有偏技术进步、要素替代与工业能源强度

　　内容提要：本文在一个要素替代的框架下研究了不同来源技术进步对能源强度的影响。文章构建了一个包含中性技术进步和有偏技术进步的超越对数成本函数模型，利用个工业行业一年的数据进行回归，在回归结果的基础上得出了不同来源技术进步的要素偏向，并计算出不同来源技术进步及其中性技术进步和有偏技术进步要素替代）对工业能源强度的影响。结果发现：第一，进口、水平溢出和后向溢出效应是能源节约型的，出口和前向溢出效应是能源使用型的。第二，水平溢出效应可以显著降低能源强度，水平溢出效应每增加能源强度将下降和前向溢出效应可以显著增加能源强度，前向溢出每提高，能源强度上升。第三，有偏技术进步的要素替代效应是技术进步影响能源强度的主要渠道。

　　关键词：有偏技术进步；中性技术进步；要素替代；能源强度

　　一、引言

　　工业既是经济增长的重要贡献者也是最主要的耗能部门，其能耗常年占到总体能耗的以上。与此同时，工业能源强度近十年来也呈现出递减态势，并且减少的幅度要大于全社会能源强度。在影响能源强度的诸多因素中，技术进步被认为是降低能源强度的重要力量之一甚至是引起能源强度变化的主导因素。相关研究的视角可以分为两大类一类研究运用结构分解法、指数分解法等不同的分解方法将能源强度的变化直观地分解为部门能源强度的变化和部门产值（增加值）占比的变化等驱动因素，并将前者归结为技术效应，后者归结为结构效应。另一类研究建立能源强度影响因素回归模型，发现、技术溢出、全要素生产率等有助于能源强度的降低。

　　技术进步可以显著降低能源强度，这方面有关数据的实证研究颇为丰富但大部分研究均未详细探究技术进步的要素偏向及其对能源强度的影响机制。以上两种研究视角均将能源与其他生产要素孤立开来，忽略了技术进步影响能源强度时生产要素之间相互替代关系的作用。技术进步可以通过两种渠道影响能源强度一是同比例提高要素的边际生产率从而增加总产出，二是改变要素之间的边际替代率，即改变能源和其他生产要素的投人比例，从而影响能源投人和总产出，前者属于中性技术进步，后者属于有偏技术进步。

　　在研究能源与其他要素替代弹性的文献中，部分研究考虑了技术水平的变化，一定程度体现了技术进步通过要素替代对能源需求的影响机制，但是这类文献在刻画技术进步时仍存在如下问题。

　　一是一些研究仅考虑了中性技术进步，如一些研究尽管暗含了进步但并没有指出技术进步的要素偏向及其影响；二是大部分暗含了有偏技术进步的研究对技术获取的来源刻画不足仅用时间趋势项表征技术进步；三是一些研究将技术进步对要素投人价值份额影响的系数解读为技术进步的要素偏向，这在多种投人要素的成本函数中是不恰当的，在后文中将给出具体说明。

　　针对现有文献的不足本文做出如下改进：第一，在要素替代的框架下研究技术进步对能源强度的影响。在这一框架下，我们将技术进步区分为中性技术进步和有偏技术进步并得出了工业技术进步的要素使用偏向。在此基础上分析能源强度对中性技术进步和有偏技术进步的弹性系数特别是有偏技术进步如何影响能源和其他要素之间的替代关系并进而影响能源强度。第二，本文细致刻画了工业技术获取的来源，除了工业行业自身的研究与开发之外还考虑了开放条件下进出口贸易、的水平溢出、前向溢出和后向溢出。

　　我们试图回答的问题是：工业行业是否发生了有偏技术进步？不同来源技术进步的要素偏向是怎样的？技术进步如何通过要素替代作用影响工业能源强度？本文在超越对数成本函数中嵌人了中性技术进步函数和有偏技术进步函数并在此基础上推导出了要素需求方程组模型，通过一年个工业行业的面板数据估计出不同来源技术进步对能源投人价值份额的影响。在回归结果的基础上我们可以计算出要素替代弹性，并判断不同来源技术进步的要素偏向及其对能源强度的影响。

　　二、技术进步的要素偏向、来源及对能源强度的影响机制

　　1、技术进步的要素偏向

　　第一次指出技术进步的方向可以分为三种情况：资本节约型、劳动节约型和中性技术进步。希克斯中性技术进步的一个更为一般的表述是指技术进步不会改变要素之间的投入比例。进一步定义了扩展的希克斯中性（技术进步，在这种情况下生产函数请以被分成一个技术进步函数和一个要素投人函数，即其中为生产投人要素。

　　有偏技术进步的定义由进一步明确。他将有偏技术进步分为两种类型。一种是要素增强型指技术进步可以改变某种要素的边际生产率。在资本、劳动力、能源和中间品四种投入要素的框架下，发生能源增强型技术进步时生产函数。另一种有偏技术进步是要素偏向型的，它反映的是技术进步对要素间边际替代率的改变，即如果技术进步使得要素的边际替代率相对要素有更大的提高技术进步是偏向要素的。进一步指出，如果要素之间是相互替代的，那么要素增强型技术进步也是偏向该要素，如果要素之间是互补的，那么要素增强型技术进步没有偏向该要素。

　　根据利润最大化条件，两种要素的边际生产率之比即等于要素相对价格若技术进步是能源偏向的，即技术进步可以提高能源的相对边际生产率，在均衡时能源的相对价格也将提高，如果能源与其他要素是替代的从而能源的相对投人也将降低，技术进步是节约能源的。一些实证研究结论证实了能源偏向型技术进步的存在。采用美国的能源价格和节能专利数据进行研究，表明能源价格的提高会促使技术创新更加倾向于提高能源效率。

　　也针对美国的工业数据发现技术进步是能源节约型的。较少的文献考察了的能源偏向型技术进步，仅有一些研究能源与其他要素之间替代关系的文献涉及了有偏技术进步，如发现国内研发和技术购买是使用能源的。繁茂清等将进出口贸易加人要素份额方程中作为结构变量进行考虑，实质也是一种有偏技术进步结论发现，对大部分工业行业来说进口是节约能源的，出口是使用能源的。

　　然而我们认为针对能源偏向型技术进步的研究结论并不十分恰当。这些研究均是从成本函数出发并认为技术进步对要素份额影响的正负即表征了技术进步的要素偏向。然而从总成本的角度，由于其中是要素使用量是要素投入在总成本中的价值份额，是总成本是要素价格，技术进步在给定产出时对能源的节约可以分解为技术进步对总成本的影响和对能源份额的影响。而技术进步对总成本的影响既包括中性技术进步的作用，也包括有偏技术进步通过对不同要素的节约而对总成本的节约。技术进步对能源份额的影响也不完全是能源增强型技术进步的贡献有偏技术进步对其他要素的节约也会影响到能源份额。此外，判断技术进步是否是能源偏向的还需要考虑要素替代的因素，只有在要素间是替代关系时能源对投入的下降才表示技术进步是能源偏向的。

　　2、技术进步对能源强度的影响机制

　　技术进步如何影响能源强度？直观上来看能源强度等于能源与产出的比值，技术进步对能源强度的影响可以通过两种渠道发生作用，一是在给定要素投人不变的情况下技术进步对产出的增进二是当存在有偏技术进步时，由于能源和其他要素的边际替代率发生改变，则能源和其他要素之间会发生替代作用，从而改变能源要素的相对投人量。在成本最小化条件下，技术进步对能源强度的影响可以简化为给定产出时技术进步对能源投人的节约。同样这种节约有可能是中性技术进步引起的，即对所有生产要素同比例的节约也有可能是由有偏技术进步引起的，即由于边际生产率的改变而引起的其他要素对能源的替代。

　　在成本函数中，由于￡，并且中性技术进步只会改变总成本并不会改变要素份额，因此技术进步对能源强度的影响又可以分解为给定产出时中性技术进步对总成本的节约，有偏技术进步对总成本的节约和有偏进步对能源份额的影响，后两项之和才是有偏技术进步对能源的节约效应，即技术进步通过要素替代对能源强度的影响。

　　3、技术进步的来源

　　厘清技术进步的要素使用特征及对能源强度的影响机制之后我们需要回答的另一个问题是：工业技术进步有哪些来源？技术进步经历三个环节一是发明即创意的产生；二是创新，即创意转变为有市场价值的产品；三是扩散即创新对经济产生影响。前两个环节可以被概括为活动，是技术进步的投人。因此技术进步最直接的来源是国内渠道一般用投人的存量指标来表征。巳有研究表明是提高生产率、促进技术进步的重要因素然而对于中等收入国家和欠发达国家的技术投入来说仅考虑不一定全面和恰当。在全球支出中，国家占到了节能减排技术的绝大部分也集中于发达国家。

　　开放经济条件下发展家的技术进步不仅来自于国内的活动，还可以通过引进、模仿和吸收发达国家先进技术实现技术进步甚至技术追赶。国际贸易和外商直接投资的技术溢出效应王班班、齐绍洲：有偏技术进步、要素替代与工业能源强度是外国技术向国内扩散的重要渠道。首先是国际贸易的技术溢出。

　　“出口中学习”假设认为，企业通过出口活动可以提高其生产率，国内企业在从事出口活动时将接触到外国技术，出口活动也可能要求企业遵从更加严格的技术标准，从而有助于企业提高技术水平和生产率。专门针对数据的实证分析文献也得出了一致的结论；进口技术溢出方面，企业可以进口高技术含量的中间产品，或者学习进口产品中物化的技术而提高其技术水平。技术溢出效应是发展家技术获取的另一个重要渠道。的技术溢出一方面可以通过同行业的人员流动、竞争和模仿效应而扩散，被称为水平溢出，另一方面也可以通过垂直溢出，即对产业链上游或下游的影响来传导。当本国的外资企业向内资企业购买投入品时就有可能发生后向的垂直溢出，例如外资企业可以以低于市场的价格向其供应商提供技术。当本国外资企业向下游企业提供产品时也可能发生前向的垂直溢出，例如下游内资企业可以在利用和加工上游外资企业中间品的过程中获得效率提高。