白竹嵐，諸大建，蔡 兵

（1.同濟大學 經(jīng)濟與管理學院，上海 200092；2.井岡山大學 商學院，江西 吉安 343009）

一、引 言

能源是人類賴以生存及經(jīng)濟發(fā)展與社會進步的重要生產(chǎn)要素，能源的有效利用關系到社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。伴隨著人類社會的進步和經(jīng)濟發(fā)展，能源的使用效率不斷提高，但是，與此同時，能源消費量卻并沒有如預期的那樣減少，甚至出現(xiàn)了快速增加的趨勢。以上海市為例，改革開放以來，隨著上海經(jīng)濟的飛速發(fā)展，上海的能源消耗從1978年的2215.86萬噸標準煤上升到2007年的9767.75萬噸標準煤，30年間增長了4.4倍。而在同一期間，上海的能源強度從1978年的3.5129噸標準煤/萬元GDP下降到2007年的0.9127噸標準煤/萬元GDP，下降了3.8倍。也就是說，隨著能源強度的降低，能源使用效率的提高，能源的總消耗量非但沒有等量下降，反而以更快的速度增長。這種現(xiàn)象就是理論界通常所稱的能源反彈效應。反彈現(xiàn)象的存在引發(fā)了理論界對于反彈效應研究的熱潮，眾多學者深入分析了反彈效應產(chǎn)生的原因，并在此基礎上提出了弱化甚至消除能源反彈效應的政策建議。但已有研究或者過分強調(diào)技術對于降低能源消耗的作用，或者只關注產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整而忽略總量控制，終歸無法得出一個完整的結論。本文將運用完全分解模型，將能源消費模型分解為技術效應、結構效應，并進一步將技術效應分解為人口效應、規(guī)模效應、能源強度效應，將結構效應分解為規(guī)模效應、能源強度效應，從理論上分析降低能源消費量的方法，以期對已有研究進行補充和完善。在理論分析的基礎上，本文還利用上海1978-2009年間的數(shù)據(jù)對能源反彈效應進行實證分析，并得出結論：要降低能源消耗量，不僅要進行管理與科技創(chuàng)新，提高能源的使用效率，更為重要的是要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，同時進行總量控制，包括控制人口規(guī)模及控制合理的經(jīng)濟增長速度，以降低能源的總需求，從而降低能源的總消費量。

二、文獻回顧

能源反彈效應（rebound effect）主要是用來描述能源消費和能源效率之間的悖論。最早提出類似觀點的是英國經(jīng)濟學家威廉·斯坦利·杰文斯（William Stanley Jevons，1865），在其著作《煤問題》中基于效用理論提出了提高英國煤炭資源生產(chǎn)率的觀點，以解決煤炭資源的稀缺性問題。然而，杰文斯發(fā)現(xiàn)，資源生產(chǎn)率的提高并沒有帶來能源的節(jié)約，因為資源生產(chǎn)率的提高在導致成本降低的同時將進一步刺激經(jīng)濟的增長，從而進一步刺激了對煤炭的需求，最終使得資源稀缺的狀況更加嚴重。杰文斯的這一發(fā)現(xiàn)被稱為“杰文斯悖論（Jevon's paradox）”［1］。

繼杰文斯之后，很多學者對“杰文斯悖論”進行了更為深入的研究。最早明確提出反彈效應概念的是Khazzoom（1980），他指出反彈效應的含義為“技術進步提高能源效率而節(jié)約了能源，但技術進步在促進經(jīng)濟快速增長的同時又對能源產(chǎn)生新的需求，部分地抵消了所節(jié)約的能源”［2-3］。

反彈效應的存在使得衡量技術進步對能源效率、能源消費和經(jīng)濟增長的比值的影響變得復雜。Brookes（1978，2000）認為能源效率提高會導致經(jīng)濟增長，而經(jīng)濟增長又會刺激能源消費的增加。Brookes指出，能源與環(huán)境保護論者用“由下而上”的方法來推算宏觀層面的能源節(jié)約，忽略了宏觀經(jīng)濟因素對能源效率的影響［4］。微觀經(jīng)濟層面能源效率的提升雖然能夠帶來同等層面能源消費的減少，但是在國家層面或宏觀經(jīng)濟層面，能源消費反而可能會增加。因為能源效率的改善會使得能源相對于其他要素更為廉價從而更多地使用，并且技術進步促進經(jīng)濟快速增長會帶來額外的能源需求［5］。由此可見，技術進步只能部分地降低能源消耗。Khazzoom和Brookes提出的觀點被后人稱為Khazzoom-Brookes假說，即當真實的能源價格不變時，技術進步引起的能源效率提升會增加而不是減少能源消費。

在Khazzoom之后許多學者對反彈效應的經(jīng)濟機制進行了廣泛的討論，并依據(jù)反彈效應經(jīng)濟機制將反彈效應進行分類。Greening（2000）將市場對能源效率的反應機制分為直接反彈效應（direct rebound effects）、二次效應（secondary effects）、市場出清或廣泛經(jīng)濟效應（Market clearing price and quantity adjustments or economy-wide effects）以及轉換效應（transformational effects）。Greening對能源反彈效應的經(jīng)濟機制的研究基于一個假設即存在一種完善的市場機制尤其是能源市場機制。而現(xiàn)實生活中完善的市場機制尤其是能源市場機制并不存在，因此，能源反彈效應的四種經(jīng)濟機制在現(xiàn)實生活中并非完全存在。

Saunders（1992，2000）指出，Khazzoom研究的是單個能源服務的情形，忽略了多種能源服務之間替代的可能性。Saunders分別用CES（不變替代彈性效應函數(shù)）、Leontief（里昂惕夫）和Cobb-Douglas生產(chǎn)函數(shù)估算了能源反彈效應并進行了比較，他發(fā)現(xiàn)在多種能源服務存在時，當能源容易替代其它生產(chǎn)要素時，反彈效應會提高。Saunders還認為能源效率的提高不僅可以降低能源的有效成本，更多的是加快了經(jīng)濟增長速度，其它要素（資本和勞動）的效率增加也會增加能源消費。

眾多學者對反彈效應進行研究，目的是為了證實技術效率改進以及結構變化可以降低物質(zhì)消耗規(guī)模的主流認識。以效率為導向的技術研究和經(jīng)濟理論，往往認為只要持續(xù)地通過技術創(chuàng)新提高生產(chǎn)效率，或者通過結構調(diào)整提高經(jīng)濟效率，就可以大幅度降低能源消耗。但是，反彈效應的存在說明僅僅通過技術和結構實現(xiàn)能源消耗絕對降低的途徑是不成功的。反彈效應的概念提出后，很多學者對影響反彈效應的因素進行了深入研究。

反彈效應影響因素的研究中影響最為深遠的是基于能源消費模型I=P×A×T的相關研究。經(jīng)濟發(fā)展的歷史表明，技術效率的提高并不能完全實現(xiàn)能源消費的節(jié)約，經(jīng)濟規(guī)模、人口數(shù)量都會影響能源消費，因此，必須從技術效率、人口增長、人均GDP增長三個方面進行研究以實現(xiàn)能源消耗的絕對減少，尤其需要研究在效率改進達到極限的情況下，如何轉向調(diào)控規(guī)模，即通過控制人口增長和人均消耗的增長，來實現(xiàn)能源消耗的絕對減量?；贗PAT公式，Holm（2009）提出了一個基于規(guī)模的控制反彈效應的兩步走策略。第一步是決定需要控制的人類物質(zhì)消耗與能源消耗的全球規(guī)模。第二步是按照IPAT公式進行全球分配，對于人口因素，要求首先進行人口穩(wěn)定化的全球轉化，這要求在發(fā)展中國家大力發(fā)展養(yǎng)老保障系統(tǒng)以及類似的教育；對于消費因素，需要加強全球人口消費的認知教育即改變文化價值和世界觀；對于技術因素，則要求發(fā)達國家應該盡量轉移資源高效利用的技術。

產(chǎn)業(yè)結構對能源效率及能源強度的影響一直受到學者們的高度關注，諸多研究（Samuels et al，1984;Liu et al，1992;Ang，1994;Richard，1999）和實踐表明產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整（至少在部分時段）有利于能源效率的提高。研究一致認為，能源從生產(chǎn)效率低的部門流向生產(chǎn)效率高的部門有利于資源優(yōu)化配置，從而能夠提高能源的利用效率。但是，產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整提高能源效率的作用具有明顯的階段性特征，并不是在所有的經(jīng)濟發(fā)展階段都有利于降低能源強度。國內(nèi)也有不少學者從產(chǎn)業(yè)結構與能源消費的關系進行過研究。史丹（1999）提出：根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展的一般規(guī)律，農(nóng)業(yè)比重下降，工業(yè)比重上升是經(jīng)濟起飛過程中的主要特征，通過經(jīng)濟結構變動，不僅可以實現(xiàn)經(jīng)濟增長，而且可以降低單位GDP能耗。他通過分析指出，中國在能源消費彈性系數(shù)較小的條件下實現(xiàn)高速經(jīng)濟增長主要是由于經(jīng)濟結構變動降低了單位GDP能耗［6］。路正南（1999）對產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整對我國能源消費的影響做了實證分析，得出產(chǎn)業(yè)結構的變化會直接影響能源的需求和改變能源消費結構，這是在假設產(chǎn)業(yè)結構變動對能源消費有影響的情況下第一次用定量的方法測算其影響程度。吳巧生、成金華（2006）運用拉氏指數(shù)及其分解模型對中國能源強度進行分解，得出結論：1980年以來，中國能源使用效率雖然有了很大提高，但與發(fā)達國家相比，能源強度仍有很大的下降空間。中國源強度下降主要是各產(chǎn)業(yè)能源使用效率提高的結果。相對于效率份額，結構份額對能源強度的影響較小，產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整對降低能源強度的作用是負面的［7］。齊志新、陳文穎（2006）應用拉氏因素分解法分析了1980-2003年中國能源強度以及1993-2003年工業(yè)部門能源強度下降的原因，指出技術進步是能源效率提高的決定因素。高振宇（2007）利用對數(shù)平均迪氏指數(shù)法對中國“六五”時期以來生產(chǎn)用能源消費情況進行了分解分析，指出相比產(chǎn)業(yè)結構的變動，產(chǎn)業(yè)內(nèi)能源效率的提高是能源節(jié)約的主要原因。

從上述文獻可以看出，一般認為第二產(chǎn)業(yè)的能源強度在三次產(chǎn)業(yè)中是最高的，第一產(chǎn)業(yè)次之，第三產(chǎn)業(yè)最低；與此相對應的是，第二產(chǎn)業(yè)的能源消費彈性系數(shù)最高，第三產(chǎn)業(yè)的能源消費彈性最低，所以我國產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的方向應該是加速發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)。但經(jīng)濟發(fā)展實踐表明，隨著我國第三產(chǎn)業(yè)比重的上升，能源消費彈性并未隨之下降，這主要是由于各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結構及產(chǎn)業(yè)內(nèi)能源效率的影響。

綜上所述，影響能源消費的因素不僅是技術效率，經(jīng)濟規(guī)模、人口規(guī)模及產(chǎn)業(yè)結構都會影響能源效率及能源強度并進而對能源反彈效應產(chǎn)生一定影響。但是已有文獻并未對影響能源反彈效應的各因素進行綜合分析，本文將以上海為例，定量分析各因素對能源反彈效應的影響，并在此基礎上提出減緩甚至消除能源反彈效應的對策建議。

三、方法與數(shù)據(jù)來源

（一）完全分解模型

本文采用完全分解模型作為研究的基本方法。J.W.Sun（1998）提出的完全分解模型的基本思想是：根據(jù)“共同導致，平等分配”的原則分解剩余項［8］。下面使用一個簡單的兩因素模型來解釋這個原則。

假設V=x·y，即變量V是由因素x和y共同決定。在時間段［0，t］.變量的變化量△V可以根據(jù)下式計算：

或者

式（1）中的y0△x和x0△y是因素x和y的變化各自對變量V總變化的貢獻。第三項△x△y是完全分解模型中的剩余量。圖1明確說明了這一變化過程［9］。

圖1 兩因素系統(tǒng)中各因素的貢獻和主要效應

（1）式中的第三項可以采用相同的權重比例歸屬于因素x和因素y。其貢獻來自于兩因素的共同變化，只要其中的一個因素為零，另外一個因素的影響就相應的不存在了。當不存在特殊情況時，我們就把式（1）中的第三項平均分配給因素x的貢獻和因素y的貢獻。因此，兩因素系統(tǒng)的完全分解模型如下：

對象的總變化為：

而兩個因素的貢獻（解釋性效應）為：

并且

如果變成指數(shù)形式，因為Vt-V0=Xeffect+Yeffect，因此

或者

在三因素模型V=x·y·z中，因素x、因素y和因素z變化對變量V總變化的貢獻分別如以下公式（式（8）-（10））：

而準確的分解公式為：

如果變成指數(shù)形式，因為

Vt-V0=Xeffect+Yeffect+Zeffect，因此，

或者

一般地，如果V來源于n維空間，即V=x1x2?…?xn。那么，△V=n項△的1次冪項△的2次冪項△的3次冪（ΔxiΔxjΔxγ,i≠j≠γ） +…+1項的△的n次冪（Δx1Δx2…Δxn-1Δxn）。

依據(jù)“共同導致、平均分配”的原則，這些相互作用將分配給每個對應的因素。開始的n項是n個因素中每一個的影響，其他項是對應于一些因素的相互作用的結果。例如，對于因素i：

（二）能源模型

1.IPAT模型

能源消費模型緣于艾里奇（Ehrlich etal）和康芒70年代提出的經(jīng)典的IPAT模型。20世紀70年代初，艾里奇和康芒對環(huán)境與發(fā)展的關系進行了大量的定性探討和定量分析，并于1971年將環(huán)境與發(fā)展的關系表達為以下公式：

式中：I（Impact）表示人類發(fā)展對資源環(huán)境的壓力，可以特指某種資源消費量、污染排放量或產(chǎn)生量；

P（Population）表示人口總量；

A（Affluence）表示人均資源消耗程度或消費水平（通?？捎萌司鵊DP表示）；

T（Technology）表示技術，可以用單位GDP的環(huán)境負荷來表示，即T=I/GDP。

在I＝P×A×T公式中，如果用E替代I表示能源消費量，那么該公式就可以用來闡述能源消費量與人口增長、消費增長及技術水平之間的關系。陸鐘武和毛建素（2003）、諸大建和邱壽豐（2007）分別對IPAT模型進行了不同程度的修訂，本文的分析將部分引用其研究成果。依據(jù)前人的研究成果，以能源消費量為例，公式（15）可做以下變形：

（1）技術方程式及技術效應。通過恒等變形，可以將能源消費量的變化分解為由于技術（能源強度）和人口、經(jīng)濟發(fā)展等變化而帶來的變化。

式中，E表示能源消費量；P表示人口數(shù)量；g表示人均GDP；Is表示能源強度（Energy Intensity），即Is=E/GDP。

因此，Et=PtgtIst，這說明能源消費量的變化主要受人口效應（EPeffect）、規(guī)模效應（EGeffect）和強度效應（EIeffect）的影響。依據(jù)完全分解模型可將能源消費消費量的技術效應分解為：

這是完全的分解，所以，

VE=EPeffect+EGeffect+EIeffect

如果變成指數(shù)形式，因為VE=Et-E0，因此，

或者

（2）結構方程式及結構效應。能源消費量還可以表示成不同產(chǎn)業(yè)能源消費的總和，此即能源消費的結構方程式。

式中，G表示GDP；Is表示能源強度（Energy Intensity），即EI=E/GDP；Gi表示不同產(chǎn)業(yè)的增加值；Isi表示不同產(chǎn)業(yè)的能源強度（Energy Intensity），即Isi=Ei/GDPi。

這是完全的分解，所以，

△Ei=EGeffecti-EIeffecti

（三）數(shù)據(jù)指標及來源

本文以上海1978-2009年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為樣本進行研究，基礎數(shù)據(jù)來源于上海歷年《統(tǒng)計年鑒》以及《上海市工業(yè)能源交通統(tǒng)計年鑒》。其中人口總數(shù)為半年以上常住人口，人均GDP按半年以上常住人口計算，GDP根據(jù)PPI指數(shù)折算為2000年不變價計算。三大產(chǎn)業(yè)的能源強度依據(jù)《統(tǒng)計年鑒》中三大產(chǎn)業(yè)的GDP及能源消費量計算得出。由于缺少1978-1989年各產(chǎn)業(yè)的能源消費數(shù)據(jù)，故不分析1990年以前的結構效應。

四、影響能源反彈效應的各因素對能源消費量變化的貢獻分析

（一）技術效應

依據(jù)前述的完全分解模型，我們將技術效應分解為人口效應、規(guī)模效應、能源強度效應三個效應。其中人口效應反映了人口增長產(chǎn)生的能源需求，規(guī)模效應反映了經(jīng)濟增長引致的能源需求，而強度效應反映了能源效率提高導致的能源消費量變化。

根據(jù)公式（18）—（20），并依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算，可以定量分析上海經(jīng)濟發(fā)展過程中影響能源反彈效應的各因素對于能源消費量的影響。具體計算結果見表1。

由表1的計算結果可知，1978-2009年上海的能源消費量是逐年上升的，具體地說導致能源消費量上升的主要原因在于人口的增長和經(jīng)濟規(guī)模的擴張。上海市的常住人口從1978年的1 097.83萬上升到2007年的1 836.58萬，增長了1.67倍；GDP從1978年的630.77億元上升到2007年的10 701.70億元，增長了16.96倍，GDP的增長速度遠遠高于人口的增長，因此，經(jīng)濟規(guī)模的擴張所帶來的能源消費量的增長效應遠遠高于人口增長效應。另外一個影響能源消費量的因素是能源強度。由于技術效率不斷提高，因此能源強度也在不斷降低，這表明生產(chǎn)單位GDP所需消耗的能源數(shù)量減少了，這會導致總體能源消費量的下降。從表1的計算結果可知，除1990—1991年外，其他年份的能源強度對能源消費的貢獻為負，也即技術效率的提高使得能源強度降低并帶來了能源節(jié)約。但是，1978-2009年間，上海市總體的能源消費量還是不斷上升的，這表明由于人口增長和經(jīng)濟規(guī)模的擴張，使得技術效率所帶來的潛在的能源節(jié)約并沒有完全實現(xiàn)。另外，從人口效應、規(guī)模效應、能源強度效應在1978-2009年各年占總效應的百分比可以看出，規(guī)模效應對于能源消費量的影響越來越大，能源強度效應對總效應的影響越來越小，這說明技術發(fā)展到今天的水平，技術效率的提高所能帶來的能源節(jié)約是非常有限的，要實現(xiàn)能源節(jié)約，更多的應該從總量上即控制人口、合理確定經(jīng)濟增長速度著手，其中尤為重要的是制定合理的經(jīng)濟增長速度。圖2直觀地反映了人口效應、規(guī)模效應、及能源強度效應對能源消費量變化的影響方向及貢獻大小。

表1 1978—2009年上海人口效應、規(guī)模效應和強度效應對能源消費的貢獻（萬噸標準煤）

（二）結構效應

結構效應是指不同產(chǎn)業(yè)部門的規(guī)模效應和強度效應對能源消費的影響。由于無法取得更詳細的數(shù)據(jù)，本文將上海的產(chǎn)業(yè)劃分為三次產(chǎn)業(yè)，并分別計算各產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應和強度效應，及其對本產(chǎn)業(yè)能源消費的貢獻和總能源消費的貢獻。

根據(jù)公式（21）、（22），并利用基礎統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算，可以計算出各產(chǎn)業(yè)的強度效應和規(guī)模效應，具體計算結果見表2。

表2 1990—2009年上海市三大產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應、能源強度效應對能源消費的貢獻（萬噸標準煤）

續(xù)表2

由表2的計算結果可知，第一產(chǎn)業(yè)的能源強度效應和規(guī)模效應較小，基本上每年都在零左右徘徊，其對能源消費量變化的影響微乎其微。第二產(chǎn)業(yè)除個別年份外，能源強度效應基本上為負數(shù)，說明第二產(chǎn)業(yè)的技術效率較高，因而能源強度比較小，對于能源消費量的變化起負效應，即有利于降低能源消費量。而第三產(chǎn)業(yè)除個別年份外，能源強度效應基本上為正數(shù)，說明第三產(chǎn)業(yè)利用能源的效率還有進一步提高的空間，今后應將科技革新的重點放在第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)能源利用效率，以便更好的節(jié)約能源。從規(guī)模效應來看，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)每年均為正數(shù)，并且有逐年上升的趨勢，這說明隨著經(jīng)濟的增長，經(jīng)濟規(guī)模的擴大使得第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值均在逐年遞增，而產(chǎn)值的增長伴隨著能源消費量的上升。由此可見，上海經(jīng)濟的發(fā)展或說經(jīng)濟規(guī)模的擴張是導致反彈效應出現(xiàn)的主要原因。要弱化甚至消除反彈效應，非常重要的措施是要控制經(jīng)濟增長規(guī)模，制定合理的經(jīng)濟增長速度，不能盲目追求GDP的增長而忽視現(xiàn)實的能源危機和環(huán)境問題。上海新一輪經(jīng)濟的飛速發(fā)展不僅要依靠科技創(chuàng)新，進一步提高技術效率，降低能源強度，以節(jié)約能源，更為重要的是要尋求適宜的經(jīng)濟增長模式及制定合理的經(jīng)濟增長速度，盡可能用最少的能源帶來最快的經(jīng)濟增長。近期上海市大力發(fā)展節(jié)能減排活動，關鍵是要降低第二產(chǎn)業(yè)的能源強度，以便提高能源使用效率，降低能源的消費量。另一方面，除個別年份外，第三產(chǎn)業(yè)對能源消費量的增長主要起負作用，即第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有利于降低能源消費量，因此可以適當擴大第三產(chǎn)業(yè)的規(guī)模，以達到降低能源消耗的目的。

五、結 論

理論分析和實證研究均表明，規(guī)模效應是上海經(jīng)濟增長中能源消費量大幅上升的主要原因，并且其作用遠遠大于技術效率提高導致能源強度下降并引致能源消費量下降的影響。因此，盡管科技不斷進步，技術效率不斷提高，能源強度持續(xù)下降，但能源消費量卻一直在大幅度上升。

目前上海經(jīng)濟處于高速增長期，第二產(chǎn)業(yè)所占比重較大，而第二產(chǎn)業(yè)中高耗能產(chǎn)業(yè)比重較大，產(chǎn)業(yè)結構還有很大的優(yōu)化空間。今后在上海市的經(jīng)濟發(fā)展過程中，應大力推動高附加值低能耗的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以降低能源的總消耗。另一方面就是要加強管理和科技創(chuàng)新的力度，進一步提高能源使用效率，使能源能夠得到最充分的利用，最大限度的發(fā)揮能源效率提高的節(jié)能作用。最后，在上海今后的發(fā)展過程中，要合理控制經(jīng)濟增長速度和規(guī)模擴張，以免造成不必要的能源消耗，當然，也要保持合理的經(jīng)濟增長速度，防止以犧牲社會發(fā)展和經(jīng)濟增長為代價盲目的節(jié)約能源。

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