摘要：通过构建能源消耗、环境污染治理与投资的收益和效用均衡模型，分析能源消耗结构、环保规制与投资结构之间的内在关系。实证结果发现：工业能源消耗结构受到污染排放和治理、投资结构、技术、价格等因素的影响，区域产业结构和资源禀赋条件的差异也影响着能源消耗结构的优化。由此从产业结构、政府调控和市场机制等方面提出能源消耗结构的优化对策。
关键词：工业能源消耗结构；产业投资结构；优化路径；地区差异
DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.06.11
中图分类号：F407；F206 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2017）06-0046-05
The Optimal Path and Regional Differences of the Industrial Energy Consumption Structure
ZOU Xuan， JIA Leiyu
（The College of Economics and Trade， Hunan University， Changsha 410079）
Abstract： By building revenue and utility maximization model between the energy consumption， environmental pollution treatment and investment to analyze the inherent law between the energy consumption structure， environmental pollution treatment and investment structure. The empirical analysis results show that the industrial energy consumption structure affected by pollutants and governance， investment structure， technological and prices. Regional differences in industrial structure and natural resources conditions also affect the optimal path of the industrial energy consumption structure. So this paper proposes the optimal advises from the industrial structure， government regulation and market mechanisms.
Key words：industrial energy consumption structure； industrial investment structure； optimal path； regional differences
中经济历经三十多年的高速发展，如今粗放的发展模式成为经济持续健康发展的拦路虎。“十三五”规划指出我国能源发展新常态主要表现为：能源结构更替加快、能源发展动力加快转换等，但仍面临着传统能源产能过剩严重、可再生能源发展面临多重瓶颈、能源系统整体效率不高等诸多问题和挑战。截止2014年，在中国能源消耗结构中：煤炭占66%，石油占171%，天然气占57%，水电、核电等占112%，从1980年至2014年，耗煤比重下降了62%，耗气比重上升了26%，耗油比重下降了36%，清洁电力比重上升了72%。相比之下，2014年世界煤炭消耗比重的平均水平为30%，清洁能源消耗占比达374%，我国能源消耗对煤炭的依赖性依旧过大，这令经济发展与环境之间的矛盾越来越大。
1相关研究
能源和资本是技术进步以外主要驱动中国工业增长的源泉[1]，单纯依赖加大能源投入量换取经济增长不再适应我国经济发展的需要，产出效率的提高更需要能源消耗结构的合理调整。
国外学者从技术、政府调控、投资结构与环保等方面验证了能源消耗结构的优化机制。有学者认为：可再生能源生产成本的降低会促进其在高耗能部门的应用，使得多数煤炭永远不会被使用，即使没有碳税，50年后全球气温会稳步下降到工业化前的水平，但短期内变化不大[2，3]；也有学者认为，富裕程度和政府意识对能源消耗结构有显著的影响，区域和相邻扩散因素在决策过程中也有显著作用，故应针对特定群体定制信息和效益指标，增加民众知识、改变他们的既定习惯和能源行为等相关意识[4～6]；还有学者认为环境问题和环境税可能会改变产业结构，降低二氧化碳的排放量，进而影响能源消耗结构，但效应有很大的地区差异，技术水平、人力资本存量和金融发展水平相对较高的区域获得的利益更大，并且发现资本密集型产业的环境理想的劳动生产率与经济成正相关关系，也可以看到国外直接投资对环境保护的中性作用[7～9]。
国内学者多从技术、市场化和价格机制的完善等方面分析能源消耗结构的优化路径。有学者指出：我国高耗能工业的比重较高，技术落后带来的生产和能源利用效率低下的困境，使得我国经济增长还主要依赖于要素的投入，造成了能源消耗结构不合理，从而产生环境污染问题，故提高节能型技术水平和能源效率是优化能源消耗结构的有效途径[10～13]；也有学者发现，以污染治理为目标的能源消耗结构优化和产业结构调整，对减少煤炭消耗和二氧化碳排放有显著的促进作用，对外开放程度和市场化水平提高会使得能源消耗强度下降，但不合理的能源消耗结构使中国的能耗强度仍偏高，即使能源消耗结构发生积极的改变，产业结构对碳排放的抑制作用还未体现出来，故应鼓励绿色能源的发展，促进产业结构调整[14～19]。 综上，影响能源消耗结构优化的因素主要包括两部分：一部分为技术水平；另一部分为产业和制度环境等因素。由此，本文以均衡条件下的工业能源消耗结构为调整目标，探讨能源消耗结构优化路径的作用机制，为优化资源配置提供可行的对策建议。
2作用机制
人们消耗各种资源生产所需的产品，亦排放一定的污染物，为了维系正常的生产并缓解资源环境压力，以一定的资金投入用于生产和治理环境。如此，在资源消耗、投资支出、产品消费和现有收入下实现收益和效用的均衡。
假设生产是在技术A下，由劳动力L、两类不同的资本（Kj、Kj）和能源（Ei、Ei）的有机组合共同完成。Ei是第i类能源的消耗量，Ei是第i类以外的能源消耗量，若能源有煤、油、天然气、电力4种，其中之一为i，则i就是其他三者之和，即i+i=c，o，g，e，则能源消耗总量E=Ei+Ei，能源i的消耗结构为SEi=Ei/E。同理若K是消耗的总资本，投资的行业有采矿业，制造业，电力、热力、燃气和水的生产和供应业3类，其中之一为j，则有j+j =o，m，s，则K=Kj+Kj，行业j的投资结构为KPj=Kj/K。若单位劳动力价格为w，两类资本和能源的r格依次为rj、rj、PEi、PEi，技术的价格为PA，那么总生产成本由劳动力成本、生产性资本成本、生产性能源成本和技术成本构成。设生产函数为：
Q=AδLαKjβKEiρ Eφ
则收益最大化函数为：
MAX π=AδLαKjβKEiρ Eφ-（wL+rjKj+rjK+PEiEi+PEE+APA）
一阶条件得：EiEi=ρPEiφPEi，则最优的能源消耗结构为：
SEi=EiEi+E=δρ2wPELαρ2APAPE+φ2δrjKjPEi
（1）
用CM、CE分别表示工业产品消费量和生活能源的消耗量，PS为环境的消耗即环境污染物的排放量，PM、PE表示产品和生活能源的价格，PPS为排放单位环境污染物的治理成本，则效用最大化函数为：
MaxU=（CM）σ（CE）θ（PS）ε，σ、θ>0，ε< 0
一阶条件得：CM=σPSPPSεPM。
在市场完全出清条件下（封闭系统），当收益和效用达到均衡状态时，有Q=CM，则可得到最优的充分就业劳动力数量为：
L*=σPSPPSεPMαwβ++ρ+φKPjAβrj+rjrjδrjββrjPEiρρPEφφ1α+β+ρ+φ+
此式代入式
（1）得到均衡时最优劳动力数量下的最优能源消耗结构如下：
SEi=ρ2PEσPSPPSεPM
wαα
KPjAβr+rjrδ
rjββ
r
PEiρρ
PEφφ1α+β+ρ+φ+/（ρEiPEiPE+φEiPEi2）
其中i=c，o，g，e；j=o，m，s。
上式表明：均衡状态下的i能源的消耗结构与i能源的消耗量、投入要素的价格、工业产品的价格、生产技术、投资结构及环境污染物的排放量和单位污染治理成本有关。
3能源消耗结构优化路径的实证检验
31计量模型
据理论分析，能源消耗结构与能源消耗量、生产性投资结构、要素价格、技术及污染物的排放量和治理成本有关。由于各污染物排放量无法加总，故实证中将环境污染物分为工业废水、废气、固体废弃物3类，并将3类产业的投资结构置于同一模型中。由各变量之间的散点图可知变量间均呈线性关系，对各变量取对数处理得如下计量模型：
Log（SEi）=β0Log（Ei）+β1Log（KPo）+β2Log（KPm）+β3Log（KPs）+ β4Log（EI）+β5Log（PE）+β6Log（A）+β7Log（PSw）+β8 Log（PSg）+ β9Log（PSs）+ β10Log（PM）+ β11Log（w）+ β12Log（r）+μ
其中，KPo、KPm、KPs分别表示采矿业、制造业和电力、热力、燃气及水生产和供应业的投资结构，PSw、PSg、PSs分别为工业废水、废气、固体废弃物的排放量；EI为污染治理成本。
32变量选取和说明
能源消耗结构是通过对煤、油、气、电的消耗量统一换算并加总得到工业能源消耗总量，再各自相比而得。产业投资结构选取采矿业、制造业和电力、热力、燃气及水生产和供应业的资产总额与工业总资产额的比值来衡量。技术水平是参考数据包络法，在投入资本、劳动力和能源的基础上计算出全要素生产率。污染物排放以工业废水、废气、固体废弃物衡量，用工业污染治理投资衡量污染治理成本。能源价格是参考消费物价指数对一揽子物品价格的计算方法计算而得，以各省区的各能源价格对应地区能源价格水平，并进行价格平减，煤、油的价格选择最有代表性的品种的价格表示。劳动力价格以城镇工业单位就业人员的年平均工资来衡量，通过对工业各行业的年平均工资进行再平均计算而得；资本价格用工业收益总额与工业资产总额之比衡量；工业产品价格以工业产品出厂价格指数间接衡量。
由于西藏数据缺失较多，故选取1998～2013年我国除西藏之外的30个省份的规模以上工业企业的数据相关数据来源于《中国工业经济统计年鉴1999-2014》《中国能源统计年鉴1999-2014》《中国物价年鉴1999-2014》《中国劳动统计年鉴1999-2014》《中国环境统计年鉴1999-2014》《中国科技统计年鉴1999-2014》及《中国统计年鉴1999-2014》。 进行分析，通过相关增长率修正个别缺省或异常的数据，并折算成1998年不变价。
33实证分析
单位根检验、Kao检验和Hausman检验的结果显示：所有变量一阶平稳且模型的变量之间均协整，并建立固定效应模型，计量结果见表1。
（3）促进价格机制的完善和能源的限量定价政策的推进
我国以煤为主的能源消耗结构源于煤资源的丰厚及价格的低廉，促进价格机制的逐步完善，加强政府对能源市场限量定价方面的调控力度，提高传统能源的消耗成本，降低新型能源的使用成本，促进能源和资本等资源的高效利用，进而促进能源消耗结构的优化。
（4）因地制宜地制定能源调控策略，促进各地能源消耗结构的优化
东部地区要促进供给侧改革，加强工业污染的治理和环保规制力度，完善市场价格机制，促进能源消耗结构与产业结构的高水平协调发展；中部地区要加速产业结构优化进程，加强对工业废水和固体废弃物的监控和治理，完善价格机制，转变经济发展方式，进而促进能源消耗结构的优化；西南和西北地区要发展高新技术，实现传统产业转型、经济与能源消耗结构的协调发展，利用资源和地势优势，以特色产业为突破口，促进产业结构的优化升级，并加强环保规制和市场机制的完善，促进煤、油消耗比重的降低；东北地区要积极引进新型技术，改造夕阳产业，实现老工业基地的产业转型和振兴，进而促进煤、油消耗比重的降低。
参考文献：
[1]陈诗
一.能源消耗、二氧化碳排放与中国工业的可持续发展[J].经济研究，2009
（4）：41-55.
[2]U Chakravorty， J Roumasset， K Tse. Endogenous Substitution Among Energy Resources and Global Warming[J]. Journal of Political Economy， 1997，6（105）：1201-1234.
[3]C Azar， K Lindgren， B Andersson. Global Energy Scenarios Meeting Stringent CO2 Constraints― Cost-effective Fuel Choices in the Transportation Sector[J]. Energy Policy， 2003， 10
（31）：961-976.
[4]J Chandler. Trendy Solutions： Why Do States Adopt Sustainable Energy Portfolio Standards？[J]. Energy Policy， 2009，8
（37）：3274-3281.
[5]R Tol. Carbon Dioxide Emission Scenarios for the USA[J]. Energy Policy， 2007，11
（35）：5310-5326.
[6]Ales Podgornik， Boris Sucic， Bostjan Blazic. Effects of Customized Consumption Feedback on Energy Efficient Behaviour in Lowincome Households[J]. Journal of Cleaner Production， 2016（130）：25-34.
[7]Desmarchelier， Benoit， Faiz Gallouj. Endogenous Growth and Environmental Policy： Are the Processes of Growth and Tertiarization in Developed Economies Reversible？[J].Journal of Evolutionary Economics， 2013（23，4）：831-860.
[8]Sajid Anwar， Lan Phi Nguyen. Is Foreign Direct Investment Productive？ A Case Study of the Regions of Vietnam[J]. Journal of Business Research， 2014
（67）：1376-1387.
[9]Pasquale Pazienza. The Relationship Between CO2 and Foreign Direct Investment in the Agriculture and Fishing Sector of OECD Countries： Evidence and Policy Considerations[J]. Intellectual Economics， 2015
（11）：21-58.
[10]T忠富，于超.基于DEA的我国能源消费结构效率实证研究[J].华东电力，2008
（9）：1-4.
[11]俞毅.GDP增长与能源消耗的非线性门限――对中国传统产业省际转移的实证分析[J]. 中国工业经济，2010
（12）：57-65.
[12]张华，魏晓平，吕涛.能源节约型技术进步、边际效用弹性与中国能源消耗[J].中国地质大学学报（社会科学版），2015
（2）：11-22.
[13]冯烽，叶阿忠.回弹效应加剧了中国能源消耗总量的攀升吗？[J].数量经济技术经济研究，2015
（8）：104-119.
[14]林伯强，姚昕.电力布局优化与能源综合运输体系[J].经济研究，2009
（6）：105-115.
[15]林伯强，蒋竺均.中国二氧化碳的环境库兹涅茨曲线预测及影响因素分析[J].管理世界，2009
（4）：27-36.
[16]林伯强，李江龙.环境治理约束下的中国能源结构转变――基于煤炭和二氧化碳峰值的分析[J].中国社会科学，2015
（9）：84-107+205.
[17]陈仲常，谢小丽.中国GDP能源消耗强度变动趋势及影响因素解析[J].经济学家，2011
（6）：56-62.
[18]许士春，习蓉，何正霞.中国能源消耗碳排放的影响因素分析及政策启示[J].资源科学，2012
（1）：2-12.
[19]许涤龙，钟雄，汤智斌.产业结构对能源消耗与经济增长的协同影响分析[J].经济问题，2012
（6）：19-24.
[20]彭昱.经济增长、电力业发展与环境污染治理[J].经济社会体制比较，2012
（5）：183-192.
工业能源消耗结构的优化路径及地区差异
