基于非合作网络DEA和电力系统CO2排放转移的地区能源环境效率研究

This project builds a new method to estimate the regional energy environment efficiency based on non-cooperative network DEA model. The method combines the network DEA model and SBM model, starting from the two-stage sequential network structure of energy production and consumption, and considering the non-cooperative game behavior, undesired output and dynamic production processes. In order to take into account the interests of the energy output provinces and input provinces, using power system as an example, this project builds a new method to accounting CO2 emissions transfer among provinces. Based on power system carbon flow theory, the method considers the technical economic character in power system and the regional power grid structure. Using provincial level, industry level and firm level data, the project estimates energy environment efficiency of province and different production stages. With the analysis ability of non-cooperation network DEA model, the project can find out the key node bringing regional energy environmental efficiency loss. Some econometric models will be used to analyze the key external factors that affect the regional energy environmental efficiency. This project establishes a optimization model to seek optimal structure of energy production and consumption regional distributing and energy consumption variety proportion. A policy option will be proposed and evaluated, which is about dynamic allocation the provincial energy saving and pollution reducing objective, and trading energy saving and pollution reducing index among different province.

本项目从能源生产消费两阶段序贯网络结构入手，将网络DEA模型与SBM模型相结合，综合考虑经济行为主体的非合作博弈、非期望产出和生产的动态过程，提出基于非合作网络DEA模型的地区能源环境效率测算新方法。为了更好的兼顾能源输出省和输入省的利益，以电力系统为例，结合电力系统碳排放流理论，提出基于电力系统技术经济特征和区域电网结构的省际CO2排放转移核算新方法。综合利用省级宏观统计数据、行业层面数据和企业层面数据展开实证研究，定量测算各省份整体能源环境效率和各生产阶段能源环境效率，利用非合作网络DEA模型的分析功能评价地区内部带来能源环境效率损失的关键节点，并使用计量经济学模型分析影响地区能源环境效率的关键外部因素。建立优化模型寻求技术进步背景下的最优能源生产消费地区布局结构和地区最优能源消费结构，提出并评估动态分配各省市节能减排目标任务和依靠市场价格机制的调节作用进行节能减排指标交易的政策方案。

中国的经济高速增长和工业化进程存在高能耗、高污染的特征，亟待通过经济结构转型升级和供给侧改革提高能源环境效率。本项目从二次能源终端消费角度和中国区域电网结构的实际出发，基于电力系统碳排放流理论，建立起一个新的电力系统CO2排放跨地区转移测算方法。将电力系统作为先行于其他社会生产的生产环节，考虑中国存在的大规模跨省煤炭调运、电力输送和污染物排放转移，建立一个电力生产与其他社会生产两阶段序贯网络DEA模型，对中国各省社会生产网络结构中的“节点”能源环境效率进行测算。研究发现：①区域电网结构、各区域电网不同的火电水电比例和火电生产效率决定了省际电力交易隐含的CO2排放转移规模，大规模的省际二次能源交易意味着二次能源输入省应该承担更多的CO2减排责任；②传统的生产效率测算方法高估了电力输入省的能源环境效率，低估了电力输出省的能源环境效率, 本项目构建的电力生产与其他社会生产两阶段序贯网络DEA模型测算修正了传统的生产效率测算方法的不足，实证研究表明相对于电力平衡省或电力输入省，电力输出省的能源环境效率在新的模型中普遍获得了提升；③中国经济增长仍主要源于资本、劳动、能源和以CO2排放代表的环境容量等要素投入，能源环境效率仍有较大的提升空间，教育投入、自主研发投入、产业结构优化和市场化改革对能源环境效率的提升具有正向的推动作用。本项目发展的基于网络DEA的地区能源环境效率测算方法和基于区域电网结构的电力系统CO2排放转移测算方法，对于评估经济发展态势和制定有效的能源环境政策，找准不同省份影响能源环境效率的关键节点，通过调整电力生产布局和跨省输送网络改进地区能源环境效率提供了决策依据。