技术进步、技术效率与区域能源效率——基于中国省区数据的实证分析

朱延福,滕玉华

(中南财经政法大学经济学院,湖北武汉 430073)

技术进步、技术效率与区域能源效率
——基于中国省区数据的实证分析

朱延福,滕玉华

(中南财经政法大学经济学院,湖北武汉 430073)

当前中国的能源利用效率不仅与发达国家存在一定的差距,而且中国各省的能源利用效率也参差不齐,其中,技术进步是各级政府实现节能降耗的重要手段,因此,研究技术进步、技术效率对区域能源效率的影响,可以为制定科学合理的区域节能政策提供理论基础。

技术进步;技术效率;能源效率;数据包络分析

随着能源与环境问题日益突出,能源效率越来越受到政府的重视。为了实现可持续发展,国家在“十一五规划”中明确规定了未来五年内万元 GDP能耗降低 20%的约束性指标,节能减排被提升到前所未有的战略高度。当前中国的能源利用效率不仅与发达国家存在一定的差距,而且中国各省(直辖市、自治区)的能源利用效率也参差不齐。一些学者提出通过加快技术进步和经济结构调整等方式来提高能源利用效率,其中,技术进步更是各级政府实现节能降耗的重要手段。因此,研究技术进步、技术效率对区域能源效率的影响,可以为制定科学合理的区域节能政策提供理论基础。

为此,本文试图在以下方面做出扩展。首先,运用主成分分析法把贸易和投资放在一个统一的框架下,构建各地区的对外开放度指标。其次,利用 DEA方法估算 1995～2007年中国 29个省 (直辖市、自治区,以下为方便全部简称省))Malmquist生产率指数,并将全要素生产率分解为技术进步和技术效率。在DEA分析中,我们还考虑了各省劳动力质量上的差别,引入人力资本要素。在此基础上,实证分析技术进步、技术效率对区域能源效率的影响方向和程度,为制定合理的节能政策提供实证参考。

一、模型说明

在传统经济增长理论的基础上,我们构建物质资本存量、人力资本存量和能源消费量的生产函数,以各省的宏观经济为经济单位,将生产函数设定为:Y=Af(K,HL,E),则成本函数为:

其中,A表示技术水平,PL、PK、PE和 PM分别表示生产中投入的人力资本、物质资本、能源及原材料的价格,Q表示产出,βL、βK、βE和βM分别表示人力资本、物质资本、能源和原材料的价格弹性。

根据谢泼德引理可知,一种生产要素的需求量等于成本函数对该要素价格的偏导数。设能源的需求量为 E,通过(1)式对能源价格求偏导数,得到:

由(3)式可知,能源利用效率主要受技术水平及其产品相对价格的影响。我们用全要素生产率 (TFP)表示(1)式中的技术水平(A),并将其代入(3)式,两边取对数后,可以得到如下的基本回归方程:

其中,t表示时间,β0代表截距项,ε为随机误差项。β2表示各省全要素生产率的弹性系数。

在解释各省能源利用效率的变量中,我们还控制了其他的一些变量。

(1)对外开放。中国实行分层次推进、逐步扩大开放的对外开放政策,造成外资在东、中和西部的梯度分布和区域对外贸易发展不平衡。例如,截止到 2007年,东部、中部和西部实际使用外资金额占全国使用外资金额的比重分别为83.91%、8.31%和4.27%。而且 FD I主要流向第二产业,根据商务部外资司的统计,2007年第二产业实际利用 FD I为 428.61亿美元,占中国实际利用 FD I的比重为 51.32%。其中,制造业的实际利用 FD I为408.65亿美元,占第二产业实际利用 FD I的比重为95.34%。可见,2007年 FD I主要流向第二产业中的制造业。与此同时,各省的对外贸易增长也呈现不平衡。如 2007年东部、中部和西部地区进出口额占全国进出口额的比重依次为 91.7%、4.69%和 3.62%。外资的进入一方面对各地区的产业结构和工业内部的行业结构产生影响;另一方面外资可能通过示范效应推动内资企业的节能改进,也可能通过竞争效应降低内资企业节能改造的经济基础。与此同时,商品的生产结构和贸易结构也会影响能源利用效率,出口商品中高能耗产品比重的上升,将会对提高能源效率有不利影响。利用中国廉价的生产要素,外资在中国投资,使得三资企业货物进出口占全国比重不断上升。商务部的统计数据显示,三资企业货物进出口占全国比重从1992年的 26.4%上升到 2005年的 58.5%。三资企业货物进出口占地区比重的变动也将会对各地区的能源效率产生影响。

(2)产业结构。各个产业的能源消耗强度①能源消耗强度是用单位国内生产总值的能源消耗量来表示。不同,第二产业尤其是工业由于本身生产的特性,能源消耗强度大大高于其它产业。以服务业为主的第三产业能源消耗强度相对较低,增加第三产业在地区国民生产总值中的比重,将有助于降低该地区的能源效率。因此,产业结构的变动将会影响地区的能源效率。

本文利用DEA方法将全要素生产率分解为相对技术效率(EC)与技术进步(TC),为进一步检验技术是通过何种途径影响第 i个省能源效率的变动,构造以下计量方程:

其中,βi为截距项;εit为随机误差项;i与 t分别表示省份与时期 (以下同);ECit和 TCit分别表示第 i个省在时期 t的技术效率与技术进步;GFit表示第 i个省在时期 t的对外开放度;BZit表示第 i个省在时期 t第三产业增加值占该省生产总值的比重。

二、数据与变量

(一)数据说明

考虑到统计数据的可获性和完整性,本文使用的样本数据为中国大陆 29个省 1995～2007年的数据②在中国大陆地区 31个省(直辖市、自治区)中,因西藏自治区的数据缺失值太多,从样本中剔除。重庆市于 1997年从四川省中分离,成为中央直辖市。为了保持口径统一,我们将重庆市的相关数据并入四川省。。

1.数据来源

本文数据来自 1996～2008年的《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》。中国大陆 29个省 1996～2007年的 TFP、EC、TC的估计将在下文测算。

2.变量构建

(1)能源效率(ENFit)。定义能源效率为地区产出量与能源消费总量的比率,单位是万元/吨标准煤,则ENFit=GDPit/EGit。GDPit表示 i省份 t时期的国内生产总值 (以 1995年为基期),EGit表示 i省份 t时期的能源消费总量。

(2)贸易开放度。i省份 t时期的贸易开放度用四个指标表示,即:i省份 t时期的外资企业进口额占该地区总进口额的比重、外资企业出口额占该地区总出口额的比重、进口依存度与出口依存度。进口依存度与出口依存度分别以 t年 i省份的进口(出口)总额占地区国内生产总值的比重表示。

(3)投资开放程度。以 i省份 t时期 FD I占全社会固定资产投资的比值表示地区投资开放程度。

(4)对外开放度指数(GFit):i省份 t年的对外开放度是利用主成分分析方法,依据贸易开放度和投资开放程度的指标序列,构建反映我国在区域层面对外开放的指标。

(5)能源相对价格(g/Pit)。以 t年的全国燃料、动力购进价格指数来表示能源价格指数,意味着能源能够在全国市场上流动。以 i省份 t年的工业品出厂价格指数表示产出价格,则能源相对价格为全国燃料、动力购进价格指数与各省的工业品出厂价格指数的比值①由于各省的 1996年的工业品出厂价格指数缺失,我们用 1996年各省的商品零售价格指数来代替。各省 2007年工业品出厂价格指数是通过 12个月度平均求得的。广东省在 1997-2002期间、海南省在 1997-1999年期间缺少“工业品出厂价格指数”,我们分别用地理和经济水平都较为接近的福建省“工业品出厂价格指数”与海南省的“商品零售价格指数”来代替。。

(6)产业结构(SBZit)。以 i省份 t年的第三产业增加值占该省份 GDP的比重表示产业结构。

(7)技术进步 (TCit)与技术效率 (ECit)。i省份 t年的技术进步与技术效率是通过数据包络分析 (DEA)估算出来的。估算全要素生产率指数变量的构建如下:

通过各省当年价格的 GDP及不变价格 GDP指数,推算出以 1995年价格衡量的各省实际 GDP。对固定资产存量采用“永续盘存法”,计算公式为:Kit=Kit-1(1-δ)+Iit/Pit,其中 i表示第 i个省,t为第 t年,I为当年价格的固定资产投资额,P为固定资产投资价格指数,δ是固定资产折旧率,计算中涉及到的变量及参数选取参照张军等(2004)的做法。物质资本存量的不变价格计算以 1995年为基年。基年省际物质资本存量来自张军等(2004)所给出的代表性年份中国省际物质资本存量(以 1952年不变价)以及固定资产投资价格指数经过转换来计算,然后利用永续盘存法的公式,计算出 1995～2007各年各省的物质资本存量。使用教育获得作为人力资本水平的指标(Barro和Lee,2000),我们采用平均受教育年限来表示人力资本水平,使用平均受教育年限和劳动力数量的乘积表示人力资本存量。其中,劳动力数量采用各省历年全社会年底就业人数,平均受教育年限使用各个省社会人口平均受教育年限作为人力资本水平的近似指标②由于分地区从业人员受教育程度的数据不全,未使用从业者的平均受教育年限。。按照傅晓霞与吴利学(2006)的方法计算人均受教育年限,对于数据不全的省份以差值算法进行修补。使用各省每年的能源消费量来表示所投入的能源,全部按热量折算成吨标准煤。由于宁夏缺少 2001年的能源数据,取前后两年的平均数补齐。此外,从 2005年开始,《中国统计年鉴》由直接公布地区能源消费量改为公布能源效率,我们根据公式“能源消费量 =能源效率 ×当年价格的 GDP”计算得到。

(二)各省全要素生产率的测算

表 1 各省 (直辖市、自治区)Malmquist指数均值(1996-2007)

本文采用数据包络分析(DEA)方法测度三种投入要素的Malmquist指数,假定中国每个省作为一个决策单元,根据 Fare et al.(1994)的方法,结合数据包络分析和指数分析方法来估算全要素生产率的变动。以各省历年的实际国内生产总值作为产出变量,实际固定资本存量、人力资本存量及能源消费量作为投入变量,利用投入导向的DEA模型,估算各省的Malmquist指数,即各省的相对全要生产率的增长率,以及相对技术效率变化(EC)与技术进步 (TC)的增长率。

为了比较分析各区域全要素生产率、技术进步及技术效率对能源效率的影响,我们将 29个省划分为东部、中部和西部三大区域,其中东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东和海南;中部地区包括山西、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南;西部地区包括内蒙古、广西、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆。

Malmquist指数的计算采用DEAP2.1软件完成,限于篇幅,表 1只列出了样本期内全国及各省的平均Malmquist指数及其分解。

由表 1可知,1996～2007年期间,全国平均的全要素生产率增长为 -7.9%,主要原因是技术效率 (EFFCH)的平均增长率为 5%,技术进步(TECHCH)的平均增长率为 -8.4%。从地区层次来看,这个阶段全要素生产率增长率的顺序从高到低依次是东部、西部和中部。

本文是估算技术进步、技术效率对区域能源效率的影响,因此需要对Malmquist指数进行相应变换。假定 1995年 TC为 1,则 1996年 TC为 1995年的 TC乘以 1996年Malmquist指数,依次类推。EC计算方法同TC。

三、估计结果与讨论

我们以(5)式为基本模型,分别建立东部、中部和西部的 3个面板模型,得到技术进步、技术效率对区域能源效率影响的估计结果(见表 2)。分析工具为 Eviews 6.0。由表 2可见:

1.在样本研究期内,技术进步、技术效率对能源效率均有显著正影响,但技术进步、技术效率对能源效率的影响程度表现出明显的区域差异。从三大地区来看,技术进步、技术效率对能源效率改进作用最大是东部地区,西部次之,中部最低。相对于中、西部地区而言,我国东部地区以其雄厚的经济实力和较高的对外开放度,吸引了大量外资,优越的人才发展环境和福利待遇,人力资本水平较高,这些省份企业不但有较强的自主研发能力,而且因其有较高质量的物质资本和人力资本,能够较好的消化、吸收引进的先进技术,从而使技术进步、技术效率对能源效率的改进作用大大高于中、西部地区。

表 2 技术进步、技术效率与区域能源效率(估计结果)

由表 1可知,在东部地区,技术效率对能源效率的改进作用明显高于技术进步,主要原因在于:东部地区经济基础较好,外资企业较多,产业较密集,竞争的市场激烈促使这些省份企业在不断学习、借鉴先进管理理念的同时,在管理方法、手段上不断创新,从而使技术效率的改进对提高能源效率有较大的促进作用。

2.能源相对价格对中部地区的能源效率均有显著负效应。这可能是因为指标的选择不合适,用全国燃料、动力购进价格指数与各省的工业品出厂价格指数的比值表示能源相对价格不是很确切,忽视了各省能源价格上的差异。各省的能源资源禀赋不同,各地区的能源价格存在一定的差异。在中国要素市场并未完全放开,尤其对于能源而言,仍存在较高程度的政府管制 (魏楚和沈满洪,2008)。

3.其它控制变量对能源需求有显著影响。在考察期内,对外开放与能源效率的关系表现出明显的区域差别。对外开放对东部和中部地区能源效率有显著负影响,但对西部地区的能源效率没有显著影响。这与中国实行分层次推进、逐步扩大开放的对外开放政策,造成外资在东、中和西部的梯度分布和区域经济不平衡发展有关。相对于西部地区而言,我国东部和中部地区的经济基础较雄厚,吸引外资较多,大量 FD I的进入不仅影响东部地区的产业结构,而且还对工业结构变动产生影响。以工业为主的产业结构和重型化的工业结构对东部和中部地区能源效率产生不利影响。而西部地区的对外开放度较低,导致对外开放对能源效率的影响不显著。

产业结构对提高能源效率有显著正效应,这说明不管是在东部地区,还是在中部和西部地区,提高第三产业增加值在地区 GDP中所占的比重有利于提高能源效率。

四、结论

本文利用DEA方法测算了1995～2007年中国大陆29个省Malmquist指数,并将全要素生产率分解为技术进步和技术效率,在此基础上,实证分析了技术进步、技术效率对地区能源效率的影响。研究发现,技术进步、技术效率对能源效率的影响程度表现出明显的区域差异。技术进步、技术效率对能源效率改进作用最大是东部地区,西部次之,中部最低。各个地区不同的经济基础、能源资源禀赋和对外开放度可能是造成该现象的主要原因。

因此,我们提出以下政策建议:

(1)技术效率、技术进步对提高能源效率有促进作用。因此,政府要在增加科技投入的同时,借助税收与补贴等手段,促使企业重视节能技术的开发与利用,在生产中采用节能的生产技术,切实提高能源利用效率。

(2)实施差异化的地区技术节能政策。东部地区应将提高能源效率的重点放在技术效率的改进上,通过学习、吸收、利用先进的管理方法,优化能源资源的配置,充分发挥技术效率的改进在提高能源效率中的作用。中部和西部地区要加大基础教育投入和科技投入,引导和鼓励企业,尤其是工业企业重视增加科研投资,通过技术进步切实提高能源效率。

(3)对外开放、第三产业增加值比重变动对能源效率的影响存在区域差异。我国东部地区要加快转换经济增长方式,将对外开放与产业结构的优化升级有机结合起来,积极发展高新技术产业和服务业,提高第三产业增加值在地区生产总值中的比重。我国中部和西部地区要进一步深化经济体制改革、改善投资环境,加大基础教育投入和科技投入,引进先进的管理经验,以各种形式吸引人才,为经济发展和节能降耗创造良好的条件。与此同时,中部与西部地区还要优化出口商品结构,降低高耗能产品在出口额中所占的比重。提高引进外资的质量,杜绝高能耗、污染重的落后产业向本地区转移,将对外开放、产业结构调整与提高能源效率有机结合起来,充分发挥对外开放、产业结构升级在提高能源利用效率中的积极作用。

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朱延福,男,中南财经政法大学经济学院教授、博导;滕玉华,中南财经政法大学经济学院博士生。

F426.2

A

1003-8353(2010)04-0042-05