◎王 赛

（兰州财经大学国际经济与贸易学院，兰州 730020）

新中国成立后特别是改革开放以来，以煤炭为主的化石能源成为支撑我国经济高速增长的基石。而黄河流域正是我国化石能源富集区，仅煤炭一项，其可采量与产量均位于全国首位。[1]同时，2019年9月“黄河流域生态保护与高质量发展”上升为国家战略，为黄河流域经济转型指明了方向。然而，为保障我国能源安全，黄河流域化石能源开发力度短期内不会有根本性变化，这就衍生出化石能源开发必然会造成生态破坏的问题，这与黄河流域高质量发展理念背道而驰[2]。显然，想要破解黄河流域能源安全与生态破坏问题，实现高质量发展，提高能源效率将是必由之路。此外，“双循环”新发展格局为黄河流域高质量发展提供了具体的实践路径。其中，构建黄河流域区域经济一体化，形成统一市场，是提高能源效率，实现内循环的重要支撑力量。然而，从本质上讲，“双循环”新发展格局是我国从“客场全球化”转向“主场全球化”的开始，对外贸易对能源效率的影响不容忽视，也是构建外循环的主要抓手[3]。因此，通过研究对外贸易影响能源效率的具体路径与机制，对实现“黄河流域生态保护与高质量发展”具有重要的现实意义。

一、文献综述

当前，对能源效率的研究大都集中于技术进步、结构调整、环境规制等方面[4-5]，而对外贸易作为技术进步的重要来源却并未受到足够重视。现有研究在对外贸易对能源效率影响路径的分析中发现，对外贸易在能源效率时，技术进步与产业结构起到至关重要的作用[6]。

从技术进步角度来看，对外贸易已成为推动技术进步不容忽视的重要组成部分[7]。有学者认为，当贸易双方存在技术水平差距时，对外贸易会减少技术先进国实际生产过程中资源密集度，增加技术落后国生产结构资源密集度[8]。在生产技术领域，能源效率至关重要，如Lin等发现生产技术与对外贸易均会显著影响能源效率，但并未继续深入探究二者间的中介关系，这就构成了本文研究的一个重要出发点，即对外贸易会借助于技术进步的路径影响能源效率[9]。

从产业结构角度来看，对外贸易通过左右不同产业间能源要素使用密集度影响能源效率，如扩大能源丰裕国传统工业能源密集型产业规模，增强技术先进国高新技术产业规模效益[10]。如Fresner和Morea从供求角度分析了对外贸易与能源消费结构之间的关系，发现能源要素变动会带动产业结构发生调整，从而影响能源效率[11]。此外，又有学者认为，经济开放可以扩大对外贸易，并在提升产业结构的同时，有助于促进能源效率提升[12]。然而，对此持反对意见者认为，开展对外贸易并不利于能源效率改善，且工业结构、能源消费结构优化过程对能源效率的影响也不显著。

综上所述，学者们就对外贸易与能源效率之间的关系展开了大量研究，且取得了较为丰硕的成果。但是，已有研究仅讨论对外贸易对能源效率的直接影响。虽涉及技术进步、产业结构与能源效率的关系分析，却难以透过现象究其本质，鲜有从具体路径与机制层面去研究对外贸易对能源效率的影响。因此，笔者基于三要素CES生产函数理论，从黄河流域的视角出发，尝试分析对外贸易借助于技术进步与产业结构对能源效率的中介作用。

二、理论机制

Solow于1961年率先提出CES生产函数，用于分析生产中不同生产要素的替代弹性。相对于C-D生产函数替代弹性恒为1且不变的假定，CES生产函数更贴近生产实践，应用范围也更广。传统研究多选用“资本-劳动”两要素CES生产函数进行分析，而忽略了能源要素在实际生产中的基础性作用。鉴于此，Kemfert等提出包含能源在内的三要素嵌套模式的CES生产函数，分别为：“资本-劳动”嵌套能源（KL-E模式）、“资本-能源”嵌套劳动（KE-L模式）、“能源-劳动”嵌套资本（EL-K模式）[13]。笔者根据黄河流域现有生产规模与特征，选取“资本-能源”嵌套劳动（KE-L模式）的CES生产函数展开分析。公式（1）如下所示：

其中，K是资本投入，E是能源投入，L是劳动投入。α与β分别为外嵌套要素分配参数与内嵌套要素分配参数。根据Accmoglu等有关技术偏向性的研究设计，AK、AE、AL分别代表资本偏向性技术进步、能源偏向性技术进步与劳动偏向性技术进步[14]。此外，λ＞0，表示资本与能源的替代弹性；μ＞0，表示“资本-能源”整体与劳动的替代弹性，Y代表实际产出。

能源效率（ee）本质为实际生产（Y）与能源投入（E）之比，其中，PY、PE分别代表物价水平和能源价格，具体可表示为：

ShE=（E×PE）/（Y×PY）为能源收入在实际生产总价值中所占的比重，（2）式可表示为：

可以看出，能源效率与能源要素份额（ShE）以及能源相对价格密切相关。即在能源相对价格既定时，能源要素份额越大，能源效率越高，二者呈现正向变动关系。假定要素市场为非完全竞争市场，如能源价格等于加成下的能源边际产出，即，PE=mE×MPE，mE代表能源要素价格加成份额，MPE代表能源要素的边际产出。则能源要素份额可表述为：

由于，传统“资本-能源”嵌套劳动（KE-L模式）三要素嵌套CES生产函数无法判别技术偏向性对能源要素份额的直接影响，即不能根据要素份额表达式确定要素相对效率水平对能源份额的影响。但是，通过对要素相对份额的分解可以明确技术进步偏向性的影响。对此，式（4）可进一步表述为：

根据式（5）可知，能源效率与能源资本相对份额、能源资本相对价格和资本产出比联系密切。在控制其他条件不变时，提高能源资本相对份额有助于能源效率提升；反之，能源效率下降，即偏向性技术进步借助能源资本相对份额进而左右能源效率大小。进一步地，考察对外贸易如何通过偏向性技术进步影响能源要素相对份额，进而影响能源效率。根据上述公式推出能源要素相对份额表达式：

那么，对外贸易是如何通过资本与能源的替代弹性影响能源效率呢？现假定有A、B两个国家开展对外贸易，且A、B两国要素价格加成和要素分配比例相同。其中A国为技术先进国，B国为能源丰裕国（E/K＞1），即相比于B国，A国能源效率较高，技术进步偏向于资本，代表B国能源的相对边际产出大于A国能源相对边际产出，表示为。已有研究指出，对外贸易是技术进步偏向的重要来源[15-16]。当B国与A国开展对外贸易时，B国会根据A国的技术偏向性来调整本国的技术对不同要素的偏向程度，使其能源相对边际产出降低，即降低，进而降低能源要素相对份额。此外，B国通过对外贸易使其技术进步偏向于资本，导致实际生产中资本要素投入加大，能源要素投入减少，即（E/K）变小，从而影响能源效率。因此，当λ＜1，即资本对能源要素的替代弹性弱时，会提高能源效率；而λ＞1，即资本对能源要素的替代弹性强时，会阻滞资本偏向性技术进步带来的能源效率提升。因此，由于资本与能源替代弹性强弱的不同，从能源偏向性技术进步转向资本偏向性技术进步时，对外贸易对能源效率的影响会产生两种相反的结果。由此提出：

假说1a：当资本与能源的替代弹性弱时，对外贸易通过调整技术进步偏向性提高能源效率。

假说1b：当资本与能源的替代弹性强时，对外贸易通过调整技术进步偏向性降低能源效率。

从另一角度来看，对外贸易不仅通过改变技术进步对要素的偏向性影响能源效率，还会直接改变一国产业结构，进而影响能源效率。由于B国是能源丰裕国（E/K＞1），根据比较优势理论，当B国与A国开展对外贸易时，会扩大传统工业等能源密集型产业规模，增加能源要素投入量，即（E/K）提高。因此，由于资本与能源的替代弹性（λ）的强弱不同，（E/K）提高会产生两种截然相反的结果：一方面，当λ＜1，即资本对能源要素的替代弹性弱时，（E/K）上升会使能源要素相对份额降低，表示以新兴产业为代表的，前期需要大量资金投入的技术密集型产业规模扩大，最终提高能源效率；另一方面，当λ＞1，即资本对能源要素的替代弹性强时，（E/K）上升会使能源要素相对份额提高，表示以传统工业为代表的能源密集型产业规模扩大，最终降低能源效率。因此，由于资本与能源替代弹性强弱的不同，对外贸易在产业结构优化过程中会对能源效率产生两种相反的结果。由此提出：

假说2a：当资本与能源的替代弹性弱时，对外贸易通过优化产业结构提高能源效率。

假说2b：当资本与能源的替代弹性强时，对外贸易通过优化产业结构降低能源效率。

三、变量、数据与模型设定

（一）变量选取与说明

1.被解释变量

用能源总消费量与实际经济产出之比表示能源效率（ee），用以表示每单位能源支持经济产出的边际效率，即地区实际生产总值与能源总消费量的比值，可表示为：

其中，以2004年为基期核算黄河流域九省的地区实际生产总值（GDP）。而能源消费总量（EC）截取自2004-2017年《中国能源统计年鉴》公布的黄河流域九省的18种化石能源折标煤系数核算的年度国民经济与家庭能源消费总量。具体如表1所示：

表1 具体能源的折标煤系数

2.核心解释变量

外贸依存度是衡量一国经济对外开放规模和水平的重要指标。因此，用各省进出口贸易总额(Trade)与本省生产总值(GDP)之比表示的外贸依存度来衡量对外贸易水平，记为open。可表示为：

3.中介变量

（1）技术进步

目前，用于衡量技术进步的指标有专利数、新产品研发费用以及R&D研究经费占总产出的比重。笔者借鉴王桂军等用技术创新表示技术进步，而专利数常用于技术创新的衡量[17]。因此，笔者选用各省年度申请的专利数代表技术进步，记为（zl）。

（2）产业结构

笔者借鉴干春晖等用泰尔指数表示的产业合理化来衡量产业结构，可以更好地表示三次产业占比的合理化程度，记为（is）[18]。可表示为：

用Yi/Li=Y/L表示产业合理化程度，当ln=0，即TL=0时，产业结构越趋于合理。因此，泰尔指数值越小表示产业结构越合理，反之亦然。

4.控制变量

①外商直接投资水平(fdi)。与东道国合资办厂以及设立分公司是当下跨国公司进行外商直接投资的主要手段。通过上述方式，国内企业在获得一定资金支持的同时，实现对新技术的掌握，进而提高能源效率。因此，笔者选取实际利用外商直接投资额占名义GDP比重表示外商直接投资水平。②能源消费结构(eng)。能源消费结构与能源效率关系密切，在相同煤当量的情况下，高效能的能源往往有更多的经济产出，其经济效益更高，从而提高能源效率；反之亦然。因此，笔者选取煤炭消费占比表示能源消费结构变化。③地区环境规制程度(env)。当前，为实现“绿色经济”高质量发展目标，政府需要通过政策调整迫使企业拿出部分资金治理污染等问题，可以间接实现提高能源效率的目的。因此，笔者选取工业污染治理投资额与名义GDP的比值表示地区环境规制程度。④经济发展水平(gdp)。由于，能源在经济社会发展中具有基础性地位。因此，经济发展过程与能源消耗往往呈现正向变动关系。最终，笔者选取实际GDP与本省常住总人口比值来代表该地区经济发展水平。⑤人力资本(hr)。劳动力资源是保障经济体长期稳定增长的关键性因素，而人力资本可以更好地反映劳动力数量与质量，其中教育投资是获得人力资本的主要方式。此处，借鉴王普查等的研究方法，选取平均受教育年限代表人力资本高低[19]。⑥城镇化水平(ul)。随着中国城镇化水平的加深，大量剩余劳动力从农村流入到城镇，改变了当地能源消费环境，进而影响该地区能源效率。因此，笔者用城镇人口占总人口比重表示城镇化水平。

同时，为避免量纲不同对能源效率造成的影响，对上述变量中与生产总值GDP的比值做出对数处理，得到外贸依存度（lnopen）、外商直接投资水平（lnfdi）、地区环境规制程度（lnenv）、经济发展水平（lngdp）。

（二）数据来源

笔者选用我国2004-2017年黄河流域九省（山西、内蒙古、山东、河南、四川、陕西、甘肃、青海、宁夏）省级面板数据，缺失数据通过插值法补齐。数据具体来源包括2004-2017年《中国统计年鉴》、各地区《统计年鉴》《中国科技统计年鉴》以及《中国能源统计年鉴》，分别提供了区域经济特征、技术创新水平以及能源消耗情况，最终获得有效数据观测值126个。

（三）模型设定

根据前文理论机制发现，对外贸易与能源效率之间存在密切相关性。对此，笔者选取能源效率作为被解释变量，外贸依存度表示的对外贸易作为核心解释变量构建实证模型。同时，根据三要素CES生产函数可知，对外贸易可借助于技术进步与产业结构对能源效率产生影响。因此，将上述两个指标作为中介变量。相应的，在前人研究的基础上，选取能源消费结构、外商直接投资水平、地区环境规制程度、经济发展水平、人力资本和城镇化水平作为控制变量。具体模型设定如下：

其中，下标i、t代表不同的地区与时间，ee表示能源效率，lnopen为对外贸易，zl为技术进步，is为产业结构，X表示控制变量的集合；Vi和Vt分别代表地区与时间固定效应；ε表示随机扰动项。根据温忠麟中介效应检验流程，如果模型（10）（11）（13）估计结果对外贸易系数显著时，模型（12）（14）中各中介变量也显著，那么，说明对外贸易对能源效率的影响路径中存在中介效应[20]。

四、实证分析与稳健性检验

（一）基准回归

如表2所示，分别为普通最小二乘回归（OLS）与面板回归结果。其中，在OLS回归中，一方面，对外贸易系数为0.1896，且在1%水平上显著，说明黄河流域对外贸易会显著提高能源效率；另一方面，在加入控制变量后，该结论并未发生改变。且调整后的可决系数为0.8284，比未加入控制变量前有显著提高。同时，对外贸易系数为0.1615，仍在1%水平上显著。此外，在更多控制变量下，同时控制时间与地区。得到对外贸易系数为0.1595，且在1%水平上显著。尽管，调整后的可决系数变为0.7466，数值有所下降，但上述结论仍旧成立，即黄河流域对外贸易会显著提高能源效率。

表2 基准回归结果

（二）中介效应实证结果

根据基准回归结果发现，黄河流域对外贸易的确可以有效提高能源效率。鉴于此，笔者需进一步对其影响路径做中介效应检验，其结果如表3所示。在技术进步中介效应检验中：第一，模型（10）系数显著，则按中介效应立论展开分析；第二，模型（11）系数a显著，且统一后的模型（12）的系数b依旧显著，说明存在显著的间接效应；第三，模型（12）系数c’显著，说明存在直接效应，表明模型中可能存在其他中介变量；第四，a×b与c的符号相一致，证明存在技术进步中介效应，即对外贸易会通过技术进步路径影响能源效率。从而验证假说1a，表明黄河流域资本与能源的替代弹性较弱，对外贸易通过调整技术进步偏向性提高了能源效率。这与黄河流域作为我国主要的能源聚集区的现实情况相吻合，间接证明了现阶段黄河流域资本要素并不具备对能源要素的替代。

表3 中介效应实证结果

同理，对产业结构中介效应进行检验。首先，由于模型（13）系数a不显著，说明产业结构可能不存在中介效应；其次，需要继续对其做Bootstrap检验以验证上述结论是否成立；最后，结果显示，间接效应系数依旧不显著，说明产业结构的确不存在中介效应。假说2a与假说2b均不成立，可以发现，尽管对外贸易通过优化产业结构可以提高能源效率，但其影响路径并未通过。可能的原因为，黄河流域两岸是我国传统工业聚集地，由于比较优势的存在，反而促进了黄河流域传统重化工产业发展，使得黄河流域产业结构优化效应短期内无法充分释放。综上，黄河流域对外贸易主要通过调整技术进步偏向性影响能源效率，而优化产业结构路径的中介效应短期内效果不明显。

（三）稳健性检验

针对上述实证分析结果是否可靠，需要对其进一步做稳健性检验。前文以进出口贸易总额与名义GDP比值表示的外贸依存度（lnopen），用以代表核心解释变量——对外贸易。此处，分别选用进口贸易总额与出口贸易总额加以替代。并且，为消除量纲的影响，分别对二者做对数处理。实证结果如表4所示，普通最小二乘回归（OLS）与面板回归结果均与前文保持一致，即核心结论并未因替换核心解释变量——对外贸易而发生较大变化，通过了稳健性检验，对外贸易可以显著提高能源效率。

表4 稳健性检验

五、结论与政策建议

为了协调黄河流域能源安全与生态保护高质量发展之间的关系，提高黄河流域能源效率是必由之路，从而可以有效减缓黄河流域化石能源开发强度。同时，“双循环”新发展格局为黄河流域高质量发展提供了具体路径，而对外贸易又是构建外循环的重要抓手。笔者基于2004—2017年黄河流域9个省份面板数据，以技术进步与产业结构为中介变量，构建中介效应模型，旨在考察黄河流域对外贸易对能源效率的影响及作用机制。研究发现：对外贸易会显著提高黄河流域能源效率水平。进一步地，根据CES生产函数理论机制，继续对技术进步与产业结构做中介效应检验。结果显示：一方面，技术进步通过了中介效应检验，表明黄河流域省份在进行对外贸易时会由能源偏向性技术进步转向资本偏向性技术进步，从而通过技术进步的中介效应影响能源效率；另一方面，在对产业结构做中介效应检验时，发现目前黄河流域对外贸易并不能通过优化产业结构的中介效应影响能源效率。究其原因可能为，由于黄河流域是我国主要的重化工基地，其产业结构优化作用难以在短期内生效，导致产业结构优化路径无法充分释放，进而导致该路径并未通过。

针对以上结论，笔者提出以下政策建议：第一，在“一带一路”倡议下，继续加强黄河流域与世界各国的贸易往来，扩大开放程度。如各沿黄主要城市要积极走出去，勇于开拓新的商贸市场，借鉴发达国家和发达地区在能源利用方面的经验，积极细化产业对接与产业转移，从而有效提高能源效率。第二，巩固对外贸易通过技术进步对能源效率的促进作用，继续加大对技术的资金支持力度，集中主要力量攻破关键性技术，抢占技术制高点，从而加强资本偏向性技术进步，减少能源边际产出，增加技术对生产的贡献度，以求在技术创新的基础上实现产业创新，使得黄河流域能源效率在改善中实现质的提高。第三，合理发展能源开采产业、化工产业，助推产业结构升级，加速城镇化发展进程。同时，黄河流域各级政府要充分发挥“看得见的手”的力量，在构建“双循环”新发展格局契机下，通过体制创新等手段，逐步改变黄河流域重化工产业集聚的现状，从而使对外贸易产业结构优化的中介效应得以充分释放。