基于能源类型的中国反弹效应测算及其分解

刘宇　周梅芳　王毅

摘要：能源问题是实现可持续发展的重大战略问题。能效改进所引起的能耗反弹问题已成为能源经济学领域的一个重要议题。针对已有研究基于复合能源维度探讨反弹效应的不足，本文通过构建一个引入反弹效应测算模块的中国静态CGE模型，研究不同类型能源效率改进的节能效果和反弹差异，并将其在生产侧和消费侧进行分解。在分别提高所有生产部门一次能源使用效率和二次能源使用效率两种情景下，我们发现提高二次能源使用效率对经济的促进作用更大，带来的能源节约也更多。就反弹效应而言，两种情景的反弹效应在9.6%-27.9%范围间，但提高一次能源使用效率带来的反弹效应要普遍大于提高二次能源使用效率带来的反弹。这意味着，能效改进的能源类型选择将关系到政策的实施效果。对反弹效应在生产侧和消费侧的分解则显示，生产侧的能效改进会刺激消费侧能耗增加，而且来自消费侧的能耗增加在二次能源品种的反弹效应中扮演了重要角色，尤其是成品油和燃气。综上，我们认为不论从经济表现还是反弹效应来看，提高二次能源使用效率都是比较理想的能源类型选择，这是以往研究未曾注意到的。同时，由于反弹效应的存在确实降低了能效政策的有效性，因此政府在制定能效政策时可通过对冲能效改进带来的能源服务价格下降来减缓能耗反弹。引导和规范居民的用能观念和用能行为也是减缓反弹效应的一个重要途径，这一点对能源需求远未饱和的发展中国家尤其重要。

关键词 ：反弹效应；能源效率；能源类型；CGE模型

中图分类号：F062.1 文献标识码： A

文章编号： 1002-2104（2016）12-0133-07

能源问题是实现可持续发展的重大战略问题。能源效率被视为是继煤炭、油、天然气以及核能之后的第五种能源[1-2]。根据IEA的估算，温控2℃目标下，2050减排量的40%将来自能源效率的改进[3]。能效已被IEA视为未来的第一能源[4]，提高能源效率已成为各国政府应对能源挑战和气候变化的重要举措。但近些年来，反弹效应的存在引发了学者们对能效政策有效性的广泛讨论[5-12]。能效改进所节约的能源可能被替代效应、收入效应、产出效应等一系列反弹机制所产生的新的能源需求部分甚至全部抵消[13-15]，这种现象被称为能耗反弹。能效反弹问题已成为能源经济学领域的一个重要议题。针对已有研究基于复合能源维度探讨反弹效应的不足，本文通过借助CGE模型，着重考察不同类型能源的效率改进的反弹差异，并将其在生产侧和消费侧进行分解，最后在此基础上揭示相应的政策含义。

1 文献综述

能耗反弹最早来源于对“杰文斯悖论”的研究[1，16-17]。Saunders[18]在Khazzoom和Brookes研究的基础上，将能效改进可能增加而不是减少能源消费的观点命名为KB假说。在Saunders[18-20]之后，学术界对反弹效应的研究进入了一个蓬勃发展的阶段，产生了丰富的研究成果。Sorrell[10]在Greening et al.[13]的基础上，按照反弹来源将反弹分为直接反弹（direct rebound effect）、间接反弹（indirect rebound effect）和宏观经济层面反弹（economywide rebound effect）三类。直接反弹是指某种能源利用效率的提高降低了与之相关的能源服务的价格，引起对该种能源服务的消费增加，从而能源需求增加。直接反弹是在静态框架下探讨的，仅限于某种特定的能源及与其相关的能源服务[13]。间接反弹则是基于动态视角，Sorrell[15]将不属于直接反弹的能耗反弹均视为间接反弹，并归纳了隐含能源效应、再支出效应、产出效应、能源市场效应、复合效应等五种作用机制。将直接反弹和间接反弹都考虑在内，即为宏观经济层面反弹。宏观经济层面反弹反映了整个经济系统对局部能效改进作出的所有调整，关系到最终的节能效果，因此近些年来尤其受关注[12，21]。

中国作为一个高耗能的发展中大国和面临巨大减排压力的发展中国家，高度重视通过提高能效来缓解能源-资源-环境等发展约束。但值得注意的是，近年来部分学者提出发展中国家的反弹效应可能更大。Van den Bergh[12]提出了多个发展中国家更应该关注反弹的原因，其中一个是发展中国家的能源成本要远大于低廉的劳动力成本，因此能效改进将带来可观的再支出效应，从而导致能源需求增加。另外一个是发展中国家居民的能源需求远未饱和，能源服务价格下降将刺激居民通过提高能耗追求更舒适的生活。Sorrell[10]也是基于发展中国家能源需求远未饱和的原因，提出发展中国家反弹可能更大。Energy Policy[9]关于反弹效应的一期特刊也得出了低收入国家反弹效应可能更大的观点。在以上背景下，探讨中国能效政策的反弹效应就非常具有现实意义。

Glomsrd and Wei[22]通过一个中国CGE模型研究洁净煤技术的发展对中国经济和环境的影响，结果显示总能耗增加了2.5%，煤炭使用量增加了10.3%，CO₂排放增加了0.5%，也就说洁净煤技术发展所带来的能源节约和环境效益被完全抵消。在Glomsrd and Wei[22]之后，国内学术界开始关注中国的能耗反弹问题，近些年形成了不少研究成果。按照研究角度和研究进展，大致可以分为以下几类：①空间维度，包括测算行业反弹、居民领域反弹、以及宏观经济层面反弹[2，23-28]；②时间维度，从测算短期反弹到研究长期反弹[25，29-31]；③探索能效改进的行业选择，以实现更低的反弹和更好的节能效果[32-33]。已有文献的研究方法和对象不尽相同，测算的反弹效应从超级节能到回火效应均有出现，但主要集中在25%-75%之间。

国内外相关研究多是在复合能源的维度上探讨反彈问题。实际上，由于不同类型能源投入产出结构的差异，不同类型能源的效率改进带来的能耗反弹是存在较大差异的。

因此应该在考虑能源异质性的基础上探讨反弹问题，从而甄选出更理想的能效改进能源类型选择。

同时，将宏观层面反弹在生产侧和消费侧进行分解，有助于了解宏观反弹的形成机制，从而探索可能的减缓反弹的措施。

2 模型及情景设计

2.1 本文的CGE模型

一般均衡模型能够评估经济系统一系列复杂变化的最终效果并捕捉主要影响因素，因此被广泛用于测算不同国家能效改进的宏观反弹[5，34-38]。本文采用的是由中国科学院科技政策与管理科学研究所和澳大利亚Victoria大学CoPS中心联合开发的中国静态CGE模型。模型以国家统计局公布的2007年中国135部门投入产出表为基础，包括135个部门，3种初级要素（劳动、资本、土地），6个经济主体（生产、投资、居民、政府、国外、库存），以及8類流通服务[39]。

模型假设企业追求成本最小化，生产是一个多层的嵌套结构（见图1）。除顶层是中间投入、复合能源及初级要素基于Leontief关系嵌套，其他层嵌套均是基于CES关系。商品的总供给包括国产和进口两种，两者之间存在不完全替代关系[40]。商品的最终需求包括：居民消费、政府支出、投资、出口和库存。其中，居民在预算约束下最大化KleinRubin效用函数，通过线性支出系统（LES）分配对不同商品的消费。投资决策与生产决策相同，依据成本最小化原则选择最佳投资品组合。政府支出和库存由基期数据外生确定。进口采用小国假设，即进口价格外生。出口采用大国假设，出口需求与出口价格反向变动。当模型达到均衡时，市场存在两个特征：市场出清和零利润。

关于能源投入进入生产函数的方式，目前尚没有定论[5，38，41]。考虑到能源也是一种产品，本文仍然将能源作为一种中间投入，而不是与初级要素进行嵌套。我们的模型刻画了5种能源品，包括煤炭、原油和天然气（下文简称油气）、成品油、电力以及燃气。生产函数中不同能源投入品之间的替代弹性借鉴GTAPE，均是0.5，其中，在能源生产部门能源投入品之间不存在替代[42]。这是因为在能源生产部门，能源投入品主要是用作原料，而不是动力，因此可替代性很小。

本文采用短期闭合：①资本市场：资本总量固定，在行业间也不能自由流动，因此各行业的资本回报率是不同的，从而影响投资；②劳动力市场：劳动力可以在部门间自由流动，实际工资不变，总就业量由模型内生决定。

2.2 宏观反弹效应的测算及分解

反弹效应通常被表示为预期节能效果的一定比例[15，43-44]。因此，30%的反弹效应，意味着预期节能效果的30%被抵消，即只实现了预期节能效果的70%。反弹效应超过100%，则意味着能效改进非但没有产生任何节能效果，反而进一步刺激了能源消费，即产生回火效应。

通过公式（8），我们可以宏观层面反弹分解成生产侧反弹和消费侧能耗变动，而且可以判断具体来自消费侧的哪一项，从而可以探讨可能的减缓措施。

2.3 情景设计

区别于已有研究通过冲击复合能源的能效来研究反弹，本文研究改进不同类型能源的能效的反弹差异。一次能源和二次能源是对能源品种最本质的一种划分，因此本文研究一次能源和二次能源的反弹差异。由于模型数据库中并没有统计一次能源和二次能源，因此在后续模拟冲击和结果展示上需要借助煤炭、油气、成品油、电力和燃气等5种能源来实现。

本文针对性地设计了以下两种模拟情景：

情景1（S1）：所有生产部门使用一次能源的效率提高5%（大部分学者都采用了5%的无成本效率改进假定，因此本文也采用这一比例，使我们结果有一定的可比性）。具体做法是同时提高各行业使用煤炭和油气的效率。

情景2（S2）：所有生产部门使用二次能源的效率提高5%。具体做法是同时提高各行业使用成品油、电力和燃气的效率。

需要说明的是，2.2节所涉及到的能耗及其份额均是以物理量来衡量的，并非价值量。由于能源平衡表仅提供了7个行业的能源消费量，而2007年中国投入产出表有135个部门，也就是说能源消费量的部门分类要远远比IO表粗，在缺乏能源价格数据的情况下，我们也采用Jiang et al[45]的做法，借助IO表的能源使用结构来拆分能源平衡表的能源消费总量，从而得到各子部门的能源消费数据。

我们根据2.2节的公式（5）和公式（6）在本文的CGE模型中增加了反弹模块。由于总能耗反弹的计算涉及到一/二次能源的重复计算以及不同类型能源的可加性问题，现有的方法和数据均不允许我们这样做，因此本文仅计算基于某一特定能源品种的反弹效应，比如我们只计算提高煤炭使用效率导致的整个经济对煤炭消费的反弹，而不计算提高煤炭使用效率导致的整个经济总能耗的反弹。在以后的研究中，我们将重点解决这个不足。

3 模拟结果分析

3.1 宏观经济影响

表1给出了主要宏观经济指标在S1和S2两种情景下相对于基期的变化。两种类型的能源效率改进都会给经济带来积极影响，但改进二次能源使用效率对经济的促进作用更大。具体来看：

（1）GDP在两种情景下均出现明显上涨，但改进二次能源使用效率对经济的促进作用是改进一次能源使用效率的2倍左右。能效提高相当于技术进步，因此对经济有促进作用。由于二次能源在各行业的能耗中占更大比重，因此对经济的促进作用更大。

（2）投资和居民消费都有不同程度的增长，仍然是改进二次能源的拉动效果要好于改进一次能源。能效改进首先受益的是高耗能行业，而这些行业同时也是资本密集型行业，因此这些行业产出的扩张会拉动投资需求。居民消费增加主要得益于要素报酬的增加，包括资本报酬和劳动报酬。

（3）两种情景下，居民消费价格水平均小幅上涨。CPI上涨主要是由于资本要素价格上涨。经济规模扩张将拉动对要素的需求，包括资本要素和劳动要素，在短期资本存量固定的情况下，将拉动资本价格上涨。餐饮、房地产等资本密集型行业在居民消费结构中比重较大，从而导致CPI小幅上涨。CPI的上涨还将带动名义工资上涨。

（4）进出口都有小幅下降，但原因截然不同。出口减少的直接原因在于要素成本上涨导致出口价格上涨，从而需求减少。进口受经济规模扩张、高耗能产品竞争力增强和能源需求减少三种效应的交叉影响。从结果来看，后两者占主要作用，导致总进口减少。

3.2 能耗变动

两种类型的能源效率改进的节能效果差异是我们关注的重点。图2给出了两种能效改进情景下，经济总体对5种类型能源的需求变动。显然，提高二次能源使用效率的节能效果要优于提高一次能源使用效率。

我们可以明显发现，提高二次能源使用效率时，经济对所有5种类型能源的需求都是下降的；但提高一次能源使用效率时，仅一次能源的需求是下降的，二次能源几乎都是增加，仅电力微弱下降。造成这种差异的直接原因在于一次能源和二次能源之间的能源转换关系。一次能源是二次能源的主要中間投入品，因此提高一次能源使用效率将直接降低二次能源生产部门的成本，从而价格下降，需求增加。这样的关系存在于原油和成品油（原油占成品油生产中间投入的79%）、天然气和燃气（天然气占燃气生产中间投入的63%）中。从图2我们就可以直接验证，提高一次能源使用效率时，经济对成品油和燃气的需求是增加的。电力的需求之所以没有增加的原因在于，尽管电力是煤炭的主要去向，但在电力的中间投入中煤炭只占15%，因此电力的成本并没有下降到足以引起对其需求增加的程度。

同样的原理可以用于解释提高二次能源使用效率时，所有5种类型能源需求的全面下降。提高二次能源使用效率，首先会导致对二次能源的需求减少。同时，由于二次能源是一次能源的主要去向，所以二次能源本身需求减少的同时，仍然能够较好地通过二次能源产出的下降抑制对主要上游一次能源的需求，从而一次能源的需求也下降。35%的煤被用于生产电力，78%的原油被用于炼油，因此提高二次能源使用效率时，这两种一次能源的需求也跟随下降。

另外，我们可以发现，提高二次能源使用效率时对一次能源需求的抑制作用也是较好的。在S2情景下，煤炭和油气的下降程度并没有比S1时差很多。两种类型能源效率改进带来的这种能耗变动差距，再次说明了考虑能源异质性的重要性。

3.3 反弹效应及其分解

在考虑预期节能效果的基础上比较对预期节能效果的实现程度，也就是比较反弹大小。表2列出了两种情景下5种能源的反弹效应及其在生产侧和消费侧的分解。显然，不同类型能源的反弹效应是存在差异的，具体来看，我们可以发现：

（1）两种类型的能源效率改进均出现了反弹，且明显不同于基于复合能源的测算结果。与基于复合能源测算的30%-53%的反弹相比[2，23，27，29]，本文测算的基于单一类型能源的反弹效应范围在9.6%-27.9%之间。

（2）一次能源的反弹效应要普遍大于二次能源的反弹效应。从表2可以看到，一次能源里煤炭和油气的反弹效应要大于除电力以外的所有二次能源。原因在于一次能源在二次能源的生产投入中占很大比重，因此提高一次能源使用效率一方面很有利于二次能源生产部门扩张，形成对一次能源的需求反弹；另一方面，经济扩张增加对二次能源的需求，从而对一次能源投入品的需求也进一步增加，所以一次能源的反弹效应比较大。

（3）生产侧的能效改进会带来消费侧的能耗增加。对所有五种类型能源反弹效应的分解均显示，消费侧的能耗是增加的，而且在某些能源的反弹中贡献突出。比如，在成品油和燃气的反弹中，整个经济对这两种类型能源的反弹基本上来自消费侧能耗的增加，其中成品油主要来自出口，燃气则来自居民消费。电力的反弹中也有一半来自居民消费。总体来看，来自消费侧的能耗增加对二次能源反弹的贡献更大。

4 结 论

针对已有研究基于复合能源维度探讨反弹问题的不足，本文通过构建一个中国静态CGE模型，研究不同类型能源效率改进的节能效果和反弹差异，并将其在生产侧和消费侧进行分解。在分别提高所有生产部门一次能源使用效率和二次能源使用效率的情景下，我们发现不论从经济表现还是节能效果来看，提高二次能源使用效率都是比较理想的能源类型选择，这是以往研究未曾注意到的。就反弹效应而言，提高一次能源使用效率带来的反弹效应要普遍大于提高二次能源使用效率的反弹。对反弹效应在生产侧和消费侧的分解则显示，生产侧的能效改进会刺激消费侧能耗增加，而且来自消费侧的能耗增加对二次能源品种的反弹贡献突出。

本文的研究显示，能效改进带来的反弹幅度还是比较小的，能效政策仍然是一个比较理想的应对能源挑战和气候变化的政策选择。我们的结果可以从以下几个方面对能效政策设计提供参考：

（1）不同类型能源的效率改进的节能效果和反弹效应存在差异。政府在出台能效政策时是区分能源类型的。二次能源是比较理想的能效改进能源类型选择。

（2）关注生产侧能效改进对消费侧的影响。在两种生产侧能效改进情景中，消费侧的能耗都是增加的，而且对二次能源品种反弹的贡献突出。这也从侧面说明了我国居民的能源需求还未饱和，能源服务价格的下降将进一步刺激居民通过提高用能追求更舒适的生活。这一点对其他发展中国家制定能效政策也有参考价值。因此，需要在居民部门配套相关政策，来引导居民用能行为和用能观念。

（3）实施碳税、能源税等能源价格政策，来减缓能耗反弹。能效改进引起能源服务有效价格的下降是导致能耗反弹的根本原因，因此可以依靠征收能源税、碳税等措施来提高能源成本，从而对冲能效改进带来的用能成本下降，这一点在已有研究中均有提到。具体的对冲效果还要取决于实证模拟，这也是本文下一步的研究重点。

（编辑：刘照胜）

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Abstract Rebound effect derived from energy efficiency improvement has been widely invested. However， most of studies focus on the rebound effect of the energy composite level and neither distinguish nor compare different energy type. This study adopted a ChinaCGE model involving 135 sectors to investigate the rebound effect of different types of energy and further decomposed the rebound effect into production rebound part and final demand component. A onceoff costless 5% energy efficiency improvement of using primary energy and secondary energy was imposed， respectively， in all the production sectors. The results showed that improving efficiency of using secondary energy had a larger positive impact on GDP with better energy conservation. In general， improving efficiency of using primary energy showed the larger rebound than improving efficiency of using secondary energy with rebound effect in the range of 9.6%-27.9%， which implied that the choice of energy type was a key factor to the effectiveness of energy efficiency policy. It further decomposed the rebound effects into production component， and final demand component， and showed that final demand component had positive contributions to rebound， and in particular， had outstanding contribution on the rebound of secondary energy including oil products and gas supply. We concluded that improving efficiency of secondary energy was a better energy type choice for effective energy efficiency policy design. And complementary policies of increasing the price of energy service could be adopted to reduce rebound effect. In addition， the paper points out that the policy makers should also guide and regulate the energy consumption behaviors of the households. We argue that this is especially relevant for developing countries who are far from saturation in their consumption of key energy services.

Key words rebound effect； energy efficiency； energy types； CGE model