摘要:构建上海地区CGE模型以研究能效进步的影响，发现能效进步具有积极的发展效应，经济总量及居民福利有所提高。同时，煤炭、石油、天然气及电力使用量增加，碳排放与单位GDP碳强度也随之上升，说明能效回弹效应广泛存在。产业层面上，能效进步有利于第一产业的发展，对第二和第三产业发展具有微弱的负面影响。具体来看，受益最大的是炼焦业、化学工业和纺织服装及皮革产品制造业，而发展受损最大的是采矿业和机械设备制造业。
关键词:能源效率;社会核算矩阵;可计算一般均衡模型;回弹效应
1研究背景
城镇化是我国后续阶段最重要的发展红利和增长引擎，根据《国务院关于城镇化建设工作情况的报告》，该转型将人口城镇化作为核心，以城市群为主体形态。城市涌现必然带来能源消费的持续增长，而目前我国能源供给约束越来越明显，化石能源燃料产生的碳排放加剧了温室效应，极端天气现象出现频繁。概括而言，能源问题已成为城镇化道路的关键瓶颈，出路在于城市发展必须坚持低碳原则。
在应对能源供给短缺、价格上涨以及污染严重等问题上，能效进步有着成本低、反应快以及可靠性高等特点，被认为是主要应对措施。但关注能效进步的同时，不能忽略效率提高后带来的另一经济现象———能源效率的回弹效应，即能源效率提高后带来了经济变量的变化，导致能源节约被部分或者完全抵消掉。这种效应存在与否，影响程度大小，直接影响着节能减排的落实。
上海作为中国最大的城市，一直积极探索如何率先实现城市发展模式转变。早在2008年初，国家建设部与世界自然基金会就将上海作为“低碳城市”的试点，此后上海的发展始终关注经济发展过程中的代价最小化以及人与自然和谐相处，尤其强调能效进步。随着节能减排技术的进步和推广应用，城市能源效率确实在不断改善。但这种效率改善是否也存在回弹效应，进而妨碍城市低碳目标的实现，这一问题目前探讨较少。本文以上海为研究对象进行了系统研究，考虑了行业用能特征，针对不同行业设定了相应的能源效率提高系数，在能源效率探讨上涉及能源全体，而不局限于单一能源，提高了研究的可信度，为科学合理地制定公共政策提供了基础。
2文献综述
探讨能源端技术变动或者政策冲击的综合效应，不可避免需要依赖经济系统构建，这使得该类研究往往采用CGE模型。这是一种基于一般均衡理论的经济模拟分析技术，把宏观经济体系分为大量可计算的部分，从而可以仿真经济运行情况。目前，我国能源环境方面的CGE应用研究局限于市场化减排手段实施，比如能源税与碳税征收。王德发[1]构建了上海市的CGE模型，分析了能源税征收情景下经济结构和能源结构的调整问题，表明对煤炭征税的可行性和合理性。Liang等[2]模拟了国家层面征收碳税的情景，测度了碳税对能源高依存和外贸高依存产业的负面影响，提出税收豁免与补偿政策。Fisher-Vanden和Ho[3]指出中国的资本使用存在补贴，而这种补贴将削弱碳税的减排效果，增加政府应对环境问题的难度。林伯强和牟敦国[4]探讨了能源价格影响与经济特点之间的相关性，并对比了石油和煤炭价格上涨对中国经济的紧缩程度。曹静[5]分析了通过碳税减排的优点，讨论了碳税设计中的税基、税率设定和税收返还模式。朱永彬和王铮[6]对其他国家可能针对我国实施的碳关税政策进行了仿真，得出了碳关税减排效率很低的结论。何建武和李善同[7]模拟了统一碳税对于全国各个地区的影响，发现会加剧地区差异的扩大。蔡跃洲和Whalley[8]通过减排意愿的数值一般均衡情景模拟，说明了国际贸易有助于碳减排协议达成。周晟吕等[9]在能效提高的基础上，测算了不同碳税税率与收入返还方案的减排效果和经济影响。
直接涉及能源效率经济效应的研究很少，查冬兰和周德群[10]从全国层面探讨了煤炭、石油以及电力效率提高后的能源消费变动情况。当前的研究缺乏对区域层面上的细致探讨，并且没有考虑行业用能特征，而本文弥补了相应空白。本文以上海市为研究对象，创新点在于不局限于单一能源而是从能源整体的效率改进出发，对不同行业设定了符合各自特征的能源效率提高系数，提高了研究的现实意义。
3CGE模型构建与参数说明
3.1模型基本结构
介绍本模型的行为主体包括20个行业、政府、企业、2组居民家庭(城镇和农村)。生产要素分为3类，分别是劳动力、资本和能源，能源来自于其中4个行业，分别是煤炭开采和洗选业、石油及核燃料加工业、燃气生产和供应业、电力热力生产和供应业。CGE模型结构以翟凡等[11]开发的可计算一般均衡模型为基础，包含生产模块、价格模块、收入支出模块、贸易模块和闭合模块。
3.1.1生产模块。在生产函数构造方面，选择资本、劳动、能源和其他中间投入作为生产投入。由于不同的投入之间有一定的替代性，为了反映这种替代性，采用常替代(ConstantElasticityofSubstitution，即CES)函数合成不同的投入品。由于非能源中间投入与另外3种要素之间存在明显差异，本文将资本-能源-劳动先行嵌套，再与非能源中间投入进行合成。有关资本、能源、劳动的嵌套方式，Kemfert[12]的研究认为(能源-资本)-劳动的嵌套方式在统计意义上最有效，本文沿用了这一嵌套模式，并在能源投入部分进一步分为电力以及化石能源，而化石能源由煤炭、石油和天然气三者CES嵌套合成(见图1)。对于嵌套，本文以包含能效提高系数的方程(1)为例予以说明，其他方程类同。行业j的能源合成量E与上一层嵌套中的资本能源合成KE直接相关，在KE一定的前提下，由于资本能源替代弹性σke是一个小于1的值，所以效率λe提高必然会降低能源合成使用量。与此同时，行业能源使用量与资本能源合成价格PKE、能源合成价格PE也相关，根据方程(1)来看，提高能源使用成本可以降低能源使用量。
3.1.2价格模块。价格模块刻画了企业在商品市场上的定价行为，本模型假设各产品市场均为完全竞争市场。价格模块与生产模块具有一一对应性，各层投入品的价格为其下层投入品价格的CES合成价格。
3.1.3收入支出模块。企业的收入来自资本报酬和政府对企业的转移支付，其支出包括对居民的转移支付、对政府缴纳的税费。居民的收入来自劳动报酬以及企业、政府、国内其他地区以及世界其他地区的转移支付，而居民支出为各种商品的最终消费和对政府缴纳的税费，消费支出以固定比例进行分配。政府的收入来自生产税、关税、居民所缴税费、企业所缴税费、与国内其他地区间的转移支付，政府的支出为政府对各种商品的最终消费、对居民和企业的转移支付。而各经济主体的收入支出差额形成了储蓄，成为地区投资的来源。
这3个经济主体的收支关系，具体表现为社会核算矩阵(SocialAccountingMatrix，简称SAM)中的对应行列(见图2)。
3.1.4贸易模块。在上海市内贸易的商品来源有3个:市内生产、省际调入、进口。上海市内商品的去向也有3个:市内销售、省际调出、出口。上海作为一个港口城市，有转口贸易的特点，所以本文将市内商品需求与省际调出合成为国内商品需求，将市内生产商品与省际调入合成为国内商品供给，在进出口之外形成国内商品市场出清，从而反映了该地区贸易结构(见图3)。
3.1.5闭合模块。本模型根据上海目前的实际情况，采用投资驱动的约翰逊闭合，将居民、企业、政府、外省以及国外储蓄和总投资出清，其中总投资、国外储蓄、外省储蓄外生给定。此外，假定劳动力和固定资本要素在行业间可以自由流动，并且总量上出清。
3.2相关参数的说明
CGE模型的数据基础为社会核算矩阵，本模型的SAM包含7个账户，分别是活动账户、商品账户、要素账户、经济主体账户、资本账户、国内其他地区账户和世界其他地区账户(见图3)。本文SAM表所需数据来源于《2007年上海投入产出表》和《2008年上海统计年鉴》。部分数据在现有的统计资料中无法获得，则通过SAM表行列平衡性质进行计算。
模型中CES生产函数弹性与进出口合成弹性值，本文参考了查冬兰和周德群的研究。在固定资本计算上，本文采用薛俊波和王铮[13]所给出的行业折旧率，将《2007年中国投入产出表》中的行业折旧额除以折旧率得到各行业基年的固定资本额。
在能效进步的处理上，由于各行业对能源依赖程度的不尽相同而需要区别设定。本文援引石敏俊等[14]研究中给出的各行业能源效率提高系数(AutomotiveEnergyEfficiencyIndex，简称AEEI)，用行业实际数据加权得到了本文所涉及20个行业的对应AEEI值(见表1)。上海没有煤炭开采与洗选业，所以该行业不存在能效提高系数。
4能效进步的效应研究
本文采用静态CGE模型对能效进步带来的综合效应进行模拟，并与2007年实际情况(基态情景)进行比较，表2-表4罗列了不同变量相对于基态的改变程度。石敏俊等所给出的AEEI值是基于全国范围的平均值，由于东部地区的能效改善速度比西部地区快，所以该数据会低估了上海地区的能效进步增速。本文进而模拟了能源效率在AEEI的基础上提升了20%以及50%的不同效应，以期对能效进步所产生的效应连续性有更完整和深刻的认识。
4.1能效进步对能源使用和碳排放的影响
表2列示了不同能效进步情景下上海能源使用以及碳排放的相应变化。能源使用量包括居民使用量，政府使用量、投资量以及中间消耗量，排放总量统计了生产环节中一次能源消耗排放出的CO2。碳排放强度指单位实际GDP的碳排放量，而实际GDP表示以基态(2007年)价格核算的GDP总量。
根据研究结果，发现能源效率提高使得煤炭、石油和天然气使用量均有所提高，其中电力使用量的增幅大于其他能源，这一定程度上与城市能源结构呈现电气化有关。能源效率改善没有带来能源使用量减少，说明存在广泛的能源回弹效应。碳排放总量随能源消费增多而提高，能源消费增幅高于实际GDP导致碳排放强度也上升。在能源效率加速进步情景下，能源使用与碳排放的增幅也进一步加大，能效进步并未在节能减排上发挥积极作用。
4.2能效进步对经济发展的影响
能源使用与碳排放提高的背后必然是经济运行有所变化，本文对相关变量进行了研究。表3列示了不同能效进步情景下经济发展以及居民消费的相应变化，居民消费量是以基态价格统计的居民消费总额，而经济总量以及大类产业增加值同样以基态价格核算。
研究发现能效改进有着积极的发展效应，经济总量以及居民消费逐步增大，引起生产用能和消费用能增加，导致了能效回弹现象。由于GDP核算除了统计产业增加值，也包含进出口环节的税负，所以GDP变动与产业增加值变动并不一致。此外能效变动对不同产业的效应也不同步，能效进步有利于第一产业发展，对于第二及第三产业的发展具有微弱的负效应。能效加速进步的情景中，如上效应更加明显。为了说明这种产业变动如何发生，进而探究能效回弹效应的形成，需要进行更为细致的行业分解。
4.3能效进步对行业发展的影响
为了进一步说明产业层面的发展差异，本文统计了细分行业的增加值变动。表4列示了不同能效进步情景下上海各行业增加值的变化，本文中的行业增加值仍以基态价格核算。由表4可知行业层面增加值发生了较为复杂的变化，这是由于两方面原因。一方面是各行业特性导致的能效进步率差异较大，这为各行业带来了不同的发展机遇;另一方面是在CGE模型中，经济体的资本存量和劳动力投入是固定的，能效进步必然带动资本与劳动力的流动，从而引发系统性改变。也正是由于能源端的技术改变或者政策冲击往往牵一发而动全身，使得相关研究适宜采用CGE模型进行测度。
相关期刊推荐：《科技管理研究》(半月刊)创刊于1981年，是由广东省科学学与科技管理研究会主办的学术刊物。设有：自主创新专论、科技发展与政策、科技指标与评价、区域科技进步、高校与研发机科技管理、产业科技管理、人力资源管理、知识与知识产权管理、产业集群与创新研究、信息化研究、科技项目管理、管理理论与方法、科学学研究等栏目。
纵观各行业的变动率，大多数能源密集型产业受能效进步的影响而增长，加剧了生产用能，其中炼焦业、化学工业和纺织服装及皮革产品制造业受能源效率改善的正向影响最大。此外，也有一些行业附加值减少，而采矿业和机械设备制造业受到的负向影响最大。整体来看，随着能源效率的不断改善，各行业增加值的影响被同向强化，没有出现明显的逆转现象，能效回弹效应表现较为稳定。
5结论与政策建议
5.1结论
本文构建了上海地区CGE模型，根据2007年社会核算矩阵进行了标定，从而形成系统平台并对能效进步进行了模拟，主要结论如下:
(1)能效进步引发了积极的发展效应，经济总量及居民福利都有所增加。尽管各行业对于能源的依赖程度不同，但都离不开能源投入。能效进步降低了大多数部门的生产成本，降低对应产品价格，增加了需求，从而带动整个国民经济的发展以及居民福利的增加。
(2)能效进步使得煤炭、石油、天然气及电力使用量都有所增加，说明能源的回弹效应确实存在。背后原因可以从两方面来看，一方面是消费用能，能效提高降低了用能成本，消费者的相对收入增加，相应需求增加，这就会提升能源使用量;另一方面是生产用能，能效进步尤其降低了高能耗部门的生产成本，促进能源密集型产业的增速发展，也增加了能源需求，这两方面的能源消耗增加使得宏观层面上产生了明显的回弹效应。
(3)能效进步增加了碳排放与单位GDP碳强度。排放是能源使用的副产品，能源使用的增加必然带来排放增加，由于能源使用增速快于GDP，使得碳强度也有所增加。这种现象说明能效进步在节能减排上的无效性，为后续低碳目标的实现带来了难度。
(4)能效进步在行业层面上产生了复杂影响，能源密集行业发展受益较为明显。根据研究结果来看，能效进步有利于第一产业的发展，对第二和第三产业发展具有微弱的负面影响。具体到细分行业而言，受益最大的是炼焦业、化学工业和纺织服装及皮革产品制造业，而发展受损最大的是采矿业和机械设备制造业。大多数能源密集型产业受能效进步的影响而增长，这在行业层面上增加了生产环节用能。
能效进步虽然具有长远意义，但就短期来看，并不利于上海目前节能减排工作的落实，这就使得其他公共政策的配合实施变得非常重要。
5.2政策建议
(1)调整能源结构。能效进步的回弹效应在电力上最为明显，这与城市用能的电气化特征相一致。目前，上海地区的电力生产仍以火电为主，对于煤炭依赖大。但上海地区海上风能资源较为良好，可以加以利用来降低煤炭的使用，减少发电环节中的碳排放。此外，积极从三峡库区等地调入水电充实本地区用电也是促使能源结构低碳化的有效途径。
(2)利用市场机制减排。上海地区有条件率先引入碳税以及深化排放权交易机制进行减排，降低减排成本。碳税征收将提高企业尤其是高能耗企业的生产成本，抑制高能耗企业的过快发展，政府可以进一步将相应税收收入应用到补贴企业节能减排等方面去，挖掘减排潜力。而排放权交易除了通过排放权购买抑制部分高耗能企业的用能需求，还能通过出售排放权对积极开展节能减排的企业进行奖励，明确排放主体的责任，实现CO2排放总量控制。
(3)积极淘汰落后产能。我国能效提升有相当一部分源于淘汰落后产能，这部分产能的淘汰有利于解决目前产能过剩和重复建设的问题，避免行业扩展过快以及无谓生产，减少资源以及能源的消耗，体现能效提升有利的一面。
(4)调整产业结构。本文发现能效进步并不利于提升产业结构中的服务业比重，这不仅不利于上海服务经济的发展，也加剧了能效回弹效应。目前营业税改增值税的推广可以有效为服务业减负，加快上海地区向服务经济转变，提高城市的低碳化程度。——论文作者：傅佳屏，赵子健，史占中
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