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摘要:本文利用基于投入的规模报酬不变数据包络法,对1995-2008年我国沿海各省和各地区的电能利用效率进行了评价分析,揭示了我国电能利用效率的区域性和差异性,为理论研究和提高电能利用效率提供了依据。
关键词:电能利用效率;沿海地区;CCR-DEA
作者简介:乞建勋(1946-),男,河北邢台人,华北电力大学经济与管理学院,教授,博士生导师,主要研究方向:网络优化与电力市场;张昆(1984-),女,河北石家庄人,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生,主要研究方向:电力市场。(北京 102206)
电力作为作为一种便捷优质的能源,占我国终端能源消费的15%以上,在国民经济发展和人民生活中占有举足轻重的地位。然而,随着我国经济的快速发展,与工业生产相关的电力消耗量大幅增加,国内“电荒”不断。解决我国电力供需矛盾,一般有三种思路:一是开源,二是节流,三是增效,即提升电能利用效率,使得在电力消耗量不变的条件下实现更多的产出,或者产出不变的条件下减少电力消耗。其中,第三种增效无疑是最佳思路。在2009年哥本哈根会议之后,我国政府宣布,到2020年我国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。这无疑是节能减排工作所面临的巨大挑战,也是亟待解决的重大现实问题。
节能与提高效率的本质是一致的,提高效率是实现节能减排目标的根本途径。本文是基于电能利用效率的实证分析。在过去效率研究中,学者和专家集中于对能源效率的研究,而电能的利用效率研究却少之又少。我国工业绝大多数位于沿海地区,这些省市在我国经济上占有举足轻重的地位。本文利用非参数数据包络分析方法分析沿海地区电能利用效率,并找出对电能利用的影响因素,从而真正提高电能的利用效率,实现节能减排的目的。
一、相关研究文献回顾及理论基础
目前,有关电能利用效率的中外文献较少。国内电能利用效率的研究主要针对全国范围内的东、中、西部的地区和省际效率分析。李金超、牛东晓等运用Malmquist指数方法计算并比较了中国及省级电能利用的全要素效率,并运用spearman相关系数对中国电能利用效率可能影响因素进行了定量分析,揭示了电能利用效率的区域性和差异性。[1]Jamaluddin和David运用数据包络分析法对马来西亚的电能利用效率和其他处于类似发展阶段的国家进行了分析和比较。相比之下,能源效率的研究相对较多。[2]Hu and Wang(2006)基于全要素生产率定义了全要素能源效率指标,利用DEA模型对中国省际能源效率进行了比较研究。[3]
本文利用规模报酬不变的数据包络分析模型对电能利用效率进行研究分析。数据包络分析法是在“相对效率评价”的基础上发展起来的一种系统分析方法。它根据多项投入指标和产出指标,利用线性规划方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统计方法。测度效率需要掌握生产前沿曲线的形状,而这需要构建一个非参数的线段凸面估计,或者通过参数函数来拟合数据。Farrell(1957)提出通过构造一个非参数的线性凸面估计生产前沿。Charnes,Cooper,Rhode(1978)提出了基于规模报酬不变(简称CCR)的数据包络分析法(简称DEA)模型。在1984年,Banker,Charnes和Cooper又将CCR模型中关于规模报酬不变的假设扩展到基于可变规模报酬(简称VRS)的DEA模型。CCR模型是最基本的DEA模型,它分为投入型和产出型两种,本文选取基于投入的CCR模型,即在保持产出不变的情况下,通过按比例地减少投入量来测算技术无效性。DEA-CCR模型如下所示。
xij表示第j个DMU对第i种输入的投入量,xij>0;yij表示第j个DMU对第r种输出地产出量,yij>0;λj表示各DMU的未知权重;si-,sr+分别表示对应输入和输出的松弛变量;θ表示效率指数;ε表示一个无穷小但是大于零的任意数。
二、变量与数据说明
本文以1995-2008年间我国沿海地区十二个省市自治区(包括北京、天津、河北、辽宁、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南,港澳台除外)的电能效率利用情况为研究目标,将电力消耗量、劳动力和固定资产折旧作为投入要素,以各省的GDP作为产出要素来进行分析。现对各投入产出数据进行如下说明。
GDP产出:各省当年的GDP和GDP平减指数来源于1996-2009年度的《中国统计年鉴》,考虑到价格和通货膨胀因素,所有GDP均按照1995年的不变价格进行转换,单位为亿元。
劳动力投入:在此采用的就业人数来自于相应年份的《中国统计年鉴》,不包括劳动力在质量上面的差别,单位为万人。
资本投入:本文选取固定资产折旧作为资本投入。固定资产折旧反映了固定资产在当期生产过程中的转移价值,即当期物质资本的消耗量。本文选取的固定资产折旧数据来自于相应年份的《中国统计年鉴》。
电能消耗:本文使用的电能消耗量绝大多数年份来自于《中国能源统计年鉴》,其中1996-1998年的各省份全社会用电量来自于相应年份的《中国电力统计年鉴》。
地区划分:本文将我国沿海12个省市分为环渤海、长三角、珠三角三个小型经济区域,其中,环渤海地区包括北京、天津、河北、辽宁和山东五个省市;长三角地区包含上海、江苏和浙江;珠三角地区包含广东、广西、福建和海南四省。
三、沿海地区电能利用效率的实证分析
1.沿海各省电能利用效率
本文采用基于ACCESS的国产专业DEA分析软件MaxDEA计算沿海各省从1995-2008年各年的电能利用效率。结果显示,本地区电能利用效率最高的省份是上海、海南和福建,在1995至2008年均处于效率前沿曲线上。天津、浙江和广西也有部分年份位于或接近效率前沿面。
为了能更好地了解沿海各个省市在统计时期的电能利用效率,现对各省市1995至2008年全时期电能利用效率平均得分、排名以及2008年的最新效率排名做如下统计,如表1所示。
通过表1可以发现,在1995-2008年间,在沿海各省市中,全要素电能利用效率平均值得分最高的省份为上海、海南和福建三省,他们的得分均为1.000,也就是说这三个省份一直处在最优前沿曲线上;天津、浙江和广西三省市也有若干年份处于前沿曲线上;从最新的2008年的测算结果来看,处于电能利用最前沿的省市仍然是上海、海南和福建,天津、广西、山东和江苏则距离前沿曲线较近。在1995至2008年间,沿海地区全要素电能利用效率平均值得分最低的省份为辽宁,其次为河北、广东和北京,和位于最优前沿曲线的省份相比,平均值得分均不超过0.800;而以最新的2008年的测算结果来考察,全要素电能利用效率较低的是河北和广东,他们的平均值仅在0.7左右,这就意味着这些省份在电能生产利用中存在着较大的无效损耗,同时也意味着这些省份的节能潜力与改进的空间较大。
2.沿海各经济区域电能利用效率
由上文可以看出各省份的电能利用效率得分,但是沿海地区所包含的三个经济区的整体效率得分并不能直接反映出来,所以表2和图1为1995至2008年间各个区域的电能利用效率得分。
由分区域统计的电能利用效率可以看出,长三角和地区的得分在2003年之前一直处于统计区域的最高水平上,均大于0.95,而珠三角地区的得分其次,在0.95上下浮动。但是从2004年开始,珠三角地区和长三角地区的效率值均大幅下降,下降值约五个百分点,两个地区均呈现下降趋势。但是珠三角地区的下降幅度小于长三角地区,得分反超长三角地区,位居第一。整体上看,两个地区在2008年的效率得分比1995年有所下降。相比之下,另一个经济区——环渤海地区的电能利用效率值却一直低于另外两个经济区,也低于整个沿海地区的效率值。环渤海地区的电能利用效率从1995年开始连续三年下降,直至1998年之后开始每年稳步提升,2005年到达最高效率得分值0.901,之后又开始有所下降,但整体来说1995至2008年间,环渤海地区的电能利用效率显著提高。虽然三个地区的电能利用效率在这个时期都有所变动,但是从整个时期来看,整个沿海地区的效率得分则相对较为稳定,一直在0.9上下浮动,而且这个值基本上是在长三角和珠三角得分之下,环渤海地区得分之上。全国的电能利用效率相比起这些区域来,则有些不同。如图1所示,1995-2008年全国电能利用效率曲线大致呈M形,即上升、下降、再上升、再下降趋势,拐点出现在2003年、2004年和2005年。在2003年之前,全国效率值稳步上升;2005年之后,全国效率值呈下降趋势。但是,所有年份的全国效率值均低于同时期的沿海效率值及三个经济区的效率值。
表3所示的是各个区域在1995至2008年间的全时期的电能利用效率平均值。从表3可以清楚地看出在本文所统计的时间范围内,长三角地区的电能利用效率平均得分最高,其次是珠三角地区,并且二者相差不大。之后是整个沿海地区的效率得分和环渤海地区的效率得分,他们之间有一定的差距。最低的仍然是全国的电能利用效率值,并且远远低于本文所统计的其他区域,这也说明沿海地区的电能利用效率在全国处于领先地位,同时,全国其他省市的电能利用效率拥有很大的改进潜力。
四、结论
本文利用CCR-DEA模型对我国沿海地区电能利用效率进行分析,揭示了我国沿海地区电能利用效率的区域性和差异性。研究结果表明:沿海地区电能利用效率高于全国平均水平,全国电能利用效率总体偏低。长三角地区电能利用效率值最高,珠三角地区其次,环渤海地区最低。经济发达的上海、福建以及用电量较少的海南的电能利用效率位于效率前沿;河北、辽宁和广东的效率较低。本文还可以引申研究造成这个结果的因素,例如产业结构、科技意识、科技发展水平、人民生活水平等等都会对电能利用效率产生或大或小的影响。综上所述,本评价模型在理论研究方面可以有效地应用于电能利用效率的评价,并且满足系统分析的要求。在实践方面,可以为提高电能利用效率提供依据,为我国实现节能减排目标和制定相关政策和措施提供决策支持。
参考文献:
[1]李金超,牛东晓,等.中国电能利用效率测算及其影响因素分析[J].电力需求侧管理,2009,(4).
[2]Jamaluddin Mohd Yunos,David Hawdon.The efficiency of the National Electricity Board in Malaysia:An intercountry comparison using DEA[J].Energy Economics,1997,(19).
[3]Hu JL,Wang SC.Total-factor energy efficiency of regions in China[J].Energy Economics,2006,(34).
(责任编辑:郝魁府)
关键词:电能利用效率;沿海地区;CCR-DEA
作者简介:乞建勋(1946-),男,河北邢台人,华北电力大学经济与管理学院,教授,博士生导师,主要研究方向:网络优化与电力市场;张昆(1984-),女,河北石家庄人,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生,主要研究方向:电力市场。(北京 102206)
电力作为作为一种便捷优质的能源,占我国终端能源消费的15%以上,在国民经济发展和人民生活中占有举足轻重的地位。然而,随着我国经济的快速发展,与工业生产相关的电力消耗量大幅增加,国内“电荒”不断。解决我国电力供需矛盾,一般有三种思路:一是开源,二是节流,三是增效,即提升电能利用效率,使得在电力消耗量不变的条件下实现更多的产出,或者产出不变的条件下减少电力消耗。其中,第三种增效无疑是最佳思路。在2009年哥本哈根会议之后,我国政府宣布,到2020年我国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。这无疑是节能减排工作所面临的巨大挑战,也是亟待解决的重大现实问题。
节能与提高效率的本质是一致的,提高效率是实现节能减排目标的根本途径。本文是基于电能利用效率的实证分析。在过去效率研究中,学者和专家集中于对能源效率的研究,而电能的利用效率研究却少之又少。我国工业绝大多数位于沿海地区,这些省市在我国经济上占有举足轻重的地位。本文利用非参数数据包络分析方法分析沿海地区电能利用效率,并找出对电能利用的影响因素,从而真正提高电能的利用效率,实现节能减排的目的。
一、相关研究文献回顾及理论基础
目前,有关电能利用效率的中外文献较少。国内电能利用效率的研究主要针对全国范围内的东、中、西部的地区和省际效率分析。李金超、牛东晓等运用Malmquist指数方法计算并比较了中国及省级电能利用的全要素效率,并运用spearman相关系数对中国电能利用效率可能影响因素进行了定量分析,揭示了电能利用效率的区域性和差异性。[1]Jamaluddin和David运用数据包络分析法对马来西亚的电能利用效率和其他处于类似发展阶段的国家进行了分析和比较。相比之下,能源效率的研究相对较多。[2]Hu and Wang(2006)基于全要素生产率定义了全要素能源效率指标,利用DEA模型对中国省际能源效率进行了比较研究。[3]
本文利用规模报酬不变的数据包络分析模型对电能利用效率进行研究分析。数据包络分析法是在“相对效率评价”的基础上发展起来的一种系统分析方法。它根据多项投入指标和产出指标,利用线性规划方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统计方法。测度效率需要掌握生产前沿曲线的形状,而这需要构建一个非参数的线段凸面估计,或者通过参数函数来拟合数据。Farrell(1957)提出通过构造一个非参数的线性凸面估计生产前沿。Charnes,Cooper,Rhode(1978)提出了基于规模报酬不变(简称CCR)的数据包络分析法(简称DEA)模型。在1984年,Banker,Charnes和Cooper又将CCR模型中关于规模报酬不变的假设扩展到基于可变规模报酬(简称VRS)的DEA模型。CCR模型是最基本的DEA模型,它分为投入型和产出型两种,本文选取基于投入的CCR模型,即在保持产出不变的情况下,通过按比例地减少投入量来测算技术无效性。DEA-CCR模型如下所示。
xij表示第j个DMU对第i种输入的投入量,xij>0;yij表示第j个DMU对第r种输出地产出量,yij>0;λj表示各DMU的未知权重;si-,sr+分别表示对应输入和输出的松弛变量;θ表示效率指数;ε表示一个无穷小但是大于零的任意数。
二、变量与数据说明
本文以1995-2008年间我国沿海地区十二个省市自治区(包括北京、天津、河北、辽宁、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南,港澳台除外)的电能效率利用情况为研究目标,将电力消耗量、劳动力和固定资产折旧作为投入要素,以各省的GDP作为产出要素来进行分析。现对各投入产出数据进行如下说明。
GDP产出:各省当年的GDP和GDP平减指数来源于1996-2009年度的《中国统计年鉴》,考虑到价格和通货膨胀因素,所有GDP均按照1995年的不变价格进行转换,单位为亿元。
劳动力投入:在此采用的就业人数来自于相应年份的《中国统计年鉴》,不包括劳动力在质量上面的差别,单位为万人。
资本投入:本文选取固定资产折旧作为资本投入。固定资产折旧反映了固定资产在当期生产过程中的转移价值,即当期物质资本的消耗量。本文选取的固定资产折旧数据来自于相应年份的《中国统计年鉴》。
电能消耗:本文使用的电能消耗量绝大多数年份来自于《中国能源统计年鉴》,其中1996-1998年的各省份全社会用电量来自于相应年份的《中国电力统计年鉴》。
地区划分:本文将我国沿海12个省市分为环渤海、长三角、珠三角三个小型经济区域,其中,环渤海地区包括北京、天津、河北、辽宁和山东五个省市;长三角地区包含上海、江苏和浙江;珠三角地区包含广东、广西、福建和海南四省。
三、沿海地区电能利用效率的实证分析
1.沿海各省电能利用效率
本文采用基于ACCESS的国产专业DEA分析软件MaxDEA计算沿海各省从1995-2008年各年的电能利用效率。结果显示,本地区电能利用效率最高的省份是上海、海南和福建,在1995至2008年均处于效率前沿曲线上。天津、浙江和广西也有部分年份位于或接近效率前沿面。
为了能更好地了解沿海各个省市在统计时期的电能利用效率,现对各省市1995至2008年全时期电能利用效率平均得分、排名以及2008年的最新效率排名做如下统计,如表1所示。
通过表1可以发现,在1995-2008年间,在沿海各省市中,全要素电能利用效率平均值得分最高的省份为上海、海南和福建三省,他们的得分均为1.000,也就是说这三个省份一直处在最优前沿曲线上;天津、浙江和广西三省市也有若干年份处于前沿曲线上;从最新的2008年的测算结果来看,处于电能利用最前沿的省市仍然是上海、海南和福建,天津、广西、山东和江苏则距离前沿曲线较近。在1995至2008年间,沿海地区全要素电能利用效率平均值得分最低的省份为辽宁,其次为河北、广东和北京,和位于最优前沿曲线的省份相比,平均值得分均不超过0.800;而以最新的2008年的测算结果来考察,全要素电能利用效率较低的是河北和广东,他们的平均值仅在0.7左右,这就意味着这些省份在电能生产利用中存在着较大的无效损耗,同时也意味着这些省份的节能潜力与改进的空间较大。
2.沿海各经济区域电能利用效率
由上文可以看出各省份的电能利用效率得分,但是沿海地区所包含的三个经济区的整体效率得分并不能直接反映出来,所以表2和图1为1995至2008年间各个区域的电能利用效率得分。
由分区域统计的电能利用效率可以看出,长三角和地区的得分在2003年之前一直处于统计区域的最高水平上,均大于0.95,而珠三角地区的得分其次,在0.95上下浮动。但是从2004年开始,珠三角地区和长三角地区的效率值均大幅下降,下降值约五个百分点,两个地区均呈现下降趋势。但是珠三角地区的下降幅度小于长三角地区,得分反超长三角地区,位居第一。整体上看,两个地区在2008年的效率得分比1995年有所下降。相比之下,另一个经济区——环渤海地区的电能利用效率值却一直低于另外两个经济区,也低于整个沿海地区的效率值。环渤海地区的电能利用效率从1995年开始连续三年下降,直至1998年之后开始每年稳步提升,2005年到达最高效率得分值0.901,之后又开始有所下降,但整体来说1995至2008年间,环渤海地区的电能利用效率显著提高。虽然三个地区的电能利用效率在这个时期都有所变动,但是从整个时期来看,整个沿海地区的效率得分则相对较为稳定,一直在0.9上下浮动,而且这个值基本上是在长三角和珠三角得分之下,环渤海地区得分之上。全国的电能利用效率相比起这些区域来,则有些不同。如图1所示,1995-2008年全国电能利用效率曲线大致呈M形,即上升、下降、再上升、再下降趋势,拐点出现在2003年、2004年和2005年。在2003年之前,全国效率值稳步上升;2005年之后,全国效率值呈下降趋势。但是,所有年份的全国效率值均低于同时期的沿海效率值及三个经济区的效率值。
表3所示的是各个区域在1995至2008年间的全时期的电能利用效率平均值。从表3可以清楚地看出在本文所统计的时间范围内,长三角地区的电能利用效率平均得分最高,其次是珠三角地区,并且二者相差不大。之后是整个沿海地区的效率得分和环渤海地区的效率得分,他们之间有一定的差距。最低的仍然是全国的电能利用效率值,并且远远低于本文所统计的其他区域,这也说明沿海地区的电能利用效率在全国处于领先地位,同时,全国其他省市的电能利用效率拥有很大的改进潜力。
四、结论
本文利用CCR-DEA模型对我国沿海地区电能利用效率进行分析,揭示了我国沿海地区电能利用效率的区域性和差异性。研究结果表明:沿海地区电能利用效率高于全国平均水平,全国电能利用效率总体偏低。长三角地区电能利用效率值最高,珠三角地区其次,环渤海地区最低。经济发达的上海、福建以及用电量较少的海南的电能利用效率位于效率前沿;河北、辽宁和广东的效率较低。本文还可以引申研究造成这个结果的因素,例如产业结构、科技意识、科技发展水平、人民生活水平等等都会对电能利用效率产生或大或小的影响。综上所述,本评价模型在理论研究方面可以有效地应用于电能利用效率的评价,并且满足系统分析的要求。在实践方面,可以为提高电能利用效率提供依据,为我国实现节能减排目标和制定相关政策和措施提供决策支持。
参考文献:
[1]李金超,牛东晓,等.中国电能利用效率测算及其影响因素分析[J].电力需求侧管理,2009,(4).
[2]Jamaluddin Mohd Yunos,David Hawdon.The efficiency of the National Electricity Board in Malaysia:An intercountry comparison using DEA[J].Energy Economics,1997,(19).
[3]Hu JL,Wang SC.Total-factor energy efficiency of regions in China[J].Energy Economics,2006,(34).
(责任编辑:郝魁府)