能源利用效率定义及其统计测度评述

刘新建

前两节我们从语义和技术逻辑上讨论了能源利用效率的定义及其统计测度指标，但是，在实际研究中，人们对这些问题的意见并不统一。为了进一步澄清问题，提高决策依据的科学性，下面对引起争论的四方面问题进行评述分析^[1]。

2.3.1 能源利用效率的内涵及其统计测度内容

Jenne & Catell（1983）和Boyd & Pang（2000)指出^[2]，能源产出率或者能耗强度指标本身包括了太多的结构性因素，如产业结构变动、能源投入结构的变化，或者能源价格的变动，这些都将显著影响指标值的大小，对于分析能源的技术效率产生了严重的干扰， 因此使用生产率这一指标难以真正体现出“效率”因素。

这一观点包含两方面的错误。一是混淆了能源效率与能源效率影响因素这两个性质不同又紧密关联的问题，二是混淆了能源的经济效率与技术效率以及宏观效率和微观效率。

关于能源利用效率问题的研究，首先必须追问：研究能源利用效率是为了什么？想用能源利用效率这个指标表达什么意义？

在今天，作为一个宏观经济管理问题，能源利用效率问题之所以重要，是因为能源是经济发展的基础，同时在世界范围上能源越来越成为一种紧缺的战略资源。对能源问题，一方面要大力开源，包括不断发现传统的化石能源和新兴核能等矿物能源，还包括开发太阳能、生物质能源和其他可利用自然能源（水能、风能、潮汐能）等。另一方面，要努力节流，不断提高能源的使用效率，包括提高能源的生产率、减少能源的无谓损失和推行节能生活方式。节约能源的另一层重要意义是减少能源使用对环境造成的污染及其他损害。因此，提高能源利用效率的高层指标就是在同样的经济总产出情况下，尽可能降低对能源的消耗。所以，用单位GDP能耗作为能源利用效率评价的总指标是具有较强的合理性基础的。关于GDP作为经济总产出测度指标存在的问题是另外一个问题，稍后讨论（见§2.3.3）。

在前面已经提到，决定宏观经济单位产出能耗的基本因素包括两方面：技术方面和经济方面。技术方面在根本上是一个微观基础问题，是由生产过程的工艺技术选择决定的。在经济结构既定的情况下，微观效率决定宏观效率。前面已经指出，描述微观效率的指标有两个角度，即能源利用的物理效率（能源投入与有效部分之比）和能源的生产效率（能源投入与产品产量之比）。经济方面在宏观上就是产业结构，在市场机制方面就是价格导向问题（见§2.6）。

对决定宏观能耗强度的两个方面涉及的各种因素的分析就是所谓的影响因素分析问题，这是本项目研究的主要工作之一（见第3章）。

2.3.2 能源投入的统计测度

生产和生活中使用的能源并不是纯粹的能量形式，而是有各种物质形式，那么，如何用一种指标将各种能源物质形式总合起来是需要解决的技术问题。这就是由能源的异质性引起的投入测度问题。对这个问题，在实际中已有多种处理方法，目前我国统计中采取的是折合标准煤的方法。当然，这种方法并不是完美的。实际上，不同的产品生产过程使用的能源形式不一定是可以完全替代的，因而不同的能源形式不一定在本质上是可加的，虽然从从纯数字处理上可以相互折算，但是，科学研究特别是社会科学的研究应该抓主要矛盾，不能纠缠于技术细节而影响关键问题的解决。在当今世界，人类生产能耗仍然以化石能源为主，人类的能源问题的关键是解决能源的总供给，所以，现在的能耗统计度量方法是可取的。

另外，对同种能源物质形式，如煤，因为亚种的质量不同，会有不同的能源转换效率，可能即使在初始投入量上可以折成同量的标准单位，但是，引起的生产能耗强度却会有显著差异。如使用优质煤发电和使用劣质煤发电，其转换效率是不同的。这样，由于资源禀赋的差异，使得无法对不同经济体或同一经济体的不同时期的能耗强度或能源利用效率做出优劣的比较。正因为如此，这也是我们反对简单将不同国家的能源利用效率指标值进行比较的原因之一。

在宏观能源统计中，统计的能源外延比实际使用的能源外延要窄^[3]。比如大量家庭使用的生物质能源和家用太阳能、沼气能并不在统计范围之内。但是，我们认为，这对一个国家的能源问题研究不构成严重缺陷，其道理仍然是上面提出的主要矛盾说。如果在某个时期，以前的次要矛盾上升为主要矛盾，统计的范围和测度方法就应该做相应的调整。比如，如果一个国家的主要能源是核能，那么，从理论严谨上考虑，就不应再以标准煤为测度方法；如果一个国家的主要能源是太阳能，那么，对太阳能的统计和分析就必然成为主要对象。

在利用投入产出技术进行的研究中，有时直接用各部门对能源生产部门产品的中间使用作为能源的使用量，这些中间使用一般以价值量纲为单位（本研究的第四章由于技术困难就采用了这种方式）。因此，就产生了价格对能源使用测度的影响问题。这个问题确实值得注意。不同的价格体系代表了不同的评价价值体系。在经济统计中一般避免使用一个不变价格体系核算时间跨度很大的两个时期的经济过程，因为他们已经失去了可比性。用价值量单位比较不同国家的能源利用效率更是应该避免的。ECNZ（Electricity Corporation of New Zealand， 1992）提出用能源所能提供的最终服务价值来计算能源投入的价值在实践上不可行的，因为如上所说，服务的价值依赖于价格体系。

2.3.3 能源产出的统计测度

对于宏观经济能源利用效率的统计测度，产出测度问题是最大的困难所在。由§2.2.1可知，产出问题的考虑首先要区分能源生产部门和其他产品生产部门。能源生产部门的产出是新形式的能源，可以用能量量纲测度，而其他产品生产部门的产出产品则有千差万别的量纲。虽然在经济上有统一的价值量纲，但是价值量纲问题中像幽灵一样的价格体系选择始终是一种困扰。在目前，这个问题只能退而求其次，以可以接受的不变价格体系来核算可比的相距较近的时期的经济产出以剔除价格变动的干扰。

有人还提出了负面产出问题，即在生产出人类所需要的产品的同时，由于能源的消耗还产出了环境损害（魏楚，2009）。对这个问题，我们认为是不必要的担忧，因为这是两个虽然相关但性质不同的问题。虽然我们可以通过环境损害消除补偿法对投入进行修正来获得某种意义下修正的能源利用效率，但是，这对于能源消费决策没有意义。从消费意义上说，就是要核算在既定的技术体系下所需要的能源量，从而制定生产决策。未消除的环境损害就只有评价意义。

有人指出，在对不同国家的能源利用效率进行比较时，以市场汇率法和以购买力平价法核算GDP得出的结果之间差别很大，从而一般认为应该采用购买力平价法进行核算（Reister，1987^[4]）。但是，我们认为，不宜把不同国家的单位GDP能耗作为能源利用效率的比较指标，这样的比较不具有决策指导意义。首先，不同国家所处经济发展阶段不同，即使其真能反映了效率的差别，后进国家也无法向先进国家学习。有些发展阶段是无法跨越的。其次，即使购买力评价也无法消除价格体系的差异，而价格体系差异也是不同国家经济特质的反映，相互之间也很难直接借鉴，如前面提到的能源的经济价值国家间差异问题。

在以上分析中，我们否定了对不同国家能耗强度——单位总产出能耗进行比较的做法，那么，不同国家之间的能源利用效率是否还能进行比较呢？这里的观点是：企图用一个覆盖几乎所有经济活动的总指标来比较不同国家的能源利用效率是不可能的，但是，选择部分具有较强同质性的主要产品生产的能源利用效率，在分析目的意义明确的前提下进行比较还是可行的，并可以计算某种形式的加权平均值作为经济总体的能源利用效率的近似值。

2.3.4 全要素生产率的能源利用效率分析

在前面能源利用效率的各种定义中，核心是投入与产出的比率，其倒数也可以称为能源生产率。Patterson (1996^)[5]认为，对于能源产出率指标，它只是衡量了能源这一单要素与经济产出之间的一个比例关系，没有考虑其他投入要素的影响，但在生产中，最后的经济产出是和所有投入的要素相关联的，因此仅仅将能源与产出比值作为测度能源效率的一个指标存在很大的局限性。

有人批评说^[6]，能源生产率的度量单位会随着所选取的变量的单位而变化， 可以是实物指标也可以是经济指标； 且一般来说， 生产率都是正数， 如果变量的度量衡发生变化， 生产率也会随之改变。另外，还有人认为，能源生产率不能度量潜在的能源技术效率(Wilson et al.，1994) ， 其他因素诸如经济中产业结构的变动( Jenne and Cattell，1983) 、能源要素同其他要素之间， 或者不同的能源要素之间的相互替代(Renshaw，1981) 等都会影响到生产率的大小， 但这并不表示实际的技术效率发生了变化。 因此，使用这样的单一指标难以体现出“效率”因素。于是有人建议使用具有全要素考虑特征的DEA方法来测度能源利用效率。下面首先简述这种方法，然后再来评议。

设有n个决策单元（DMU），针对某个决策事务，共有m种投入要素和p种产品。对每个DMU建立如下的线性规划模型：

其中，xi是第i个DMU的投入，是m维向量，yi表示第i个DMU的产出，是p维向量，s-和s+是松弛变量；θi表示取第i个DMU投入的某个份额，是目标变量；λj表示对第j个DMU的权重，是决策变量。当此规划的解使得θi等于1时，就认为第i个DMU是相对有效的，称为DEA有效。

此规划模型的经济含义是：求一组权重λj，构造一个合成DMU，使得在产出不少于第i个DMU的产出yi的情况下，可以有比xi更低的投入，这个投入是xi的一个比例。因为投入是多元的，所以，最小的投入比例是各种投入比例中的最大者。显然，当θi<1时，这个合成DMU是比第i个DMU更有效的单元，成为其改进的目标。第i个DMU在第k种投入上的改进目标就是：

或

今定义

此TEki称为要素k 的相对DEA效率^[7]。

这个能源利用效率统计测度方法的核心或最实质的地方，不是所谓的全要素概念，而是相对效率概念，即用某种最优状态下的能源消耗与实际能源消耗相比的百分比来测度能源利用效率。我们前面的投入产出测度法实际上是绝对效率的概念，即完成或生产单位产品所消耗的能源量。相对效率可以认为是最优绝对效率和实际绝对效率的比值。不过，对这个方法来说，最优能耗量的测定是很关键的。基于DEA 的测度法的特点是提供一种确定最优能耗的方法。然而，正是在这一点上，我们不得不说这种方法是不合理的，没有显著决策应用意义。

首先，在这个方法中，一个经济体最优能耗的确定必须与其他多个经济体相比较。比较的对象不同，计算出来的能源利用效率结果就不同，从而使得其计算出来的能源利用效率指标值无法给出能源利用效率的真实水平，也就无助于宏观经济决策。这种境况就好像：一个跑马拉松的人，只知道与乙比他在前5公里，与丙比他落后3公里，但是，他到底距离终点或离开起点多少路程我们还是无法知道，从而无法制定下一步的行动计划。而这是能源利用效率分析的目的所在。

其次，虽然表面上看，这个效率定义中的分子分母都是绝对能耗值，但实际上如前所说，分子上的最优能耗值是相对的，依赖于外部的比较对象，从而分子分母的度量尺度（测度标准）实际上是不同的，所以，他们是不可比的。

朱成章(2007)指出^[8]：“要搞好节能减排，首先要解决认识问题，而认识上的障碍首先是中国目前的能源效率水平是高还是低，而中国能源效率水平的高低评价决定于中国与发达国家的能源效率的比较。”对于前面一句话：“首先要解决认识问题”，这里表示认同，但是，对于后面的说法不赞成。如前面指出，在宏观水平上，不同国家的能源利用效率缺乏有意义的可比性。决定我国能源问题紧迫性与重要性、评价我国能源利用效率高低的标准不是与发达国家的比较，而是基于我国的国情现实。重要性前面已经说过，评价能源利用效率高低则必须基于微观的技术可能性和宏观的结构调整。在我国紧迫需要节能的前提下，即使发达国家没有的技术，我们也要创造出来，经济结构的调整更是无法回避的重大战略问题，必须从法律和政策上采取措施，从市场机制设计上采取手段。

这里强调指出，分析方法的选择必须建立在服务于分析目的的基础上。进行能源利用效率分析的最终目的是要不断降低对能源的总消耗，这其中既要尽可能减少无用的浪费——这个效率可以用终端能源消费除以能源总消费来计算，而且要不断改进技术，降低既定产出水平下的能耗，即最优能耗值也是改进的对象。所以，从综合角度考虑，单位产出能耗或能源生产率仍然是最恰当的能源利用效率测度的最高层次指标。

[1]这里的几个问题受魏楚（2009）启发，但观点是独立的，甚至与其对立。（ 魏楚.中国能源效率问题研究[D]. 杭州：浙江大学博士学位论文，2009：19-25）

 [2]Jenne C. A. ， Cattell R. K. . Structure change and energy efficiency in industry[ J ]. Energy Economics， 1983 (5).

Boyd， G.A. and Pang， J.X.“Estimating the Linkage between Energy Efficiency and Productivity.”Energy Policy， 2000， 28(5)， pp. 289-296.

[3]Patterson (1996)将能源生产率主要划分为以下四种类型： 热力学指标( 热能效率) 、物理—热力学指标( 如能源投入—交通运输里程) 、经济—热力学指标( 如能源投入—GDP) 和纯经济指标( 如能源投入价值—GDP) 。

[4] Reister，D．B．m link between energy and GDP in developing countries．Energy：The International Journal，1987，12(6)：7033．

[5]Patterson， M. G.“What is Energy Efficiency： Concepts， Indicators and Methodological Issues.”Energy Policy， 1996， 24(5)， pp. 377-390.

[6]魏楚，沈满洪. 能源效率及其影响因素：基于DEA的实证分析. 管理世界，2007, （8）：66-76。

[7] Satoshi Honma， Jin-Li Hu. Total-factor energy efficiency of regions in Japan. Energy Policy， 2008 (，36)： 821–833

Hu， J.L.， Wang， S.C.. Total-factor energy efficiency of regions in China. Energy Policy ， 2006，(34)： 3206–3217.

[8] 朱成章. 节能：中国与国际比较中的误会. 中国能源网，http：//www.china5e.com/show.php?contentid=42121，2007-08-17

宋辉，刘新建. 中国能源利用投入产出分析. 中国市场出版社，2013:25-31