提高能源效率会否减少能源消费

内容摘要 能源反弹效应是能源经济学的争论焦点之一。提高能源效率的技术和政策虽然会减少能源消耗，但能源有效价格的降低也会增加对能源服务的需求；当能源服务需求的增加部分或全部抵消了能源效率提高带来的能源消费的减少，或导致最终能源消费的增加，能源的反弹效应就产生了。政府往往希望通过提高能源效率减少能源消费，但是消费者行为的改变带来的能源反弹效应会减弱这些政策的效果，因此，能源反弹效应是否存在以及程度大小，是能源政策在制定和执行过程中必须考虑的重要因素之一。目前，学术界对能源反弹效应没有一致的、标准的定义与分类方法，实证研究的结果也没有达成一致，随着我国能源消费持续快速增长、空气污染的恶化，研究节能减排政策带来的能源反弹效应的理论与实证工作有待加强。

关键词 能源反弹效应 Jevons悖论 Khazzoom-Brookes假说 能源效率

作者 1曹静，清华大学经济管理学院副教授、清华大学中国与世界经济研究中心、清华大学财政税收研究所研究员；2梁慧芳，清华大学经济管理学院博士生。（北京 100084）

基金项目 教育部人文社会科学研究青年基金项目（08JC790060）、国家自然科学基金项目（70803026、71173130）

城市化和工业化的快速发展使我国成为世界上能源消费增长最快的国家之一，2000～2010年我国年均能源消费（以标准煤计）增长率约为8%。能源需求的快速增长，不仅带来能源安全的隐患，使得我国成为温室气体全球排放第一的国家，大量排放的颗粒物（PM2.5）、二氧化硫、氮氧化物等污染物也造成我国“雾霾”天气的频发。主流观点认为，提高能源效率就可以减少能源的消费，降低温室气体、氮氧化物的排放，现今能源政策应主要致力于提高能源效率的技术改造。然而，这种理论往往忽视了人们行为的改变可能抵消技术进步带来的能源消费的降低。比如，如果汽车工业发生技术革命，汽车耗油量减半，油价下降，人们开车可能会更多，这是因为人们可以支付得起更多的汽油消费。类似的情况，如果空调更加节能了，人们可能会购买更多的空调，客厅和卧室都安装空调，这样，最终的电力消费可能没有减少反而增加了。这种由于能源效率的提高降低了能源服务的有效价格，从而刺激了能源服务的需求，进而部分或者全部抵消能源消费的减少，甚至最终增加能源消费的现象，就是能源反弹效应。

19世纪英国经济学家William Stanley Jevons首先提出了能源反弹效应的思想，即著名的Jevons悖论，认为“技术进步带来的资源使用效率的提高会刺激该资源的消费”。如果能源反弹效应确实存在，任何提高能源效率的经济政策、技术措施都可能偏离人们的预期。由于现有的节能减排与低碳政策的研究往往忽视了能源反弹效应，节能减排、减缓气候变化的实际成本可能远高于学术研究中所估计的结果。迄今为止，学术界对能源反弹效应的定义、度量方法、能源反弹效应的大小及其形成机制没有形成一致的观点，能源反弹效应的实证研究也主要集中在发达国家。本文将对现有文献中关于能源反弹效应的争论进行综述，介绍能源反弹效应的概念与形成机制，并根据国内外能源反弹效应的实证研究，讨论其对我国能源政策的政策含义。

能源反弹效应的理论基础

1.能源反弹效应概念的提出及其经济学原理

能源反弹效应的概念源于William Stanley Jevons在《The Coal Question》一书中提出的Jevons悖论。Jevons观察到，瓦特发明内燃机之后，英国的煤炭消费迅猛增长。内燃机的发明大幅提高了煤炭开采和使用的效率，减少了工业生产的成本，这使煤炭和内燃机的使用在各个行业（如炼钢）迅速推广，并最终提高了煤炭的消费量。在第一次工业革命中，虽然内燃机使炼钢、煤炭开采等行业的技术得到巨大改进，生产既定产量需要的煤炭量大幅减少，即能源效率大幅提高，但人们也增加了对煤炭的需求，并最终导致总的煤炭消费量增加。基于此，Jevons提出，与传统观点认为相反，能源效率的提高最终倾向于增加能源的消费。

Jevons悖论的实现与否取决于，能源消费的增加是否超过能源效率提高带来的能源节约量；也就是说，总能源消费增加与否取决于能源消费需求的弹性。这里我们考虑一个最简单的例子：在一个完全竞争的市场上，火电厂生产电力只依靠煤炭投入，如果煤炭价格不变，技术进步使得一定的煤炭投入可以生产两倍的电力，这样电价会降低一半。如果消费者因为电价下降购买更多的家用电器，也就是对电力的需求弹性大于1，这样能源的反弹效应会超过100%，煤炭量的增加超过技术带来的节约量，Jevons悖论就实现了。相反，如果消费者的需求弹性小于1，需求曲线更为陡直，则虽然电力消费增加，但增加量不足以抵消技术带来的节约量，总的社会煤炭使用量仍会下降。

Brookes和Khazzoom重新回顾了Jevons悖论，进一步提出“Khazzoom-Brooks 假说”：虽然微观层面能源效率提高减少能源使用，但社会的能源消费总量会随着能源效率的提高而增加。1992年，经济学家Harry Saunders将该假说纳入新古典增长理论，用经济学理论来解释，在宏观经济层面上，更有效的能源技术与更低廉的能源价格可能会刺激经济快速增长，从而引起能源需求的大幅增加，最终引起整个社会能源消费的增加。

2. 能源反弹效应的分类、内涵与测算

根据能源反弹效应的产生机制，能源反弹效应分为三类：直接效应，次级效应或间接效用，广义的经济效应。

直接反弹效应是指提高某种能源服务的效率会降低该能源服务的有效价格，从而使对该能源服务的需求增加，进而抵消提高该能源效率引起的能源消费的减少。直接反弹效应的估计方法包括估值法和微观计量分析。前者是一种拟实验的方法，直接估算改进能源效率引起的有用功需求的变化，即估算效率弹性。后者则是根据能源消费统计数据来估计能源和能源服务的需求弹性。能源反弹效应的价格弹性指标最早由Khazzoom提出[1 ]，Berkhout、Binswanger、Greene等对其进一步完善。该方法将能源效率定义为能源价格和有用功的成本的比值，利用能源的价格弹性来估计能源反弹效应。

间接反弹效应是指，能源服务的有效价格降低引起其他商品、服务或生产要素需求变化带来的能源消费增加，主要包括综合能耗的增加和次级效应。综合能耗增加指的是，在提高能源效率的过程中，需要生产和安装相应的节能装置和节能设备，而生产和安装这些节能装置和设备需要消耗更多的能源。这意味着提高能源效率会使能源消耗从直接消费部门转移到生产和安装部门，虽然直接能源消费下降了，但综合能耗上升了。[2 ]次级效应是指，某种能源效率的改进降低了该能源的有效价格，从而增加了消费者的实际收入或者降低了厂商的生产总成本，进而提高了消费者和厂商对其他能源商品和服务的需求或投入。次级效应不仅会增加能源消费，也会刺激经济增长。间接反弹效应的估计方法主要有三种：微观计量分析、投入产出分析和生命周期分析方法。估计总能源的综合能耗增加和次级效应时，通常采用微观计量分析，其最主要的评价指标是价格弹性和收入弹性。投入产出分析和生命周期分析主要适用于特定能源品种的分析，这两种方法在估算单个能源的综合能耗增加时比较常用。[3 ]

广义的经济反弹效应是直接反弹效应和间接反弹效应的加总。具体而言，提高能源效率会降低某种能源商品或服务的实际价格，该能源商品或服务实际价格的下降会通过市场调节机制影响其他中间产品和最终商品的价格，导致市场上一系列均衡价格和数量的调整，并最终增加能源密集型商品的需求。经济反弹效应的估计方法包括：可计算一般均衡分析（CGE）和宏观计量方法。前者是估计广义经济反弹效应的主要方法，被广泛应用于能源和气候政策的研究。可计算一般均衡模型既可以单独分析能源效率改进产生的影响，也可以将能源反弹效应分解为收入效应和替代效应，分别加以分析。可计算一般均衡分析中，由于理论模型和模拟参数的设定有一定不确定性，因此不同模型的估计结果可能差异较大。后者结合了时间序列计量模型和跨部门投入产出分析，[4 ]虽然这类模型的结果并不过多依赖于理论模型和模拟参数的设定，但是这类模型往往会由于如下原因低估能源反弹效应：比如没有考虑到能源服务和其他投入品之间的替代效应；仅假设能源效率的改善，没有考虑其他投入品生产效率的改进；没有考虑节约能源的技术自身产生的间接能源消耗。

概言之，直接反弹效应是能源反弹效应分析的起点，在此基础上，人们构建了间接反弹效应，并推广到广义的经济反弹效应。不同的反弹效应的估算方法、评价指标差别很大。即使估计同类反弹效应，由于分析对象、研究目的、时间跨度以及可获得的数据不同，所采用的理论模型、估算方法和评价指标也可能存在较大差别。因此，现今关于能源反弹效应测算的实证结果有很大差异，这就需要在实践中结合反弹效应的内涵、理论模型与方法论综合考虑，做出符合实际情况的政策评估。

能源反弹效应的实证研究

理论上，对能源反弹效应的三种机制已经形成了共识，但由于能源反弹效应在方法论上的争议和实证数据的差异，实证研究中关于能源反弹效应的大小和统计意义上的重要性，已成为能源经济学和能源政策领域争论的热点议题之一。

大部分经验研究表明，能源反弹效应在实际生活中确实存在，而且统计意义上非常显著。也有一部分研究表明，由于能源服务只是占消费支出或投入品中很小的比例，所以直接能源反弹效应比较小，一般小于30%。虽然直接反弹效应并不大，但很多学者认为提高能源效率在中长期将会增加能源消费。这一观点直接动摇了提高能源效率的各种政策的理论基础和有效性，引起了政策界的广泛争议。在此，我们试图综述不同部门（工业部门、住宅与商用部门以及交通部门）能源反弹效应的实证研究，以期进一步理解我国能源政策及其可能的能源反弹效应。

关于工业部门的广义能源反弹效应的实证研究发现，提高能源效率所引起的能源反弹效应十分显著，这主要是因为提高工业部门的能源效率往往会对宏观经济产生广泛的影响。表1总结了近年来国际上工业部门能源反弹效应的实证研究，这类研究多采用可计算一般均衡模型和模拟的方法来估算能源反弹效应，得到的反弹效应比较大。结果表明，虽然提高能源效率会减少本行业的能源消费，但最终可能增加经济中所有部门的能源总消费，或者大幅抵消提高能源效率带来的能源消费的节约。

表1 工业部门能源反弹效应的研究结果

住宅和商用部门的能源消费主要用于取暖与制冷、照明、家用电器与电子产品。由于能源禀赋不同，各国在住宅与商用部门方面的能源消费类别往往不同，能源反弹效应测算的结果也差异较大。

（1）取暖与制冷方面：我国目前用于取暖和制冷的能源主要是电能（北方取暖用煤），英国主要是天然气，美国主要是电与天然气。天然气取暖设备可以将其98%的能量转换为热能，与使用电力相比，天然气更加清洁，我国目前还没有采用这一技术。（2）照明。国内外很多住房和商用建筑仍然使用白炽灯照明，白炽灯只能将10%的电能转换为光能，另外90%的电能则转化为热能。（3）家电与电子产品。衡量家用电器能源效率的指标是能效比（EER）。美国从1990年通过了“全国家用电器能源转换法案”，并对EER实行了严格的标准。我国也从2005年开始对冰箱、空调等家用电器实行能源效率标识制度。节能灯的推广和家用电器能效比的提高，大幅减少了单个电器的电量消费。

表2总结了住宅和商用建筑部门的能源反弹效应的实证研究，总体来说可以看到如下规律：第一，发达国家取暖和制冷的反弹效应大于照明和家用电器的反弹效应。近年来，美国家用电器的反弹效应甚至为零，这表明政府的提高能效的政策措施可以达到预期的效果。第二，空调和冰箱的反弹效应较大。这说明人们可能在电价便宜后会购买更多的这类家电。第三，一般而言，长期反弹效应大于短期反弹效应；中国等发展中国家的反弹效应大于发达国家的反弹效应。

表2 住宅与商用部门反弹效应研究

发达国家的石油消费主要用于交通运输部门，改进石油效率的政策主要是提高机动车辆使用燃油的效率，如鼓励低油耗、混合动力或清洁能源的机动车等。这些政策会减少单位车辆的燃油需求，降低机动车辆的使用成本，从而可能提高机动车辆的保有量和使用频率。

Goodwin、Dargay和Hanly比较了1990年以来包括美、英、日、法等20多个发达国家的燃油消费的短期与长期反弹效应。[5 ]这些实证研究有使用微观数据进行分析，也有使用加总数据进行研究，其中用于衡量反弹效应的指标包括：总里程数、单位车辆的行车里程、燃油消费量、单位家庭行车里程数、每驾驶员行车里程数等。结果表明：第一，整体而言，长期反弹效应大于短期反弹效应。燃油长期反弹效应的上界为64%，燃油的短期反弹效应的上界为25%。①第二，采用不同指标衡量反弹效应时，结果差别会比较大。以燃油消费衡量的反弹效应大于以公路里程数衡量的反弹效应；燃油价格对公路里程数、汽车保有量等具有较大影响；如果考虑单位车辆的燃油消费，以里程数衡量的短期效应大于以燃油消费衡量的短期效应，而以里程数衡量的长期效应则远大于以燃油消费衡量的长期效应。

当然，在实证研究中得到的能源反弹效应往往只能给出一个大致的范围，这样的结论更多的是间接的或建设性的。我们不能据此说能源反弹效应被证实或者证伪，不同国家、不同时期、不同行业能源消费弹性各不相同，能源反弹效应也各不相同，需要结合各国国情具体分析。

能源反弹效应研究对我国能源消费

与能源政策的借鉴意义

我国能源政策主要体现在工业技术改造和工业能源效率提高方面，政策趋势由传统的命令控制型逐渐向市场机制转变。随着人们收入水平的提高，生活方式逐渐向发达国家过渡，能源效率提高的收益可能被能源反弹效应冲淡。换言之，人们行为上的改变带来的能源反弹效应，与我国未来能源政策实施的效果紧密相关，但我国相关政策分析长期忽视这一效应。

1.我国与西方国家能源消费结构的差异

2011年，我国超过美国成为世界上能源消费总量最大的国家。然而，作为一个发展中国家，我国的能源消费结构和英美等西方发达国家的能源消费结构之间存在很大差异。

对英美两国而言，交通运输、居住、商用三个部门的能源消费占能源消费总量的70%～80%，而工业能源消费只占到能源消费总量的20%～30%。英美两国能源消费结构的主要差别在于，电力消费在美国的居住和商用中所占比重较大；天然气消费在英国居住和商用中占很大比例。这主要是由于气候原因造成的，美国北部偏寒冷的地区，大都采取天然气取暖；而在南部地区，由于供暖时间较短，都是采用电力供应。此外，美国工业也消耗更多的电力。

与西方发达国家相比，我国绝大部分能源消费集中在农业、工业部门（>70%），其他部门能源消费占比较低，我国主要消费的能源种类是煤炭和电，并且绝大部分都是被农业和工业部门所消费。这种能源消费模式也体现了目前我国的粗放型发展方式。我国交通运输的规模相对比较小，石油消费比重比较低。随着我国经济的飞速发展和人们收入水平的提高，越来越多的家庭开始购买汽车。每百户家庭私家车保有量从1999年的0.34辆增长为2011年的18.6辆，12年增长了近54倍，平均每年增长40.24%。②交通运输部门能耗和石油消费比重增加是我国未来能源消费的趋势。

以上分析说明了我国和西方发达国家能源消费的主要差异：（1）能源消费主体不同，英美能源消费的最主要部门是服务性部门，包括交通运输、居住、商用部门等，而我国能源消费的主体则是工业部门③。（2）能源消费的类型不同，英美两国消费的能源主要是较为清洁的电力、石油和天然气，极少使用煤炭等固体燃料，我国最主要的能源消费品则是煤炭。（3）交通运输部门能源消费比重差异较大，在英美两国，交通运输部门的能源消费占能源消费总量的近30%，而中国只有10%。

2.国内外能源反弹效应研究对我国当前能源消费的借鉴意义

目前，关于我国能源消费的研究主要集中在能源强度（即能源效率）领域，尤其是工业部门的能源强度。工业部门的能源消费一直占我国能源消费总量的70%以上。“十一五”规划以来，中国政府开始推行各种节能政策：十大重点节能工程、千家企业节能行动、淘汰落后生产线、抑制高能耗高排放行业过快增长、促进传统产业优化升级、调整能源消费结构。通过“十一五”规划，水泥和钢铁等重工业的用能效率得到了大幅提高。

在居住和商用部门，政府通过制定和推行建筑节能标准，大幅降低居住和商用建筑的能耗。具体措施包括：推行城镇建筑节能标准、“节能暖房”工程、用电分项计量、建立公共设施节能标准等。2005年我国开始对家用电器实行能源效率标识制度，并不断推出家用电器能效标准。《中国用能产品能效状况白皮书（2011）》分析了冰箱、空调、洗衣机、打印机等21种家庭、办公用电设备在2010年能效标准下节省电能的情况，这21种电器的新能耗标准使我国2010年节省电能76.8亿千瓦时（这里并没有考虑反弹效应的影响）。Nan等指出，随着最低能效标准的不断更新和用能技术的不断进步，我国家用电器的能源效率将不断提高，尤其是取暖设备。[6 ]在交通运输部门，我国未来能源消费将大幅提高。这主要是因为，随着我国居民收入水平迅速提高，人们对私家车和公共交通服务的需求也将迅速增加。目前，我国在交通运输部门采取的提高能源效率的措施包括：限制私家车拥有量、提高燃油质量标准、推广大众公共交通、部署BRT专线、鼓励混合动力和清洁能源汽车等。

不难看出，“十一五”规划以来，我国各个部门能源效率有了大幅提高。然而，各部门的能源消费不减反增。国内外已有的关于能源反弹效应的研究表明，一方面，工业部门是能源反弹效应最大的部门；另一方面，工业部门能源效率的改进对经济各个领域都会产生重要影响，使经济中各个部门的能源消费产生反弹效应。人们往往忽视某个行业能源强度下降或者能源效率改进对其他各个部门产生的反弹效应，从而低估能源反弹效应的大小。我国工业部门的能源消费占能源消费总量的70%以上，远远超过西方国家，可以预期工业部门能源效率的改进会大幅提高经济中各部门的能源消费。因此，能源反弹效应在我国的程度会比西方国家更为显著。

近年来，随着节能设备的推广以及电器能效标准的制定和推行，住宅和商用能源效率大幅提高。国外关于住宅和商用能源反弹效应的研究表明，这部分反弹效应相对较小。但是，我国属于发展中国家，大部分地区家用电器保有量远远没有达到饱和水平；同时，居民收入水平增长较快，能源反弹效应也会大于发达国家。Yu等对北京2000个家户能源调查的结果表明[7 ]，虽然冰箱、电热水器、电扇、电视与电脑等家用电器短期未发现有能源反弹效应，但是空调、洗衣机、微波炉以及汽车等直接与间接的能源反弹效应显著。例如，空调的直接反弹效应高达60%，远高于OECD国家（美国1%～26%、加拿大38%），与韩国类似（57%～70%），其间接反弹效应相对较弱，总效应约为89%。微波炉由于其使用方便，当能耗降低后人们会更加频繁地使用微波炉，其直接反弹效应往往在100%左右，这方面能源消费的增加远远超过了技术进步带来的能源节约。在我国能源消费的研究中，交通运输部门的能源消费研究相对薄弱，但在未来却是非常重要的部分。随着收入水平的提高，私家车保有量和汽油消费量不断增加。同时，近年来公共交通运输部门（包括高铁、航空、地铁等）迅速扩张。Yu等对汽车消费的研究表明[8 ]，北京的汽车能源反弹效应平均值为33%，略高于OECD国家的测算（20%～25%），间接反弹效应约在0.66%～6.23%之间。当然，由于我国交通运输部门的快速发展，该结论并不具有一般性，未来交通运输部门的能源反弹效应还需要更加深入的研究。

2.能源反弹研究对我国能源政策设计的重要意义

我国节能减排政策的实施主要是通过命令控制型手段或者技术规范实现，然而政策制定者往往只着眼于技术方面的节能减排潜力，忽视了人们消费行为与整个社会经济系统的综合联系。从技术方面来看，节能的潜力往往被高估，节能减排政策也无法达到预期的效果。能源反弹效应的量化分析，可以帮助我们理解能源效率改进影响我国能源消费的内在机制，从而解释我国能源效率改进与能源消费提高之间的矛盾，为进一步提高我国能源效率、减少能源消费提供切实可行的方案。

考虑到我国各部门能源效率现状和能源消费结构，我们并不能直接参考国外反弹效应研究的量化结果。但是，国外较为成熟的反弹效应研究，毕竟为我国能源政策研究提供了较为全面的分析框架：（1）确定能源效率指标和能源消费指标；（2）区分能源类别，分析不同能源相应的提高能源效率的能源政策；（3）选择适当的方法，微观计量分析、投入产出分析、消费者行为分析可用于居住、商用和交通运输部门能源反弹效应的研究，适用于估算直接和间接反弹效应；宏观经济模型或CGE模型模拟的分析，可用于估算对整体经济的广义反弹效应。

我国制定节能目标通常基于节能技术潜力，而政策评估往往忽视居民与工业企业的能源消费弹性，广义经济系统的一般均衡分析也不足。在这种情况下，命令控制型手段像技术规范可能在单个行业有效，但是政策目标的行政成本较高。例如拉闸限电，节能减排的社会成本高于节约的能源效益；而一旦命令控制型行政任务放松，后续的能源消费可能急剧增加。另外，我国节能政策往往鼓励人们使用更为先进、更为节能的设备或电器，却缺乏其他辅助手段从能源消费行为上促使人们节约能源。从这个角度而言，实施能源税或提高电价等经济手段，或许可以通过提高能源价格，减弱可能出现的能源反弹效应。这也说明技术规范与节能目标等行政手段只有与经济手段结合起来，才能更好地减少人们行为改变带来的社会成本。

当下，我国能源反弹效应的估算还处于初级阶段，随着节能减排行动的推进与气候政策的引入，能源反弹效应对于各种能源环境政策的评估具有更为重要的意义，因为忽视能源反弹效应会导致政策的评估结果可能与实际情况差别较大。当然，能源反弹效应的估算方法多种，不同行业、短期或长期、居民或企业、狭义或广义等，方法论上还不成熟，学术界有必要进行更多的案例与经济学实证分析，为我国未来各部门能源环境政策的设计与指导提供参考。

注释：

①表2中的数据反映的是20多个国家的平均反弹效应，并没有体现不同国家和不同时期的反弹效应的差异。如果考虑不同国家和不同时期的结果，能源反弹效应的变化范围是0%～181%。

②数据来源：《中国统计年鉴2000—2012》城镇居民家庭平均每百户年底耐用消费品拥有量。

③为了和英美两国作更好的对比，我们不再区分农业部门和工业部门，而将两者合并入工业部门。因此，对中国而言，“工业”表示工业和农业的总和。

参考文献：

[1]Daniel J. Khazzoom. Economic implications of mandated efficiency standards for household appliances. Energy Journal，1980，1（4）：21-40.

[2]Robert R. Kaufmann、I. G. Azary-Lee. A biophysical analysis of substitution： does substitution save energy in the US forest products industry.Ecological economics： its implications for forest management and research.Proceedings of a Workshop held in St Paul， Minnesota， 1990：April2-6.

[3]Igor Sartori、Anne Grete Hestnes. Energy use in the life-cycle of conventional and low-energy buildings： a review article. Energy and Buildings， 2007，39： 249-57.

[4]Junankar、Sudhir、Ole Lofsnaes、Philip Summerton. MDM-E3. A short technical description. Working paper， Cambridge Econometrics， Cambridge， 2007.

[5]Goodwin Phil、Joyce Dargay、Mark Hanly. Elasticities of road traffic and fuel consumption with respect to price and income： a review. Transport Reviews， 2004，24（3）： 275-292.

[6]Nan Zhou、Masaru Nishida、Weijun Gao. Current Status and Future Scenarios of Residential Building Energy Consumption in China. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory， 2008.

[7][8]Yu Biying、Junyi Zhang、Akimasa Fujiwara. Evaluating the direct and indirect rebound effects in household energy consumption behavior： A case study of Beijing. Energy Policy 57， 2013：441-453.

编辑 李 梅

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