“社会人”假说下我国新能源替代化石能源的驱动机制研究
2019-12-30郭扬李金叶
郭扬 李金叶
摘要本文从“社会人”假说出发，立足“人”的生物性属性和社会性属性，从利益动机、互惠动机、责任动机三个视角，结合1953—2017年中国新能源相关数据，分析市场、政府、大国共同作用下，新能源替代化石能源的驱动力、驱动方向及驱动关系，建立“价格-创新-竞合”三维驱动机制。即能源价格、环境外部性作用下的价格机制，能源战略、制度驱动下的创新机制及能源安全、大国责任驱动下的竞合机制。在此基础上，运用能量守恒定律、效用函数分析各影响因素对新能源替代的作用程度。结果显示，创新机制对新能源替代的影响程度最深，技术进步、新能源政策正向驱动新能源替代，但驱动效果逐渐减弱，新能源政策对其高端技术进步的导向作用不强，新能源技术自主研发能力薄弱，其技术进步进入瓶颈期;其次是竞合机制，能源安全成为倒逼新能源替代的第一大因素，但其驱动方向与预设符号发生偏离，易受国际国内环境的影响，而“负责任大国形象”则正向推进新能源替代进程;价格机制对新能源替代的正向作用偏弱，化石能源价格每上涨1个单位，新能源替代率增加0.106个单位，而环境污染的负向倒逼作用相对明显，但随着新能源规模的逐渐增长，能源价格、环境污染对新能源替代的影响逐渐减弱，说明当前新能源的发展，未能有效遏制环境污染。因此，应聚焦新能源产业链终端，提升能源消费需求质量，制定合理的能源价格及其调整机制，适时调整政策支持的环节和强度，激发市场主体技术创新活力，实现新能源对化石能源的有效替代。
关键词新能源;化石能源;驱动机制
中图分类号F062.1
文献标识码A文章编号1002-2104（2019）11-0030-11DOI：10.12062/cpre.20190618
当前，我国经济进入高质量发展阶段，强调提质增效、经济可持续发展，呈现出经济中高速增长、经济结构优化升级、创新驱动经济增长等特征。“高质量”发展阶段是经济绿色发展的机遇期，需要新能源革命的支撑。早在2007年11月，我国政府承诺到2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。2015年6月，再次承诺到2030年左右非化石能源占一次能源的比例达20%左右。这一“减排承诺”虽然获得了经济合作国的信任和支持，但在不具备经济、技术优势的情况下，中国超越经济演进规律，以牺牲经济利益和社会福利为代价践行“减排承诺”，需要科学驱动新能源发展。
与此同时，我国能源消费长期依赖煤炭、石油、天然气等传统化石能源，2017年能源消耗强度是美国的2.3倍，日本的2.8倍，能源利用效率偏低，对气候和环境负向影响逐渐显现，倒逼能源绿色发展。且我国能源供需缺口有逐年增大趋势，由1953年的0.02亿t标准煤，上升至2017年的9亿t标准煤，年均增速9.9%。特别是2001年以来，能源供需缺口分别经历2001—2006、2011—2017年两次直线上升期，年均增速高达38.7%、11.5%。其中，化石能源供需缺口是导致我国能源缺口过大的主要原因，能源安全问题凸显，开发利用新能源显得十分紧迫。而我国新能源技术稳步提高，环境规制、固碳技术、节能技术等，使新能源替代化石能源成为可能。
当前，学者们将能源替代纳入内生增长模型来分析资源环境问题，并在化石能源替代问题上基本达成了一致，认为可耗竭性资源的消耗速度应小于等于替代速度[1]，开发化石能源的低碳替代品能有效缓解环境污染[2]、实现能源低碳转型[3]、推进经济长期稳定增长[4]，加强对可再生能源的投资是经济实现最终增长的动力[5]。且可再生能源替代化石能源的核心影响因素是价格[6-7]，积极的能源政策[8-9]、自由放任均衡和社會最优的长期性质、最初环境和资源禀赋与可再生能源发展紧密相关[10]。虽然化石能源必将被替代已得到学者们的一致认可，但“哪种能源最终替代化石能源”、“多久能够替代化石能源”一直存在争议。可再生能源替代论[11]、核能替代论[12]、化石能源与可再生能源均衡发展论[13]等，均从不同视角研究化石能源被替代的优选方案。但对能源驱动机制的把握不够充分，或围绕市场机制的某几个要素、或围绕政府作用机制的某个因素展开研究，立足我国实际，系统研究能源替代驱动机制的相对较少。
基于此，本文以新能源替代为研究对象，分析我国新能源替代化石能源的驱动机制。所谓的“新”是与煤炭、石油、天然气为主的传统化石能源相对应的概念，特指以水能、太阳能、风能、核能和生物质能等为基础的新型能源系统。本文从市场驱动机制与政府作用机制入手，分析新能源替代化石能源的价格机制、竞合机制与创新机制，并利用已有统计资料定量评估影响新能源替代的内外驱动因素，在此基础上，探究我国新能源有序发展的有效路径。
1新能源替代化石能源驱动机制的理论推演
1.1驱动机制的理论基础
在西方经济学“理性经济人”假说下，后发国家应与发达国家的经济积累一样，大量消耗低成本的化石能源，以最小的经济代价去获取自身最大的经济利益，暂时忽略环境污染问题。但处于并将长期处于社会主义初级阶段的中国，却在2015年做出了降低碳排放的承诺。在新能源和低碳技术尚未发生实质性突破的情况下，降低碳排放意味着牺牲国家的短期经济利益和社会福利，与西方经济学中的“经济人”假说相悖。而以“社会人”假设为基础的马克思主义经济学认为，人性分为社会性属性和生物性属
性，人除了追求物质财富外，其行为还会受到社会规范、道德、情感的影响。也就是说，个体不仅具有利己偏好，还具有社会偏好，突出表现为社会福利偏好。中国倡导“人类命运共同体”，以发展中国家的身份参与全球治理，站在全人类生存发展的视角，做出减排承诺，充分展现了“社会人”假说下的利益动机、责任动机及互惠动机。
1.1.1利益动机
“社会存在决定社会意识”，中国新能源发展所面临的客观事实，决定了中国新能源替代的演进方向。化石能源的稀缺性、不可再生性，决定了中国新能源替代能够增加能源供给，缓解能源短缺。而“市场在资源配置中起决定性作用”，能源市场通过价格调整能源的供给与需求，当化石能源日渐紧缺，而需求不变的情况下，能源供给减少，则必然带来能源价格的上升。在这种情况下，市场主体需要付出更多的经济代价，以获得生产所需要的化石能源，当所付出的成本大于使用新的替代能源所付出的成本时，“趋利避害”的利益动机会使市场主体选择使用新能源，而放弃使用化石能源。但环境污染成本未计入化石能源价格，使得化石能源价格被低估，且在新能源技术未发生实质性突破的情况下，仅靠“利益动机”驱动，新能源替代需要等待漫长的时间进程。
1.1.2互惠动机
“社会意识反作用于社会存在”，由“社会存在”凝聚而成的“社会共识”，不仅具有生物性属性，还具有社会性属性。换句话说，资源的利用不仅关乎个人利益，还关乎他人利益，不仅要考虑这代人的需要，还要不影响下代人同样满足这种需要的能力，具有互惠意图。利益驱动下，后发国家若用最小“成本”代价获取技术突破，以环境污染为代价使用成本较低的化石能源，等待发达国家获得技术突破后，再跟随发展新能源。这一战略既无法获得先发国家的创新红利，错失发展先机，也无法缓解能源环境、环境污染等问题。基于社会利益的考量，中国愿意牺牲发展红利和社会福利，参与全球环境治理，确定新能源发展战略，通过新能源政策，约束市场主体的负向行为，刺激市场主体技术进步，形成正向创新机制。此互惠意图会转化为国家间的信任行动，有利于降低合作的交易成本。
1.1.3责任动机
马克思主义经济学认为，任何个体的动机和行为都离不开其所处的社会条件。经济全球化使各国间经济联系和依赖程度日益加强，资源和生产要素全球配置的程度逐渐加深，而化石能源的稀缺性及空间分布的不均衡性，使得各国在能源博弈中形成多维竞合关系。一方面，化石能源富裕区成为国际大国竞相角逐的战略要地，利用政治、经济手段获得其在该区域的话语权及影响力;另一方面，增进国际互信、互利，是确保能源供给安全、缓解化石能源短缺的重要方式。也就是说，国际能源合作具有社会性维度，信任和认同感能增进双方合作，而恐惧和防御心理会影响双方合作。社会尊重模型认为合作参与者在意身份地位，关注他人评价，期望获得认可、信任与尊重。中国以发展中国家身份承担低碳发展及减排承诺，“以天下为己任”的负责任态度，获得他国的尊重、信任及认同感，而良好的认同感可以增进信任，树立负责任大国的形象，进而获得更广阔的国际合作空间。
1.2驱动机制的逻辑推演
驱动动机显示，我国新能源替代受市场、政府及区际关系三种力量的驱动作用，决定了我国新能源替代的驱动机制包含三个层面：即以能源价格为核心的价格机制、以技术进步为核心的创新机制及以能源安全为核心的竞合机制。在价格机制、创新机制及竞合机制的共同作用下，构成新能源替代化石能源的驱动机制（见图1）。
1.2.1市场驱动下的价格机制
要素市场替代理论显示，若两种生产要素之间存在替代关系，则一种要素的价格与其替代要素的需求量之间呈同向变动关系，故要素价格是促进要素替代的直接驱动力。当一种要素的价格发生相对变动时，生产者将直接调整要素投入比例，增加低价格替代要素的使用，节约高价格替代要素的使用，在要素市场供求机制的综合作用下，实现一种要素对另一种要素的替代，并达到均衡。新能源与化石能源的要素属性，决定了二者之间的替代受双方价格的直接约束，并在要素市场供求机制作用下，实现新能源对化石能源的替代。在外部性、耗竭性作用下，化石能源的可供性下降，导致能源价格上涨，超过新能源供应价格后，生产未满足部分，将通过进口化石能源或开发利用新能源得以满足。
1.2.2政府调控下的创新机制
在技术未获得根本性突破的情况下，仅靠能源价格系统无法有效解决化石能源使用所带来的环境外部性问题，且市场机制配置资源会带来诸如新兴产业投资不足等市场失灵问题。政府干预则是解决这一问题的一剂“良药”。生产者在改变要素投入比例的过程中，刺激了新技术的发明和应用，进而提高了要素的使用效率，降低了要素的投入成本，促进要素间的相互替代，故技术进步是要素替代的间接驱动力。然而，目前新能源开发及技术研发的初始成本相对较高，市场调节要素投入的功能失灵，需要通过“社会意识”推动社会实践，其成本通常由政府、生产者或消费者承担。政府在新能源战略引领下，通过补贴、税收及贷款等优惠政策支持新能源的发展，且新能源的成本会通过价格或税收形式传递到企业和终端消費者。新能源制度政策成为推进新能源产业发展、加快其技术创新的有效手段，而个人部门成本挤出效应亦将倒逼新能源的技术更新。且随着新能源生产的不断扩大，形成的规模效应将分担较高的初始成本，使新能源开发成本下降，提升新能源的替代速度。
1.2.3大国博弈下的竞合机制
进口化石能源是缓解能源供求缺口的直接方式。但随着能源进口量的增加，过高的能源对外依存度会给国家能源安全带来诸多的不确定性。一方面，由化石能源禀赋差异所带来的能源利益格局分布，充分展现出其作为国家战略性资源的属性，使能源成为大国博弈的重要领域，增加了化石能源的获得难度。另一方面，西方国家所谓的“中国能源威胁论”，认为中国迅速增长的能源消费量及“能源饥渴症”，破坏了全球能源市场的安全与稳定，已威胁现有的国际政治、经济秩序，这一论调影响了能源出口国与中国能源合作的信心，担心因过度依赖中国而成为中国经济的“附庸”。“富煤、贫油、少气”的能源禀赋直接影响中国能源的可供性及能源结构，而“国家间合作有余而信任不足”的能源进口虽可填补能源缺口，但因受能源地理、政治、经济格局的影响，而使能源供应量受限，能源供应中断的“恐惧心理”，倒逼新能源对化石能源的替代。
2研究公式及数据来源
聚焦于新能源对化石能源替代的驱动机制，选用能源价格、能源供求、能源政策等数据，以及能源自给度、能源对外依存度等指标，从价格机制、创新机制及竞合机制的演变趋势与特点方面，揭示我国新能源替代化石能源驱动机制的典型特征，刻画新能源替代驱动机制的基本规律。在此基础上，从效用函数、能量守恒定律入手，分析新能源替代的影响因素及影响程度。具体公式与数据来源如下：
2.1指标公式
2.1.1碳排放量
指化石能源的CO2排放量，反映一国化石能源对环境污染的程度。本文用来研究能源外部性对新能源替代的影响程度。具体公式是：
C=∑Ai ×Bi （1）
式中：C表示碳排放总量，Ai、Bi分别表示i种能源消耗的碳排放系数、能源消费标准量。依据国家发改委能源研究所，煤炭、石油、天然气的能源排放系数分别取值0.747 6、0.582 5、0.443 5 t/t标准煤。
2.1.2能源对外依存度
是用来衡量一个区域能源供应安全的指标，指能源净进口量与能源消费量的比值。本文用来研究能源安全对能源替代的影响。
Gi=Fi/Di （2）
式中：Fi为i能源的净进口量;Di为i能源的消费量。Gi数值越大代表i能源的对外依赖程度越高，反之则越低。
2.2函数公式
2.2.1能量守恒定律
物质财富的流转同样服从守恒定律。在地球大系统中，经济系统的正净增长，会带来环境系统的正净损失，必须考虑自然遭受的损失。本文用来研究经济系统损失对新能源替代的影响。
a1+b1+c=（a1+X1 ）+（b1+X2 ）+（c-Y1） （3）
式中：a1，b1为不同经济体;c为自然环境;X1，X2为经济体的收益;Y1为自然环境的损失，其中Y1=X1+X2。
2.2.2效用函数
传统的效用函数指的是消费者所获得的效用与所消费的商品组合之间的函数。本文用来研究区际关系对新能源替代的影响。Rabin[14]构建的双人博弈效用函数，将合作过程中一方的效用函数定义为：
Ui=π+f （4）
式中：Ui为第i个主体的总效用;π为物质效益，f为心理效益，其中，f用博弈双方的善意函数表示。
2.3数据来源
考虑各数据的可得性，本文研究时间节点自1953年开始，并依据数据统计口径变动，西北欧标杆煤炭价格始于1987年，秦皇岛煤炭现货价格开始于2000年，日本液化天然气到岸价格开始于1984年，直至获取最新数据的2017年。新能源政策自1990年，直至获得最新数据的2015年。所用数据包括我国新能源及化石能源的生产额、消费额，化石能源进出口量，原油供应国的出口量，新能源政策条数，国内生产总值，能源发热系数等。数据主要来源于中国统计年鉴、中国能源统计年鉴、BP世界能源统计年鉴、法律之星搜索平台。
3中国新能源替代化石能源驱动机制的现实依据
3.1能源价格、外部性驱动下的价格机制
新能源运用离不开市场的调节作用，而价格机制是对市场经济起调节作用的基本机制，是其实现调节作用的枢纽。能源价格波动是价格机制的核心驱动因素，能源供求是价格机制得以实现的直观反映体系。能源供求与价格波动情况显示（见图2），原油、原煤、天然气价格曲线形状基本一致，且化石能源价格对化石能源、新能源供求产生影响。1953—1996年，中国化石能源供需基本平衡，处于能源自给自足的平衡期，能源价格对其影响的程度较为微弱，对新能源供求的影响尚未显现。1997—2010年，中国化石能源供需缺口逐渐拉大，需求量逐渐高于供给量，处于能源需求引致缺口的增长期，能源价格对能源供求产生影响，且对化石能源需求量的影响最深;2000—2006年，能源价格低位徘徊时，能源需求量快速增加，新能源供求量变动缓慢;2007—2010年，能源价格快速波动时，能源需求量随其增加而缓慢下降，且随其减少而缓慢上升，新能源供求量缓慢上升。2011年后，中国化石能源供需缺口进一步拉大，能源需求量虽无较大波动，但供给量下降明显，处于供给引致的缺口增长期，能源价格对能源供求的影响逐渐加深，且对化石能源供给量、新能源供求量的影响最深，随着原油价格、煤炭价格的下降，化石能源供给量下降显著，新能源供求量快速上升。说明能源市场化程度愈深，能源价格对我国能源供求影响愈深，并从消費端逐渐影响到生产端。相较而言，能源价格对化石能源供求的影响超过新能源。
然而，能源供求并未随化石能源价格的波动产生较大幅度的变化，价格对能源市场的调节作用虽逐渐显现，但仍然偏弱，特别是对新能源发展的影响，可能被其他因素抵消，化石能源价格存在被低估的现象。也就是说，化石能源在开采、加工和使用过程中产生的外部性问题，如环境破坏、空气污染等，未被纳入能源成本核算之中。在能源价格形成过程中，如果未能将能源外部性内化为价格，忽略环境污染成本，将低估能源价格，延缓化石能源被替代的进程。1953—2017年化石能源碳排放量显示（见图3，公式1），我国二氧化碳排放量与化石能源供给、需求波动的趋势基本一致，三方有着高度的正相关关系。研究时限内，二氧化碳排放量逐年增高，但增长趋势逐渐减缓，增长率由1953—1978年的上下波动趋势，演变为1979年后逐渐平稳且缓慢下降，特别是2015、2016、2017连续三年增速为负值。与此同时，我国环境污染治理成本逐渐提升，1991—2017年环境污染源治理总投资由170.1亿元增加至9 539亿元，年均增速16.75%。说明化石能源所带来的环境治理成本并未纳入化石能源定价体系，新能源替代在一定程度上缓解了二氧化碳排放量的增加。
3.2能源战略、制度驱动下的创新机制
能源战略、能源补贴向新能源倾斜，是各国在新能源发展初期的普遍做法。美国、日本等国主导新能源技术推广项目，欧盟设立统一的新能源发展目标。在化石能源价格被低估、市场调节作用被弱化的情况下，市场走向与国家发展意志将发生偏离，需要政府主导，使国家的新能源战略及规划“落地生根”。尤其是在新能源发展初期，政府主导的新能源战略、规划、立法及补贴，具有带动新能源产业发展及技术进步的功能。而技术的突破通过降低新能源的使用成本，进而推进能源间的替代。1953—2017年能源效率显示（见图4），我国单位能源所带来的经济效益逐年递增，呈现平稳增长期（1953—1991）、低速增长期（1992—2006）、高速增长期（2007—2017）三阶段循序递增态势，且在低速增长期出现短暂的倒U型。在平稳增长期，技术进步与新能源供求关联性不够紧密;在低速增长期，呈反向相关趋势;在高速增长阶段，呈正向相关趋势。说明新能源发展初期，技术水平相对落后，投入产出率较低，拉低了能源效率，而随着技术水平的逐渐成熟，其技术进步对节能降耗的提升效应逐渐显现。虽然化石能源技术进步也能够起到节约能源、降低能耗的作用，但其刺激经济扩张，进而刺激能源需求，引发强烈的能源回弹效应，抵消甚至超过了技术进步所带来的节能降耗效应。
能源效率与新能源供求的偏弱、反向关联显示，新能源发展初期，其技术进步受我国新能源战略、政策的引导。1992年《中国21世纪议程》明确提出发展新能源的战略规划;1995年《新能源和可再生能源发展纲要（1996—2010）》鼓励新能源发展;2006年《可再生能源法》明确提出新能源发展的目标及实现的时间节点。以《中国21世纪议程》《新能源和可再生能源发展纲要（1996—2010）》《可再生能源法》的颁布为时间节点，可将我国新能源战略分为四个阶段：自由发展期（1992年以前）、战略启蒙期（1992—1995）、宏观战略期（1996—2005）、战略目标期（2006至今）。在新能源战略的引领下，我国制定新能源政策法规，通过福利补贴、成本补贴、税收减免等方式，扶持新能源产业发展，鼓励能源供给与消费结构的改变。1990—2015年新能源政策法规数显示（见图5），我国新能源类政策法规数逐渐增加，由1990年的0条上升至2015年的93条，其中2011年达到111条之多，推动了新能源的发展。与新能源战略对照看，1992年进入战略启蒙期后，并没有特别有力的政策出台;1996年进入宏观战略期后，2003年出台的新能源政策法規数逐渐提升;2006年进入战略目标期后，2010年密集出台新能源类政策法规。说明我国新能源类政策法规具有明显的滞后性，且随着时间的推移，其滞后性逐渐缩短。特别是随着新能源类政策法规数的变动，我国能源效率相应发生变化，2003年新能源类政策法规数增多，能源效率突破倒U型下滑趋势，呈现较为强劲的增长势头。
3.3能源安全、大国责任驱动下的竞合机制
能源稀缺性决定了能源作为战略性资源，成为大国博弈的焦点。世界能源赋存具有区域性与不均衡性，当前经济发展的主要依赖能源——石油集中分布于中东（47.7%）、里海沿岸国家（18%）及委内瑞拉（17.6%）等少数国家，导致石油市场竞争异常激烈，引发各国对石油供应中断或不足、油价暴涨等能源安全问题的担忧。全球主要经济体从未停止试图掌控、企图重塑能源市场生态的努力，如德国在化石能源受制于俄罗斯的背景下，逐渐突破可再生能源发展的技术瓶颈;美国开发页岩油、页岩气技术，成为化石能源相对充裕的国家。能源依赖驱动各国克服能源稀缺恐慌、维护能源安全。当前，我国能源消费增速虽已放缓，但能源对外依赖程度逐年提高，尤以石油为甚。图6显示，1980—2017年我国能源对外依存度（公式2）“由负为正，逐渐升高”，能源供给均经历“出口为主-自给自足-进口为主”的过程。受“富煤贫油少气”能源储量特点影响，我国煤炭自给度较高，对外依存度较低，2008年前均为负值，自2009年升至3.7%后，平稳上升至2017年的7.2%;天然气作为相对较“新”的化石能源，其对外依存度于2007年“由负变正”，跃升为2017年的39.8%;而石油对外依存度于1953—2017年间呈现倒U型曲线，由1953年的57.9%下降至1985年的-38.6%，后一路飙升至2017年的74%，超出国际警戒线（50%）24个百分点。
由此可见，石油安全是影响我国能源安全的关键，而能源供给来源、品种及方式的多样性是保障能源安全的重要手段。2017年，中国成为世界最大的原油进口国，俄罗斯、沙特阿拉伯、安哥拉、伊拉克、伊朗、阿曼、科威特分别是中国的七大原油供应国，占中国进口原油市场的66.5%，占比依次为14.2%、12.4%、12%、8.8%、7.4%、7.4%和4.3%。相较于2004年，中国原油供应突破地域限制，对亚太地区的依赖程度逐渐减弱，但对中东地区、俄罗斯、中南美洲的依赖增强，其占中国进口原油市场的比重，分别由2004年的37.3%、10.7%、2.4%上升至2017年的43.6%、14.2%、13.6%。中国原油供应国虽然相对稳定，但仍存在过度依赖中东地区、俄罗斯、非洲、中南美洲等地，特别是对中东地区的依赖曾一度超过50%（2015年），带来原油供应风险隐患。2017年，欧佩克中东成员国带头减产，迪拜原油折扣缩窄，有美国、西班牙、委内瑞拉等国原油对华原油出口的补充，结果仅仅是中东原油进口占中国原油进口比重的下降。若美国原油出口未于2015年对华解禁，我国则需要付出更多的成本以获得原油。面临瞬息万变的国际市场，中国的崛起已引起西方大国的警觉，“中国威胁论”从未消减，依靠原油进口以确保能源安全，终究不是长远之策，而“减排承诺”已使中国获得各国的信任和尊重，需继续探索、开发、利用新的可替代能源，如美国、德国一般获得能源供应的相对安全，才是能源可持续发展之策。
4各驱动机制及影响因素的相互作用研究
我国新能源替代化石能源是市场、政府、区际关系共同作用的结果，既是价格机制、创新机制调整的必然结果，又受竞合机制的推进与制约。为弄清各因素对新能源替代化石能源的作用程度，利用1953—2017年数据，通过构建模型测算驱动机制及其驱动因素对新能源替代的影响程度。
4.1模型构建
假设新能源替代化石能源系统为相对封闭的经济系统，除已选择变量外，其他变量对经济系统的影响可忽略不计。能源革命史显示，每一种新能源替代发生于其占领50%左右的能源市场份额时，而我国“减排承诺”中以新能源消费占一次能源消费的比例为目标，故用新能源消费量与化石能源的比值，即新能源替代率[15]表示新能源替代效应（Y）。根据能量守恒定律（公式3）可知，自然环境的损失量等于经济效益的增加量，C=E×P，则：
E=C/P （5）
式中，E表示化石能源消费量，P表示化石能源价格，C表示自然环境的损失量。用N表示新能源消费量。则：
Y=N/E=（N×P）/C
两边取对数得：
lnY=lnN+lnP-lnC （6）
新能源生產需要资本、劳动及技术的投入，而依据新能源发展现状可知，我国新能源生产投入受政策驱动（F），并受技术进步（T）影响。公式6为：
lnY=alnT+blnP-clnC+dF （7）
根据效用函数（公式4），新能源替代的效应不仅来自于经济效用，还来自于心理效应，既包括克服能源安全恐慌的恐惧效应（G），又包括承担大国责任的形象效应（H）。公式7变为：
lnY=alnT+blnP-clnC+dF+eG+gH （8）
由此可见，价格机制、创新机制、竞合机制分别对新能源替代化石能源系统产生影响，且三大机制的驱动主体及作用力各不相同，各机制间的相互影响相对于各机制内驱动因素对新能源替代系统的影响相对较少，可建立方程8。相关变量的解释说明见表1。
4.2变量检验
为避免出现虚假回归，构建模型前，需对变量进行单位根和协整检验。
4.2.1ADF检验
整理1953—2017年各变量数据，对时间序列lnY，lnP，lnC，lnT， F，G进行平稳性的单位根检验，检验其原序列和一阶差分序列。结果显示（见表2），变量lnY数据平稳，除变量lnT的一阶差分序列在10%的显著水平下拒绝了存在单位根的假设，其他变量的一阶差分序列均在5%的显著水平下拒绝了存在单位根的假设，均为一阶单整序列。通过变量两两组合降低阶数原理，数据整体平稳。
4.2.2Engle-Granger检验
Engle和Granger提出的EG检验，又称两步检验法，检验被解释变量与解释变量之间是否存在协整关系。用OLS法估计公式8并计算残差，对方程残差序列平稳性进行ADF检验，来验证变量之间的协整关系，若残差序列平稳，则存在协整关系。结果显示，价格机制、创新机制、竞合机制所得残差序列在1%显著水平下平稳（t=-3.76，P=0.53%），变量之间存在协整关系，可以建立回归方程。
4.3实证结果与分析
采用OLS法、分位数回归法建立回归方程。实证结果显示（见表3），变量G的系数方向与预设方向发生偏离，采用变量逐一代入法，建立方程2～4，进一步探索方向偏离的原因。为检验模型的内生性和稳健性，将能源生产增量作为控制变量加入模型，建立方程5，与方程1的估计结果基本一致，表明方程1结果稳健。可得以下结论。
4.3.1价格机制对新能源替代的正向作用偏弱
从方程1的变量系数可以看出，各要素对新能源替代效应的影响程度由高到低依次为能源安全、技术进步、新
能源政策、大国责任、环境污染及能源价格，其影响程度为91.1%。其中，其中以能源价格、能源外部性为基础的价格机制对新能源替代的影响程度最弱。能源价格是对新能源替代影响程度最弱的一个因素，其对能源供需的影响较一般商品小，但从长期看，能源价格与能源供需之间仍然存在此消彼长的关系。国际石油价格每增加1个单位，新能源替代率增加0.106个单位。同时，环境污染对新能源替代的影响程度略高于能源价格，二氧化碳排放量每增加1个单位，新能源替代率减少0.151个单位。且在新能源规模发展初期，能源价格与环境污染对新能源替代的作用效果最为明显，但随着新能源规模增长，能源价格、环境污染的影响逐渐减弱，环境污染甚至正向推进新能源替代进程。说明能源价格、环境约束是驱动我国新能源替代化石能源的重要因素，但当前的新能源政策所引致的新能源规模增长，未能有效遏制二氧化碳的排放，弱化了化石能源价格、环境污染对新能源替代的影响，能源价格未充分反映出资源的稀缺性以及能源外部性所带来的社会效益的损失。
4.3.2创新机制对新能源替代的影响程度最深
以技术进步、新能源政策为主要内容的创新机制对新能源替代的影响程度最深，能源效率、新能源政策每增加1个单位，新能源替代率分别增加0.406、0.396个单位，是三大驱动机制中，影响效果最稳定、影响程度最深的机制。然而，方程6～8显示，在新能源替代率较低时，技术进步、新能源政策对其影响程度相对更深，每增加一个单位，新能源替代率分别增加0.477、0.302个单位，并随新能源发展规模的增加，二者对新能源替代率的影响程度逐渐下降，且新能源政策对新能源替代率的影响（0.229）超过技术进步（0.225），成为第二大影响因素。说明技术进步、新能源政策是驱动我国新能源产业发展的重要手段，正向推进新能源的产业化发展，但其对新能源替代的正向驱动作用随新能源发展正在逐渐减弱，尤其是技术进步对新能源替代的影响程度下降幅度较大。说明我国新能源技术受粗放式经济增长方式的影响较深，仍停留在引进、消化、吸收及低水平复制层面，核心技术自主研发能力较为薄弱，技术进步进入突破瓶颈期;且新能源政策对新能源发展导向的针对性、时效性偏弱，导致我国新能源产业“规模增长与消纳困难”并存。
4.3.3竞合机制对新能源替代的影响不够稳定
以能源安全、大国责任为主要内容的竞合机制作为新能源替代的间接影响因素，其作用程度随新能源规模的增加而逐渐减弱，且受其他因素的影响相对较深，尤其是能
源安全。其对新能源替代的影响应是正向的，即能源对外依存度提高所带来对能源不足的恐惧心理，正向驱动新能源替代率的提升。但方程1显示，能源安全负向影响新能源替代率，石油对外依存度每增加1个单位，新能源替代率降低0.932个单位。说明我国忽略石油安全的预警线，这一结果显然与国家能源发展战略相悖。由方程2可知，能源安全正向影响新能源替代，通过逐一代入法，发现在技术进步、大国责任的共同作用下，能源安全的影响方向发生偏离。其中，受技术进步的影响程度最深，其次是大国责任。方程3～4显示，石油对外依存度每增加1个单位，新能源替代率分别降低0.826、0.181个单位，说明我国能源安全易受外界环境影响，稳定性不足;技术进步刺激经济扩张，进而刺激能源需求，产生强烈的能源回弹效应，增加能源对外依存度;且我国承担“减排承诺”所树立的“负责任大国形象”，增进了各能源合作国对我国的信任和尊重，增加了双方的石油贸易。
5研究结论与建议
5.1研究结论
5.1.1环境污染是驱动新能源替代的最关键因素
我国能源供需量的变化对能源价格的反应并不敏感，但随著时间的推移，能源供需与能源价格关联性渐强。1953—2017年数据显示，化石能源价格上涨，引起新能源替代率同方向提升，但相较于环境污染，其影响程度尚浅。环境污染成为当前影响新能源替代最关键的驱动因素，如何在能源价格中体现环境治理成本，如何计算环境污染所带来的社会效益的损失，成为未来需要继续解决的问题。
5.1.2能源安全是驱动新能源替代的最复杂因素
能源禀赋的区域性和不平衡性，决定了能源安全问题的国际性和复杂性特征。我国能源安全的核心是石油安全问题，其不仅包含能源数量、供给的安全，还包括能源运输、国家利益、地缘政治等多层面的问题。研究结果显示，能源安全对新能源替代的影响程度最深，其影响是在其他因素的共同作用下形成的，稳定性较差，成为最复杂的驱动因素。
5.1.3技术低水平复制与政策引导失效并存
技术进步、新能源政策是当前正向驱动新能源替代化石能源的最核心因素。但从发展阶段看，其仅对新能源低端发展阶段的影响程度较深。我国新能源装备制造技术和能力虽然达到较高水平，但技术创新主体及机制受“唯短期利益”观念的影响较深，技术进步所带来的经济性和竞争力仍然不足。当前，我国新能源政策对新能源替代的影响程度较高，但无法调控当前能源外部性的影响。新能源准入门槛低、地区政绩观偏离等原因，导致不同地区低水平重复建设，使我国新能源呈现出“规模增长与消纳困难”并存的状态。
5.2基于研究结论的建议
5.2.1聚焦环境污染成本，科学看待能源的经济效益
能源价格虽然对能源供需量的变化不太敏感，但化石能源价格波动、二氧化碳排放量已经是当前影响我国新能源替代的重要因素，说明现有的能源价格系统并不能起到节能减排、实现绿色发展的作用。应针对能源发展实际情况进一步制定合理的能源价格及其调整机制，使其能够反映环境损害成本、资源稀缺程度以及市场供求关系，并适时推出碳税，平衡化石能源与新能源之间的外部效应。建立完善环境污染倒逼机制，发挥市场决定作用，合理增加公众对“生态环境”外部性的搭便车成本，提升环境污染的外部性成本，并积极开展环境资本运营，创新资本运作金融系统，形成多方共同参与的环境治理体系。
5.2.2聚焦产业链终端，适时调整能源发展的思路
能源发展思路是实现新能源替代效应的基础和前提。要摆脱“能源安全=加大供应”、“能源绿色发展=政府能源补贴”、“生产者优先权”的理念，构建合理的能源产品竞合机制，树立以科学供给满足合理需求的思维。立足国际国内环境，建立多元能源安全观，设立能源安全预警系统，推进能源结构的多元化发展。转换能源补贴思路，降低新能源的价格补贴，转向以计征化石能源税收来促进新能源的发展。拓宽审视新能源产业的视角，树立“消费者优先权”的理念，能源补贴逐渐从产业链的供给环节向终端需求环节转移，在实践中引导、转变消费者的消费理念和消费习惯，提高能源需求质量。
5.2.3聚焦市场主体的技术进步，制定新能源产业发展政策
目前，新能源产业发展政策虽名目众多，但众多政策缺乏相应的实施细则，市场准入条件较为宽泛，且执行标准较为模糊，削弱了政策的执行效果。应适时调整政策支持的环节和强度，以“谁引发，谁负责”的原则，推行新能源发电配额及交易制度，引导解决新能源间歇性和波动性问题，且将政策补贴放在薄弱的核心技术研发上。在提升消费者需求质量的前提下，分析我国新能源企业发展所面临的具体情况，参照国际标准，按照产业结构、能源种类、资源禀赋、区域经济等影响因素细化政策措施，激发市场主体的创新活力。完善新能源研发创新体系，鼓励国内外企业及研发机构的联合合作，提高企业自我研发和创新能力。
（编辑：于杰）
参考文献
[1]JOHN P H， DALY H G， PAUL R E. The meaning of sustainability： biogeophysical aspects， defining and measuring and sustainability[C]. New York： The Biogeophysical Foundations，1996：1-17.
[2]HILL J， TAJIBAEVA L， STEPHEN P. Climate consequences of lowcarbon fuels： the United States Renewable Fuel Standard[J]. Energy policy，2016，97：351-353.
[3]WANG C， ENGELS A， WANG Z. Overview of research on Chinas transition to lowcarbon development： the role of cities， technologies， industries and the energy system[J]. Renewable and sustainable energy reviews，2018，81（1）：1350-1364.
[4]于勃.考虑资源耗竭、污染治理的经济持续增长内生模型[J].管理科学学报，2006，9（4）：12-17.
[5]陶磊，刘朝明，苏兆国.可再生资源的合理利用与经济可持续增长[J].统计与决策，2007（22）：37-38.
[6]闫晓霞，张金锁，邹绍辉.新常态下能源间替代弹性预测——基于GA-SA方法[J].中国管理科学，2015，23（11）：755-762.
[7]肖文海，董安平，魏伟.可再生能源替代化石能源的价格政策选择[J].江西社会科学，2015（2）：47-51.
[8]BENJAMIN K. SOVACOO L. Contestation， contingency， and justice in the Nordic lowcarbon energy transition[J]. Energy policy， 2017：569-582.
[9]ANDREW J， CHAPMAN K. Energy transition to a future lowcarbon energy society in Japans liberalizing electricity market： precedents， policies and factors of successful transition[J]. Renewable and sustainable energy reviews，2018（1）：2019-2027.
[10]ACEMOGLU D， AGHION P， SUNBURST L， et al. The environment and directed technical change[J].American economic review， 2012，102（1）：131-166.
[11]BLOCH H， RAFIQ S， SALIM R. Economic growth with coal， oil and renewable energy consumption in China： prospects fuel substitution[J]. Economic modelling，2015，44：104-115.
[12]XIE H， YU Y， WANG W， et al. The substitutability of nonfossil energy， potential carbon emission reduction and energy shadow prices in China[J]. Energy policy，2017，107：63-71.
[13]SINONE B， RIDDARDOD M P， FEDERIEO M P. Models of withdrawing renewable and nonrenewable recourses based on Odums energy system theory and Dalys quasisustainability principle[J]. Ecological modeling，2009，220（16）：126-130.
[14]RABIN M. Incorporating fairness into game theory and economics[J]. American economic review. 1993，83（5）：1281-1302.
[15]吴静.新能源革命能否促进我国工业绿色转型——基于因素分解法的实证分析[J].经济体制改革，2017（2）：184-191.
[16]程毛林，韩云.基于超越对数生产函数的中国能源产出弹性及替代弹性分析[J].苏州科技大学学报（自然科学版），2019（1）：21-27
[17]洪进，郑梅，余文涛.转型管理：环境治理的新模式[J].中国人口·资源与环境，2010（9）：78-83.
[18]孙叶飞，周敏.中国能源消费碳排放与经济增长脱钩关系及驱动因素研究[J]. 经济管理与评论，2017（6）：21-30.
[19]刘晓燕.基于STIRPAT模型的工业能源消費碳排放影响因素分析[J].生态经济，2019：27-31.
[20]林伯强.能源革命促进中国清洁低碳发展的“攻关期”和“窗口期”[J].中国工业经济，2018（6）：15-23.
[21]欧阳星，梁志民，肖文海.化石能源价格下跌对能源转型的挑战与应对政策[J].价格月刊，2017（8）：1-5.
[22]仓定帮，魏晓平，曹明.我国化石能源消费多因素分析——基于新能源替代与能源技术进步视角[J].数理统计与管理，2019. DOI：10.13860/j.cnki.sltj.20190807-002.
