能源反弹效应研究综述.doc

一、问题的提出反弹效应是能源经济学中的重要议题之一，它指的是能源效率的提高使得能源服务 （energyservices）的有效价格（effective price）降低，从而增加了能源服务的需求，进而部分或全部地抵消了能源效率提高所导致的能源消费的减少（barker, etal., 2007）。将这种反弹效应概念延伸到整个宏观经济层面，其含义是技术进步虽然能够提高能源的使用效率而节约茉?/b，但技术进步的同时也促进了经济的增长，反过来又增加了对能源的需求，最终使得因效率提高而节约的能源被经济增长所（部分）抵消，技术进步引起的能源效率提升会增加而不是减少能源消费。这就是著名的khazzoom- brookes假说（k- b假说）。需要指出的是，目前关于反弹效应学术界并没有一致的、标准的分类方法，甚至术语和定义也不一致。sorrell (2007)把反弹效应分为三种效应，madlener （2007）总结了目前文献上一共有28种有关反弹效应的术语，herring （2008）则把反弹效应分为直接效应、收入相关效应、生产替代效应、要素替代效应以及转换效应。二、反弹效应的估算由于现实经济中各种因素的相互影响异常复杂，要计算出某种技术进步对能源消费的影响会碰到各种问题，所以在估计反弹效应时不仅实际操作上很麻烦，即使是界定其反弹效应也存在理论上的困难。大量的实证研究认为对大部分能源服务的直接反弹效应一般不超过30%，但这一结果并不适合间接反弹效应和宏观反弹效应，因此，一些学者认为从中长期来说，能源效率的提高可能会增加能源的消费（john, 2007），这样的观点破坏了提高能源效率是应对全球气候变化等问题的工具之一的逻辑依据，因而引起了政策制定者、能源经济学家、能源生产者的重视和争议。争议的主要原因之一是缺乏一个严密的理论框架来描述宏观反弹效应的作用机制及其后果。反弹效应的支持者只是指出了“建议性（suggestive）”的证据，这些证据从不同的角度提出，如经济历史、生产率的计量估计、宏观经济模型等，这些证据相对比较少，并且技术性很强，缺乏透明度，很多是基于有争论的理论假设，结论往往不具有一致性和可比较性 （sorrel,2007）。（一）利用古典增长理论模型来进行估算saunders(1992)用c- d生产函数和内嵌ces生产函数模拟了如果能源效率持续地以每年1.2%的增长，经济产出和能源消费会发生什么变化。基于参数值的一系列假定，saunders认为在古典增长理论的框架内，c- d生产函数中模拟的能源生产率的提高并没有节约能源，能源消费的增长率和产出增长率密切相关，能源效率的提高总是会导致能源消费的增长。也就是说，无论参数如何设定，使用c- d生产函数很有可能产生“回火效应”（back- fireeffect，即反弹效应大于1），wei(2007)也有类似结论的研究。然而这种方法的理论假定却受到howarth(1997)的怀疑，howarth认为能源并不是作为直接的原始投入进入到古典增长模型中的，真正的是能源服务而不是能源本身进入到生产过程中。基于类似saunders的其他假定，howarth也用c- d生产函数的增长模型进行了同样的研究。研究结果表明，除非提供能源服务的其他成本为0，否则能源效率的提高是可以实现能源节约的目标的。提供能源服务的能源反弹效应研究综述文/黄纯灿【摘 要：】反弹效应是能源经济学中的重要议题之一。本文对反弹效应的定义、分类进行了梳理，重点回顾了测算反弹效应大小的四种方法，分析了有关分歧产生的原因，最后论述了反弹效应的政策意义。【关 键 词】反弹效应；能源效率；技术进步；cge【作者简介】黄纯灿，集美大学讲师，华侨大学数量经济学博士研究生，研究方向：应用计量经济学、能源经济学。经 济 论 坛economic forumfeb. 2011gen.487 no.022011年2 月总第487 期 第02 期144资本成本在研究中也常被忽略，然而它却是一个影响反弹效应的很重要的变量（sorrell &dimitropoulos, 2008; mizobuchi, 2007）。针对howerth的质疑，saunders (2000a) 认为howerth的结论来源于对能源服务使用列昂惕夫形式的成本函数。在这篇文献中，saunders强调了索罗增长模型在类似的研究中的局限性，因为不同的生产函数形式得出的结果大不一样。在另一篇文章中（sauders, 2000b）, saunders考虑了其他投入要素生产率的提高，进而重新估算了回火效应的理论可能性，他同时强调了传统的能源强度指标（如能源率energy ratio）在评估提高能源效率所产生的影响时是相当不可靠的，而人们在用经济增长理论来模拟能源效率的提高时，却必然用到了能源率。saunders还分别研究了能源效率对产出的短期影响和长期影响。短期内，saunders假定能源的真实价格不变，在古典经济增长模型和单位替代弹性的假设下，以及使用c- d生产函数，能源效率提高20%会带来1%2%的产出增长。长期内，经wei(2007)的修正，产出将有3.6%的增长。索罗模型被扩展到含能源投入要素的考虑内生技术进步的新经济增长理论，但它们都普遍忽略了与能源有关的问题，很少有学者在内生增长模型中考虑反弹效应问题。但有些内生增长模型考虑了能源政策问题，如van zon &yetkiner （2003）。虽然这些模型并没有直接涉及到反弹效应的问题，但它们弥补了古典增长模型在研究反弹效应上的不足。用引致的技术改变（induced technical change）模拟内生增长模型表明，那些或者降低能源使用水平或者能源使用增长率的能源保护政策会导致人均收入的下降，以及降低能源的成本份额和能源率。尽管这些发现很有启发意义，但却很少和反弹效应联系起来。（二） 借助时间序列等计量经济学方法来估算jorgenson等（1993）运用标准的生产理论，jongenson发展了一个四要素的生产函数（资本、劳动、能源、原材料）来描述生产者行为，并且从计量上检验了美国35个行业的数据。他们的一系列文章中得出的一个重要结论是，美国大部分行业的能源上的技术进步的偏差是正的。这一结果的含义是美国大部分行业的技术进步都是（增加）能源使用的技术进步，或者说能源的技术改变率的下降是伴随着能源价格的上涨。也就是说，在美国，大部分行业的技术改变增加了能源在产出中的份额。在计量模型中对技术进步采取不同的建模方法会得到不同的有关有偏的技术改变的结论。jongenson及其合作者的目的在于检验要素价格（短期内）对全要素生产率的影响，因此他们的模型中所做的那些假定是合理的。改变这些假定会在多大程度上改变结论更多的是一个实证问题，如sue wing &eckhaus (2004)，这些文献的结论并不都支持jongenson，因而影响了其结论的稳健性。gardner &joutz (1996) 用var和协整理论研究了美国的数据，他们认为以专利数量度量的技术变迁不仅仅发生在单一投入要素里，而物化的（embodied）技术变迁内含于资本存量中，它在短期内不会影响产出，因此，他们解释了产出对技术变迁和隐含的能源价格变化的短期调整和长期调整。此外，作者还估计了另一个模型，这个模型考虑了由于能源价格的波动所导致的产出的非对称反应。但他们的结果并不完全支持来自于增长理论的分析，或是那些已经存在的短期估计（saunders,2000a, b）。特别是作者认为隐含的能源价格的下降在短期内不会促进经济增长，而物化技术进步在统计上不显著，这意味着技术进步在短期内不会影响产出。因此，根据gardner & joutz (1996)，价格或者物化技术在短期内并不能增加产出和能源消费，只有更高的价格才能抑制需求和阻碍经济增长。长期内，产出的能源价格弹性为- 7%左右，这意味着在其他条件不变的情况下，隐含的能源价格下降20%长期内会使产出增长1.14%，分别为saunders(2000a, b) 所估计的一半和wei (2007)的三分之一。实际上，上述两种方法往往是结合在一块使用的，如周勇和林源源（2007）提出了一个思路来估计宏观反弹效应，即建立生产函数模型，如希克斯中性的新古典生产函数，用索罗剩余代表广义技术进步，然后利用产值、劳动、资本、能源消耗等时间序列数据计算反弹效应。类似的研究如王群伟等（2008）、刘源远等（2008）。（三）利用可计算一般均衡模型进行估算由于可计算一般均衡模型（computable generalequilibrium, cge）展示了能源效率的提高是如何在经济体内进行扩散的，从而可以弥补经济增长理论在这方面的不足。cge模型利用模拟的方法模拟改进的能源效率是如何在经济体内发生作用，为我们提供了了解宏观反弹效应的另一条途径。这些模拟研究包括生产的和消费的能源效率，而且还提供了许多参数值的额外信息，而这些额外信息对制定145政策有潜在的意义。虽然这些模拟都遵循相同的理论基础和逻辑，但在具体的定义、参数化、模拟程序以及其他的关键假设上差别很大，而这些的不同会导致结果的很大不同。用cge模型进行反弹效应的研究最早可见semboja (1994)，他用一般均衡模型描述了肯尼亚的能源效率提高后的潜在结果。他的模型估计的生产和消费的反弹效应都超过了100%。同样是针对发展中国家，dufournaud et al. (1994) 用可计算一般均衡模型（cge）研究了苏丹的家庭木材炉灶的能源效率，其结论是木材炉灶的效率提高100200%，则反弹效应为4777%。但vikstrom(2004) 用cge分析瑞典的情况得出的结论却大不一样。他也是对各个部门用ces生产函数，并且这些ces的不变替代弹性的值变化范围为0.060.87。作者基于历史数据，模拟了非能源生产部门的能源效率提高15%、能源生产部门提高12%的情况，然后与真实的数据对比，在很高的置信度下，作者得出的反弹效应为60%左右。washida (2004)研究了日本所有部门的能源效率提高1%之后的反弹效应，得出了类似的反弹效应（35%70%），他使用一个多层ces（multi- levelces）生产函数来研究能源和价值增加值，但能源价值增加值和其他中间投入品之间没有替代性。这篇文章一个很重要的发现是反弹效应和替代弹性之间正相关。然而，grepperud &rasmussen (2004) 在研究挪威的数据时却没有得到相同的结论。他们拓展了多层嵌套ces生产函数，在模型中考虑了电力和非电力能源间的替代性，因而这一拓展了的模型可以对各个情形进行比较，从而根据能源消费和碳排放模拟能源效率提高在所有部门的影响。glomsrod &wei (2005)用cge模型研究了中国的数据，但未得到这一结论，这可能与综合能源资本（compositeenergy capital）对劳动的单位替代弹性的假定有关。glomsrod & wei (2005)中有一个独一无二的特征，它假定劳动的供给是无限弹性的，这与之前的研究不同。虽然这篇文献的目的不是模拟能源效率的改进，所得的结论是有关煤炭利用效率的，尽管没有特别地估计反弹效应，但作者认为，在本研究中反弹效应盖过了所节约的能源，这意味着很高甚至是超过100%的反弹。hanley et al. (2005) 用cge研究了苏格兰的能源效率改进的宏观影响。这一模型采用的是区域的而不是整个宏观层面的方法，因而它不同于其他的cge模型，但其模型结构相似于之前的模型，也是基于嵌套的ces技术和对能源、非能源投入的替代弹性进行假定。在他们的模拟中所有部门的能源效率改进5%会导致122%的反弹效应（用二氧化碳的排放来衡量）。然而allan et al. (2007)用类似的模型研究英国的反弹效应，得出的结论却大不相同。基于英国数据的投入产出表，allan等模拟了所有部门的能源效率提高5%，以及对其他关键参数设定与hanleyet al. (2005)相似的值，模拟的结果表明，能源使用在短期内反弹50%，长期内则为30%。这一结果与之前的经济增长理论和计量分析的结果相矛盾，因为这些分析一般认为短期的反弹效应低于长期反弹效应。（四） 利用混合宏观经济模型 （hybridmacro- economic models）来估算尽管一般均衡模型在政策评估等运用上很流行，但该方法也有明显的缺点，如最终结果对参数值设定比较敏感，参数值稍微有变化，最终结果就可能发生较大变化。于是，宏观经济模型开始和高级计量方法、一般均衡模型以及自下而上（bottom- up）的工程模型相结合。而随着人们越来越重视环境问题，“能源- 经济- 环境”（e3）模型应运而生，它结合了计量经济学和宏观经济模型的原理，以及有能源和环境影响（温室气体排放）等子模块。barker et al. (2007)用mdm- e3模型估计了英国的宏观反弹效应，其所用的模型是多部门、动态性的，所以考虑了部门间随时间变化的相互作用。虽然这一模型的许多关键参数是用现代计量方法来估计的，但它并不依赖于有关数据加总和生产函数的诸多假定。这一模型的经济部门包含了一个反映英国经济的基于行业分解和英国国民账户的方程系统。模型包含了时间序列的计量估计，使用传统的协整方法用于反映部门间的投入产出关系。一个能源子模型通过自下而上的关系和经济模块联系起来，从而丰富了这一宏观模型的自上而下（top- down）的结构。由于能源效率改进而引起的能源使用的变化通过能源子模型以及投入产出的参数体系在经济模型里得到反映。就英国目前的能源效率政策来说，到2010年反弹效应大约是27%。作者假定直接效应和间接效应之间存在加法关系。作者从这一模型还得出另外几个结论，即刺激能源效率提高的政策降低了通胀和促进了经济增长，而且温室气体排放的减少也多于能源使用的减少。146dimitropoulos (2007)提到了用另一个宏观经济模型nemo模型，来研究荷兰的能源效率改进对宏观经济层面的影响，这是一个基于自下而上的信息而建立的自上而下的模型，使用了ces生产函数，融合了传统的宏观经济结构以及资本存量对价格变化的反应。在这一结构中，对价格的部分反应是同时发生的，另外部分是通过投资或重置资本的方式在中长期逐渐得到反应。nemo模型避免对反弹效应进行分类（直接/间接反弹效应vs. 宏观反弹效应），而对荷兰经济由于能源效率提高而引致的反弹效应进行了估计，得到的宏观反弹效应在长期是27%，几乎跟mdme3估计的一样。类似的研究还可见greening &greene (1998) 利用nems模型得出美国的短期反弹效应为27%。这一结果虽然和类似的文献相近，但却相当不可靠，原因有二，一是nems假定世界其他地方的技术不变，二是考虑到美国消费了全球四分之一的燃料，而nems并没有考虑opec国家对石油价格下降的反应。纵观上述的研究表明，学者们对宏观反弹效应的大小缺乏一致性的看法，其主要原因有两个。首先，缺乏一个合理的理论框架来充分解释在宏观层面上伴随着能源效率提高而出现的复杂的相互作用，在这里，“能源效率”的定义仍然是一个很有争议的问题。其次，除了理论的缺乏，历史数据、经验证据以及计量经济学方面的证据也很不一致。三、反弹效应的政策含义反弹效应是一个在能源经济学家中充满争议的话题。尽管无论是在微观层面还是宏观层面，提高能源效率会带来一定程度的能源使用的反弹的观点被人们广为接受，但人们不确定的是提高能源使用和生产的具有成本效益的效率（cost effectiveness）是否非但不会减少能源需求，反而会导致能源需求的净增加。如果这一怀疑是正确的，那么它将会直接损害将提高能源效率作为减少温室气体排放政策工具的有效性。从减少碳排放的角度来说，提高能源效率的政策只能被看作一项短期的政策工具，而无论什么情况下，它都不能取代寻求无碳或碳中性能源的长期政策。即使是从节约能源的角度来看，单纯地提高能源效率的技术和政策并不像理论上预期的那么有效，因此不能将技术进步作为提高能源效率的惟一手段来实现节能或解决能源约束问题。要实现我国的节能减排目标，必须加快能源领域的价格、税收方面的改革，让能源价格充分反映能源的各种成本和稀缺性；加快经济结构调整，提倡低碳生活，提倡“适度吃、住、行、用，不浪费的生活习惯”，这些都是提高能源效率，减少单位产值能源消耗，减少碳排放的重要措施。参考文献1 allan, g., hanley, n., mcgregor, p., swales, j.k., turner, k.(2007). the impact of increased effciency in the industrial use of energy:a computable general equilibrium analysis for the united kingdom.energy economics 29 (4), 779- 798.2 barker, t. p. 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