能源效率的回彈效應(yīng)

能源效率的回彈效應(yīng)

技術(shù)進(jìn)步有利于提高能源效率,并為能源消費(fèi)提供保障為了減少能源消費(fèi)和污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，能源政策已列入政治議程。早期節(jié)能的目的,是為了通過節(jié)約和縮減能源消費(fèi)來應(yīng)對(duì)能源危機(jī),但是節(jié)約能源的前提是以不犧牲社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為代價(jià)(顯然社會(huì)民眾是不愿意接受這種節(jié)能模式)。因此,強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)性的改進(jìn)來提高能源利用效率,以增加社會(huì)效益(包含環(huán)境效益)漸漸成為了主流,“節(jié)能”也為“能源效率”所代替。世界能源委員會(huì)1995年把能源效率定義為“減少提供同等能源服務(wù)的能源投入”以后,能源效率和節(jié)能的含義趨于一致。在政策運(yùn)用上提高能源效率已被一些發(fā)達(dá)國家認(rèn)為是最有效的節(jié)約能源、減少污染、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的措施。但是歷史數(shù)據(jù)顯示,能源效率的提高并非減少了一國整體上對(duì)能源的消費(fèi)。在工業(yè)革命之前,由于技術(shù)的落后,化學(xué)燃料在經(jīng)濟(jì)上不可行,能源消費(fèi)以樹木和一些可再生資源為主。而技術(shù)革命以后,煤炭蒸汽的發(fā)明使得煤炭利用效率大大提高,成本下降,生產(chǎn)方法和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了快速的變化,煤炭消費(fèi)就從19世紀(jì)開始迅猛的增長(zhǎng)。同樣,在英國自由市場(chǎng)條件下,20世紀(jì)能源效率提高后,能源價(jià)格下降的同時(shí),能源消費(fèi)也實(shí)現(xiàn)了同步增長(zhǎng)。Schipper等指出在1970-1991年間,OECD國家能源產(chǎn)品和服務(wù)的效率提高了約30%,但能源消費(fèi)沒有減少,據(jù)IEA統(tǒng)計(jì)顯示這段時(shí)間能源消費(fèi)反而增加了約20%。從全球角度來看,1973-1990年間,能源效率平均每年提高2%,而能源消費(fèi)平均每年增長(zhǎng)了2.7%。從中國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,1980-2005年間,能源效率平均每年提高4.79%,而能源消費(fèi)平均每年增長(zhǎng)了5.49%。顯然,能源效率改善的同時(shí),能源消費(fèi)量也在增長(zhǎng)。這就是單一追求宏觀經(jīng)濟(jì)的能源效率目標(biāo)時(shí),往往忽略能源效率提高后可能帶來的另一經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象,即能源效率回彈效應(yīng)(RE)。一般認(rèn)為:技術(shù)進(jìn)步有利于單一能源效率的提高。但是,對(duì)于整個(gè)能源經(jīng)濟(jì)效率而言,技術(shù)進(jìn)步的作用未必始終促進(jìn)能耗的降低,相反由于產(chǎn)生其它的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)而增加對(duì)能源的需求。另外過度追求能源效率可能導(dǎo)致資源配置的不合理,從而破壞經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。kes假說RE最早是在《煤炭問題》一書中被提出。書中給出了這樣一個(gè)實(shí)例,在1830-1863年間,技術(shù)水平的提高使得蘇格蘭單位煉鐵所耗煤炭量下降了三分之一,煉鐵成本大大下降,利潤的增加驅(qū)使更多的廠商投入到該行業(yè),煉鐵行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大導(dǎo)致對(duì)煤炭的需求比原先增加了十倍。同時(shí)成本的下降又帶來鐵價(jià)的下降,帶動(dòng)了以鐵為原料的下游產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步增加對(duì)煤炭的需求。這一現(xiàn)象的揭示引發(fā)了學(xué)者對(duì)能源效率政策有效性的質(zhì)疑,但是直到20世紀(jì)90年代初RE問題才被廣泛討論,并很快上升到政策層面。研究者對(duì)RE的解釋在一定程度上也達(dá)成了共識(shí),普遍引用Khazzoom-Brookes假說,該假說是Saunder在Khazzooms和Brookes研究的基礎(chǔ)上于1992年提出的,指從宏觀角度上看,能源效率提高節(jié)約的能源可能被增加的能源需求抵消掉。他指出KB假說符合新古典經(jīng)典增長(zhǎng)理論,將收入和其他商品價(jià)格設(shè)為不變量,能源產(chǎn)品價(jià)格取決于能源要素價(jià)格和能源的生產(chǎn)效率,能源效率的改善提高了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中能源的比例和對(duì)能源的總需求。以后陸續(xù)有學(xué)者對(duì)RE做出了闡述,但普遍是對(duì)KB假說的延伸。如Berkhout等將RE解釋為:技術(shù)進(jìn)步可以減少對(duì)能源的消費(fèi),但同時(shí)技術(shù)進(jìn)步也可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),進(jìn)一步增加對(duì)能源的需求,抵消了部分節(jié)約的能源,并指出非價(jià)格監(jiān)管導(dǎo)致的能源效率提高不會(huì)降低能源需求,并在KB假說的基礎(chǔ)上提出了價(jià)格影響機(jī)制。Haas和Biermayr將RE直接表示為:RE=(預(yù)期節(jié)約的能源-實(shí)際節(jié)約的能源)/預(yù)期節(jié)約的能源×100%。在極端情況下,0%指能源的節(jié)約達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),而100%指能源效率提高是無效的,超過100%表示當(dāng)前能源的消費(fèi)比能源效率提高前還多?；蛘弑硎緸镽E=(1-實(shí)際節(jié)約的能源)/提高的能源效率,例如提高5%能源效率可以實(shí)際節(jié)約3%的能源,則RE為40%。關(guān)于RE的類型,可以分為三類。第一類是直接RE,指能源效率的提高直接導(dǎo)致能源產(chǎn)品或服務(wù)實(shí)際價(jià)格的下降,從而進(jìn)一步增加對(duì)能源產(chǎn)品或服務(wù)的需求。直接RE通常表現(xiàn)在單個(gè)產(chǎn)品或服務(wù)上,如照明、加熱設(shè)備等能源效率的提高。第二類是間接RE,表示能源產(chǎn)品或服務(wù)價(jià)格的下降使得消費(fèi)者相對(duì)收入增加,導(dǎo)致對(duì)其他產(chǎn)品或服務(wù)需求的增加,而這些產(chǎn)品或服務(wù)有的同樣也消耗能源,從而進(jìn)一步增加對(duì)能源的消費(fèi)。最后是經(jīng)濟(jì)范圍(Economy-wide)的RE,指能源效率提高后,對(duì)能源的投入減少,成本降低,從而提高了高耗能部門的利潤,刺激能源密集型行業(yè)的發(fā)展,能源需求再次增加;同時(shí)能源效率改善也可能帶動(dòng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),反過來又增加對(duì)能源的消費(fèi)。能源效率與收入效應(yīng)以新古典經(jīng)典增長(zhǎng)理論為基礎(chǔ),研究者普遍支持RE至少在理論上是存在的。即RE產(chǎn)生的根本原因是能源參與者(包括生產(chǎn)者和消費(fèi)者)最小化能源成本與最大化個(gè)人效用之間的矛盾導(dǎo)致的?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面來證實(shí):全要素生產(chǎn)率理論。從歷史發(fā)展趨勢(shì)來看,隨著能源效率的提高,能源消費(fèi)減少;但同時(shí)能源會(huì)部分替代資本和勞動(dòng)力,促進(jìn)全要素生產(chǎn)率的提高,產(chǎn)出增加,從而消費(fèi)更多的能源。Saunders指出當(dāng)單位生產(chǎn)和消費(fèi)能源成本固定時(shí),提高能源效率對(duì)長(zhǎng)期能源消費(fèi)的影響主要取決于能源和資本、能源和勞動(dòng)力的替代關(guān)系。當(dāng)替代彈性小于1時(shí),提高能源效率可以減少能源需要,當(dāng)替代彈性大于1時(shí)則相反,等于1時(shí)能源消費(fèi)保持不變。生產(chǎn)者理論。從生產(chǎn)者的角度,能源效率的提高伴隨著替代和產(chǎn)出效應(yīng)的發(fā)生。給出等成本曲線(K0-E0)和等產(chǎn)量曲線Y1,如圖1,假設(shè)生產(chǎn)要素僅為能源(E)和資本(K)兩種,在成本約束下,在A點(diǎn)(K1,E1)上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)者最優(yōu)。能源效率提高使得同樣的產(chǎn)出可以減少能源的投入量,能源價(jià)格下降,替代效應(yīng)使得能源部分替代資本,在B點(diǎn)(KS,ES)實(shí)現(xiàn)均衡。在總成本不變下,等成本曲線(K0-E0)外移至(K0-E′0),在C點(diǎn)(K2,E2)實(shí)現(xiàn)新的均衡。由于能源價(jià)格的下降,生產(chǎn)商利潤增加,在一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng),生產(chǎn)商增加供給,等產(chǎn)量曲線右移至Y3,利潤最大化下在D點(diǎn)(K3,E3)實(shí)現(xiàn)均衡。除了資金,能源和勞動(dòng)力、時(shí)間成本都可能產(chǎn)生替代關(guān)系,例如在生產(chǎn)和消費(fèi)能源產(chǎn)品和服務(wù)時(shí)需要花費(fèi)時(shí)間成本?？偟某杀救Q于單位時(shí)間的機(jī)會(huì)成本和所需的時(shí)間,在家庭生產(chǎn)模型中時(shí)間成本通常用家庭平均工資來衡量。消費(fèi)者理論。從消費(fèi)者的角度來看,能源效率的提高可以產(chǎn)生替代和收入效應(yīng)。假設(shè)消費(fèi)者僅消費(fèi)兩種商品,X和Y,X為能源產(chǎn)品(或服務(wù)),Y為其他產(chǎn)品(或服務(wù)),消費(fèi)者效用最大化時(shí)在A點(diǎn)(X1,Y1)實(shí)現(xiàn)均衡,如圖2所示。能源效率提高后,X使用的能源減少,價(jià)格下跌,替代效應(yīng)使得X消費(fèi)相對(duì)增加,而Y減少,新的均衡在B點(diǎn)(X2,Y2)實(shí)現(xiàn)。另外X價(jià)格下跌,相當(dāng)于增加了消費(fèi)者的純收入,收入效應(yīng)使得無差異曲線外移,新的均衡出現(xiàn)在C點(diǎn)(X3,Y3),此時(shí)消費(fèi)者的效用從U1增加到U2。RE表示為:,E和E′分別表示能源效率提高前后對(duì)能源的需求量。當(dāng)Y的能源效率不變時(shí),又當(dāng)Y為非耗能產(chǎn)品時(shí),則,ε為能源效率,P為能源產(chǎn)品價(jià)格,PE為能源價(jià)格,對(duì)能源的需求可寫成E=v(P)/ε。能源需求的效率彈性表示為:能源的需求效率彈性(即RE)等于負(fù)的能源產(chǎn)品價(jià)格彈性減1。也有學(xué)者從理論上認(rèn)為RE不存在或太小而可以忽略。Grubb分析指出經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律導(dǎo)致的能源效率提高和外部政策帶來的能源效率改善存在本質(zhì)的差別,后者往往是在市場(chǎng)失靈的情況下出現(xiàn)的,而市場(chǎng)驅(qū)使的能源效率提高帶來的能源價(jià)格下跌對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響不大,也就不會(huì)影響到能源消費(fèi)。從家庭耗能出發(fā),Greening和Sanstad表明在能源產(chǎn)品供給一定的情況下,RE存在的可能性較小,原因在于:一是對(duì)能源產(chǎn)品的需求缺乏彈性,尤其是當(dāng)家庭耗能基本上達(dá)到飽和時(shí);二是一些產(chǎn)品的能源成本所占的比例較小,因此能源效率的較大提高對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的需求影響不大。對(duì)參與模型的求解RE在實(shí)證檢驗(yàn)中是否存在,基于不同的研究對(duì)象、假說條件和研究方法,得到的結(jié)論也有差異。特別是20世紀(jì)90年代受到全球氣候變暖的影響,RE問題成為了能源經(jīng)濟(jì)學(xué)家和能源效率支持者爭(zhēng)論的話題,實(shí)證文章主要出現(xiàn)在《EnergyPolicy》和《Energy》等國際期刊上。本文結(jié)合最新的研究進(jìn)展,將文獻(xiàn)歸納為表1?？偟膩砜茨壳瓣P(guān)于RE的實(shí)證研究不多,主要原因在于這一問題近期才被引起足夠重視;其次是定量RE的研究方法未達(dá)成共識(shí)。從表中回顧的實(shí)證文獻(xiàn)來看,在方法的選取上主要分為以下幾類:直接測(cè)算法(DirectMeasurement,DM)。該方法將能源效率作為自變量,能源產(chǎn)品消費(fèi)作為因變量,比較能源效率提高前后能源產(chǎn)品消費(fèi)的變化。DM法通常需要建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在政府能源效率計(jì)劃或?qū)蝹€(gè)設(shè)備投入的評(píng)價(jià)上應(yīng)用較多。Nadel對(duì)20世紀(jì)80和90年代的40多個(gè)能源效率計(jì)劃進(jìn)行了直接評(píng)價(jià),結(jié)論是大多數(shù)情形下存在較小的RE或不存在RE。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單,不足之處是要精確獲得對(duì)能源和能源產(chǎn)品的需求難度較大;其次是不能考慮其他要素的影響,例如無法控制收入、結(jié)構(gòu)變化等變量,因此得到的結(jié)果較為粗糙,相對(duì)缺乏可信度。價(jià)格彈性法(PriceElasticity,PE)。假設(shè)能源價(jià)格和能源產(chǎn)品中各要素的投入比例不變,能源效率的提高導(dǎo)致能源產(chǎn)品價(jià)格的下降,RE取決于能源產(chǎn)品的價(jià)格需求彈性。加總的價(jià)格彈性相對(duì)單一能源產(chǎn)品在數(shù)據(jù)上更可得,因此利用價(jià)格彈性法計(jì)算RE的文獻(xiàn)相對(duì)較多,甚至擴(kuò)展到對(duì)經(jīng)濟(jì)范圍RE的測(cè)算。但該方法的缺點(diǎn)是價(jià)格彈性會(huì)因能源產(chǎn)品、行業(yè)和國家的不同而有差異,長(zhǎng)期彈性可能會(huì)大于短期彈性。另外在價(jià)格上升過程中的彈性要大于價(jià)格下降過程中的彈性,Dargay和Gately發(fā)現(xiàn)1970年能源價(jià)格上升后對(duì)能源需求的減少量是20世紀(jì)80年代中期能源價(jià)格下降后對(duì)能源需求增長(zhǎng)量的5倍,原因在于能源價(jià)格的上升促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步在價(jià)格下降過程中不會(huì)消失,因此在價(jià)格上升過程中用價(jià)格彈性計(jì)算得到的RE大小往往會(huì)被高估。生命周期法(LifeCycleAnalyses,LCA)。該方法用于計(jì)算間接能源效率RE,第一篇運(yùn)用LCA計(jì)算RE的文章來自Herendeen和Tanak,但以后采用LCA方法的相關(guān)研究較少。LCA需要有不同家庭消費(fèi)的不同產(chǎn)品和服務(wù)的數(shù)據(jù),得到的結(jié)果很大程度上取決于家庭的類型或?qū)Ξa(chǎn)品和服務(wù)的分類,對(duì)于不同的研究樣本,相對(duì)缺乏可比性?？捎?jì)算的一般均衡(ComputableGeneralEquilibrium,CGE)模型。CGE摸型是以Walras一般均衡理論為基礎(chǔ)并通過數(shù)學(xué)建模來模擬經(jīng)濟(jì)體的一般均衡結(jié)構(gòu)的方法。一個(gè)典型的CGE模型,就是用一組方程來描述供給、需求以及市場(chǎng)關(guān)系。在這組方程中不僅商品和生產(chǎn)要素是變量,所有的價(jià)格,包括商品價(jià)格、工資也都是變量。在一系列優(yōu)化條件(生產(chǎn)者利潤優(yōu)化、消費(fèi)者效用優(yōu)化、進(jìn)口利潤和出口成本優(yōu)化等)的約束下,求解這一組方程,得出在各個(gè)市場(chǎng)都達(dá)到均衡時(shí)的一組數(shù)量和價(jià)格。該方法能夠?qū)⒂绊懩茉葱实目赡芤蛩囟及ㄟM(jìn)去,同時(shí)兼顧到要素替代、收入和部門結(jié)構(gòu)等因素的影響,不僅能估算出直接和間接RE,也實(shí)現(xiàn)了對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)RE的測(cè)算。另外CGE模型能反映出外界擾動(dòng)項(xiàng)的方向,具有自帶敏感性分析的特征,例如5%和50%的RE在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和行為特征上有何差異,可為能源政策的選擇提供參考。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(EconomicGrowth,EG)方法。該方法通過將能源作為重要的要素投入,利用生產(chǎn)率增長(zhǎng)函數(shù)通過計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型考察技術(shù)進(jìn)步對(duì)能源價(jià)格的影響,從而影響到對(duì)能源的消費(fèi),因此技術(shù)進(jìn)步的選擇和研究樣本期的選擇對(duì)結(jié)果影響較多。應(yīng)用該方法較多的是Jorgensen和他的研究團(tuán)隊(duì),其研究結(jié)果顯示,技術(shù)進(jìn)步對(duì)美國工業(yè)能源消費(fèi)起著正面的影響作用。在研究結(jié)果上關(guān)于RE的大小存在很大的分歧。有些結(jié)果顯示不存在顯著的RE,而有些研究得到的RE則大于100%,即存在逆反效應(yīng)(Backfire)。Howarth指出只有當(dāng)能源要素成本占能源產(chǎn)品總成本的絕大部分,逆反效應(yīng)才可能出現(xiàn)。更多的文獻(xiàn)支持RE的大小在0-100%之間,即反映了能源效率政策在一定程度上是有效的。具體來看,RE會(huì)隨著研究國別、部門和終端能源種類的變化而變化。國家之間的RE差異取決于能源成本和一國對(duì)能源的需求情況,發(fā)展中國家RE普遍要大于美國等發(fā)達(dá)國家的RE。研究主體越宏觀,RE所受的影響就越復(fù)雜,宏觀層面的RE不是微觀個(gè)體的簡(jiǎn)單相加。而部門之間RE的大小取決于能源和其它要素的投入比例、替代彈性和需求彈性,這些變量值越高,RE就越大。美國白宮報(bào)告中指出由于能源替代可能性在生產(chǎn)部門要比消費(fèi)部門大,能源效率提高后在生產(chǎn)部門產(chǎn)生的間接和經(jīng)濟(jì)范圍的RE要大于消費(fèi)部門相應(yīng)的RE值。另外研究時(shí)期的長(zhǎng)短不同,RE的大小也存在差異。從以往研究可以看出,目前國外學(xué)者關(guān)于RE的實(shí)證研究主要以家庭部門和運(yùn)輸部門為對(duì)象,大部分集中在消費(fèi)領(lǐng)域,對(duì)生產(chǎn)領(lǐng)域研究相對(duì)較少。在分類上對(duì)直接RE估算較多,而對(duì)間接RE和宏觀經(jīng)濟(jì)范圍的RE研究相對(duì)較少。大部分文獻(xiàn)是對(duì)同一能源產(chǎn)品需求的再討論,對(duì)研究對(duì)象時(shí)間序列的選擇也缺乏代表性,在實(shí)證方法的選擇上更是存在很大的爭(zhēng)議。發(fā)展電能資源,減少采用經(jīng)濟(jì)非合作經(jīng)濟(jì)的弊端RE的存在表明能源效率提高帶來的能源節(jié)約部分會(huì)被抵消掉,一度被視為與煤炭、石油和天然氣同等重要的“第四種能源”的能源效率政策也因RE的提出而受到挑戰(zhàn),不再被認(rèn)為是一種新能源的供給。歷史的發(fā)展也證明,技術(shù)進(jìn)步并未減少對(duì)能源的消費(fèi),而是產(chǎn)生了技術(shù)更先進(jìn)的能源產(chǎn)品或提供了質(zhì)量更高的服務(wù),節(jié)約能源和減少CO2排放的目標(biāo)沒有被完成。解決RE是個(gè)復(fù)雜的問題,從技術(shù)部門到政府機(jī)構(gòu),不僅是能源研究者,也是全社會(huì)共同關(guān)心的話題。Brookes提倡新古典經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn),呼吁發(fā)揮自由市場(chǎng)的自我調(diào)節(jié)機(jī)制,倡導(dǎo)發(fā)展核能資源。他不主張能源節(jié)約論,指出提高能源效率可以減少能源消費(fèi),但會(huì)以犧牲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為代價(jià)。過度追求能源效率可能導(dǎo)致能源資源配置的不合理,稅收或需求引起的能源價(jià)格的上升,在