度內(nèi)全要素能源效率。區(qū)域全要素能源效率是多因素循環(huán)累積的結(jié)果，既受區(qū)域資源稟賦影響，也與發(fā)展階段和環(huán)境有關，同時還可能受周邊地區(qū)溢出效應的影響。借鑒先前學者的研究并基于平行數(shù)據(jù)的可得性，本研究從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平和發(fā)展軟環(huán)境等方面選取全要素能源效率的影響因素。式(5)右側(cè)變量中，IND指代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，由于不同產(chǎn)業(yè)能效水平存在顯著差異，本研究并未選取特定產(chǎn)業(yè)占比進行衡量，而是通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次系數(shù)予以測算，計算方法是將一二三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重加權(quán)求和獲得，權(quán)重分別取1，2和3。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級既是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平的重要表現(xiàn)，也是目前推動節(jié)能減排的重要切入點，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的效率提升和節(jié)能效應很大程度上仍取決于工業(yè)化發(fā)展模式和現(xiàn)代服務業(yè)的比重，知識和智力資本對工業(yè)化貢獻度越高以及現(xiàn)代服務業(yè)比重越大越有利于帶動區(qū)域全要素能源效率的改善和綠色發(fā)展水平的提高。POP指代人口城市化水平，通過區(qū)域非農(nóng)人口占總?cè)丝诒戎赜嬎愕贸?。城?鎮(zhèn))發(fā)展伴生的要素集聚，能夠通過相互學習和多樣化等方式形成溢出效應和規(guī)模經(jīng)濟，這使得城市化進程不僅能夠有效地推動經(jīng)濟增長，而且能夠通過規(guī)模經(jīng)濟和集聚效應等方式推動能源的集約化利用，從而有助于提升全要素能源效率，但人口過度密集引發(fā)的擁擠成本上升也可能會對經(jīng)濟效率增長和城市(鎮(zhèn))環(huán)境帶來負面影響。MAR指代區(qū)域市場化程度，高市場化程度意味著區(qū)域資源能夠通過市場引導得以有效配置，成為前沿技術(shù)進步和提高技術(shù)效率的內(nèi)在動力*朱承亮，岳宏志，師萍：《環(huán)境約束下的中國經(jīng)濟增長效率研究》，《數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究》，2011年第5期。，但高市場化程度引致的競爭亦有可能導致能源的無效利用和環(huán)境破壞?？紤]到個體和私營企業(yè)經(jīng)營的市場化導向，本研究通過個體和私營從業(yè)人口占從業(yè)人口比重對區(qū)域市場化程度進行衡量，該指標也較好地反映了區(qū)域營商環(huán)境。OPE指代區(qū)域開放度，開放的區(qū)域不僅可以通過貿(mào)易擴張獲取隱含在商品和設備中的先進技術(shù)從而提高生產(chǎn)效率，同時還會因外部商品的引入形成對本地企業(yè)的壓力，推動技術(shù)進步和全要素生產(chǎn)率的提升，并推動企業(yè)產(chǎn)生降低能耗的內(nèi)在動力；但區(qū)域開放度的提升也可能因承接高能耗和污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等對本地全要素能源效率產(chǎn)生下行壓力，本研究采用按年均匯率計算的區(qū)域?qū)嶋H利用外資額占GDP之比衡量區(qū)域開放度。各影響因素作用方向、強度和空間互動效應將通過空間計量結(jié)果揭示。本部分數(shù)據(jù)均取自各年度《山東統(tǒng)計年鑒》和各地市相應年度統(tǒng)計公報，相關經(jīng)濟指標均進行了消脹處理?？臻g權(quán)重矩陣并未采取簡單空間鄰接權(quán)重矩陣形式，而是依據(jù)各地市經(jīng)緯度計算區(qū)域間的直線距離，在無量綱化處理的基礎上取倒數(shù)進而通過歸一化使每行元素之和為1，這符合空間單元距離越近則空間效應越強的基本規(guī)律。

三、山東省全要素能源效率測度和空間格局分析

(一)山東省全要素能源效率測度

表1報告了使用Frontier軟件和最大似然估計法得到的模型(1)各項參數(shù)的估計結(jié)果，γ值為0.863且通過1%顯著水平檢驗，這表明實際產(chǎn)出和前沿面的偏差主要來自生產(chǎn)的非效率，相比于最小二乘法，應使用隨機前沿技術(shù)進行估計。

表1 生產(chǎn)函數(shù)估計結(jié)果

為進一步證實模型的合理性，我們使用廣義似然比對柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)(只包括投入要素一次項)、不存在技術(shù)進步(不含帶時間的項)和?？怂怪行约夹g(shù)進步(不包括時間和投入要素的交互項)三個零假設進行了檢驗。廣義似然比符合混合卡方分布，自由度為受約束變量的數(shù)目。結(jié)果顯示，檢驗統(tǒng)計量的值均超過了對應的臨界值，零假設都被拒絕，這意味著本研究構(gòu)建的超越對數(shù)形式的生產(chǎn)函數(shù)是恰當?shù)?。?報告了根據(jù)模型(1)估計的2005-2012年間山東省各地市的全要素能源效率。

表2 各地市全要素能源效率值

(二)山東省全要素能源效率空間格局規(guī)模分析

空間格局旨在反映地理現(xiàn)象在空間分布上的規(guī)律性，一般而言，空間格局可通過格局規(guī)模和格局強度等予以描述*傅伯杰：《地理學綜合研究的途徑與方法：格局與過程耦合》，《地理學報》，2014年第8期。?？臻g格局規(guī)模通過各地市效率值衡量，表2顯示，2005-2012年間山東省各地市全要素能源效率均值達到0.8以上的地市僅有6個，分別為濟南、青島、東營、威海、日照和聊城，另有3地市效率均值在0.7以下，考察期間省內(nèi)全域均值為0.769，這意味著在不增加資本、勞動力和能源等要素投入的前提下，如果各地市同時提高效率，則全省經(jīng)濟總量會在現(xiàn)有技術(shù)水平基礎上提高約23%。換言之，在現(xiàn)有技術(shù)條件和生產(chǎn)要素投入下山東省經(jīng)濟仍有較大的增長空間。具體到各地市，濰坊、萊蕪和德州在不增加既有投入前提下充分提高要素利用效率可分別將經(jīng)濟總量提升約35.1%、36.5%和30.6%，是山東省總體節(jié)能需要重點突破的市域；濟南、青島和東營等全要素能源效率較高的區(qū)域則需要通過資源節(jié)約和環(huán)境友好導向的技術(shù)進步拓展其節(jié)能空間。此外，考察年度內(nèi)各地市全要素能源效率均呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢，全域均值由期初的0.714上升為末期的0.819，年均增長率為1.99%。2005-2012年間濰坊和萊蕪全要素能源效率保持3%以上的年均增幅，淄博、棗莊、煙臺、濟寧、泰安、臨沂、德州和濱州增幅在2%-3%之間，青島和東營年均增幅在1%以下，期初低效率地市保持了相對較快增幅，效率最高市域和最低市域之間的極差由考察初期的0.391逐年下降為末期的0.259，山東省全域范圍內(nèi)的全要素能源效率呈現(xiàn)收斂趨勢。

(三)山東省全要素能源效率空間格局強度分析

全要素能源效率空間格局強度通過效率值差異予以衡量，表2顯示山東省全要素能源效率存在明顯的整體非均衡性，沿海地區(qū)整體高于內(nèi)陸地區(qū)。基于變異系數(shù)的計算表明，該數(shù)值由0.141逐年下降為0.082，即2005-2012年間山東各地市全要素能源效率差異整體呈現(xiàn)逐年遞減趨勢，但整體波動幅度較小，山東省全要素能源效率整體空間格局相對穩(wěn)定。

為進一步探究山東省全要素能源效率的局部空間表現(xiàn)，利用各地市考察年度內(nèi)均值數(shù)據(jù)和SPSS軟件進行了聚類分析以辨別不同區(qū)域效率的相似或相異性。聚類個數(shù)范圍分別指定為2個、3個和5個，聚類方法為Ward法和歐式距離。17地市樣本被劃分為2類時，濟南、青島、東營、威海和日照為一類，其余地市為另一類，前者屬高效率區(qū)域，這部分區(qū)域呈現(xiàn)“點面”空間分布特征，濟南和東營為全要素能源效率高點，威海、青島和日照等毗鄰地區(qū)則形成高效率面。當全部地市被劃分為3類別時，2類下的低效率組中淄博、煙臺、濟寧、泰安、臨沂、聊城和菏澤分化形成3類下中效率組，2類下的低效率組中棗莊、濰坊、萊蕪、德州和濱州分化形成3類下低效率組，低效率組地市以傳統(tǒng)工業(yè)城市為主，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級壓力較大。當全部地市被劃分為5類別時。東營從3類別下的高效率組分離，成為5類別下全要素能源效率最高的市域；濰坊和萊蕪從3類別下的低效率組分離，成為山東省全要素能源效率最低的市域，更需要強化節(jié)能減排和提高綠色發(fā)展效率?？傮w看來，山東省全要素能源效率還表現(xiàn)出空間集聚特點和空間俱樂部現(xiàn)象，這種特征與山東省經(jīng)濟發(fā)展水平格局基本吻合。東部沿海地區(qū)相對較高，形成高-高集聚區(qū)；內(nèi)陸地區(qū)除濟南等少數(shù)地市外均相對較低，高-低集聚特征明顯；魯西北和魯南板塊則需要加以整體突破。這種空間集聚特征和空間俱樂部現(xiàn)象在考察期內(nèi)并未發(fā)生明顯改變。

四、山東省全要素能源效率空間效應分析

空間效應強調(diào)溢出在地理空間中的作用，通過空間依賴性和空間聚散機制改變空間格局。空間效應分析的思路是先基于OLS進行非空間面板回歸，并利用LM方法檢驗是否存在空間相關性，通過測算非空間模型的殘差所服從的分布實現(xiàn)，若存在空間相關性，則進一步根據(jù)Wald統(tǒng)計量的結(jié)果選擇恰當?shù)目臻g計量模型。本研究基于上述過程利用Matlab軟件進行分析。非空間面板回歸中，由于似然比(LR)檢驗表明空間固定效應和時間固定效應呈現(xiàn)聯(lián)合顯著，因此接受空間和時間雙固定效應模型。表3左側(cè)給出雙固定效應的OLS估計結(jié)果(限于篇幅，未報告其他固定效應下估計結(jié)果)。LM檢驗在1%的顯著水平下拒絕不存在被解釋變量空間滯后項和空間誤差項的原假設，按Elhorst*J.Paul Elhorst，“Spatial Panel Data Models”// Fischer M M.and Getis A，Handbook of Applied Spatial Analysis.Berlin:Springer，2010.給出的更穩(wěn)健的LM檢驗在5%的顯著水平下拒絕不存在被解釋變量空間誤差項的原假設，在10%的邊緣顯著水平下拒絕不存在被解釋變量空間滯后項的原假設。綜合上述可認為山東省各地市全要素能源效率存在空間相關性，因此需要納入空間計量模型。

表3同時給出了基于空間杜賓模型(模型5)的估計結(jié)果，在10%顯著水平下空間杜賓模型簡化為空間滯后模型的原假設被拒絕，但簡化為空間誤差模型的原假設則被接受，穩(wěn)健的LM檢驗也更為支持空間誤差模型，這意味著采取空間誤差模型更符合數(shù)據(jù)特征。表3右側(cè)列出了基于空間誤差模型(SEM)的估計結(jié)果。結(jié)果顯示，山東各地市全要素能源效率不僅受到本地解釋變量影響，而且受到臨近地區(qū)未考慮因素和隨機沖擊的作用(λ=0.826，P=0.000)，山東省全要素能源效率的整體提升需考慮地級市間的空間互動并統(tǒng)籌推進，擴大能源高效區(qū)的輻射帶動，推進節(jié)能導向的新技術(shù)和管理方式的跨區(qū)域傳播，進而優(yōu)化全域節(jié)能生態(tài)系統(tǒng)建設。

空間互動狀態(tài)下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級對全要素能源效率影響顯著為正(P=0.000)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級推動了能源和資源的集約化利用水平，提高了知識和智力資本對經(jīng)濟增長的貢獻份額，使等量投入要素能夠獲得更大產(chǎn)出從而提升能源利用效率?？紤]到第二產(chǎn)業(yè)相對高能耗的特點，減少傳統(tǒng)制造業(yè)無效能耗并推動第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)升級是提升全要素能源效率的關鍵。人口城市化水平對全要素能源效率也有顯著的正向影響(P=0.010)。人口向城市和城鎮(zhèn)的匯聚一方面能夠形成規(guī)模經(jīng)濟，促進勞動分工并降低交易成本，推動資源的集約化利用；但同時也增加了對能源和資源的消耗，從而對能源效率產(chǎn)生下行壓力。山東省正處于城市化高速發(fā)展階段，現(xiàn)階段人口城市化對能源效率的積極效應超過了消極影響，穩(wěn)步推進城市化進程有利于能源效率的提升，但仍需注意避免人口過度聚集對資源和環(huán)境效率的潛在破壞。市場化程度對全要素能源效率影響方向為負但未通過顯著性檢驗，這意味著部分區(qū)域在改善營商環(huán)境的同時存在著以能源和環(huán)境為代價的傾向，因此在市場環(huán)境改善過程中需要大力強化能源和環(huán)境約束，降低區(qū)域發(fā)展對高能耗產(chǎn)業(yè)的依賴。以實際利用外資額占GDP之比刻畫的區(qū)域開放度對全要素能源效率的影響方向為正但未通過顯著性檢驗，伴隨利用外資推動的結(jié)構(gòu)升級和技術(shù)進步效應有利于提高能源效率，但以追求經(jīng)濟效益為主忽略環(huán)境效益的投資又會對能源效率產(chǎn)生不利影響，這需要在對外招商引資過程中加以識別和規(guī)避。

表3 空間計量估計結(jié)果

五、結(jié)論和啟示

(一)主要研究結(jié)論

在能源和環(huán)境壓力趨緊的背景下如何以較低的能耗創(chuàng)造更高的價值，實現(xiàn)“十三五”規(guī)劃以及哥本哈根會議承諾對于我國國民經(jīng)濟與社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。提高能源利用效率成為實現(xiàn)節(jié)能減排和經(jīng)濟發(fā)展雙贏目標的關鍵。在能源需求存在剛性且供需矛盾突出的背景下，必須實現(xiàn)能源利用效率的突破。由于發(fā)展基礎和發(fā)展條件的制約，各區(qū)域全要素能源效率仍存在較大差距，識別這種差異的格局和厘清空間互動狀態(tài)下的形成機制對推進全域能效水平提升和實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。作為工業(yè)和能耗大省的山東尤為需要提升全要素能源效率，并以推進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展為導向優(yōu)化能源要素產(chǎn)出的空間格局，以此強化區(qū)域節(jié)能水平和推動區(qū)域“兩型”社會建設。本研究基于2005-2012年數(shù)據(jù)，利用隨機前沿分析方法和超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)測算了山東省各地市全要素能源效率，并對其空間格局規(guī)模、格局強度和空間效應進行了分析，得出以下結(jié)論：

1.2005-2012年間山東省各地市全要素能源效率均呈現(xiàn)上升趨勢，表現(xiàn)出平穩(wěn)增長狀態(tài)，其中濰坊和萊蕪增幅最為顯著。隨機前沿分析表明，考察期間省內(nèi)全域均值為0.769，在不增加能源等要素投入情況下，全省經(jīng)濟總量在既有技術(shù)水平下仍存在23%的改進空間。由于初期低效率區(qū)域保持相對較高增幅，山東全域范圍內(nèi)的全要素能源效率呈現(xiàn)收斂趨勢。

2.山東省全要素能源效率具有空間不均衡和區(qū)間集聚特點，濟南、青島、東營、威海、日照和聊城等6地市效率均值達到0.8以上，濰坊、德州和萊蕪三地市效率均值在0.7以下，其余地市效率值則介于0.7-0.8之間，省域內(nèi)整體呈現(xiàn)東部沿海地區(qū)效率值高于內(nèi)地的格局，其中威海、青島和日照形成高效率面，內(nèi)地則以濟南為高效率點，魯西北和魯西南板塊全要素能源效率整體偏低。

3.山東省各地市全要素能源效率存在顯著的空間效應，特定市域全要素能源效率受到周邊市域的影響?？臻g互動狀態(tài)下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和人口城市化對山東省全要素能源效率具有顯著的積極影響，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和新型城鎮(zhèn)化建設有助于提升全要素能源效率，但區(qū)域開放度和市場化程度影響不顯著，招商引資和營商環(huán)境建設在提升經(jīng)濟活力同時對能源利用效率也存在下行壓力。

(二)研究啟示

現(xiàn)階段我國在能源領域面臨著需求旺盛和供給短缺的結(jié)構(gòu)性矛盾以及能耗水平過高等問題，提升能源利用效率是解決這些問題的關鍵切入點。弱化能源效率空間非均衡性和優(yōu)化全要素能源效率空間格局則是將區(qū)域節(jié)能潛力轉(zhuǎn)化為實際節(jié)能水平的重要內(nèi)容，這需要明確特定區(qū)域能效水平的空間格局規(guī)模和強度，并將空間互動因素納入其形成機制的考察。本研究以山東省地級市域為空間尺度分析了全要素能源效率空間格局和空間效應，為提升區(qū)域能效水平和綠色發(fā)展能力提供借鑒，根據(jù)計量檢驗結(jié)果，本文認為為提升區(qū)域全要素能源效率，應從以下幾點入手：

1.著力推進區(qū)域新型城鎮(zhèn)化進程，發(fā)揮新型城鎮(zhèn)化的集聚效應和規(guī)模效應，釋放新型城市(鎮(zhèn))化對區(qū)域能源效率的整體帶動作用，提升區(qū)域能源和其他投入要素的綜合產(chǎn)出水平。為此需要進一步提升城鎮(zhèn)化的質(zhì)量，突出集約、節(jié)能和生態(tài)導向，優(yōu)化城市(鎮(zhèn))的內(nèi)在承載力和城市(鎮(zhèn))化進程的內(nèi)生動力，完善城市(鎮(zhèn))的空間布局，提高中小城市和城鎮(zhèn)對農(nóng)村轉(zhuǎn)移人口的吸引力，形成不同層次城市和城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展格局，促進人口在不同等級城市(鎮(zhèn))的合理分配，加快完善城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，發(fā)揮城市能效高地對區(qū)域綠色發(fā)展的整體帶動作用。在新型城鎮(zhèn)化進程中開發(fā)推廣資源節(jié)約和環(huán)境友好的消費品，推動形成居民低能耗低碳生活方式，完善區(qū)域城市化發(fā)展的生態(tài)預警機制，避免人口向城市(鎮(zhèn))集聚造成對資源環(huán)境的過度消費，推動實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的生態(tài)化轉(zhuǎn)變。需要指出的是，隨著農(nóng)村剩余勞動力轉(zhuǎn)移空間的下降和城市(鎮(zhèn))化難度的增加，城市(鎮(zhèn))化進程對提升全要素能源效率的影響將更為復雜，為此需要進一步完善區(qū)域全要素能源效率的動力體系。

2.加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，強化高級生產(chǎn)要素對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嵌入，夯實綠色經(jīng)濟增長的基礎，實現(xiàn)節(jié)能和增效雙贏。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級既表現(xiàn)為區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，也表現(xiàn)為傳統(tǒng)制造業(yè)升級。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級不僅能夠推動傳統(tǒng)物質(zhì)和人力資本的高效利用，提升知識資本對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻度，而且特定區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級還能夠通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和示范效應產(chǎn)生空間溢出，在更大范圍內(nèi)提升全要素能源效率。推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要進一步改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)特別是過度依賴物質(zhì)資本投入的傳統(tǒng)制造業(yè)，推進信息化與工業(yè)化融合，加快發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的現(xiàn)代服務業(yè)，提升知識和智慧資本等創(chuàng)新要素對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻份額，從而優(yōu)化全社會節(jié)能潛力。對于能效水平偏低的傳統(tǒng)工業(yè)城市，現(xiàn)階段在原有產(chǎn)業(yè)基礎之上通過發(fā)展生產(chǎn)性服務業(yè)等方式延長產(chǎn)業(yè)鏈和提升附加價值是降低能耗的重要舉措，并著力從資源節(jié)約型現(xiàn)代服務業(yè)和輻射帶動力強的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中尋求新的經(jīng)濟增長點。對作為轉(zhuǎn)型升級主力的企業(yè)尤其是能耗大戶重工業(yè)企業(yè)而言，可通過改進管理水平、改善資源配置和技術(shù)升級等方式系統(tǒng)提升其節(jié)能效率，尤其需以技術(shù)革新的方式降低能耗。為此，首先需加大研發(fā)投入和內(nèi)部創(chuàng)新，以優(yōu)化工藝流程和提升現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)，實現(xiàn)提升績效和節(jié)能減排雙贏；其次，要鼓勵企業(yè)與高校研究機構(gòu)等其他創(chuàng)新主體合作開展基于科學和原創(chuàng)技術(shù)的重大突破，以核心技術(shù)躍遷帶動生產(chǎn)方式優(yōu)化和能耗水平的降低。

3.強化招商引資和營商環(huán)境建設中的能耗約束，提升引進外資的質(zhì)量。外商直接投資及其技術(shù)外溢有利于提升本土企業(yè)技術(shù)水平和管理效率，但招商引資進程中也存在能耗和環(huán)境壓力。因此需要優(yōu)化貿(mào)易結(jié)構(gòu)，降低對高能耗產(chǎn)業(yè)的輸入，為招商引資設立能耗和環(huán)境門檻，尤其需要嚴格控制原料進口、產(chǎn)品出口、加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)在國內(nèi)的“兩頭在外型”高能耗項目，引導外資向高新技術(shù)和節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)流動。在營商環(huán)境建設中，以行政和經(jīng)濟手段結(jié)合的方式鼓勵發(fā)展綠色低能耗項目，實施節(jié)能綠色創(chuàng)業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能，減少能源的無效損耗。支持發(fā)展高端制造項目，加大對綠色產(chǎn)業(yè)和企業(yè)在人才引進、技術(shù)創(chuàng)新和稅收信貸等方面的傾斜。適度提升企業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度和規(guī)模效益，提升和推廣能源管理水平和管理新模式，完善制造業(yè)和服務企業(yè)的全過程節(jié)能機制。此外，通過價格杠桿、稅收引導和獎補政策等方式調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，鼓勵企業(yè)以清潔能源替代化石能源，完善資源綜合利用和可再生能源發(fā)展的相關優(yōu)惠政策，降低企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中對碳基能源和材料的應用，減少能源浪費。

4.建立全要素能源效率提升的區(qū)域聯(lián)動機制，加強對優(yōu)化能源效率的跨區(qū)域統(tǒng)籌，明確節(jié)能提效的重點區(qū)域，形成區(qū)域間節(jié)能和綠色發(fā)展的良性互促。對山東省而言，將能源利用效率低且改進余地大的市域作為重點突破對象，并充分發(fā)揮濟南與青島等中心城市和沿海地區(qū)效率高地的作用。即以現(xiàn)有全要素能源效率“點面”空間結(jié)構(gòu)為基礎，向“線面”結(jié)構(gòu)拓展，以效率高點和高面城市(群)為戰(zhàn)略支撐，通過發(fā)揮這部分城市的極化增長作用和擴散效應形成更大范圍的效率高面，尤為需要發(fā)揮濟青等中心城市和其他半島城市群人才匯聚和智力密集的優(yōu)勢，研發(fā)節(jié)能領域內(nèi)的新技術(shù)并釋放領先區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和新型城鎮(zhèn)化節(jié)能的外溢效應，特別是要切實發(fā)揮省會濟南對魯西北和魯西南板塊的整體帶動作用，大力降低節(jié)能新技術(shù)的空間擴散成本，同時避免領先地區(qū)的高污染產(chǎn)業(yè)和落后產(chǎn)能向鄰近地區(qū)轉(zhuǎn)移，規(guī)避因地方競爭等原因而產(chǎn)生的高能耗產(chǎn)業(yè)重復建設。內(nèi)陸效率較低區(qū)域一方面需要加大能源節(jié)約導向的科技投入，逐步改變粗放型發(fā)展模式，通過技術(shù)進步和管理升級優(yōu)化節(jié)能空間；另一方面，應進一步淡化條塊分割意識，借助高鐵和高速公路等交通基礎設施建設的機遇承接省內(nèi)效率高地和周邊省域的產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新力轉(zhuǎn)移，尤其是能效水平相對較低的魯西北和魯西南需要承接京津和長三角的創(chuàng)新要素轉(zhuǎn)移。省域政府需統(tǒng)籌制定以縮小區(qū)域內(nèi)綠色發(fā)展效率落差為導向的發(fā)展政策，推動形成區(qū)域間能效水平良性協(xié)同機制，通過投入要素在全域范圍內(nèi)的合理配置實現(xiàn)全域經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益的共同提升。

本研究實證分析了山東省地級市域空間尺度下區(qū)域全要素能源效率的空間格局和空間效應，未來可以從以下兩個方面進行進一步的研究：一是將空間尺度向縣域延伸，借以分析縣域經(jīng)濟全要素能源效率的分布格局和形成機制，為深入明確區(qū)域節(jié)能提效空間和優(yōu)化能效水平提供依據(jù)；二是增加策略仿真研究，尋求空間互動狀態(tài)下優(yōu)化區(qū)域全要素能源效率的系統(tǒng)解決方案，為提升區(qū)域能源利用效率和綠色發(fā)展水平提供直接的借鑒。

[責任編輯：王成利]

獲2015年度“中央在京高校重大成果轉(zhuǎn)化項目：京津冀協(xié)同一體化發(fā)展研究”專項資助；教育部人文社科研究項目“我國城市化質(zhì)量空間差異的成因和優(yōu)化策略”(14YJCZH191)。

王裕瑾(1989-)，女，中國人民大學區(qū)域與城市經(jīng)濟研究所博士生，主要研究方向為區(qū)域經(jīng)濟政策和空間計量經(jīng)濟學。

F124.5

A

1003-8353(2016)01-0149-010