技术进步能源偏向性、能源消费结构与中国能源强度

王林辉，杨洒洒，刘 备

(1.华东师范大学 经济与管理学部，上海 200241；2.厦门大学 经济学院，福建 厦门 361005；3.南京邮电大学 管理学院，江苏 南京 210003)

一、引 言

改革开放以来，中国以高投入、高消耗与高污染的粗放型经济增长模式实现了近四十年的高速发展，作为经济增长的主要投入要素，能源对经济发展起到了至关重要的作用，被视为经济增长的重要推动力(1)Chang T，Chu H P，Chen W Y，“Energy consumption and economic growth in 12 Asian countries：Panel data analysis”，Applied Economics Letters，Vol.20，No.3，2013，pp.282-287.② Dogan E，Turkekul B，“CO2 emissions，real output，energy consumption，trade，urbanization and financial development：Testing the EKC hypothesis for the USA”，Environmental Science and Pollution Research，Vol.23，No.1，2016，pp.1203-1213.③ Saidi K，Hammami S，“Economic growth，energy consumption and carbon dioxide emissions：Recent evidence from panel data analysis for 58 countries”，Quality & Quantity，Vol.50，No.1，2016，pp.361-383.。但这种对能源的高依赖性，也给经济可持续发展和生态环境带来负面影响。数据显示，2017年中国一次能源消费总量为31.32亿吨油当量，位居全球第一，单位GDP能耗3.1吨油当量/万美元，在世界前十大能源消费国中位居第三，一次能源消费中煤炭消费占比60%，石油、天然气及其他能源分别占比19%、7%、14%。可见，中国能源消费总量较大，但能源利用效率相对较低，且以煤炭等低成本高污染的能源为主要能源，天然气消费占比远低于全球平均23%的水平。现阶段，虽然一些发达城市能源消费结构已逐渐从煤炭等非清洁能源转向清洁能源，但大部分地区仍以煤炭等作为主要能源投入要素，引发雾霾天气频繁和环境质量不断下降。为此，降低能源强度、改善能源消费结构及弱化经济增长对煤炭等非清洁能源的依赖，对现阶段中国经济发展具有十分深远的意义。

现有研究普遍关注技术进步对能源消耗与能源强度的影响，但尚未形成共识，主要表现为以下两种不同观点：第一，技术进步可通过提高生产率与能源使用效率来实现节能效果(2)Fisher-Vanden K，Jefferson G H，Jingkui M，et al，“Technology development and energy productivity in China”，Energy Economics，Vol.28，No.5，2006.。Ma和Stern(3)Ma C，Stern D I，“China’s changing energy intensity trend：A decomposition analysis”，Energy Economics，Vol.30，No.3，2008，pp.1037-1053.证实技术进步有助于降低能源强度，其中2000年以来中国技术进步负增长引致能源强度的提高。林伯强和杜克锐(4)林伯强、杜克锐：《理解中国能源强度的变化：一个综合的分解框架》，《世界经济》2014年第4期，第69—87页。通过分析2003—2010年中国能源强度变化的影响因素，认为技术进步对降低中国能源强度具有重要贡献。李廉水和周勇(5)李廉水、周勇：《技术进步能提高能源效率吗?——基于中国工业部门的实证检验》，《管理世界》2006年第10期。采用Malmquist生产率分解方法对中国工业技术进步进行分解，并估算技术进步对能源效率的作用，发现技术进步对能源效率的促进作用主要来自于技术效率的提升。第二，技术进步的收入和产出效应可进一步增加能源消耗，即产生回弹作用(6)Greening L A，Greene D L，Difiglio C，“Energy efficiency and consumption—the rebound effect—a survey”，Energy Policy，Vol.28，No.6/7，2000，pp.389-401.。Khazzoom-Brookes假说认为能源效率提高会降低能源服务价格并促进经济增长，使能源需求量增加，一定程度上抵消了效率提高所带来的能源消费减少(7)Khazzoom J D，“Energy saving resulting from the adoption of more efficient appliances”，The Energy Journal，Vol.8，No.4，1987，pp.85-89.(8)Brookes L，“Energy efficiency fallacies revisited”，Energy Policy，Vol.28，No.6/7，2000，pp.355-366.。吴巧生和成金华(9)吴巧生、成金华：《中国工业化中的能源消耗强度变动及因素分析——基于分解模型的实证分析》，《财经研究》2006年第6期。认为中国各产业能源使用效率的提高对能源消耗强度下降具有积极贡献，但会带来一定程度的反弹效应。邵帅等(10)邵帅、杨莉莉、黄涛：《能源回弹效应的理论模型与中国经验》，《经济研究》2013年第2期。构建能源回弹效应模型，对我国宏观经济层面的长短期回弹效应进行测算，结果表明，中国可通过提高能效来降低能源消费，然而由经济发展驱动的新一轮能源消耗会抵消部分节能效果，导致长期的高反弹效应。庞敏等(11)庞敏、邱代坤、张志伟：《技术进步影响能源消费的机制与对策分析》，《统计与决策》2017年第16期。分析了技术进步影响能源消费的直接和间接机制，发现技术进步对能源强度具有抑制作用，但同时也降低单位产出能源使用成本，增加能源密集型产业的利润，推动能源密集型产业的扩张，从而对能源消费产生显著的回弹效应。国涓等(12)国涓、凌煜、郭崇慧：《中国工业部门能源消费反弹效应的估算——基于技术进步视角的实证研究》，《资源科学》2010年第10期。研究表明虽然技术进步的回弹效应导致中国工业部门未能实现预期节能目标，但总体呈现能源节约的特征。

随着资源与环境的不断变化，技术进步偏向性特征在经济发展中的作用逐渐被学者们关注(13)Wing S，“Representing induced technological change in models for climate policy analysis”，Energy Policy，Vol.28，2006，pp.539-562.。Hicks(14)Hicks J R，“The theory of wages”，Macmillan，1932.指出技术进步可分为中性、资本节约型和劳动节约型技术进步。Acemoglu(15)Acemoglu D，“Directed technical change”，Review of Economic Studies，Vol.69，No.4，2002，pp.781-809.将技术进步方向扩展到任意投入要素之间，如果技术进步提高了生产要素Z的相对边际产出，则称技术进步偏向Z生产要素。一些研究证实了技术进步能源偏向性的存在。Karanfil和Yasser(16)Karanfil F，Yasser Y T，“Is technological change biased toward energy? A multi-sectoral analysis for the French economy”，Energy Policy，Vol.8，No.4，2010.通过估算超越对数成本份额系统方程，将能源要素纳入有偏性技术进步测算的框架，分析技术变革偏向能源的程度，并用于分析1978—2006年的法国经济，发现法国大多数部门对能源的需求除电力和天然气外均有所增加。Welsch和Ochsen(17)Welsch H，Ochsen C，“The determinants of aggregate energy use in west Germany：Factor substitution，technological change，and trade”，Energy Economics，Vol.27，No.1，2005，pp.93-111.对德国的研究发现，德国的技术进步总体表现为能源节约型，要素替代和有偏技术进步均对能源强度有抑制作用。同样，Popp的研究证实美国的技术进步也呈节约能源特征(18)Popp D，“Induced innovation and energy prices”，American Economic Review，Vol.92，No.1，2002，pp.160-180.。王班班和齐绍洲(19)王班班、齐绍洲：《中国工业技术进步的偏向是否节约能源》，《中国人口·资源与环境》2015年第7期。认为中国工业总体表现为能源节约型技术进步。而何小钢和王自力(20)何小钢、王自力：《能源偏向型技术进步与绿色增长转型——基于中国33个行业的实证考察》，《中国工业经济》2015年第2期。研究发现中国行业技术进步具有高耗能的特点，主要表现为能源使用型。

关于能源偏向型技术进步对能源强度的影响，普遍结论是偏向型技术进步通过改变要素间的边际替代率，可以使能源和其他生产要素的投入比例发生变化，进而对能源强度产生影响。王班班和齐绍洲(21)王班班、齐绍洲：《有偏技术进步、要素替代与中国工业能源强度》，《经济研究》2014年第2期。、董直庆和赵景(22)董直庆、赵景：《不同技术来源、技术进步偏向性与能源强度》，《东南大学学报(哲学社会科学版)》2017年第5期。将技术进步分为中性和有偏性技术进步，构建超越对数成本函数模型，发现不同技术进步来源对生产要素的偏向也不同，有偏技术进步主要通过要素替代效应影响能源强度，且对于不同来源的技术进步，其能源偏向效应存在非一致性。廖茂林等(23)廖茂林、任羽菲、张小溪：《技术进步能源偏向性的测算及对能源效率的影响研究——基于制造业27个细分行业的实证考察》，《金融评论》2018年第2期。揭示了偏向型技术进步对能源效率的重要性，基于1995—2014年制造业行业样本，构建双层嵌套CES生产函数，测算技术进步对资本—劳动要素的偏向性和对能源偏向程度，探究技术进步能源偏向性对能源效率的影响，结果表明无论是短期还是长期，技术进步对能源的偏向性均可显著提高能源效率。陈晓玲等(24)陈晓玲、徐舒、连玉君：《要素替代弹性、有偏技术进步对我国工业能源强度的影响》，《数量经济技术经济研究》2015年第3期。从要素替代弹性和有偏技术进步的视角分析我国工业能源强度，发现大多数行业技术进步表现为资本和能源偏向性，且由于不同行业的要素替代弹性不同，能源偏向型技术进步对能源强度存在异质性影响，能源偏向型技术进步可助推资本密集型行业和技术水平较低的高耗能行业实现节能效果。

如前文所述，现有文献在研究能源强度时，主要关注技术进步对能源消耗的影响与影响机制，但仍有一些不足：第一，大多数研究仅从中性技术进步视角考察技术进步对能源强度的影响，部分研究虽测算出技术进步偏向能源的程度，判定技术进步是能源使用型或能源节约型，但普遍忽视技术进步的能源偏向性对能源强度可能产生的影响，特别是对不同类型能源消费强度的作用是否存在差异；第二，现有研究基于要素之间的替代效应考察偏向型技术进步对能源强度的直接影响，忽略技术进步能源偏向性对能源强度的作用机制，且并未关注能源偏向型技术进步实现节能效应的有效路径。基于此，本文参考Acemoglu的思路，估算中国各省份技术进步能源偏向性指数，探究技术进步能源偏向性对能源强度的影响，主要贡献在于：第一，从能源偏向视角系统考察技术进步对能源强度的影响，以及对清洁与非清洁能源消费强度的作用差异；第二，从能源消费结构的角度，探究技术进步能源偏向性对能源强度的作用机制；第三，进一步引入市场型碳交易政策与政府干预型环境规制政策，分析不同政策条件下技术进步能源偏向性对能源强度的作用效果。本文剩余结构安排如下：第二部分，指标构建与计量方法选择；第三部分，实证分析；第四部分，进一步分析；第五部分，结论。

二、指标构建与计量方法选择

(一)技术进步能源偏向性的测度

魏玮和周晓博(25)魏玮、周晓博：《1993—2012年中国省际技术进步方向与工业生产节能减排》，《资源科学》2016年第2期。以及周晶等(26)周晶、王磊、金茜：《中国工业行业能源CES生产函数的适用性研究及非线性计量估算》，《统计研究》2015年第4期。认为，资本与能源先聚合再与劳动聚合的嵌套CES生产函数形式适用于中国的实际情况。借鉴这一研究思路，本文采用资本与能源聚合后，再与劳动聚合的双层嵌套CES生产函数，设定如下：

(1)

其中Nt、Et和Kt分别表示劳动、能源和资本要素，ANt、AEt与AKt为三种要素的技术效率，ρ、η为要素替代弹性，δ1、δ2为要素对产出的贡献份额，能源与资本的边际产出分别为：

(2)

(3)

由(2)和(3)得能源与资本的边际产出比为：

(4)

参考王林辉等(27)王林辉、蔡啸、高庆昆：《中国技术进步技能偏向性水平：1979—2010》，《经济学动态》2014年第4期。的技术进步技能偏向性指数的设计思路，将技术进步能源偏向性指数(Energy-Biased Technological progress，Ebtp)定义为：

(5)

进而，由(4)和(5)式，可得到如(6)式所示的技术进步能源偏向性指数：

(6)

Ebtpit>0，表明技术进步对能源的相对边际产出具有正向作用，技术进步偏向于能源要素；Ebtpit<0表示技术进步会增加资本的相对边际产出，技术进步偏向于资本要素；Ebtpit=0表示技术进步呈中性。Ebtpit的值越大，说明技术进步越偏向于能源，对能源要素相对边际产出的促进程度越高。

采用标准化系统法，运用广义非线性最小二乘法，求得各要素替代弹性，进而测算技术进步能源偏向性指数。对双层嵌套CES生产函数进行标准化，令

(7)

得到四个标准化系统方程：

(8)

(9)

(10)

(11)

生产率的增长率满足Box-Cox形式：

ωN、ωK、ωE分别表示劳动、资本、能源的技术效率增长系数。当其大于0时，该要素的技术效率是逐渐上升的，当其小于0时，该要素的技术效率是逐渐下降的。μN、μK、μE分别表示劳动、资本、能源的技术曲率。

关于能源偏向指数测算的数据来源：(1)总产出F，以2000年为基期，对各年的GDP进行平减之后的国内生产总值衡量。(2)劳动力投入N，以各省从业人员数来度量。(3)能源量E(万吨标准煤)，选择能源消费量最大的五种能源，分别是洗精煤、焦炭、汽油、柴油和电力，并折算为标准煤。(4)资本存量K，根据张军等(28)张军、吴桂英、张吉鹏：《中国省际物质资本存量估算：1952—2000》，《经济研究》2004年第10期。的永续盘存法计算而得。(5)劳动份额与资本份额，由于收入法核算GDP包含劳动者报酬、生产税净额、固定资产折旧、营业盈余，根据刘慧慧和雷钦礼(29)刘慧慧、雷钦礼：《中国能源增强型技术进步率及要素替代弹性的测算》，《统计研究》2016年第2期。的方法，将生产税净额按照劳动者报酬占劳动者报酬、固定资产折旧与营业盈余之和的比重分配给劳动者份额；按照固定资产折旧占固定资产折旧、劳动者报酬与营业盈余之和的比重分配给资本份额。因此劳动份额=(劳动报酬+分配得到的生产税净额部分)/GDP，资本份额=(固定资产折旧+营业盈余+分配得到的生产税净额部分-能源份额)/GDP。(6)能源份额，运用(能源价格×能源消费量) /GDP，其中能源价格当年价根据公式P=(∑Eipi)/E计算，E为能源消费总量，Ei与pi分别表示五种细分能源消费量与当年价格，采用能源价格指数折算为2000年为基期的价格。由于数据缺失，能源价格通过2000—2005年36个大中城市细分能源市场平均价格，与2001—2015年能源价格指数进行推算，其中，由于湖南、广东、四川、陕西等地2001—2004年相关价格指数缺失，采用原材料购进价格指数拟合计算。(6)式为技术进步能源偏向性指数的最终计算公式，本文研究过程中所选取的样本为2004—2015年中国30个省(市)的面板数据(不包括中国港澳台地区，西藏由于数据缺失严重，暂不予以考虑)。以上数据来源于各省(市)《统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国城市(镇)生活与价格统计年鉴》《中国物价年鉴》。

(二)计量模型与变量设计

根据秦腾等(30)秦腾、佟金萍、曹倩等：《技术进步与能源消费的经济门槛效应研究》，《科技管理研究》2015年第10期。的研究结果，技术进步对能源消费具有非线性作用。而有偏性技术进步作为技术进步的一种，一方面可通过要素偏向效应增加要素使用，另一方面可提高要素的边际产出，通过生产率效应实现节能作用。为了考察技术进步能源偏向程度对能源强度的影响，本文加入技术进步能源偏向指数的二次项，具体模型如下：

(12)

其中，下标i，t分别代表各地区和年份，yqdit表示地区能源强度变量，在回归过程中对其取对数值lnyqdit，采用能源总消费量与国内生产总值比值的对数来衡量，其中国内生产总值利用GDP指数进行平减，换算为以2000年为基期的值。ebtpit表示技术进步能源偏向性变量，采用技术进步能源偏向性指数的累计值，μi代表地区固定效应，λi代表时间固定效应，εit为随机扰动项，服从正态分布。xijt表征各控制变量，分别为城镇化水平(czh)、产业结构(cyjg)、国际贸易(tr)、所有制结构(syz)、经济发展水平(rjgdp)，其中，对城镇化水平和所有制结构取对数进行回归。

控制变量的具体设计如下：(1)城镇化水平(czh)，采用各地区城镇人口数量与总人口数量的比值表示。一方面，随着城镇化水平的提高，基础设施更加完善，地区经济对能源的需求增加，进而可能增加地区能源强度；另一方面，人口向城市的聚集促使一些地区开始实践“紧凑型城市理论”，该理论认为城市紧凑型发展有利于资源环境的节约，降低能源强度(31)周四军、唐静媛、江秋池等：《能源效率影响因素分位研究——基于分位数空间自回归模型》，《调研世界》2019年第9期。。(2)产业结构(cyjg)，选用第二产业增加值与第三产业增加值的比值表征。产业结构的变动对能源消费具有较大的影响，若某一时期产业结构偏向高耗能产业，能耗强度就会上升，而中国能源消费以第二产业为主，第二产业比重增加可能会带来能源强度的增加(32)刘畅、孔宪丽、高铁梅：《中国能源消耗强度变动机制与价格非对称效应研究——基于结构VEC模型的计量分析》，《中国工业经济》2009年第3期。。(3)国际贸易(tr)，本文选用进出口总额占当年GDP的比重作为国际贸易的代理变量，进出口总额以人民币对美元汇率的年平均价换算为人民币。林伯强和刘泓汛(33)林伯强、刘泓汛：《对外贸易是否有利于提高能源环境效率——以中国工业行业为例》，《经济研究》2015年第9期。认为国际贸易可通过进口产品技术外溢与出口中学两种途径提高能源效率，对能源强度有一定的影响。(4)所有制结构(syz)，采用城镇私营和个体从业人员与就业人员的比值表示，该指标值越大，说明城市私营经济发展越活跃(34)李虹、邹庆：《环境规制、资源禀赋与城市产业转型研究——基于资源型城市与非资源型城市的对比分析》，《经济研究》2018年第11期。。不同所有制具有不同的管理方式，对能源消费具有显著的影响(35)魏楚、沈满洪：《结构调整能否改善能源效率：基于中国省级数据的研究》，《世界经济》2008年第11期。。一般来说，国有企业对能源资源具有一定的垄断地位，易造成能源使用的浪费，且国有企业的公有产权属性导致其效率一般处于最低水平(36)Fan Y，Liao H，Wei Y M，“Can market oriented economic reforms contribute to energy efficiency improvement? Evidence from China”，Energy Policy，Vol.35，No.4，2007，pp.2287-2295.。(5)经济发展水平(rjgdp)，本文使用人均GDP来衡量地区经济发展水平，为了消除通货膨胀因素，利用人均GDP指数进行平减，最终得到以2000年为基准的人均GDP。一方面，经济发展势必会带来更多的能源消费，另一方面，随着经济的发展，高效清洁的能源逐渐替代低效高污染的能源，从而带来能源效率的提高，降低能源强度(37)尤济红、高志刚：《政府环境规制对能源效率影响的实证研究——以新疆为例》，《资源科学》2013年第6期。。以上数据均来自于《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国能源统计年鉴》以及各省(市)《统计年鉴》。

三、实证分析

(一)基本回归分析

首先，基于计量模型(12)，检验技术进步能源偏向性对各地区能源强度的影响，表1中列(1)—列(6)采用逐项引入变量的最小二乘回归方法检验两者的关系，同时在列(7)采用面板随机效应模型对两者关系进行检验，一定程度上可说明结果的稳健性。结果显示，在逐步引入控制变量的过程中，技术进步能源偏向性指数的一次项系数均在5%的显著性水平下显著为正，二次项系数均在1%的显著性水平下显著为负，表明技术进步能源偏向性对能源强度的作用呈倒U型，即当技术进步能源偏向性达到一定的值，其对能源强度具有抑制作用。实际上，技术进步能源偏向性对能源消费具有两方面的效应，其一是技术进步能够带来要素生产率的提升，在单位产出下会减少包括能源要素在内的要素使用量，即为生产率效应；其二是技术进步偏向于能源，产出不变时生产过程中会更多使用能源而节约资本等其他要素，即为要素偏向效应。在不同阶段或不同的约束条件下，这两种效应的作用强度不同，进而形成了对能源消费强度作用的倒U型作用，即在倒U型的左侧，技术进步对能源要素的偏向导致更多的能源使用，此时，要素偏向效应占优，而在倒U型的右侧，随着技术进步对能源的偏向程度提高，对能源相对边际产出的促进程度更大，生产率效应大于要素偏向效应，具有节能作用。对于控制变量，城镇化(lnczh)、产业结构(cyjg)与所有制结构(lnsyz)均在5%水平下对能源强度具有显著的促进作用。一方面，随着城镇化水平的提高，人们日益增长的物质需求推动基础设施的建设与完善，带动能源消费的增加；另一方面，中国工业行业主要集中于高耗能行业，第二产业的发展会带来能源强度的增加。且中国粗放式的经济发展模式下，企业的发展仍依赖于能源，因此城市私营经济发展也带来能源强度的增加。国际贸易(tr)对能源强度的影响在1%水平下显著为正，主要原因是中国多年来一直处于贸易顺差，由于长期的粗放式经济发展模式，出口产品生产主要以资本、劳动和能源为主要投入要素，出口的增加带来国内能源消费的增加。经济发展水平(rjgdp)对能源强度的影响为负但未通过显著性检验。

表1 技术进步能源偏向性对能源强度的影响的基准回归结果

续表1

(二)技术进步能源偏向性对不同种类能源强度的影响

上述分析发现，技术进步能源偏向性对能源强度呈现出非线性的倒U型作用特征。进一步思考，技术进步能源偏向性对不同类型能源强度作用是否存在差异？为此，将能源分为清洁能源和非清洁能源，分别考察技术进步能源偏向性对两类能源强度的影响差异。其中，使用煤炭和原油作为非清洁能源，两者消费量之和与GDP的比值为非清洁能源强度(fqjnyqd)。天然气在工业燃料中二氧化硫排放量仅为煤炭的1.7%，二氧化碳排放量比煤炭低60%，因此以天然气代表清洁能源，其消费量与GDP的比值为清洁能源强度(qjnyqd)，回归中分别对其作对数处理。表2显示了技术进步能源偏向性对两者的影响，列(1)和列(2)分别为MLE和面板校正标准误差方法下，清洁能源强度作为被解释变量的回归结果，列(3)—列(5)为非清洁能源强度作被解释变量在两种回归方法下的结果，其中，列(3)和列(4)分别为地区固定效应和地区时间双固定效应下MLE的结果，列(5)呈现了面板校正标准误差方法的回归结果。结果显示：不同方法下，技术进步能源偏向性均显示对清洁能源强度显著的抑制作用，以及对非清洁能源强度的促进作用。说明技术进步能源偏向性可以提高以天然气为主的清洁能源效率，进而降低单位GDP清洁能源的消耗。与对清洁能源消费强度作用不同，当技术进步偏向于能源时，煤炭等非清洁能源的强度并没有下降，而是上升。可能的原因是中国目前的能源现状处于“多煤少气”阶段，相对于煤炭等非清洁能源，以天然气为代表的清洁能源产量较低，价格较高，故而当技术进步偏向能源时，厂商会更多地使用非清洁能源进行生产，技术进步有偏性对非清洁能源的要素偏向效应占优，而对清洁能源更多体现的是生产率效应。这也间接说明，我国煤炭等能源利用效率较低，非清洁能源的使用技术还需进一步突破(38)李金昌、杨松、赵楠：《中国能源强度影响因素分析——基于分位数回归法》，《商业经济与管理》2014年第12期。。中国粗放式经济发展模式下，经济增长主要靠低成本能源推动，煤炭等非清洁能源消费量仍占据主要部分，其效率提升所带来的能源消费减少对资源与环境的意义重大。

表2 技术进步能源偏向性对清洁能源强度和非清洁能源强度的影响

(三)机制检验

前文实证检验结果显示，技术进步能源偏向性对能源强度具有倒U型影响，且对清洁与非清洁能源的消费强度作用呈现非一致性。因而，我们进一步思考，能源消费结构在技术进步能源偏向性对能源消费强度作用中发挥了何种作用？亦即技术进步能源偏向性对能源强度的影响，除了显而易见的生产率效应与要素偏向性效应外，是否也会通过改变能源消费结构而影响能源强度？文献研究表明，能源消费结构的转变对减少能源消费确实起到不可忽视的作用，优化能源消费结构能有效提高能源效率，降低能源强度，对节能减排具有重要贡献(39)FRe，Rolf，Grosskopf S，Noh D W，et al.，“Characteristics of a polluting technology：Theory and practice”，Journal of Econometrics，Vol.126，No.2，2005，pp.469-492.(40)Meng F Y，Zhou P，Zhou D Q，et al.，“Inefficiency and congestion assessment of mix energy consumption in 16 APEC countries by using DEA window analysis”，Energy Procedia，Vol.61，2014，pp.2518-2523.。王锋和冯根福(41)王锋、冯根福：《优化能源结构对实现中国碳强度目标的贡献潜力评估》，《中国工业经济》2011年第4期。表示无论在高速增长还是低速增长情形下，优化能源结构对实现碳强度下降，均具有较大贡献潜力。李金昌等(42)李金昌、杨松、赵楠：《中国能源强度影响因素分析——基于分位数回归法》。也认为增加煤炭在能源消费中的比重会引致能源强度的提高。基于此，本节用天然气消费占能源总消费的比重来作为能源消费结构指标(jg)，检验技术进步能源偏向性对能源强度的作用机制。表3中列(1)和列(2)显示了MLE和面板校正标准误差方法下，能源消费结构对能源强度的影响，列(3)—列(5)分别为地区固定效应与地区时间双固定效应下使用两种方法，技术进步能源偏向性对清洁能源消费结构的影响。表3结果显示，以天然气为代表的清洁能源消费结构转变能够有效降低地区能源强度，而将清洁能源消费结构作为被解释变量时，技术进步能源偏向性一次项的系数显著为负，二次项的系数显著为正，表明技术进步能源偏向性对能源消费结构呈现显著的U型影响，这也恰好解释了技术进步能源偏向性对能源强度的倒U型作用。即初期技术进步越偏向于能源，越会增加能源的使用，特别是能源中比重较高的煤炭等非清洁能源的使用，因而能源消费结构中清洁能源占比下降；随着生产率和技术效率提升，即使技术进步朝能源偏向，但可能仅会增加能源中清洁能源使用而减少非清洁能源消费，优化能源结构进而降低总体能源强度，引导经济逐渐摆脱对非清洁能源的依赖，朝绿色环保方向发展。

表3 机制检验

四、进一步分析

(一)区域异质性分析

中国能源经济的特殊性和复杂性使单纯东中西的区域划分，不能有效揭示技术进步能源偏向性对能源强度作用的区域异质性。为此，本文借鉴张意翔等(43)张意翔、成金华、汤尚颖等：《技术进步偏向性、产权结构与中国区域能源效率》，《数量经济技术经济研究》2017年第8期。对区域划分的方法，以煤炭电网代表能源电网网络，按照煤炭资源生产和消费特点将30个省(市)划分为六个区域，每个区域内能源政策相似，且随着区域序号的增大，各区域内平均能源强度逐渐增加，设置五个虚拟变量表示区域能源消费强度特征，如(13)式所示：

(13)

其中，j=1，2，3，4，5表示区域，如果D1=D2=D3=D4=D5=0，则表明为区域6，区域划分见表4。

表4 根据电网网络的区域划分

表5显示了不同区域内技术进步能源偏向性对能源强度的影响，列(1)和列(2)分别为个体固定效应和个体时间双固定效应MLE的回归结果，列(3)为个体时间双固定效应面板校正标准误差的结果。根据列(3)的结果，整体来看技术进步能源偏向性对能源强度的影响存在明显的区域异质性，随着区域内能耗的增加，技术进步能源偏向性对能源强度由抑制作用逐渐转向促进作用。其中，技术进步能源偏向性对区域6覆盖地区能源强度的正向影响最为显著，主要原因是区域6覆盖了能源消耗较大的西部地区，技术进步带来的能源效率的提高不足以抵消经济增长对能源需求的增加，且西部地区以煤炭等非清洁能源消费为主，利用效率较低。区域2、区域3和区域5内，技术进步能源偏向性均与能源强度呈显著的负相关关系。从列(3)的回归系数可以看出，区域3内，技术进步能源偏向性对能源强度的抑制程度最大，可能原因是区域3覆盖了江苏、上海、浙江等经济较发达地区，清洁能源消费量占比较大，利用率较高，技术进步可以有效地提高企业生产率，从而降低单位产出的能耗，与其他地区相比，政府对环境的监管较严格，可有效促进清洁能源结构转型。区域1和区域4内，技术进步能源偏向性对能源强度的作用未通过显著性检验。

表5 技术进步能源偏向性对能源强度影响的区域异质性

(二)市场型环境规制政策作用效果

2011年10月，国家发改委批准北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳等七个省市作为碳排放权交易试点，碳交易作为市场型环境政策，可以通过将碳排放权商品化来提高各企业高效利用碳排放配额的积极性，促使减排成本较低的企业多减排，减排成本较高的企业少减排，从而使市场达到有效资源配置。那么碳排放权交易试点政策对技术进步能源偏向性与能源强度的关系有何影响？在此引入虚拟变量，以碳交易试点政策提出时间2012年为时间节点将北京、上海、天津、重庆、湖北、广东等六个地区(除深圳)作为处理组，取值为1，其余未列入试点的地区为对照组，取值为0，具体设置如(14)式：

(14)

表6显示了个体固定效应和个体时间双固定下MLE和面板稳健标准误回归方法的结果。从列(2)与(3)的回归结果可以看出，碳排放权交易试点政策使技术进步能源偏向性在1%的水平下显著抑制能源强度，而未纳入试点的区域，技术进步能源偏向性显著增加了单位GDP能耗，表明技术进步能源偏向性对社会总能源强度的影响受制于碳排放权交易，市场型的环境规制政策是实现有偏技术进步节能减排的重要手段。

表6 技术进步能源偏向性对能源强度影响的政策异质性

(三)政府干预型环境规制政策作用效果

由上述分析，技术进步能源偏向性对能源强度的影响呈现显著的非线性关系，环境规制被认为是政府协调经济发展与环境污染的重要手段(44)Albrizio S，Kozluk T，Zipperer V，“Environmental policies and productivity growth：evidence across industries and firms”，Journal of Environmental Economics and Management，Vol.81，2017，pp.209-226.，那么不同环境规制程度下，技术进步能源偏向性对能源强度的作用有何不同？为此，借鉴王林辉等(45)王林辉、王辉、董直庆：《经济增长和环境质量相容性政策条件——环境技术进步方向视角下的政策偏向效应检验》，《管理世界》2020年第3期。研究思路，进一步引入环境规制作为门限变量，分析技术进步能源偏向性对能源强度的门限效应。关于环境规制指数的测算，借鉴朱平方等(46)朱平方、张征宇、姜国麟：《FDI与环境规划：基于地方分权视角的实证研究》，《经济研究》2021年第6期。的方法，使用工业“三废”排放量，即工业废水排放量、固体废物排放量、工业二氧化硫和烟尘排放量与地区GDP的比值数据，构建综合测量体系，测算环境规制指数，公式如(15)式所示：

(15)

其中，n表示工业废物的种类，i代表地区，t代表时间，βnit表示t时间i地区第n中工业废物的排放量，Yit表示t时间i地区的GDP，ERit表示t时间i地区的环境规制强度，该值越大，表明环境规制强度越大。门限模型如(16)式所示：

lnyqd=α0+α1ebtpit(ER<π1)+α2ebtpit(π1≤ER<π2)+…+∑γjxijt+εit

(16)

表7显示了门限效果自检验结果，可以看出单一门限的结果显著，表明技术进步能源偏向性对能源强度确实存在环境规制的门限效应，因此本文选用单门限模型进行分析。表8呈现了门限值估计结果，环境规制的阈值为2.2794，且位于95%的置信区间内，接受门限值等于实际门限值的原假设。之后，进行相应的参数估计，表9显示了单门限模型下参数的估计结果。当环境规制小于阈值时，技术进步能源偏向性对能源强度具有促进作用，当环境规制大于阈值时，技术进步能源偏向性的系数显著为负。可能的原因是，环境规制强度较低时，企业治污成本较低，为了实现利润最大化，以低成本的煤炭等非清洁能源作为主要生产要素，技术进步能源偏向性对能源消费主要呈现出要素偏向效应，抵消了生产率提高对能源强度的抑制作用；当环境规制强度提高时，环境规制政策可倒逼企业进行绿色改革以减少生产成本中的污染治理费用，企业可能更倾向于投入清洁能源以替代非清洁能源，对清洁能源的需求增加，促进能源消费结构优化，技术进步能源偏向性对能源消费主要表现为生产率效应，可有效降低能源强度，从一定程度上也验证了“波特假说”(47)Porter M E，Van Der Linde C，“Toward a new conception of the environment-competitiveness relationship”，Journal of Economic Perspectives，No.9，1995，pp.97-118.，即环境规制在增加企业生产成本的同时，能够提高企业生产率。

表7 门限效果自抽样检验

表8 门限值估计结果

表9 门限模型参数估计结果

五、结 论

本文通过构建双层嵌套CES生产函数，采用四方程标准化供给面系统方程和广义非线性最小二乘法估算分省能源偏向性程度，并研究了技术进步能源偏向性对能源强度的作用。结果显示：(1)总体来看，技术进步能源偏向性与能源强度呈现显著的倒U型关系，可由技术进步能源偏向性的生产率效应与要素偏向效应所解释，当生产率效应占优，技术进步对能源的偏向性可有效降低能源强度，而要素偏向效应占优结果相反。(2)将天然气作为清洁能源，煤炭和原油作为非清洁能源，通过对两种能源强度的分析，发现技术进步能源偏向性对清洁能源和非清洁能源的作用呈现非一致性，对清洁型能源强度呈抑制作用，而对非清洁能源强度呈促进作用。并进一步验证了技术进步能源偏向性可通过调整能源消费结构实现对能源强度的作用。(3)市场型的碳排放权交易政策可有效实现有偏技术进步的节能作用，政府干预型环境规制政策强度不同，技术进步能源偏向性对能源强度的作用迥异，相对严格的环境规制能促进有偏性技术进步节能效应的发挥，对实现经济可持续发展具有重要意义。

目前，中国经济发展仍然以消耗煤炭等非清洁能源为主，天然气等清洁能源的消费量仅占据很小一部分。为实现经济可持续发展，第一，各地区应注重对天然气等相对清洁能源的开发利用，提高天然气的利用率，促进以煤等非清洁能源为主的生产模式向清洁能源为主的生产模式转变，逐渐优化能源消费结构，实现有偏性技术进步的节能效应。第二，中西部能耗较高的地区应充分利用技术进步的溢出效应，建立企业间与产业间的循环经济产业链，增加能源的边际产出，提高有偏性技术进步的生产率效应，减少能源消耗，实现经济发展与节能目标并行。第三，依据政府干预型环境规制与市场型环境规制的作用效果，政府对非清洁能源消耗较高的地区可提高环境规制强度，如增加环境税收等，对能源市场交易机制较为完善的地区，进行多种环境规制政策组合实施，加快推进碳排放权交易政策在各地区的普及，充分利用市场型环境规制政策的调节效应，发挥技术进步能源偏向性的节能作用，推动经济向绿色可持续方向发展。