亚太地区航空公司能源效率与环境效率研究

郑宇婷,赵碧玲

(福州大学 经济与管理学院，福建 福州 350108)

随着世界经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，跨国贸易、跨国旅游等跨境流通行为日益频繁，带动了航空运输业的快速发展。国际航空运输协会最新发布的2019年年报显示，亚太地区在全球的客运市场份额占比为37.1%，货运市场份额占比为35.4%，占比均最大。航空运输业的快速发展导致对能源需求逐渐增加，同时污染排放问题也日益加剧。许多国际组织和政府机构采取多项措施以促进碳减排，这意味着增加航空公司的运营成本与商业风险，给航空公司带来了巨大压力，各航空公司因政策要求必须承担起节能减排的责任。因此，通过研究亚太地区航空公司能源效率与环境效率，找出其行业标杆作为参考，这对其他航空公司提高能源效率，减少碳排放，实现可持续发展，提高竞争力具有重要意义。

1 文献综述

能源效率是一个相对概念，不同学者有不同的理解。如CHANG[1]通过观测能源强度，构建能源强度目标水平和改进空间两个新指标，并提出新的能源利用效率概念。碳排放量是一种典型的非期望产出，CHANG[2]将非期望产出纳入到衡量环境绩效的指标体系中，提出用期望产出的前沿估计决策单元的运营效率，用非期望产出的前沿估计决策单元的环境效率，总体效率的评估取决于两者的联合前沿。能源作为航空业生产中必要的投入，伴随着巨大的污染排放。近年来，较多学者将研究视角转向能源效率与环境效率，如赵宇哲等[3]构建全要素能源体系，探究全球航空公司的能源-经济效率和能源-环境效率。CUI等[4]将航空公司的能源效率分为运营、服务和销售3个阶段。ARJOMANDI等[5]分别研究航空公司的环境效率和技术效率，寻找单位期望产出的二氧化碳排放最低的航空公司，并将其命名为环保型的航空公司。CHANG等[6]考虑到二氧化碳排放，构建了基于环境松弛的SBM模型，对全球航空公司的经济效率和环境效率进行分析，发现燃油消耗高是造成航空公司效率低下的主要原因。

以往学者在研究运营效率时，对能源效率与环境效率之间的界定较为模糊，航空公司运营与能源利用、污染排放紧密相关，但包含多投入产出的企业生产过程是一个整体概念，在此联合生产过程中的能源投入、非期望产出属于单要素范畴，需要在多投入产出框架下进行单独衡量。为此，笔者将总体效率与能源效率、环境效率进行更加清晰的界定，采用虚拟前沿面网络SBM模型衡量亚太地区13家航空公司2014—2018年的总体效率，并定义新指标，用目标值与实际值之比衡量能源效率与环境效率，开展单要素效率分析，以期为航空业的节能减排与可持续发展提供一个可行的改进目标。

2 航空公司能源效率与环境效率评价

2.1 虚拟前沿面网络SBM模型

虚拟前沿面是通过将现有决策单元的投入/产出数据缩小/放大到一定的比例，虚构出一个最优的前沿面[7]。构建的虚拟前沿面不仅包络所有的决策单元，还包络原来的前沿面，因此计算出的效率值要小于原模型的效率值。在评价模型中，被评价的所有决策单元参照同一组参考集进行评价，即前沿面始终保持不变，其评价原理更为合理。此外，采用虚拟前沿方法计算出的各决策单元的效率值均不相同，可以有效地区分出决策单元效率值及其变化情况。

以DMUj表示第j家航空公司，其运营分为能源利用阶段和碳排放阶段。①能源利用阶段。在实际生产过程中，能源通常与劳动力、资本作为投入共同进行生产。因此，记Ej、Xj、Zj分别表示能源投入、非能源投入、中间变量。其中，Ej=(E1j,E2j,…,Elj)T，Xj=(X1j,X2j,…,Xij)T，Zj=(Z1j,Z2j,…,Zrj)T。②碳排放阶段。能源消耗必然产生污染排放，同时联合生产过程也会产生经济收入与交通运输量，将产出分为期望产出Yj和非期望产出Bj。其中，Yj=(Y1j,Y2j,…,Ykj)T，Bj=(B1j,B2j,…,Bfj)T。

(1)

2.2 单要素效率

(2)

(3)

2.3 指标选取

(1)能源指标。航空运输需要消耗大量的能源，其中航空煤油占能源消耗量的95%以上。CHANG等[9]在研究航空公司效率问题时，将航空煤油作为初始投入。因此，笔者将航空煤油消耗量作为航空公司能源投入的主要指标。

(2)非能源指标。不区分从业人员的种类与质量，笔者借鉴文献[4]、文献[5]和文献[10]的研究，统一采用各公司员工人数作为劳动投入。飞机属于航空公司的固定资产，其稀缺性决定了航空公司拥有资本量的大小，参照文献[11]的做法，使用各航空公司的自有与租赁的飞机总数来表示资本投入。

(3)中间指标。航空公司的运营过程是连续的，在第一阶段，各航空公司利用能源投入与劳动、资本等非能源投入产生运输旅客和货物的能力，这一产出具有不可储存性，同时存在于两个阶段。参照文献[11]和文献[12]的研究，选用可用座位公里和可用货邮吨公里作为中间指标。

(4)非期望产出。能源的消耗必然会产生污染排放，较多学者将能源消耗所产生的二氧化碳作为非期望产出纳入环境效率评价体系中[13]，故笔者将使用能源消耗产生的直接二氧化碳排放量作为非期望产出指标。

(5)期望产出。收入客公里和收入货邮公里将飞行里程考虑在内，更能充分反映航空公司的产出情况，笔者借鉴文献[14]，选取收入客公里和收入货邮公里分别衡量航空公司最终的客运产出和货运产出。营业收入反映企业经营成果的数量，选取营业收入表示经济收益。

2.4 样本选择与数据来源

基于数据的可得性，笔者从2019年全球最佳航空公司100强中选取了亚太地区主要的13家航空公司，具体包括中国国际航空股份有限公司(简称中国国航)、中国东方航空股份有限公司(简称东方航空)、中国南方航空股份有限公司(简称南方航空)、海南航空股份有限公司(简称海南航空)、国泰航空有限公司(简称国泰航空)、中华航空股份有限公司(简称中华航空)、长荣航空股份有限公司(简称长荣航空)、全日空株式会社(简称全日空航空)、大韩航空株式会社(简称大韩航空)、新加坡航空有限公司(简称新加坡航空)、泰国国际航空公司(简称泰国航空)、澳大利亚航空公司(简称澳洲航空)、上海吉祥航空股份有限公司(简称吉祥航空)。

数据分别来自于各航空公司官网、年度报告、财务报告及可持续发展报告、企业社会责任报告。

3 实证分析

3.1 总体效率分析

基于虚拟前沿面的网络SBM模型，测算出亚太地区13家航空公司2014—2018年历年总体效率，如图1所示。其中，为便于比较分析，已对测算数据进行了标准化处理。

图1 亚太地区13家航空公司2014—2018年总体效率

由图1可知，13家航空公司总体效率历年均值呈现出上升趋势，2018年有小幅下降。根据各航空公司历年排名变化情况，可以将其划分为稳定型、进步型、下降型3类：①稳定型，包括中国国航、海南航空、中华航空、全日空航空、大韩航空、新加坡航空、澳洲航空、吉祥航空8家公司。②进步型，包括南方航空、国泰航空、泰国航空，其2018年排名较2014年有所上升。③下降型，包括东方航空和长荣航空2家公司。总体来看，大多航空公司的排名变化幅度较小，总体效率值逐年上升，其中中华航空、大韩航空表现较佳，二者的总体效率均在2014—2017年较快增长，之后增速放缓，2018年分别位于第一和第三。中国国航、全日空航空和新加坡航空处于中等水平，澳洲航空和吉祥航空则表现较差，始终处于末尾。

在13家航空公司中，排名第一的是中华航空，其总体效率呈上升趋势，整体表现较好，2017—2018连续两年位居第一。排名第二的是国泰航空，其考察期内总体效率逐年上升，排名呈进步之势。以国泰航空为例，作为全球第九大国际客运航空公司，国泰航空于2018年推出10条新航线，增加部分航线班次，可载客运量有所增加；接收8架拥有最新的客舱、座椅及娱乐系统的空中巴士A350-1000型飞机；在波音777机型装设无线网络，更新机上娱乐内容、改善机上餐饮来提升顾客服务，即使在竞争激烈、燃油成本上升的背景下，运载率仍得以维持，客运收益率增加5.7%。国泰航空作为第二大国际货运航空公司，受益于全球庞大的需求，收益率实现14.7%的增长幅度。此外，太古集团于2017年成立中央数据团队以改善科技应用，提升数据分析能力，成立精益团队专注于改善业务流程等。国泰航空作为太古集团的一员，这些措施为国泰航空的转型奠定基础，对总体效率的提升具有显著作用。

3.2 单要素效率分析

能源效率与环境效率属单要素范畴，笔者基于虚拟前沿面网络SBM模型构建的新指标对亚太地区13家航空公司2014—2018年的能源效率与环境效率进行单要素分析，寻找标杆企业，为航空业节能减排与可持续发展提出可行的指导意见。

3.2.1 能源效率分析

根据式(2)计算出亚太地区13家航空公司2014—2018年能源效率值及排名情况，如表1所示。由表1可知，13家航空公司在2014—2017年能源效率呈逐年波动趋势，2017年达到最高。根据各航空公司历年排名变化情况可知，中国国航、东方航空、南方航空、中华航空、全日空航空和新加坡航空7家航空公司在2014—2018年间的排名较稳定。其中，中华航空和全日空航空能源效率值均逐年上升，其余航空公司均在2018年出现小幅度下降，东方航空和南方航空表现较差，交替位于最后两名，其余4家航空公司则处于中等水平及以上。国泰航空和大韩航空的排名逐年上升，说明相比于其他航空公司，这两家航空公司在节能方面进步较大，特别是大韩航空从2014年的第10名(并列)上升至2018年的第2名，澳洲航空和吉祥航空虽然效率值增加，但其排名却有所下降。泰国航空2015年和2016年位于中等水平以上，其余年份表现较差。

通过对亚太地区13家航空公司进行横向比较，发现海南航空的能源效率排名除2018年外都位居第一，国泰航空和中华航空的能源效率值稳定上升，其历年排名进步较大，可见中国的航空公司具备亚太地区先进的能源技术。通过查阅相关资料可知，国泰航空2014年投资一家美国生物燃料制造商，加入可持续航空生物燃料用户小组等组织以促进生物燃料发展。自2016年起持续使用生物燃料替代航空燃油，与世界知名机构合作共同开展生物燃料项目。2018年，国泰航空引进了8架全新的A350-1000客机，该机型燃油效率提高20%。同时国泰航空通过采用新的飞行技术、引入新机队、使用生物燃料替代、成立飞行效率工作小组等方法，使国泰航空燃油效率较2017年提高2.0%。同时，海南航空也于2017年使用含餐饮废油制成的国产1号生物燃料进行跨洋载客飞行。生物燃料不同于石油煤炭等传统燃料，使用动植物和微生物研制而成，是一种新型可再生航空燃料，具有绿色低碳、节能减排的特性，在环境保护上优势明显。相比而言，南方航空、东方航空能源效率较低，应积极学习先进的节能经验，提高自身能源效率。综上所述，中国的航空公司在亚太地区的能源效率较优，其中以台湾地区和香港地区的能源效率更优，我国其他航空公司、其他国家和地区的航空公司应以中华航空、国泰航空和海南航空为标杆，学习先进的能源技术。

表1 亚太地区13家航空公司2014—2018年能源效率及排名

3.2.2 环境效率分析

根据式(3)计算出亚太地区13家航空公司2014—2018年环境效率值及排名情况，如表2所示，可看出与能源效率变化趋势不同，考察期内航空公司环境效率历年均值变化较小，航空公司平均环境效率除2016年有小幅上升外，其余年份均有所减少，由2014年的0.710降低到2018年的0.622。中国国航、东方航空、国泰航空、全日空航空和大韩航空在2014—2018年间的环境效率持续下降，南方航空、海南航空、中华航空、新加坡航空、泰国航空和澳洲航空的环境效率波动变化，整体2018年的表现较2014年均有不同程度的下降。其中，泰国航空始终位于前三名，整体表现较好，澳洲航空虽然效率值有所下降，但其排名逐年进步。长荣航空和吉祥航空变化趋势相同，二者环境效率在2015年出现下降，随后逐年上升。

泰国航空2014—2018年间的环境效率排名位列前茅，且十分稳定，究其原因在于：①在关键干线航线上使用新机型，改善机队服务能力，提高飞机利用率；②与其他航空公司建立战略合作伙伴关系，实现代码共享、联合销售等多领域合作，增加旅客与货物周转量；③开展燃料管理项目，减少飞机飞行过程中的能源消耗，减少碳排放；④使用自动飞行计划系统，优化航线，在确保最高安全性的前提下帮助飞行员减少燃料消耗。这些措施值得我国航空公司学习。

表2 亚太地区13家航空公司2014—2018年环境效率及排名

我国的吉祥航空环境效率整体表现较好，除2015年外，其余年份均位居第一名，原因在于吉祥航空作为我国采用主运营基地模式的民营航空公司，集中优势资源，采用年轻机队和统一机型，新飞机各项性能均处于最佳状态。同时，吉祥航空广泛学习世界先进的航空环保经验，通过采购EFB电子飞行包、选用轻薄座椅、加装翼尖“鲨鳍”小翼、水洗发动机和机身、自主研发飞行数据系统等节能减排措施，从飞机性能、发动机性能、技术应用、运行过程及系统管理等方面推进可持续发展。除吉祥航空外，中国国航在绿色机制设计方面表现较为突出，具体表现在：①积极参与国内外碳减排机制设计，包括国际航空减排机制的制定工作和我国民航局碳排放管理文件的编制工作；②积极配合民航局应对欧盟碳交易，参与北京市的碳交易市场，积累丰富的碳交易工作经验。然而，中华航空和国泰航空的排名始终靠后，说明我国台湾地区和香港地区的环境效率偏低，在发展经济的同时也应注重绿色航空和节能减排，可借鉴泰国航空和吉祥航空、中国国航的成功经验，根据自身实际情况与公司战略发展，做环境友好型航空公司，促进可持续发展。

4 结论与建议

4.1 研究结论

当前大多关于能源效率和环境效率的研究都是利用投入产出联合生产过程，同时研究运营效率、能源与环境效率，对二者的界定较为模糊。笔者区分了总体效率与能源环境效率，使用SBM模型衡量总体效率，基于模型的结果进行能源与环境的单要素效率分析，对二者之间的界定更加清晰，其能源与环境效率的衡量也更科学。通过构建单要素下的能源效率与环境效率指标，以亚太地区13家航空公司为样本进行实证分析，得到如下研究结论：

(1)提出的新指标具有可行性。单要素下的能源效率指标与环境效率指标根据能源投入、非期望产出的实际利用与理想利用水平提出，效率值越大表明航空公司实际的能源利用与污染排放越接近理想水平，需要减少的空间越小，效率值较小的航空公司需要通过提高技术水平来改善其能源利用效率与环境效率。在能源效率方面，海南航空除2018年外排名均为第一，而东方航空和南方航空排名均在最后；在环境效率方面，吉祥航空的表现较好，除2015年第二外，其余年份均为第一，而中华航空和大韩航空连续5年排名都在最后。

(2)新指标在评价能源效率与环境效率方面更具实用性。以往研究仅给出效率值变化的趋势，笔者所提出的指标基于多投入多产出模型来计算单要素效率，考虑了改进空间，若改进的空间增加，意味着能源利用与环境方面的绩效下降。因此，结合数据分析结果，东方航空和南方航空应学习海南航空的先进经验注重改善能源效率，而中华航空和大韩航空则要借鉴吉祥航空等公司的措施注意控制碳排放，提高环境效率。

4.2 对策建议

民航运输业面临的资源环境约束日益明显，各航空公司在提高总体效率的同时，需持续推进节能减排工作，不仅可提高自身运作效率，还可为环境保护、社会福利做出贡献。为此，笔者提出以下对策建议：

(1)探讨高效的燃油替代方案。航空煤油作为石油产品之一，是不可再生能源，生物燃料作为替代技术，可以持续生产，在应对气候变化中扮演了重要角色。各航空公司可借鉴国泰航空和海南航空的经验，与燃料制造商进行合作，共同开展生物燃料研发项目，积极寻找航空燃料的替代能源，以降低飞行成本；发挥行业组织的作用，在行业内积极倡导使用生物燃料，扩大生物燃料适用范围，同时要加大技术研发，减少替代成本。

(2)实施先进的节能减排项目。将节能减排工作持续推进，通过各种技术创新项目，有效提升节能减排效果。各航空公司可借鉴吉祥航空、泰国航空的经验，一方面通过飞机自身减重、机队优化、飞机维护、发动机水洗等途径改善飞机性能和发动机性能，减少燃料消耗；另一方面应设计、开发自动飞行计划系统，合理安排航线，优化运行过程，形成低消耗、低排放、高效率的运营模式。

(3)构建完善的组织管理模式。一套全面完善的管理模式有助于航空公司从内外两方面、运营全程掌握能源使用和排放情况。各航空公司可根据自身情况，成立保护专项小组，从目标制定、运营管理、技术分析、策略研讨等环节制定完善的能源管理流程，并积极导入环境管理信息系统，主动披露相关的碳排放信息，将环保融入企业日常运营管理。同时，可以通过与其他航空公司结成战略联盟，开展代码共享和联合销售，增加联程中转机会，提高飞机利用率。

(4)参与广泛的绿色机制设计。各地区出台相关政策，逐渐成立碳排放交易市场，航空公司作为能源消耗与排放大户，应主动承担相应的责任。各航空公司可根据自身实力与战略定位，积极参与到碳减排行动行列中。一方面，推动自愿减排，自主制定能源监测计划，积极参与国内外碳交易市场的建设工作。另一方面，与行业同盟合作，共同探讨碳排放管理方案，通过深度参与行业协会和国家组织的工作小组，促进未来航空业的节能减排发展。