京津冀能源利用秩序及耦合治理研究

陈 凯，李鹏飞，焦 阳

(1.东北大学工商管理学院 辽宁 沈阳 110819；2.东北大学秦皇岛分校 河北 秦皇岛 066004)

0 引 言

2015年中央政治局提出并通过《京津冀协同发展纲要》，将京津冀三地协同发展提上日程，后在我国“十三五”规划中再次提出，使得三地联合协同发展正式启动。能源作为一个国家、地区发展的基础，是经济建设的原动力，因此京津冀地区能源利用秩序受到了各级政府的关注。本文测评京津冀能源利用秩序求得三地区能源耦合度与耦合协调度，旨在分析其能源利用耦合协调发展状态，并提出相关建议。

1 能源利用研究

国外对于能源利用的研究始于 20世纪 70年代石油危机后，西方学者多从技术创新[1]、价格[2]、城镇化[3]、组织合作[4]、国家发展阶段[5]等影响能源利用的因素着手进行研究。全要素能源效率评价法应用较广，Hu等[6]基于全要素生产率框架定义了全要素能源效率指标；Makridou等[7]运用 DEA-Malmquist分析法探索了2000—2009年欧盟国家高耗能行业的能源效率；Qin等[8]运用基于 DEA 模型的 Malmquist Luenberger生产率指数计算了中国沿海地区的能源效率。

国内对于能源利用的研究多受现代西方经济学“效率”理论的影响，对于能源利用的研究多集中在能源利用效率的测度与能源效率的影响因素评价方面。周春应等[9]运用非参数 DEA 方法分析了特定耗能行业的能源利用技术效率、规模效率和纯技术效率等问题。宋晓薇等[10]以长三角地区的 24个地级市为研究标的，深入阐释了技术溢出视角下对外直接投资对全要素能源效率的作用机制和影响机理。张沈生等[11]构建了综合反映能源节约能力、能源高效利用能力、污染排放水平以及污染处理能力的能源综合利用效率测算指标体系，提出了研究市域能源利用效率的新方法。

近年来关于能源系统耦合协调的研究渐多，于凤玲[12]利用主成分分析结合一般耦合协调模型、灰色耦合协调模型以及熵变方程法对我国的经济与能源之间协调发展关系进行了研究。郑丽等[13]建立了中国能源与金融系统耦合协调发展模型。方兰等[14]则通过构建耦合协调度模型建立了水资源子系统和能源子系统指标体系。但对于正处于发展状态的京津冀能源系统耦合协调的定量研究几乎没有。本文通过对京津冀能源利用秩序的耦合协调度进行测度，进而分析其耦合治理情况。

2 秩序理论

秩序是中国传统经济管理理论中的概念，是一种要素上的时空排列。这种理念最早由管子提出，管子曰：“道‘不见其形，不闻其声，而序其成’。”秩序是一种机制的表现形式，是一种行为规范。关于秩序及其测度理论，现有的文献成果很少见，本文参照《道统经济学》[15]中的理论体系，构建了能源利用秩序模型，从横向与纵向对能源利用系统进行综合评价，扩展了秩序理论的应用范围，也是对中国传统经济学的弘扬与创新。

2.1 纵向秩序

纵向秩序表示的是一种需求侧要素相位关系，即能源利用的主体收入相对变化。高低收入之间的距离逐渐缩小，这既是一种规律，也是社会公平的体现。通过不同层次主体收入，即城乡居民人均收入的相对变化关系来进行划分判别，主要划分出 8个层次，从好到差依次为“元”“亨”“利”“贞”“悔”“吝”“害”“凶”[15]。

在这8个纵向秩序梯度中，如果高收入利用主体的收入平均增长速度慢于低收入主体，即收入差距逐渐缩小，其秩序为“元”；前者慢于后者且均上升，为“亨”；前者快于后者且均下降，为“贞”；若前者上升，后者下降，则为“厉”。如果各层次人均收入的年均增长稳定，其中有一个层次的人均收入年平均增长率呈上升状态，则其秩序为“利”；如果两者保持不变，其秩序为“悔”；如果二者中有一个年平均增长率下降，则其秩序为“吝”；若两层次之间的关系是相互掠夺，有一上升则必有一下降，其秩序为“咎”。

2.2 横向秩序

横向秩序表达的是供给侧结构功能联系，即能源利用全要素生产率与其前沿之间的距离无限接近，是资源利用效率提升程度的一种体现。横向秩序主要由全要素生产率(TFP)来测度，而全要素生产率(TFP)是由技术进步改进、技术效率改进、规模效率改进、配置效率改进这 4部分组成。横向秩序测度通过全要素生产率(TFP)的增长正负可划分为上四等和下四等，上四等从好到差依次是“延年”“天医”“生气”“辅弼”，下四等从好到差是“禄存”“廉贞”“破军”“文曲”[15]。

当全要素生产率(TFP)增长为正时，其技术进步改进、技术效率改进、规模效率改进、配置效率改进有 4个为正时是“延年”，3个为正 1个为负时是“天医”，2个为正 2个负时是“生气”，1个为正3个为负时是“辅弼”。当全要素生产率(TFP)增长为负时，其技术进步改进、技术效率改进、规模效率改进、配置效率改进有 4个为个正时是“禄存”，3个为正1个为负时是“廉贞”，2个为正2个为负时是“破军”，1个为正3个为负时是“文曲”。

2.3 总秩序

为了更加直观的评测，纵向秩序与横向秩序各划分出了8个尺度，其需要制定相应的秩序轻重来与之一一对应。根据旧秩一斤十六两，则把纵向与横向各划分为 8两，即从 0～8这 8个尺度，则纵向秩序轻重对应关系为：元，8两；亨，7两；利，6两；贞，5两；悔，4两；吝，3两；厉，2两；咎，1两。横纵向秩序轻重对应关系为：延年，8两；天医，7两；生气，6两；辅弼，5两；禄存，4两；廉贞，3两；破军，2两；文曲，1两。总秩序轻重为各年纵向轻重(两)与横向轻重(两)之和。总秩序考分为：

3 京津冀能源利用秩序

3.1 京津冀能源利用纵向秩序

纵向秩序测度反映的是我国能源各层次利用主体相对收入变化关系。因此选择城镇居民家庭人均可支配收入与农村农户家庭人均纯收入作为度量指标。而城乡居民纯收入的变化主要体现在居民收入的年均增长率和速度年增率上。本文采用北京市、天津市、河北省 2006—2016年历年统计年鉴数据。测度结果如表1所示。

如图1所示，2006—2016年，北京纵向秩序以2011年分界，前半段波动较为平缓，后半段波动较为剧烈，总体来说其纵向秩序处于中上状态；天津纵向秩序以 2012年为界，其前半段总体处于上升状态，后半段处于下降状态，总体波动很大，但总体纵向秩序处于中上状态；河北纵向秩序在 2014年之后出现猛然降低，2014年之前其波动不是很大，总的纵向秩序水平处于中上状态。总体而言三地区能源利用纵向秩序都处于中上状态，但河北地区相对于北京、天津而言波动较小，天津波动优于北京，所以 2006—2016年三地区能源利用纵向秩序河北优于天津，天津优于北京。

表1 2006—2016年京津冀能源利用纵向秩序Tab.1 Energy utilization vertical order in Beijing-Tianjin-Hebei Region from 2006 to 2016

图1 京津冀纵向秩序走势图Fig.1 Beijing-Tianjin-Hebei vertical order trend

3.2 京津冀能源利用横向秩序

能源利用横向秩序表示的是各要素之间的功能联系，本文选取包括能源投入在内的全要素生产率增长率作为能源横向利用秩序的测度指标。

3.2.1 全要素生产率测度模型

选用参数法中随机前沿生产函数法对能源利用全要素生产率(TFP)进行估计。随机前沿生产函数模型的一般形式为：

此式中，Yit和xit为实际产出和要素投入，反映了投入和产出水平；为前沿生产函数，代表完全效率时的最大经济产出，表明了生产者对最优生产技术的运用水平；uit为非负的随机变量，是技术无效项，服从削峰正态分布，表示实际产出对最大产出的偏离，vit为随机误差项，表示由于经济波动及统计误差等因素所造成的随机扰动。i和t分别代表各省份和年份。

由于超越对数生产函数(Translog)放松了常替代弹性的假设，能够更好地避免函数误设所带来的估计偏差，本文采用超越对数生产函数作为具体的随机前沿生产函数形式，构建模型具体如下：

式中，yit为第 t年i省份的产出总量，xjit和xmit为第t年的要素投入，在生产要素特指的情况下，代入本文所涉及的3个投入要素，则(2)式转化为：

式中，β0至β14为待估计参数；为趋势变量，反映技术效率变化结果；E、L和K分别代表能源投入、劳动力和资本。

技术效率(TE)反映生产者实际产出与理论最大产出之间的差距，二者距离越近，技术效率越高，距离越远，技术效率越低。受制度、管理水平等随机因素的影响，技术效率公式可以具体表示为：

TE的计算可以采用Frontier4.1程序对面板数据进行处理获得，则技术效率的变化(TEC)可以通过以下公式计算而得：

技术进步(TC)具体表现为既定技术水平生产前沿面的外移，其公式具体表示为：

根据增长核算法对 TFP的测算，TFP增长率衡量的是扣除要素投入增长贡献后的产出增长，在控制要素投入后的生产率变化可表示为技术进步与技术效率改进之和，即：

由于 TFP增长率计算的是增长核算中的剩余残值，其可以进一步表示为：

式中：sj要素 j所占的要素总成本份额，并且为要素 j的产出增长率。

对式(1)进行全微分，并将(7)式代入(8)式，可得到 TFP增长率的分解式，如式(9)所示，等式右边分别为技术进步、技术效率改进、规模效率改进以及配置效率改进四大部分。

在要素市场充分竞争以及规模报酬不变的条件下，要素的投入产出弹性应当等于要素在总成本中所占的份额，亦即：当两者存在偏离时，存在资源配置效率问题。由此，根据公式(9)即表示为将TFP增长率分解为技术进步、技术效率改进、规模效率改进以及配置效率改进四大部分。

①技术进步：公式(9)右第 1项，指控制要素投入后技术前沿随时间而变化的速率。②技术效率改进：公式(9)右第 2项，在既定的投入下各决策单元所能获得的最大。如生产者实际产出与生产前沿面之间的偏离程度越小，技术效率越高。③规模效率改进：公式(9)右第 3项，指决策单元报酬与固定规模报酬之间的偏离程度，偏高愈大者，规模效率愈高。④配置效率改进：公式(9)右第 4项，为生产者在给定要素价格的前提下，能够以合理的比例安排要素投入的能力。在要素市场充分竞争以及规模报酬不变的条件下，要素的投入产出弹性应当等于要素在总成本中所占的份额，亦即：当两者存在偏离时，出现在资源配置效率问题。

3.2.2 数据收集

对于 TFP增长率及其分解部分的测算需要收集和处理 2006—2016年间北京市、天津市、河北省三地区能源产出、劳动投入、资本投入和能源投入数据，数据来源为三地区历年统计年鉴。选取北京市、天津市、河北省三省市各区、各地级市的区域生产总值作为产出指标，并将 2005年为基年进行数据处理。能源指标参照前人研究方式，选取三省市能源消耗总量数据与三省市各区及各地级市数据。劳动力投入指标选取三省市各区、各地级市就业人口，单位为万人。由于资本投入缺乏官方统计数据，对于资本投资的衡量采用张军[16]等固定资本存量计算方法，本文选取三省市固定资产投资进而类比各区、各地级市固定资产投资作为投入指标。

3.2.3 估计结果

运用 Frontier4.1软件对随机前沿生产函数进行估计，2006—2016年北京、天津、河北三地区的 SFA模型的估计值如表2所示。北京、天津、河北三地区Log似然函数值分别为215.68、6.43和171.9，LRt单边检验分别为 391.42、121.6和 277.84，r值分别为1、0.86和 0.99。这说明我国各区域能源发展过程中存在着技术无效，且生产函数偏离前沿面主要是由生产的无效率造成的。同时，r值趋近于 1，且 LR检验均通过了显著性和分布检验，说明误差项存在着明显的复合结构，因此采用 SFA方法对其进行分析是十分必要的。

表2 2006—2016年北京、天津、河北地区能源随机前沿生产函数估计值Tab.2 Estimated value of energy stochastic frontier production function in Beijing-Tianjin-Hebeifrom from 2006 to 2016

根据估计结果，通过公式(2)、(5)、(6)和(9)可以分别计算出2006—2015年间京津冀三地区整体能源利用 TFP增长率及 4大分解部分。横向秩序结果分别如表3、表4和表5所示。从图2可以看出，北京、天津、河北三地区在所选定评测的年份中横向秩序波动均较小，且都处于较高的水平，其中就横向秩序测评结果而言，天津优于河北，河北优于北京。

图2 京津冀横向秩序走势图Fig.2 Beijing-Tianjin-Hebei horizontal order trend

如表3所示，北京地区能源利用横向秩序在2006—2009年出现了较小的波动后，在2009—2011年出现较大下降，趋于稳定后再次上升并处于稳定状态，总的来看北京地区能源利用横向秩序总体处于中等偏上水平。

表3 2006—2016年北京地区能源利用横向秩序Tab.3 Energy utilization horizontal order in Beijing from 2006 to 2016

如表4所示，天津地区能源利用横向秩序在2014年上升至上四等的第一等的“延年”之后，其余测评年份就一直处于上四等的第二等“天医”，总体横向秩序水平稳定，波动较小，总体能源利用横向秩序处于高水平状态。

如表5所示，河北地区能源利用横向秩序除2006年处于下四等之外，其余测评年份均处于上四等状态。总的来说，河北地区能源利用横向秩序，在所评测的年份中总体波动较小，总体横向秩序处于较高的水平。

表4 2006—2016年天津地区能源利用横向秩序Tab.4 Energy utilization horizontal order in Tianjin from 2006 to 2016

3.3 京津冀能源利用总秩序

根据能源利用纵向秩序与横向秩序，综合计算得出能源利用总秩序轻重(两)和总秩序考分。总秩序轻重为各年纵向轻重(两)与横向轻重(两)之和。

表5 2006-2016年河北地区能源利用横向秩序Tab.5 Energy utilization horizontal order in Hebei from 2006 to 2016

3.3.1 京津冀能源利用秩序轻重

带入公式计算得出表6和图3，同时为便于后期的测评，先对总秩序考分进行划分：低秩序为 0～0.25，中等偏下为 0.25～0.5，中等偏上为 0.5～0.75，高秩序为0.75～1。

表6 2005-2016京津冀能源利用秩序Tab.6 Energy utilization order in Beijing-Tianjin-Hebei from 2005 to 2016

图3 京津冀总秩序走势图Fig.3 General order chart in Beijing-Tianjin-Hebei

通过图3可以看出三地区能源利用秩序轻重空间上的状态，北京波动较大，河北省与天津市相对波动较小。表明本次评测年份城乡一体化进程中，北京地区城乡差距在前期有所改善但后期差距又大幅度加大，对于前期而言改善程度有所不足。天津市城乡差距在2006—2012年有所改进之后，后期在2013—2016年差距又有所增大，出现较明显的城乡发展不平衡。河北省 2006—2014年城乡差距大幅减小，农村居民从能源消耗中获得的好处与城镇居民之间差距在逐渐缩小，但 2015—2016年河北省纵向秩序突然下降，表明在此期间河北省城乡之间的差距不再大幅度减小，反而出现一定程度的增大，出现较为明显的城乡发展不协调。

从表6、图3可以较为直观比较观测京津冀三地区自 2006—2016年能源利用秩序轻重时序上的状态。评测年份中，北京市能源利用横向秩序总体来看处于中上水平，在 2010年出现较大程度的恶化，但2012年出现好转，说明北京在2012年对于资源配比、结构改革出现较大的提升，在之后的 2013—2016年期间配置效率一直处于优化上升的状态，说明北京市在此期间资源配比、结构优化改革有着较为良好持续的进展；天津市横向秩序在3个地区中最为稳定且状态最好，通过表5可知这归功于逐年稳增的技术效率改进和相对稳定的配置效率改进及以不断进行的技术创新；河北省能源利用横向秩序总体来看处于一种较稳定的中上等状态，通过表6可以看出，河北省的技术效率改进一直处于逐年稳增的状态，其稳定的横向秩序水平归功于技术进步与创新。

4 京津冀能源利用秩序耦合研究

耦合指系统内部要素或系统之间相互作用、相互影响和联系的一种现象，其相互作用、相互影响和联系的程度即为耦合度。耦合协调度不仅能够表现耦合系统本身的发展水平，还能反映耦合系统之间的耦合协调程度。

4.1 秩序耦合度模型

“耦合”一词来源于物理学，也可将其引用于经济研究领域，根据物理学中容量耦合系数模型和容量耦合的概念以及有关学者研究方法的启迪[17]，本文所用的耦合模型如下：

式中：Cni为第 i年n个系统的耦合度，Uni为第 i年n个系统秩序评分。

由于耦合协调度能够更好地反映各个地区总体的耦合协调发展状况，排除由于同时处于低秩序评分水平而耦合程度很高的情况，本文引进如下耦合协调模型：

通过上述耦合模型和耦合协调度划分综合应用于本次所选测评的三地区，得出表7。

表7 京津冀耦合协调发展程度Tab.7 Degree of coordinated development of Beijing-Tianjin-Hebei coupling

整理表7数据得其耦合协调度走势(图4)。

图4 耦合协调度走势图Fig.4 Trend chart of coupled coordination degree

4.2 京津冀耦合分析

由图4以及上文图表发现本次测评时间段内，北京市、天津市、河北省地区区域间耦合度非常高，稳定保持在 95%以上的高水平耦合状态，符合我国协调发展的态势。但考虑各个地区总秩序的水平高低，根据耦合协调度测算结果，京津冀能源利用耦合协调度相比耦合度都有不同程度的波动，并在近几年出现降低。这显示我国宏观经济运行状态的整体性及区域间经济联系的紧密性，在整体宏观经济上行的状态，京津冀地区都有不同程度的上行，反之亦反。

从京津冀地区耦合等级达到状态的次数来看，在测评年份中有7年处于良好协调发展，2年处于优质协调发展，2年处于中级协调发展，证明京津冀三地协同发展具有很好的契合度。但从各年区域间耦合协调度的变化来分析，京津冀地区耦合协调度存在着一种逐年波动向下的态势，其耦合等级从优质协调发展状态逐步下滑到中级协调发展状态，跨越3个耦合协调等级，表明京津冀区域能源利用开始恶化。

5 结论与建议

本文使用能源利用秩序量化模型和区域耦合协调模型对京津冀地区的能源利用纵向秩序和横向秩序进行实测，并把京津冀地区测度结果进行秩序考分，对京津冀地区考分进行耦合分析，从而得出京津冀能源利用耦合协调关系，通过采取 2006—2016年相关数据进行实证分析，得出如下结论：

①京津冀能源利用纵向秩序在2006—2016年间呈现一种开始高、结尾低的波动状态，以区域城乡收入差距的敛散状况为标准。由此说明京津冀地区城乡收入差距在绝大部分时期不断缩小，而近几年则有所扩大。②京津冀能源利用横向秩序在 2012年之后处于十分接近的水平状态，也是较高的水平状态。说明资源配比、结构改革、技术改进效率、配置效率改进、技术创新等发挥了作用。③京津冀能源利用总秩序在最近几年走势均趋于稳定状态；天津市和河北省总秩序波动走势相对较小，北京地区总秩序波动幅度相较于两地区波动较大。④京津冀能源利用耦合程度较高，表示京津冀经济水平发展整体性较好，但考虑低秩序高耦合的情况，引入耦合协调度发现，京津冀的耦合协调发展程度呈现一种较为稳定且程度较高的状态，但近几年出现下降趋势，有区域间失调的可能。

根据结论提出以下建议：①加强京津冀区域城乡统筹发展，改善纵向秩序的总体水平，缩小城乡居民收入差距，防止两级分化，或是遏制两级分化差距的扩大。②通过科技创新，缩减能源消耗全要素生产率与其目标函数前沿生产率的距离。③缩小区域能源利用相对经济距离，加强交通、物流和互联网基础设施建设，以提升其速度缩短区域经济距离，降低交易费用。④加强区域现代化产业体系建设，形成完整的产业链条，提升区域间耦合水平。