李喬楚 陳軍華 敬 雷 趙曉蘭

（1.西南石油大學經(jīng)濟管理學院，四川 成都 610500；2.四川川港燃氣有限責任公司，四川 成都 610017；3.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

習近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上宣布“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和”。雙碳目標的提出大大超過了中國在2016年《巴黎協(xié)定》時的承諾，體現(xiàn)了大國擔當，也為我國綠色低碳發(fā)展描繪了宏偉藍圖?！吨腥A人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》顯示，在我國碳排放構(gòu)成中，與能源活動相關(guān)的排放量占到總量的77.7%。中國目前能源消費和碳排放總量世界第一，約占全球比例分別為25%和33.3%。中國面臨著僅用40年左右時間就要將巨量化石能源系統(tǒng)變成凈零碳排放能源系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。能源行業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性行業(yè)，在國家經(jīng)濟安全中占據(jù)重要地位。然而，在高速發(fā)展的能源行業(yè)背后，是以“高能耗、高污染、高碳排”為代價的粗放型經(jīng)濟增長模式。由于不合理開采和技術(shù)落后等原因，致使能源的過度浪費和環(huán)境的重度污染，嚴重地阻礙了能源行業(yè)的低碳發(fā)展。因此，在雙碳目標下，科學評估中國典型能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率并提出有針對性的低碳轉(zhuǎn)型策略，具有重要的意義。

國內(nèi)外學者針對能源行業(yè)的綠色低碳效率開展了一系列研究。Zhao等［1］采用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型對中國30個省份2008—2017年的綠色經(jīng)濟效率進行計算，并在考慮空間自相關(guān)性基礎(chǔ)上，采用空間杜賓模型實證考察了綠色經(jīng)濟效率的關(guān)鍵影響因素。何雷鳴等［2］以“一帶一路”重點涉及的中國東北、西北、西南地區(qū)11個省份為研究對象，基于隨機前沿分析方法（SFA）測算了能源使用全過程的碳效率，并結(jié)合系統(tǒng)聚類方法從時間序列和地區(qū)差異兩個維度分析了碳效率的變化特征及成因。郭曉玲等［3］以能源效率、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境影響為評估依據(jù)構(gòu)建煤炭行業(yè)低碳效率測算體系，基于DEAMalmquist指數(shù)模型分析了2008—2015年中國11家煤炭上市公司低碳效率的變動趨勢，并結(jié)合Tobit模型探討了低碳效率的影響因素。陸云國［4］以最優(yōu)碳排放量與實際碳排放量的比值定義低碳效率，基于2011—2012年中國616家火電廠的時間序列數(shù)據(jù)構(gòu)成面板數(shù)據(jù)，選用非參數(shù)方法（DEA模型）估計方向距離函數(shù)，在此基礎(chǔ)上測算了火電行業(yè)的碳效率并探討CO2減排成本的變動情況。王衛(wèi)星等［5］以石油和天然氣開采業(yè)、石油加工和核燃料業(yè)等五大行業(yè)為研究對象，運用非角度、非徑向的改進Super-SBM模型測度了2011—2015年中國石化行業(yè)的綠色效率，并結(jié)合OLS回歸分析驗證了綠色效率影響因素的作用機制。曾勇等［6］基于中國30個省、直轄市、自治區(qū)的面板數(shù)據(jù)，將大氣污染物排放納入效率評估體系，選用窗口DEA模型從綠色環(huán)保角度測算了中國天然氣行業(yè)2002—2016年的能源利用效率。

上述研究對中國能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率測度提供了有效的參考借鑒，但在以下方面仍有所局限性：①現(xiàn)有研究大多針對煤炭為代表的具體行業(yè)開展低碳效率測度，統(tǒng)籌煤炭、石油、天然氣三大化石能源的低碳效率研究有待進一步完善；②現(xiàn)有研究主要著眼于能源終端消費過程，而立足于上、中、下游維度探討中國能源行業(yè)低碳效率的研究幾乎處于空白狀態(tài)。隨著雙碳目標的進一步提出，作為支柱性行業(yè)同時也為關(guān)鍵碳排放源的能源行業(yè)需積極應對高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護問題，在新發(fā)展格局下探索綠色低碳轉(zhuǎn)型的新路徑?；诖耍疚膶⒎瞧谕a(chǎn)出（Undesirable Output）納入低碳經(jīng)濟效率評估體系，考慮到能源開采、加工、供應全過程的碳排放效應，在統(tǒng)籌三大化石能源的基礎(chǔ)上從系統(tǒng)性視角測算中國能源行業(yè)2000—2018年的低碳經(jīng)濟效率，以期為能源行業(yè)制定差異化、針對性的碳減排措施提供依據(jù)。

1 DEA模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

1.1 Super-SBM模型

1978年，Charnes、Cooper和Rhodes［7］首先提出用于評估決策單元效率的DEA模型。為了消除傳統(tǒng)DEA模型由于徑向和導向設(shè)定產(chǎn)生的偏差，反映相對效率評價的本質(zhì)，Tone［8］在2001年將松弛變量添加至目標函數(shù)并提出了SBM（Slack-based Measurement）模型。隨著研究的繼續(xù)深入，學者們發(fā)現(xiàn)忽視非期望產(chǎn)出違背了生產(chǎn)活動的實際規(guī)律，因此Tone和Sahoo［9］在2003年將Undesirable Output引入SBM模型，用以研究包含非期望產(chǎn)出的效率問題。2014年，為了解決多個決策單元同時有效導致無法進行效率排名的問題，Li和Shi［10］將SBM模型與超效率模型相結(jié)合，提出了包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型。具體地說，假設(shè)有n個決策單元，每個決策單元包含以下3種元素：j種投入、k1種期望產(chǎn)出、k2種非期望產(chǎn)出。包含非期望產(chǎn)出的SBM模型如式（1）所示。

式中，θ*表示決策單元效率值，即低碳經(jīng)濟效率值，其取值可大于1；η為強度向量；-x、-yd、-yu分別為投入、期望產(chǎn)出及非期望產(chǎn)出的平均值。

1.2 指標選取與數(shù)據(jù)來源

“碳達峰”是指區(qū)域碳排放總量在某一時間節(jié)點達到峰值并隨后逐步降低。“碳中和”主要是指通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放，實現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。基于此，本文以2000—2018年為研究期限，能源種類涉及煤炭、石油、天然氣三大化石能源，選取煤炭開采和洗選業(yè)、石油和天然氣開采業(yè)、石油煤炭和其他燃料加工業(yè)、燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)為主要研究對象，在雙碳目標下測算中國能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率。投入指標包含能源、勞動力以及資本投入；產(chǎn)出指標則由期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出組成。具體來看，能源投入采用各行業(yè)煤炭、石油、天然氣三大化石能源的實際消費量表示，并基于標煤折算系數(shù)統(tǒng)一換算為可比量綱，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自2001—2019年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》；勞動力投入采用各行業(yè)平均用工人數(shù)表示，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自2001—2019年的《中國工業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》；資本投入采用各行業(yè)固定資產(chǎn)投資額表示，并基于固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)統(tǒng)一換算為2000年的可比價格，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自2001—2019年的《中國統(tǒng)計年鑒》；期望產(chǎn)業(yè)采用各行業(yè)利潤總額表示，并基于各行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)者出廠價格指數(shù)統(tǒng)一換算為2000年的可比價格，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自2001—2019年的《中國工業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》；非期望產(chǎn)出采用各行業(yè)CO2排放量表示，核算方法來源于《IPCC 2006年國家溫室氣體清單指南2019修訂版》以及《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》，核算單元涉及能源加工轉(zhuǎn)換、化石燃料燃燒、煤礦采掘溢散等過程，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自2001—2019年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

2 中國能源行業(yè)低碳經(jīng)濟效率實證分析

基于2000—2018年的面板數(shù)據(jù)，結(jié)合MaxDEA軟件采用Super-SBM-Undesirable Output模型對中國能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率進行測算，具體結(jié)果如表1所示。

表1 2000—2018年中國能源行業(yè)低碳經(jīng)濟效率值表

由表1所示的DEA分析結(jié)果可得：

1）從全行業(yè)視角來看，2000—2018年中國能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率整體呈上升趨勢，2018年效率值達到歷年最高0.615 6，相比于2000年增幅達到189.09%，但距離生產(chǎn)有效界限仍存在一定距離。上述現(xiàn)象的主要原因為：①隨著生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護上升為國家戰(zhàn)略，綠色低碳的新發(fā)展理念逐漸普及，能源行業(yè)正在向“新常態(tài)”的經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變，政府針對能源行業(yè)等重要碳排放源實施了許多可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)政策，如削減過剩產(chǎn)能、工藝流程轉(zhuǎn)型升級等，對能源行業(yè)低碳經(jīng)濟效率的提升起到了積極貢獻；②中國能源行業(yè)過去的發(fā)展主要依靠生產(chǎn)要素的增加，而不是技術(shù)進步。但近年來國家相繼出臺了《能源技術(shù)創(chuàng)新“十一五”、“十二五”、“十三五”規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030年）》等政策文件，不斷加大能源領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)并深化創(chuàng)新力度，助力行業(yè)發(fā)展消耗更少的能源、勞動力和資本要素，得到更多的清潔產(chǎn)出，從而有效提升了能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平。

2）煤炭開采和洗選業(yè)的低碳經(jīng)濟效率在四個行業(yè)內(nèi)整體上排名最低，但在“十三五”規(guī)劃期間呈現(xiàn)逐步上升趨勢，效率值由2015年的0.180 7增長至2018年的0.414 3。造成此現(xiàn)象的一個原因為煤炭開采和洗選業(yè)依賴于大量的勞動力資源，2000—2018年的年均用工人數(shù)達405.47萬人，顯著高于石油和天然氣開采業(yè)、石油煤炭和其他燃料加工業(yè)、燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)的年均用工人數(shù)75.65萬人、73.08萬人、18.77萬人，大規(guī)模的勞動力投入成為導致煤炭開采和洗選業(yè)低碳經(jīng)濟效率低下的關(guān)鍵因素。因此，提高人力資源效率將成為煤炭開采和洗選業(yè)低碳發(fā)展的重要政策導向。未來應著重加強生產(chǎn)技能培訓、著力提高管理效率，同時不斷提升煤炭開采的機械化和自動化水平。

造成煤炭開采和洗選業(yè)低碳經(jīng)濟效率低下的另一個原因為除了燃料燃燒過程中產(chǎn)生的CO2排放，煤炭采掘過程中還不可避免地存在氣體的溢散排放。在采掘操作期間煤層發(fā)生暴露和破碎，之前封固在煤層中的CH4和CO2通過煤礦通風氣和除氣系統(tǒng)泄漏至大氣中。同時采掘停止后的廢棄煤礦也可能會持續(xù)排放CH4。由于通風氣的容積流率往往很大，煤礦除氣系統(tǒng)回收的氣體規(guī)模也通常較大，因此溢散過程中的碳排放效應不容忽略。

3）從整個時間跨度來看，石油和天然氣開采業(yè)的低碳經(jīng)濟效率呈現(xiàn)顯著的下降趨勢。造成此現(xiàn)象的原因可能為中國屬于石油開采大國，由于原油的碳排放系數(shù)為每千克3.02 kg CO2，是原煤碳排放系數(shù)每千克1.90 kg CO2的1.59倍，在三大化石能源中位居首位。另一方面，中國石油資源稀缺，進入21世紀以后由于全球經(jīng)濟危機等不確定因素造成原油價格上下波動、時常受到打壓［11］，進而導致石油和天然氣開采業(yè)的利潤呈現(xiàn)下降趨勢，甚至在2016年利潤總額出現(xiàn)-567.05億元的極端情景，也造成當年的低碳經(jīng)濟效率達到行業(yè)歷史最低值0.039 6。與此同時，長期以來中國石油天然氣勘查開采等上游產(chǎn)業(yè)由“三桶油”等國有企業(yè)占主導地位，市場化程度不高。2017年，隨著《關(guān)于深化石油天然氣體制改革的若干意見》的提出，油氣勘查開采體制逐步得到完善并有序放開，有利于促進能源行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，大幅增加探明資源儲量，不斷提高全產(chǎn)業(yè)鏈安全清潔運營能力；在低碳經(jīng)濟效率上表征為2018年效率值階躍式上升至0.462 1。

4）2000—2015年石油煤炭和其他燃料加工業(yè)的低碳經(jīng)濟效率始終保持較低水平，行業(yè)發(fā)展在帶來較高強度碳排放的同時經(jīng)濟產(chǎn)出相對較低，2018年每萬元利潤總額碳排放量達0.003 2萬噸，分別為其他三個子行業(yè)碳排放強度的4.82倍、5.30倍、27.44倍，嚴重阻礙了能源行業(yè)整體的高質(zhì)量發(fā)展。但與此同時，近年來石油煤炭和其他燃料加工業(yè)低碳經(jīng)濟效率的增速最高，并保持較高的減排水平，由此可得行業(yè)發(fā)展正在向低碳新模式轉(zhuǎn)變。造成此現(xiàn)象的主要原因為近年來我國不斷加大對能源消費結(jié)構(gòu)的清潔低碳轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟社會發(fā)展對傳統(tǒng)化石能源的直接依賴有所減少，直接生產(chǎn)技術(shù)有所提高。因此，未來在制定碳減排政策時，應重視能源加工轉(zhuǎn)換過程的碳排放效應，尤其是對于山西等煤炭產(chǎn)地，其區(qū)域內(nèi)部以煤炭為支柱的電力、化工產(chǎn)業(yè)比重較大，污染物排放嚴重，亟需開展節(jié)能升級改造。在以往的研究中往往忽略了這一點，對其的重視將為中國能源行業(yè)的低碳發(fā)展提供一條新的路徑參考。

5）燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)的低碳經(jīng)濟效率相對比其他三個行業(yè)顯著較高，這主要得益于天然氣自身的化學性質(zhì)，碳排放系數(shù)相對較小，屬于較為清潔的化石能源。然而，在2008年以前，燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)的低碳經(jīng)濟效率較低，這主要由于行業(yè)管理不善，以及當時天然氣利用技術(shù)水平不高、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，導致行業(yè)利潤偏低，在2000—2002年期間行業(yè)利潤總額均為負值。2017年以來，由于能耗水平的持續(xù)上升導致行業(yè)低碳經(jīng)濟效率略微出現(xiàn)下降趨勢，因此燃氣生產(chǎn)和供應領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新有待進一步加強。但考慮到天然氣是未來15年的現(xiàn)實主體能源，靈活度高，協(xié)同性強，具有與可再生能源融合發(fā)展的先天優(yōu)勢［12］，因此未來應積極支持四川等西南地區(qū)充分發(fā)揮資源稟賦優(yōu)勢［13］，構(gòu)建以天然氣為中心的分布式能源系統(tǒng)，以燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展帶動中國能源行業(yè)低碳經(jīng)濟效率的持續(xù)提升。雖然近年來其他三個子行業(yè)的低碳經(jīng)濟水平有所提高，但與燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)之間仍存在巨大的效率差距，為了減少這種差異，政府應針對能源開采與加工領(lǐng)域提供合理傾斜的資金投入和技術(shù)支持。

3 結(jié)論與建議

基于2000—2018年中國能源行業(yè)的面板數(shù)據(jù)，利用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型對能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率及其變化規(guī)律開展研究?？梢钥闯觯褐袊茉葱袠I(yè)低碳經(jīng)濟效率整體呈上升趨勢；煤炭開采和洗選業(yè)依賴大量勞動力，同時兼具燃料燃燒與溢散排放，因此低碳經(jīng)濟效率最低。石油和天然氣開采業(yè)效率值呈顯著下降趨勢，這是由于國際環(huán)境不景氣導致的行業(yè)利潤低以及國有企業(yè)占據(jù)主導地位導致的市場化程度有待提升。在低碳發(fā)展新格局下石油煤炭和其他燃料加工業(yè)效率增速顯著。燃氣生產(chǎn)和供應業(yè)效率值最高，這得益于清潔能源優(yōu)勢與國家政策扶持?；谏鲜鼋Y(jié)果，有針對性地提出以下幾點建議：

1）立足于“國家清潔能源示范省”建設(shè)開展能源行業(yè)雙碳試點，例如在“成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈”打造具有全國影響力的能源綠色高效利用示范區(qū)；以“減碳扶持”專項資金，支持減排壓力較大的資源型省份（山西省等）、傳統(tǒng)工業(yè)型省份（河北省等）開展清潔改造，重點支持煤炭開采與加工領(lǐng)域加快實施關(guān)鍵工藝流程碳減排技術(shù)，對已實現(xiàn)“零碳、凈零碳”的能源企業(yè)和新招引的“零碳、凈零碳”項目予以退稅優(yōu)惠和貸款傾斜。參考聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的“可持續(xù)基礎(chǔ)設(shè)施綜合辦法”，積極探索具有氣候韌性理念的“能源基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新型解決方案”先行先試，減少能源開采、加工、運輸、利用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的高碳風險。加速推動智慧油氣企業(yè)建設(shè)，把握“新基建”發(fā)展機遇，探索“后疫情時代”能源行業(yè)清潔低碳、安全高效的生產(chǎn)運營新模式。

2）在經(jīng)濟全球化背景下，技術(shù)進步對生產(chǎn)貢獻的邊際效應正在持續(xù)增加，為了有效提升中國能源行業(yè)的低碳經(jīng)濟效率，需要在生產(chǎn)技術(shù)上逐步改進。把“節(jié)能”作為“第一能源”，聚焦能源開采、加工、生產(chǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，出臺低碳節(jié)能改造技術(shù)指南，著力提升能源利用效率。推動傳統(tǒng)能源企業(yè)由“單一能源”向“綜合供應”轉(zhuǎn)變，拓展風、光、熱、電、氫等新能源業(yè)務(wù)，設(shè)計有益于提升清潔能源企業(yè)競爭力的政策措施，努力實現(xiàn)低碳能源的規(guī)模化，降低低碳能源使用成本。支持能源開采與加工行業(yè)研發(fā)和應用固碳技術(shù)，探索高碳工藝流程的碳封存方式和技術(shù)路徑；支持能源供應行業(yè)的低碳改造和清潔高效利用，加快終端天然氣管網(wǎng)、LNG接收站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動行業(yè)整體利潤水平穩(wěn)步提升。發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、專業(yè)學會和能源類高?？蒲性核凇肮?jié)能減排”中的作用，完善能源領(lǐng)域政產(chǎn)學研合作鏈條并加大高端人才培養(yǎng)。

3）政府應對能源行業(yè)不同部門的碳排放行為實施動態(tài)規(guī)制，建立能源行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展機制，制定科學公正的碳排放統(tǒng)計邊界、計算方法和評估模型，以有效測度能源行業(yè)不同部門的減排潛力，將年度碳減目標和行動方案分解到各級行業(yè)和企業(yè)，并制定詳細的獎懲機制。持續(xù)推進油氣體制改革以促進行業(yè)健康發(fā)展，深化油氣勘查開采、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品供應機制改革，大力提升資源接續(xù)保障能力、優(yōu)質(zhì)油氣產(chǎn)品生產(chǎn)供應能力、全產(chǎn)業(yè)鏈安全清潔運營能力。積極發(fā)揮市場的作用，完善碳稅制度和碳排放交易機制，倒逼企業(yè)不斷提升能源效率及生產(chǎn)效率。支持能源行業(yè)開展企業(yè)管理創(chuàng)新，著力打造“開源節(jié)流、降本增效”的升級版。針對能源行業(yè)制定更加嚴格的質(zhì)量、安全、環(huán)保和能耗技術(shù)標準，完善油氣加工環(huán)節(jié)新增項目上馬和淘汰機制。