四川省全要素能源效率差异分析

宋淑琳 张淑英

(西南石油大学 经济管理学院，四川 成都 610500)

0 引 言

为了实现经济的可持续发展，四川省各级政府出台了一系列节能减排的政策和措施，以提升能源效率、促进节能减排工作的完成。目前来看，四川省的能源利用效率不仅低于发达国家的整体水平，而且在我国也处于较低水平。提升四川省能源效率，优化能源消费结构既是推进生态文明建设的关键举措，又是支撑我国经济可持续发展的重要基础，同时还是建设美丽、繁荣、和谐四川的重要途径。尤其是在我国经济“新常态”化下，能源效率的提升对于生态文明建设和经济发展日益重要。在此从能源种类和不同区域两个角度对四川省全要素能源效率差异进行分析与探讨。

1 相关文献综述

当前对全要素能源效率的研究方法包括随机前沿分析法(SFA)、非参数方法(DEA)及基于生产理论框架的能源效率法(PDA)。DEA方法是将资本、劳动、能源等投入和产出(GDP)纳入DEA模型中，DEA所达到的目标和实际的能源投入的比值即为全要素能源效率值。例如，吴文洁、王晓娟等在非径向、非角度 SBM-DEA模型分析框架下，测算了我国各个省份全要素能源效率。[1]119-124陈佳、陈文焱等运用Undesirable-DEA模型探索其共同前沿全要素能源效率，并选取中国东部、中部10省域的能源投入、固定资产投资、就业人口与工业产出等指标进行研究，结果发现，所选东部的平均全要素能源效率显著高于中部。[2]5-10由于DEA分析法适于分析多投入、多产出的决策单位绩效，且具有单位不变性特点，因而没有必要确定投入产出的生产函数关系，且不受主观权重设定的影响，因而能有效分析包含复杂生产关系决策单位的效率。Mukher Jee K利用DEA方法测算了1970—2001年美国能耗量最大的6个行业的能源效率，结果显示：纸制品行业的能源效率最高。[3]76-96池文豪通过DEA方法分别分析了分区域的我国全要素能源效率，结果显示：中国各区域之间全要素能源效率发展不平衡的趋势，东部最高、中西部次之，中西部地区是中国提高整体全要素能源效率的潜力区域。[4]张谦，宋辉等采取可变规模报酬(VRS)的DEA法计算了江苏省13个地级市2006—2015年的全要素能源效率，然后运用Malmquist指数对江苏省13个地级市的全要素能源效率变化实行分解。[5]59-61由于传统的CCR模型是径向的，未将投入产出的松弛性问题纳入探讨，从而出现经济效率测算结果的误差，而SBM模型在处理非期望产出问题时考虑了松弛变量，既处理了传统CCR模型的投入产出松弛性问题，又涵盖了非期望产出对环境效率测度的影响。冉启英、王倍倍等基于SBM的方向性距离函数的Malmquist-Luenberger指数，测算了我国各省全要素能源利用效率变动情况。[6]47-53

总之，已有文献虽然对能源效率进行了大量的探讨，但仍然存在一些不足之处。因此，采用Undesirable-SBM-windows-DEA模型测算四川省各地区能源投入的松弛变量和目标值，同时测算出全要素能源消费效率，并针对四川省能源效率不高的问题提出了改进建议。

2 模型构建

数据包络分析(DEA)是运筹学、管理科学与数理经济学交叉研究的一个新领域。它是根据多项投入和多项产出指标，利用线性规划法，对具有可比性的同类型单位进行相对有效性评价的一种数量分析方法。Charnes提出的DEA窗口模型(DEAWindows Model)可以有效解决一般数据包络分析的一些问题，并可以利用移动平均法来考察决策单元效率随时间变动的情况，使决策单元不但能够与同一时期其他决策单元进行比较，而且还能将同一个决策单元的不同时期作为不同的决策单元通过增加样本数来获得更加真实的效率评价。假设窗口的宽度为d，则窗口的数量为w=T-d+1，每个窗口内的决策单元数量为d*J，这则相当于每个时期DMU数量的d倍。一般情况下，为了达到效度和信度的平衡，窗口的宽度可以设定为d=3或d=4。

传统DEA模型较好的情况是投入越少，产出越多，但在现实中，对于产出的结果，可能是符合预期的收益，也可能是对预期收益具有抵消作用的负收益，称之为期望产出和非期望产出。假设有J个DMU，每个决策单元有I个非能源投入Zij，K个能源投入ekj，Q个期望产出yqi，L个非期望产出uij。因此，含有非期望产出的DEA窗口模型可以用以下公式表示。

(1)

m=1,2,…,(T-d+1);n=1,2,…,d

3 数据来源与说明

在Undesirable-SBM-windows-DEA模型的基础上，具体分析四川省18个地区能源投入的松弛变量和目标值。为此，选择1999—2016年四川省18个地区的面板数据作为样本。其中，投入指标包括资本存量、劳动力，各地市煤炭、石油、天然气、电力能源消费量；期望产出指标为各地区产出；非期望产出指标用二氧化硫排放量来衡量。另外，资本存量主要根据单豪杰的方法推算出1999—2016年四川省18个地区的资本存量；劳动力用各地区的就业人员来表示；各种能源消费量以万吨标准煤为单位的历年各地区的消费量表示；期望产出用四川省各地区历年实际GDP 表示；非期望产出以各地区的二氧化硫排放量表示。资本存量和GDP 均换算成以2000 年为基期的不变价。原始数据来源于历年《四川省统计年鉴》《中国城市统计年鉴》。

由于甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州和凉山彝族自治州无法找到上述所有指标数据，从而无法对这三个地区进行实证分析。为了更科学地分析成都市在四川省能源消费中的特殊性，特将成都市列为一个地区进行研究。见表1。

表1 经济区划分

4 四川省全要素能源效率分析

根据四川省及其市州1999—2016年的面板数据，采用Undesirable-SBM-windows-DEA模型，测算出四川省各个地区能源投入的松弛变量和目标值；然后根据Hu J L.Wang S C的方法计算全要素能源效率。全要素能源效率(TFEE)=(实际能源消费量-调整能源消费量)/实际能源消费量，即全要素能源效率(TFEE)=目标值/实际能源消费量。最后，根据计算结果推算各个地区在每一个时点的全要素能源效率的平均值3206-3217。

4.1 四川省全要素能源效率发展状况

(1)四川省全要素能源效率呈“N”+“W”趋势。四川省全要素能源效率平均值在1999—2005年呈 “先上升后下降再上升”的 “N”型趋势；2006—2008年较为平稳；2009—2016呈“先下降后上升，再下降又上升”的“W”型趋势。见图1。

四川省于20世纪末才步入工业化初级阶段，加之2001年四川省实施 《能源法》，使1999—2002年能源效率迅速上升；2001年西部大开发战略的实施使得四川省污染严重、 导致2002—2004年的能源效率降低。2012—2013年四川省进入工业化加速期，大批重大项目的投资，使2014年能源效率又下降一个点。2014—2016年在国家“大力推进生态文明建设”的战略决策下，四川省严控钢铁、有色金属冶炼等高污染、高耗能项目，从而使四川省能源效率逐步上升。见图2。

(2)成都能源效率损失较少。由表1、图2可知，四川省各经济区的全要素能源效率平均值从高到低依次为成都市(0.972 7)、川中地区(0.902 7)、川西地区(0.900 6)、川南地区(0.844 3)和川东北地区(0.842)。成都市、川中地区、川南地区和川东北地区的能源效率变化与四川省变化趋势大体一致，川西地区的能源效率平均水平较高，其原因主要是从2005年开始，攀枝花市各级政府通过多方面措施积极建设环境保护模范城市，使得当地能源效率大幅度提升。见表2。

(3)煤炭和天然气波动较大，石油和电力较为平缓。全要素能源效率平均值从高到低依次为石油(0.929)、电力(0.916 9)、天然气(0.908 7)和煤炭(0.899 2)；从变化趋势来看，2000—2016年全要素能源效率变化起伏最大的分别是煤炭和天然气，而石油和电力的变化趋势相对较为平缓。见图3。

由图3可知，不同能源的全要素能源效率最高值均出现在2002年(0.993 2)；煤炭全要素能源效率最低值出现在2014年(0.816 4)， 天然气的利用效率最低值出现在2010年(0.795 4)。2014年煤炭全要素能源效率下降主要是因为2014年我国煤炭产能过剩，煤炭价格大幅下降，导致煤炭消费增加。2010年天然气全要素能源效率下降主要是当年四川省工业经济增长迅速和LNG的推广，以及2010年陆上天然气出厂基准价格的提高使天然气供给量增加，导致当年天然气消费量大增。

1999—2016年四川省不同能源全要素能源效率平均值见表3。

图1 1999—2016年四川省全要素能源效率平均值变化趋势

图2 1999—2016年四川省各地区全要素能源效率平均值变化情况

年份四川省成都川中川东北川西川南19990.731 91.000 00.627 10.593 80.785 90.532 520000.907 41.000 00.877 70.875 00.933 50.794 420010.957 21.000 00.960 60.915 10.988 00.892 620020.993 11.000 00.993 80.979 90.978 80.993 620030.914 00.940 30.908 30.892 70.856 30.899 220040.854 80.884 80.867 50.814 30.777 10.821 620050.938 21.000 00.949 30.871 40.772 60.892 320060.937 71.000 00.942 60.885 70.776 10.888 420070.929 61.000 00.930 80.861 30.806 90.881 620080.929 31.000 00.925 10.898 10.800 10.855 620090.929 21.000 00.916 00.880 60.925 80.860 120100.881 10.921 30.881 60.817 20.987 40.845 820110.892 90.959 20.885 90.819 20.932 10.836 320120.929 11.000 00.925 40.850 81.000 00.850 820130.936 71.000 00.947 00.853 61.000 00.854 420140.853 90.887 60.874 90.775 50.889 80.816 320150.874 90.915 00.887 40.781 71.000 00.837 920160.925 51.000 00.946 80.790 41.000 00.844 3

注：按照四川省五大经济区进行分区，成都单列，因缺少甘阿凉数据，所以无川西北，川西仅有攀枝花数据。

图3 1999—2016年四川省各能源全要素能源效率平均值变化趋势

能源种类年 份1999200220052008201120142016总体0.731 50.993 20.938 80.929 80.892 80.853 60.925 2煤0.723 60.993 30.932 00.926 80.891 20.816 40.925 5石油0.750 40.99 30.967 60.939 10.920 70.901 10.925 5天然气0.734 50.993 00.950 90.944 20.853 50.896 70.923 1电力0.763 00.992 90.937 60.922 10.902 10.883 50.925 5

注：由于篇幅限制，这里仅列出部分年份数据。

4.2 四川省各地区煤炭全要素能源效率

(1)煤炭全要素能源效率出现两次低点。从时间角度来看，四川各地煤炭全要素能源效率波动较为剧烈。1999—2002年四川各地煤炭全要素能源效率提升迅速，并于2002年出现极大值；2002—2004年四川煤炭全要素能源效率呈下降趋势，其原因主要是由于西部大开发的推进导致的；2005—2013年四川煤碳全要素能源效率比较平稳。2013—2014年四川各地煤炭全要素效率均明显下跌，2014年之后，四川各地煤炭全要素能源效率又再次上升及四川省相关政策的实施，促使了煤炭利用效率的上升。见图4。

图4 1999—2016年四川省煤炭全要素能源效率平均值变化趋势

由图4可知，成都的煤炭全要素能源效率与其他地区相比较高，接近最优前沿水平。其中，川中(0.895 8)与川西(0.892 1)利用水平较为接近，川南(0.837 1)和川东北(0.832 9)利用水平较为接近。成都市产业结构较为合理，第三产业比重四川省最高。成都经济的快速发展对川中地区起到了较大的带动作用，使川中地区煤炭平均能源效率增高。川西地区煤炭全要素能源效率大幅上升，其原因主要是2005年川西开始优化产业结构，促进了钢铁产业的精细化发展。川南地区传统产业占比较高，川东北地区初级工业，尤其是高耗能企业比重大，因而川东北地区全要素能源效率较低。

(2)四川各地煤炭利用效率差距较大。煤炭全要素能源效率最高的地区为雅安市(0.986)，最低的地区为乐山市(0.7195)。雅安市的煤炭资源相对来说较为贫乏，但雅安市水电业发达，促使雅安市煤炭利用效率较高；乐山市煤炭利用效率最低，其原因主要是乐山市煤炭资源虽然丰富，但煤炭开采量大，同时，乐山市的传统产业主要是冶金建材等高耗能产业，导致乐山市煤炭利用效率偏低。

4.3 四川省各地区石油全要素能源效率

(1)四川各地区石油全要素能源效率变化趋势较为平缓。四川各地的石油全要素能源效率变化趋势较为平缓，1999—2002年呈上升趋势，2002—2011年一直走低，2011—2016年呈现“先上升再下降再上升”的“N”型趋势。2002—2014年四川省第二产业的迅速发展以及汽车拥有量的大幅增加导致石油能源效率降低。2014年党的十八大提出“大力推进生态文明建设”口号以来，四川省鼎力推动节能减排工作，促使四川省各地市石油能源效率逐步提升。见图5。

(2)成都石油利用效率最高。 石油全要素能源效率从高到低依次为成都市(0.988 4)、川西地区(0.932 5)、川中地区(0.923 5)、川东北地区(0.873 4)和川南地区(0.872 6)。攀枝花从“十一五”时期开始大力发展清洁能源，推进钢铁产业精细化发展，使得攀枝花石油利用效率提升较快。川东北和川南地区高耗能产业较多，技术水平相对落后，尤其是川南地区化工产业的聚集，导致石油利用效率降低。总体来看，四川各地区的石油全要素能源效率均高于煤炭全要素能源效率。

图5 1999—2016年四川省平均石油全要素能源效率变化情况

(3)各地区石油利用效率平均水平差距最小。石油全要素能源效率较高的地区主要有雅安(0.994 6)、自贡(0.988 6)和成都(0.988 4)，较低的地区主要有乐山(0.766 1)和广元(0.769 5)。成都经济水平发展较为均衡，其石油的消费利用效率总体偏高。自贡、雅安在目前的技术条件下，能源效率提升空间较小。乐山和广元经济发展较慢，发展方式粗放，尤其是高耗能产业，如化工、建材较为集中，乐山市的汽车拥有量年均增长率超15%，石油全要素能源效率难以提升。

4.4 四川省各地区天然气全要素能源效率

(1)四川各地天然气全要素能源效率波动较为明显，其波动趋势较为一致。1999—2010年，四川各地天然气全要素能源效率波动剧烈，其原因主要是四川省天然气勘探开发得到大力发展，但天然气产业链下游的消费利用市场发展缓慢，与上游开采工作有所脱节。2010—2016年，四川各地区天然气能源效率均呈上升趋势，其原因主要是随着人们对地质勘探认识的深化和工程技术的进步，天然气勘探产量增加较快，同时，国家大力实施“煤改气工程”、“蓝天工程”，使天然气消费量持续增加，设备利用技术不断改进，同时，2015年天然气价格的并轨及大幅下调，使四川省天然气全要素能源效率不断上升。见图6。

图6 1999—2016年四川省天然气全要素能源效率平均值变化情况

(2)四川五大区天然气全要素能源效率呈三级阶梯分布。由于攀枝花地区暂未通天然气，因此，对天然气全要素能源效率的分析排除了川西地区。总之，四川天然气全要素能源效率平均水平从高到低依次为成都市(0.971 7)、川中地区(0.905 5)、川南地区(0.844 8)和川东北地区(0.843 5)，成都市和川中地区由于重视清洁能源发展，尤其是持续扩大天然气覆盖面，能源效率接近最优水平；川东北和川南地区经济发展过度依赖工业的增长，且川东北和川南地区第二产业中的传统工业，如建材、油气化工、食品加工等占比较大、能耗高，天然气利用效率较低。

(3)四川各地区天然气全要素能源效率差异在2006年之后逐步扩大。2010年全国范围内的“上产”，使四川省天然气产量与2009年相比增长20.5%，但供给的大幅增加导致了四川各地天然气利用效率的下降。其中，最高地区为雅安市(0.988 8)，最低地区为广元市(0.751)。雅安市不仅重视生态环境建设和清洁能源的发展利用，而且也比较重视天然气的利用效率；广元市工业化率不高，工业偏重于资源开发和初加工等，因此，虽然广元天然气资源丰富，但其综合利用较低。

4.5 四川省各地区电力全要素能源效率

(1)四川全要素能源效率波动趋势相对较为平缓。从时间角度来看，四川各地的电力全要素能源效率在1999—2002年不断上升，2002—2004年有所下降，2004—2016年虽有所波动，但幅度较小。2004—2011年四川省第二产业所占比重不断上升，工业用电大幅增加，导致能源效率小幅走低。2012—2016年，随着四川经济水平的逐步提高，产业结构的不断优化，水电、太阳能等产业的快速发展，“西电东送”工程的完工以及节能减排战略的实施，使得四川电力能源效率不断提升。见图7。

(2)川西上升明显，其他地区波动较为平缓。

图7 1999—2016年四川省电力全要素能源效率平均值变化情况

四川各经济区电力全要素能源效率从高到低依次为成都市(0.983 6)、川中地区(0.914 5)、川西地区(0.914 4)、川东北地区(0.851 4)、川南地区(0.851 2)。成都、川中、川东北、川南地区变化趋势与四川省平均水平趋同，川西地区在2006年之后波动上升。成都市和川中地区新兴战略产业发展势头较好，工业用电进入低速稳定增长状态，使该地区电力利用效率提高；攀枝花市在建设环保城市的同时，大力促进清洁能源——水电等的发展。

(3)四川各地区间电力全要素能源效率差距较大。电力全要素能源效率最高的地区为雅安(0.993 6)，雅安是国家十大水电基地之一，自2005年起，雅安进行电力体制改革以来，通过构建“一张网”工程，促使水电“绿色”能源开发，使雅安电力利用效率提高；最低的地区是乐山(0.741 8)，乐山作为四川的重要化工基地，其传统产业基础庞大，从而导致乐山市电力能源效率降低。

5 四川省全要素能源效率优化建议

(1)能源效率较高地区充分发挥“领头羊”作用。成都、绵阳、德阳、雅安等地区在1999—2016年全要素能源效率虽已处于最优状态，但与发达国家同一发展阶段的平均水平相比，仍有较大差距。因此，这些地区应充分利用自身优势，进一步提高科技水平，在环境保护和能源节约等方面发挥带头作用，特别是在环保政策的实施过程中应起遵循作用。同时，进一步优化生产要素配置，充分发挥各个生产要素的贡献，促使产出最大化。

(2)能源效率较低地区应积极提高能源利用效率。四川能源效率的提升关键在于低水平地区要尽快提升能源效率，如川东北、川南等地区在今后的发展过程中，要积极借鉴能源效率较高地区的经验，严格遵循环保政策要求，不断提高本地区的科学技术和环保技术水平，把污染物的排放控制在合理的范围之内。同时，能源效率较低的地区应合理配置产业资源，充分发挥各生产要素的作用，严格杜绝能源投入冗余的现象，全力提升落后地区的能源利用效率。

(3)提高不同种类能源的效率。具体地：煤炭能源效率的提升应从以下几个方面入手，淘汰过剩产能，严格控制煤炭总量和合理利用煤炭能源；积极发展天然气下游产业，杜绝粗放的经济发展方式，不断提高和稳定天然气利用水平，避免天然气使用的大起大落现象。

(4)优化产业结构、转变经济发展方式。具体从以下几个方面进行改善：一是优化川东北、川南地区的产业结构，在“天府之国”良好的农业基础上不断提高农业生产率。合理控制第二产业比重，防止过度依赖工业，同时积极发展第三产业。充分发挥四川省的旅游和资源优势，扩大第三产业比重；二是调整工业结构，四川各地应大力发展高新技术产业和节能环保的低碳产业，降低高耗能产业比重；三是转变经济发展方式，提高全社会技术水平和自主创新能力，促进四川省经济的可持续发展。

(5)持续推进生态文明建设。具体地：一是建立健全环保相关法律、法规制度；二是建立环保奖励体系。三是通过各种政策鼓励当地发展，对一些藐视环境治理的行为应从重从严处理。