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二氧化碳控排约束下的我国交通运输业全要素能源效率研究

时间:2016-08-29 11:50来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是系统工程论文,本文以近年来快速发展的交通运输业为研究对象,对其二氧化碳控排约束下的能源效率进行评价,有一定的理论和现实意义。
第 1 章  绪论 
 
1.1  研究背景 
随着我国经济的快速发展,人民生活水平的快速提高,交通运输业能源消费量也随之快速增加,已成为继工业和居民消费之后的第三大能源消耗领域。根据中国统计年鉴数据,2014 年我国交通运输能耗占当年全国总能耗的 9%以上,比 30 年前翻了一倍,且比重呈现逐渐增大的趋势;若不能有效遏止交通运输业逐渐增加的能源消耗量,预计到 2025 年,我国交通运输能耗将是现在的 2倍以上。在能源使用模式没有重大变革的现今,交通运输业所消耗的能源大部分为不可再生的化石能源,由此带来的空气污染和二氧化碳排放,给我国的能源安全和生态环境带来了巨大压力。 为了构建绿色交通运输体系,《交通运输“十二五”发展规划》中提出,要树立绿色、低碳发展理念,以节能减排为重点,加快形成资源节约、环境友好的交通发展方式和消费模式。并力争与 2005 年相比,营运车辆单位运输周转量的能耗和二氧碳排放分别下降 10%和 11%,营运船舶单位运输周转量的能耗和二氧化碳排放分别下降 15%和16%。与 2010 年相比,民航运输吨公里的能耗和二氧化碳排放均下降 3%以上。 由于我国幅员辽阔,各省市之间由于自然地理环境、经济发展状况、产业结构等方面存在较大差异,导致交通运输行业的能源效率有很大不同,节能减排的潜力存在差异。因此在制定交通运输业节能减排目标时,要根据各省市之间的这些差异,区别对待,并与自身发展状况相适应。 综上可知,在提高交通运输业能源效率,构建绿色出行体系时,不仅要考虑到环境效益,还要根据每个地区的差异制定针对性的目标,将节能减排的任务和目标更为系统、科学的执行,以提高我国总体的能源效率水平。 
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1.2  研究目的及意义 
对于如何构建绿色交通运输体系,实现节能减排,我们认为可以从如下两个根本性角度来考虑:一是投入更少的能源来获得更多的产出,来提高能源的使用效率;二是减少二氧化碳等有害气体的排放,提升环境效益。但是在二氧化碳排放总量的约束下,怎样提高能源利用的效率以及怎样测度相关的经济和环境效益是一个较为复杂的过程。本文将交通运输业运作过程中产生的二氧化碳作为一种环境产出指标,选取各省市交通运输业的资本、能源、劳动力和产业增加值为数据基础,来测算其能源效率;并对计算结果进行分析,为提高我国整体及各省市各自的交通运输业能源效率和环境效益提供理论基础。 本文以近年来快速发展的交通运输业为研究对象,对其二氧化碳控排约束下的能源效率进行评价,有一定的理论和现实意义。理论上,将资本、能源和劳动作为投入,产业增加值作为合意产出,二氧化碳作为非合意产出,采用全要素效率测算模型,为探索在考虑环境因素下的交通运输业能源效率评价提供了新思路;实践上,本文对各省市在二氧化碳约束下的能源效率进行了科学评价,为今后的相关改善措施提供了基础。 
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第 2 章  相关研究综述 
 
2.1 能源效率的概念及其相关研究
效率一般是指投入产出过程中,投入量与产出量之间的对比关系,用同样的投入可以获取更多的产出或者在获得同样产出的过程中可以使用更少的投入,我们称之为是更有效率的;在经济学含义上,便是指在固定的成本上获得更大的收益或在固定的收益上使用较少的成本。本文所论述的能源效率也遵循这样的原则和经济学含义。 在 Koopmans(1957)[1]和 Debreu(1951)[2]研究的基础上,Farrell[3]率先对对效率的内涵、原理以及测度方法进行了相关研究。他认为我们可以将效率分成两个方面:技术效率和配置效率;其中技术效率是对人们掌握和利用某一技术的程度,是对投入要素能否充分利用的一种测度,实际产出与边界函数产出比即为技术效率;配置效率指生产技术选定后,在生产技术与要素价格的约束条件下,投入和产出相应于相对价格的调整,是对收益与成本之间经济关系的测度。由于本论文关注的能源效率并不涉及价格因素,接下来的研究的重点集中于技术效率而非配置效率,因此对配置效率不再进行详细讨论。 在对技术效率进行测度的过程中,我们一般将其分为投入导向型和产出导向型两种类型。投入导向型是指在保持产出量一定的前提下,如何使得投入能够最小化;产出导向型是指在保持投入量一定的前提下,如何使得产出最大化。以投入产出数据为基础,用一个生产曲面来包络所有的生产单元,该生产曲面的边界即生产前沿面。效率的测度方法便是衡量实际生产点与前沿面之间的距离,本质上是一种“帕累托最优”。如果实际生产单元的生产点(A 点)在生产前沿面上,那么该生产单元的效率为 1,技术效率达到最优;如果实际生产单元的生产点(B 点)在生产前沿面的下方,那么该生产单元的效率小于 1,技术效率没有达到最优。 
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2.2 环境效益约束下的能源效率研究 
随着全球以温室效应为代表的环境生态问题的日渐突出,在测算能源效率的过程中对环境因素尤其是以二氧化碳为代表的有害气体的相关研究也逐渐受到重视,学者们在这方面做了大量的工作。王姗姗和屈小娥(2011)[17]将2SO 作为非合意产出,使用 DEA-Malmquist 生产率指数测算了中国制造业全要素能源效率;王兵等(2011)[18]运用基于 DEA 的方向距离函数测算了 1998-2007 年间环境约束下的中国省级能源效率,并对影响因素进行了实证检验;汪克亮等(2012)[19]则将二氧化碳作为环境替代效应在全要素框架下测算了中国 2000-2007 年省级能源效率,并对节能潜力进行了估算。  综上我们可以得知,在测算环境效益下的能源效率时,通常将二氧化碳等污染物作为一种非合意的产出来处理,在传统效率测算模型的基础上进行相应改进,能够比较准确的测算出在环境效益约束下的能源效率。本文接下来在处理含有二氧化碳产出时亦采用这样的处理方式。 
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第 3 章 交通运输业全要素能源效率模型 ...... 10 
3.1 DEA 模型原理及计算方法 .......... 10 
3.2 基于 DEA 模型的能源效率的测算模型 ......... 12 
3.3 二氧化碳控排约束下的能源效率测算模型 ..... 15 
3.4 交通运输业的投入产出指标选取 .... 18 
3.4.1 投入指标的确定 ..... 18 
3.4.2 产出指标的确定 ..... 21 
第 4 章 交通运输业全要素能源效率测算结果分析 ......... 24 
4.1 交通运输业能源效率测算结果 ...... 24 
4.2 能源效率测算结果差异分析 ........ 26 
4.3 中国省级区域交通运输业能源效率特点分析 ............ 27 
第 5 章 交通运输业全要素能源效率动态分析 ........ 31 
5.1 曼奎斯特(Malmqusit)指数模型 ............ 31 
5.2 曼奎斯特(Malmquist)指数模型计算结果分析 ......... 32 
 
第 5 章  交通运输业全要素能源效率动态分析 
 
本文前一章是对中国省级区域 2000-2012 年间交通运输业的全要素能源效率进行了测算和分析,从静态角度进行了解读。接下来,本章将采用曼奎斯特(Malmquist)指数模型,对时间序列上的能源效率的变化趋势进行动态分析。 
 
5.1 曼奎斯特(Malmqusit)指数模型 
Malmquist 指数首先由瑞典经济学家 Sten Malmquist[63]提出,他于 1953 年利用该指数来分析不同时期的消费变化。后来随着全要素效率理论的发展,Fare 等人利用生产力指数来衡量全要素生产率的增长变化情况,并构造了从 t 期到 t+1 期的 Malmquist生产力指数,并将其分解为技术效率变动和技术进步变动。 上文我们使用 SBM-DEA 模型计算交通运输业能源效率是从静态角度,在当期特定的投入产出下,根据横截面数据来衡量效率的大小。但本文探究 2000-2012 年间跨度为十二年的能源效率大小及其变化规律时,投入产出指标在发生变化的同时,生产技术也在变化。为了对效率的变动进行对比,本文引入曼奎斯特生产率指数,具体模型如下所示: 其中技术效率变化指数 EC 衡量的是从 t 期到 t+1 期决策单元实际生产点与生产前沿面的最大可能逼近程度,度量的是一种追赶效应;技术进步变化指数 TC 衡量的是 t 期到 t+1 期决策单元的生产前沿面的移动。技术效率指数大于 1 表示技术效率改善,小于 1 表示技术效率恶化;技术进步指数大于 1 表示技术进步,小于 1 表示技术退步。 在使用非参数方法计算 Malmquist 指数,值得注意的一点是,一般需要的样本容量比较大,决策单元的个数至少应该是投入产出指标总和的 2 倍以上,否则使用 DEA方法计算的生产前沿面就会不稳定,得到的效果也会不理想。 
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结论
 
本文以 2000-2012 年间中国各省交通运输业为研究目标,探究在二氧化碳排放约束下各省的能源效率及其变动趋势。研究方法以效率理论为基础,在全要素框架下选取相应的投入产出指标,利用非参数的 SBM-DEA 模型计算得到各省的全要素能源效率,然后运用曼奎斯特指数模型分析其变动趋势,得到如下的研究结论和成果: 
(1)2000-2012 年间,二氧化碳排放约束下的中国交通运输业全要素能源效率平均值为 0.706,存在较大的改善空间;东中西三大区域的能源效率差距较为明显,其中中部地区的能源效率与全国平均水平基本保持一致。 
(2)2000-2012 年间,全国交通运输业能源效率总体变动趋势与三大区域能源效率的变动趋势基本保持一致,都呈现先降低后升高的变化趋势。 
(3)引入能源强度,与全要素能源效率一起作为衡量中国交通运输业能源利用水平的指标,并据此将中国划分为四大区域:优势区域,劣势区域,经济受限区域和环境受限区域。 
(4)使用曼奎斯特指数模型对中国交通运输业能源效率的变动进行分解,发现在 2000-2012 年期间,中国交通运输业整体能源效率呈现下降的趋势,主要是由于技术进步指数降低导致,而技术效率指数表现为上升态势。 
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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