吴巧生 汪金伟

(中国地质大学(武汉)经济管理学院，湖北 武汉 430074)

日益增长的能源消费是导致全球温室气体排放快速增加的主要原因，不管是发达国家还是发展中国家都会面临具有公共品性质(非竞争性与非排他性)的全球变暖与气候变化问题。正因如此，以《京都议定书》为基石的全球气候变化政策框架在围绕国家温室气体减排目标与行动方案方面经历了一轮又一轮的国际谈判与博弈。从全球气候变化政策的国际讨论来看，最终的目的是维护全球利益，但全球利益远不能代表问题的全部，关键在于这种制度安排要促进国际合作的实现，使国家获得因合作带来的潜在收益。现实减排义务和成本的分担是谈判的焦点，其中公平性问题是关键。

通常认为，更多的能源利用是提高人们生活质量的一种方式，然而，在当前供应约束和气候变化条件下这种方式不再可行。事实上，有关文献已经指出较好的生活质量可以在非常低的能源消费水平上实现。基于能源供应紧张和持久的提高能源效率的必要性背景，联合国发展计划署(UNDP)发布的《2007/2008年度人类发展报告》就指出，当能源使用关系到人类发展的时候，通过转变经济发展重心来满足人类基本能源需求，寻找能源和社会的协调发展是有可能实现的。通过使用按照国家来加权的人文发展指标，例如联合国公布的人文发展指数(HDI)，有助于理解由全球能源消费造成的“人类发展极限”。基于人文发展的标准意味着利用有限的自然资源实现潜在的发展水平是社会每一个成员的基本权利。因此，以人文发展指数为标准来分析能源消费的不平等性，具有重要的应用前景。

本文采用联合国开发计划署的人文发展指数和国际能源署的能源消费数据，选取129个国家，并根据HDI指标分为高等、中等和低等三组(分别记为HHD，MHD和 LHD)，基于分析收入不平等的标准性工具，例如洛伦兹曲线、基尼系数和Theil指数来测度国家之间能源消费的不平等性。

1 文献综述

经验性的证据表明，能源消费的增长正在导致包括CO2在内的温室气体排放量急剧上升。一旦出现市场失灵，无论温室气体在哪里排放都会在全球范围内迅速扩散［1］。当今，就像自然界的不平衡关系一样，大部分从化石能源衍生出来的能源都被发达国家或地区消费掉，这样的一种能源系统已经导致非常严重的社会关系不平等。然而，能源消费的不平等性一直以来仅仅受到非常有限的关注，部分学者在能源消费领域尝试应用洛伦兹曲线和基尼系数初步探讨了能源消费的不平等性问题。最新文献大多致力于气候变化的研究，有一些尝试使用传统的研究收入分配分析工具来测度随时间不同国家之间CO2排放的不平等及其变化趋势。

本文的目的是采用分析收入不平等的标准性工具，例如洛伦兹曲线、基尼系数和Theil指数来测度国家之间能源消费的不平等性。洛伦兹曲线是一个能够很好地估计能源消费分布的工具，利用洛伦兹曲线分析能源经济问题的好处是它能够同时对国家之间和国内的能源消费分布进行分析和比较［2］;基尼系数的优势在于它容易计算和解释说明［3］;而Theil指数的优势在于它能够很方便地将一系列因子乘积分解成加法形式［4］。

2 不平等性的测度方法

2.1 洛伦兹曲线与基尼系数

洛伦兹曲线和基尼系数能够直观地、可视化地描述世界能源消费的不平等性。然而一个基尼系数可以对应多条洛伦兹曲线，所以这两种方法必须同时使用［2］。在传统的经济学中，洛伦兹曲线表示所有家庭的累计总收入与累计家庭的比值，在计算的时候首先将家庭按照收入高低升序排列。其数学表达形式如下:

其中:p表示累计人口的总收入小于或等于某个收入水平x的累积人口占总人口的比例，y表示属于p累计总收入。

任何洛伦兹曲线都必需有下列性质，

并且定义p的取值范围为［0，1］。

运用洛伦兹曲线研究全球能源消费的不平等性需要用国家代替家庭进行排序，并且在排序标准上一般采用人均能源消费量来代替原来的收入变量。此时，洛伦兹曲线的横坐标轴表示人口的累计百分比，纵坐标轴表示的是能源消费的累计百分比。事实上，洛伦兹曲线上将国家排序的标准取决于坐标轴上的变量，在构建洛伦兹曲线的时候也可以用全球累计GDP来代替累计人口(横轴)［5］。

实际数据的洛伦兹曲线及其与对角线对称线所围成区域的面积就是基尼系数，它的计算公式如下:

其中:Pi表示国家i的人口占总人口的比例，Ei表示的是国家i的能源消费量占世界能源消费总量的比例。这样计算的基尼系数衡量的是世界人均能源消费的不平等程度。基尼系数等于零时的含义与洛伦兹曲线中对角线的含义一样，表示世界人均能源消费绝对平等;基尼系数等于1表示世界人均能源消费的绝对不平等，即全球能源被一个国家所消费。此时，洛伦兹曲线与纵轴重合。

2.2 Theil指数

Theil提出了一种度量不平等性的方法，即收入的算术平均值与几何平均值之比的自然对数［6］。当这种方法用来衡量不同发展水平国家的人均能源消费的不平等性问题时，它的表达式可以写成如下形式:

采用RH，RM，RL分别表示高、中、低三种不同的发展水平。Pg和Eg分别表示Rg组的人口比例和能源消费比例，计算公式分别为Pg=∑iPi和Eg=∑iEi，i∊Rg。分组后公式(4)可以按组变换为如下形式:

此时JR衡量的是不同组之间的不平等性:

式(6)衡量Rg组里面各个国家的不平等性。因此，总的不平等性在数学形式上表现为组间和组内两个不平等值的和，其计算公式为:

3 基于洛伦兹曲线和基尼系数的能源消费不平等性分析

按照2009年UNDP人类发展报告，基于HDI指数的大小可以将129个国家划分成三个层次:当HDI≥0.85时，称为高发展水平国家(下文用HHD表示)，0.6≤HDI＜0.85称为中等发展水平国家(用MHD 表示)，HDI＜0.6称为低发展水平国家(用LHD表示)。在2007年，129个国家中有47个国家分在HHD组，60个在MHD组，其余22个在LHD组。

由于排序标准不同，可以能够建立不同的洛伦兹曲线，并且洛伦兹曲线中横轴的变量是决定排序标准的因素。据此，我们根据不同的平等判别准则可以生成不同的洛伦兹曲线。

基于所有的国家应该拥有同样的权利利用能源促进社会与经济这样一个基本原理，首先建立以人均能源消费平等为标准的洛伦兹曲线。这种标准下，纵轴表示的是累计的人均能源消费比例，横轴为累计人口比例。基于一国生产与消费本国能源产品的国家主权角度，第二个排序标准是各国的能源生产量。在这种标准下，纵轴的变量是累计人均能源产量比例，横轴是累计人口比例。第三个标准是关于经济活动平等的，即GDP越大，能源消费就越大。据此，按照能源强度标准进行排序，纵轴表示累计能源消耗比例，横轴表示累计GDP比例。最后一个是基于人文发展水平的标准。在这种标准下，纵轴表示累计能源消耗比例，横轴是按照HDI排序的累计人口比例。根据传统的福利经济学理论，每个人都应该享有发展的权利，包括基本的生存需求和基于自然资源的非物质服务的社会、经济、政治权力。因此，人文发展的概念是很重要的，因为它不仅是关心当前的状态，而且关注人类潜在生活水平的实现。基于人文发展的标准意味着利用有限的自然资源实现潜在的发展水平是社会的每一个成员的基本权利。

表1 1998－2007不同标准下基尼系数值Tab.1 Gini coefficient sorted by different equity criterion from 1998 to 2007

根据Giannini Pereira等人的研究，实际数据的洛伦兹曲线越远离对角线，即曲线的弧度越明显，上面四种标准下的不平等性就越严重［7］。图1给出了1998年和2007年四种标准下的洛伦兹曲线，直观上四种标准下不平等程度由高而低的顺序依次是:能源消费标准、HDI标准、能源生产标准、经济活动标准。

洛伦兹曲线能够直观描述不平等性，而基尼系数能更好地量化不平等程度并且展示其随时间变化趋势。表1给出了1998－2007年的基尼系数，其数值大小展现了明显的下降趋势。然而，以能源强度为标准的基尼系数都是最小的，以人均能源产量为标准的基尼系数其次，最大的和次大的分别是以能源消费和HDI指数为排序标准的基尼系数。

图1 四种标准下1998和2007年的洛伦兹曲线Fig.1 Lorenz curve in 1998 and 2007

上述分析结果同时表明，基于能源强度的基尼系数是一直下降的，而基于能源消费和能源生产的基尼系数有一个共同的变化特征:即1998－1999年下降，2000年上升，然后再一直下降。基于HDI指数的基尼系数在1998－2002年中有波动，随后就一直下降。这个分析结果与Jacmart等［8］、Banerjee ＆ Yakovenko［9］的研究结论相似。Jacmart等搜集128个国家数据，计算得出1975年的人均能源消费基尼系数是0.11，表明当年60%的人口仅仅消耗了10%的能源。Banerjee＆Yakovenko计算的人均能源消费基尼系数1990年为0.56，2005年为0.51，并认为基尼系数逐渐缩小的一个原因是全球化。

4 能源消费不平等性的分解

根据Padilla和Serrano的研究，Theil指数能够帮助找到总的不平等程度中组间和组内的比重［10］。我们重点关注以HDI指数为标准的能源消费不平等性分析。利用Theil指数来分解以HDI指数为标准的基尼系数，分别计算HHD、MHD和LHD这三组的组间和组内的不平等程度。1998－2007年按HDI分组的全球能源消费不平等性指数分解结果如表2、图2。

图2 1998－2007年的Theil不平等性指数演化过程Fig.2 Evolution of Theil’s inequality from 1998 to 2007

从表2、图2可以看出，世界能源消费不平等性更多的由组间不平等构成，组间不平等是世界能源消费不平等的主要“贡献者”，其所占比例从1998年的75.4%变化到2007的59.9%，组内国家之间的这种不平等对世界能源消费不平等的“贡献”要低得多。这表明，组间的不平等性更大，并且随时间逐渐下降。对比HHD，MHD和LHD三组发现，MHD组每年的组内不平等程度最大;从1998到2003年，HHD的组内不平等程度要大于LHD的，但是在2004年到2007年，则是LHD的组内不平等程度要大于HHD的。尽管组间的不平等程度是逐年降低的，但是组内的不平等程度是逐年增加的。这表明，随着时间的推移，以HDI指数排序的处于同一人文发展水平阶段的国家之间能源消费的不平等程度越来越大。

5 不平等性分解的进一步分析:中美对比

美国和中国作为能源消费量最大的国家，分别属于高人文发展水平和中等人文发展水平的代表国。

类似于前面的分析，我们将HHD(MHD)看成整体，其中美国(中国)作为一组，组内的其余国家作为一组。那么，(5)式就可以改写成J=JR+，其中J为HHD(MHD)总的不平等程度，JR为组间的不平等程度就是组内的不平等程度。计算结果如表3、4，图3、4所示，其中表3和图3是美国的，表4和图4是中国的。

在HHD组内总的不平等性呈现上升趋势，而组间的的不平等程度则是稳定在0.05附近，那么HHD内总不平等程度的不断上升就应该是组内不平等程度的不断增加造成的。在此处的HHD组内，两组的平均差异程度就等于不包含美国的HHD总差异乘以HHD各组内的人口比例。很显然，在能源消费不平等性方面，最大能源消费国的美国与HHD内的其它国家具有简单兼容性。

表2 1998－2007年按HDI分组的全球能源消费不平等性分解结果Tab.2 International energy consumption inequality by groups of HDI from 1998 to 2007

表3 HHD国家的能源消费不平等程度Tab.3 Inequality of energy consumption among the HHD nations

图3 1998－2007年HHD国家的不平等程度Fig.3 Inequality in the MHD nations from 1998 to 2007

在MHD组，组间的不平等程度显著的低于组内的平均水平，并且总体上呈现下降的趋势，在2004年，由于印度从LHD组进入到MHD组，就使得MHD组间的差异出现了历史最小。与HHD组不同，在MHD组中组内的不平等是主要的“贡献者”。中国作为MHD组中最大的能源消费国，中国的能源消费变化明显地影响了中等人文发展水平国家能源消费不平等的变化过程。

6 结论

能源资源的分布可能是导致社会、环境和经济不平等的显著因素。洛伦兹曲线、基尼系数和Theil指数的综合使用能够评价各个国家内和国家之间的能源利用分布，这加深了我们对人类活动与能源系统之间关系的理解。这些方法提供了不同国家或地区能源管理演化的重要视野，同时使得新技术、政府政策等影响因素变得可视化。

表4 MHD国家的能源消费不平等程度Tab.4 Inequality of energy consumption among the MHD nations

图4 1998－2007年MHD国家的不平等程度Fig.4 Inequality in the MHD nations from 1998 to 2007

作为阻止人类与气候系统冲突的必要因素，减少能源消费和碳排放在经济政策争论中正在成为非常突出的应对冲突的对策。在能源消费量持续增长和各种能源产品价格大幅波动这一环境下，所有国家都有责任减少能源消耗并且对未来更低能耗和更高效率的社会进步与经济增长抱有希望。UNDP的人类发展报告中指出了人文发展的主要目标是为了创造一个能够让人们享受长寿、健康和充满创造力的生活环境。毫无疑问，以HDI指数为基础的人文发展分析框架是以满足人类基本需求为目标的公平假设。因此，以HDI为标准来分析能源消费不平等性是很有必要的。人文发展水平的提高依赖于能源消费的不断增长。但人文发展不仅仅与能源消费有关，不断提高的人文发展水平不等于能源消费的不断增长，一个明确的可能性是，能源消费增长是促进人文发展的一个必要条件。

目前，全球面临的一个重要问题是，如何制定解决成本与收益分配的能源政策。本文认为，能源消费具有明显而且重要的社会属性，并且基于联合国的HDI指数，分析了以HDI为标准排序的能源消费平等性问题。

论文验证了收入不平等分析工具经过适当的调整后能够很好地用来分析能源消费的不平等性问题。据此，我们选取了洛伦兹曲线、基尼系数和Theil指数分析了世界能源消费的不平等性。相比较于洛伦兹曲线和基尼系数而言，Theil指数的优势在于它简便的加法分解，有利于解释能源消费不平等的演化。

在不同的平等标准下，不同的度量方法给出了相似却不完全相同的结果。在1998－2007年间能源消费不平等程度呈现一个稳定的下降趋势。与此同时，HHD、MHD和LHD三组国家的能源消费不平等程度存在一定差异。此外，在能源消费不平等性方面，最大能源消费国——美国与HHD内的其它国家具有简单兼容性;中国的行为则影响了MHD组的能源消费不平等的变化，这暗示中国在节能减排方面应该充当领导角色。

References)

［1］Sinn H W.Public Policies against Global Warming［R］.NBER Working Paper No.W13454，CESifo(Center for Economic Studies and Ifo Institute for Economic Research)/NBER(National Bureau of Economic Research)，2007.

［2］Jacobson A，Milman A D，Kammen D M.Letting the(energy)Gini out of the Bottle:Lorenz Curves of Cumulative Electricity Consumption and Gini Coefficients as Metrics of Energy Distribution and Equity［J］.Energy Policy，2005，33(14):1825－ 1832.

［3］Rosas-Flores J A，Galvez D M.What Goes up:Recent Trends in Mexican Residential Energy Use［J］.Energy，2010，35(6):2596－2602.

［4］Cowell F A.Measuring Income Inequality(2nd ed.) ［M］.Harvester Wheatsheaf，Hemel Hempstead，1995.

［5］Groot L. Carbon Lorenz Curves［J］. Resource and Energy Economics，2010，32(1):45－64.

［6］Theil H.The Development of International Inequality 1960－1985［J］.Journal of Econometrics，1989，42(1):145－155.

［7］Giannini P M，Vasconcelos F M A，Fidelis D S N.The Challenge of Energy Poverty:Brazilian Case Study［J］.Energy Policy，2011，39(1):167－175.

［8］Jacmart M C，Arditi M，Arditi I. The World Distribution of Commercial Energy Consumption［J］.Energy Policy，1979，7(3):199－207.

［9］Banerjee A，Yakovenko V M.Universal Patterns on Inequality［J］.New Journal of Physics，2010，12(7):1－26.

［10］Padilla E，Serrano A.Inequality in CO2Emissions across Countries and Its Relationship with Income Inequality:A Distributive Approach［J］.Energy Policy，2006，34(14):1762－1772.