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JPE | 节能政策的时滞效应:基于电力消费的证据

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2022/03/25 01:45发布
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01 背景与问题

在存在外部性的情况下,旨在改变私人经济主体行为的矫正政策可能对社会有益。例如,能源使用造成的环境损害可能证明征税以减少能源需求是合理的。传统的政策分析通过权衡解决外部性所带来的福利收益和因受政策影响导致的行为变化而造成的私人盈余损失来评估这种矫正政策的福利效果,并且通常假设该政策可能会持续地影响选择,即使该政策已经停止实施(即具有“时滞效应”)。文章以巴西一项电力政策为例,实证研究福利评估中将“时滞效应”纳入考虑的必要性。

 

巴西电力系统严重依赖水力资源。2000年,巴西水力发电占总发电能力的81%,总发电量的94%。巴西国内电力系统主要分为四个子系统:北部(2000年占电力系统总负载量的6.5%)、东北部(14.5%)、东南部/中西部(62%)和南部(17%)。由于国内人口地理因素(如图1所示),仅有南部和东南部/中西部几乎所有家庭都能接入电网,北部和东北部地区的家庭不能。同时,终端消费者供电由60多家地方配电公司完成,并以住房为单位按月计费。电价由巴西联邦政府(ANEEL)统一调控,每隔四至五年进行一次调整以获取足够费用维持配电设施的运行。此外,针对低收入者和小型消费者,政府还会在原电价基础上提供折扣。

 

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图1  巴西人口分布

 

 

2001年,巴西出现了严重的电力危机,原因来自供给端。降水异常使得巴西东南部/中西部地区的河流径流量和水库蓄水量出现了异常和暂时的下降,导致水力发电厂的发电能力严重下降。为了防止普遍停电,政府在受灾地区(东南部/中西部)采取了一项临时节能计划,旨在减少20%居民用电量。该政策在2001年6月至2002年2月期间实施,并且仅提前3周通知到家庭住户。

 

该节能政策实施过程中,住宅单元(家庭)被分配了通常相当于他们2000年5月至7月平均每月用电量的80%配额,对于在节能政策实施期内搬家的家庭,其配额则由搬入新住房后的前三个月平均用电量决定。用电量超过配额的用户将被处罚:每消耗超过200千瓦时(500千瓦时)将被处以相当于正常电价50%(200%)的罚款,甚至可能面临3-6天的停电。当然,除了惩罚措施,当地政府还采取各种激励措施来促使用户减少用电,如对月消费电量低于100千瓦时的用户给予奖励金、在电视台播放节约用电的优秀案例等。

 

文章发现这项节能政策的实施存在明显的时滞效应,即2001年实施的节能政策不仅在当时发挥了减少居民用电量的作用,并且在随后的十几年持续发挥着作用。作者就这一政策进行了实证分析,首先检验时滞效应是否存在,随后构建了一个福利分析框架重新评估该矫正政策的福利效应,以佐证将时滞效应纳入福利分析的必要性

 

02 数据和方法

章主要使用了三个数据集。第一个是配电公司的管理数据,主要来源为巴西联邦政府(ANEEL),用于估计节能计划的总体影响。该数据集包含1991年至2014年各年分月度的总用电量、总电费收入和用户规模数据。主要解释变量平均居民用电量由月度用电总量除以用户数量。此外还包含十年一次的人口普查数据(2000年和2010年)以及城市层面的人口(1992-2014年)、国内生产总值(1999-2012年)、就业(1996-2014年)和平均气温(1996-2014年)的年度数据。

 

第二个是用户纵向计费数据,来估计单个用户配额变化的长短期影响。文章收集了LIGHT公司(服务于东南部里约热内卢地区的配电公司)从2000年1月到2005年12月的300多万条住宅用户数据,包括电费账单的详细信息:计量和计费日期、电表位置以及每个月的用电量。

 

第三个是巴西政府电力节能计划(PROCEL)进行的家庭调查数据,来探究时滞效应产生的机制。主要包括几家公用事业公司的代表性客户样本在危机发生之前(第一轮,1998–1999年)和之后(第二轮,2004–2005年)的人口统计特征数据、家用电器所有权和使用习惯数据。第二轮调查还包括曾参与节能计划的配电公司用户在危机期间和之后的家用电器使用行为数据。

 

文章首先估计节能计划的整体效果,采用双重差分法来衡量节能计划的短期和长期影响。处理组是实施节能计划的东南部/中西部,对照组是南部地区,这主要是由于南方地区的降水模式与东南部/中西部一致,但在东南部/中西部地区处于电力危机时,南部地区获得了足够的降水从而免于电力短缺。在分析短期影响时,文章划分出三个时间段,分别是precrisis(危机前,2001年上半年)、crisis(危机中,2001年6月至2002年2月)和postcrisis(危机后,2002年3月至年底),模型设定如下:

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其中被解释变量是配电公司i在月份t的平均居民用电量(对数值)。Treat的取值是当配电公司位于东南部/中西部时取值为1,位于南部时取值为0。1{t∈TimePeriod}是指代时段的指示函数。下标r代表供电子系统,p代表所处时间阶段,m代表月份。系数αi、γp和θr,m分别代表配电公司固定效应、阶段固定效应和供电子系统×月份固定效应。

 

为估计长期影响,文章划分出四个时间段,分别是危机前时期(2001年上半年)、危机时期(2001年6月至2002年2月)、危机后反弹时期(2002年3月至2005年12月)和危机后稳定时期(2006年至2014年),模型设定如下:

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此外,作者为检验节能计划是否不仅导致了水平变化(level shifts),而且还导致了趋势突变(trend breaks),在模型(2)中加入了趋势项进行检验,模型设定如下:

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其次,文章估计整个节能计划的平均效果。使用里约热内卢地区的微观数据,利用节能政策实施期间搬家者由于不同搬家日期导致的配额变化来估计配额对居民用电量的影响(里约热内卢地区靠近热带,用电具有季节性,夏季用电量大于冬季用电量,如果不考虑搬家者的居民用电量变化,电力配额将缺乏变动性)。

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式中,被解释变量y表示街区n内第t周搬家的家庭i用电配额的对数(第一阶段中)或给定时段内其月平均用电量的对数。解释变量Quotat是与i家庭同时搬家的所有家庭(不包括i家庭)的平均用电配额的对数,αn表示街区固定效应。

 

最后,文章使用一项4579个来自同一配电公司服务区域的消费者调查数据,分析消费者在节能政策实施前家庭电器(电热水器、冰箱、冰柜、电灯、电视和空调)的户均拥有量及用电量,并比较节能政策实施后家用电器的使用差异,以此来检验节能政策时滞效应产生的机制

 

03 结论

首先,从政策的总体效果来看,这项为期9个月的节能政策对于降低居民用电量具有显著的作用,尽管居民用电量在节能政策结束后一段时间有一定的反弹,但是节能政策对居民用电量的抑制作用是长期存在的,加入时间趋势项后结果依然稳健。估算发现政策效果相当于在2002年3月至2014年12月期间,东南/中西部地区用电量减少了1052亿千瓦时,是巴西政府报告的此期间节能计划节省电量的160%。政策的实施使得住宅用电量持续减少约12%,直到干预结束后的12年,而且由于长期影响的稳定性,政策影响的持续时间可能会远远超过12年。

 

表1  政策整体效果估计结果

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其次,从微观上看,表2第(1)列显示同周搬家者的平均配额与危机期间和危机后的消费水平呈正相关。表2的第(3)列显示,同周搬家者平均配额增加10%,危机期间的用电量平均值增加1.37%,中位数增加1.15%。这一发现与客户倾向于将消费减少到远低于配额的证据是一致的。加入危机前用电量的对数作为控制变量后,危机期间用电量的平均值增加1.38%,中位数增加1.53%。分年度估计发现,2002年的影响较小(同周搬家者平均配额增加10%引致的平均值增加为0.87%,中位数增加为0.87%)。在第(6)列中,文章使用2003年至2005年三年的数据估计了长期影响,同周搬家工人的配额每增加10%,长期用电量平均数增加0.49%的,中位数增加0.86%。从估计结果中估算时滞机制的效率大约是0.35(0.049/0.138=0.355)至0.56(0.086/0.153=0.562),与宏观层面估计值(-0.123/-0.264=0.466)相当。

表2  微观效果估计结果

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再次,从节能政策发挥作用的机制来看,主要在于家庭对电器的使用方式发生了转变而不是更换了节能型电器。在受调查家庭被问及他们在危机前和危机中对各种主要家用电器的使用情况区别时,有很大一部分家庭表示使用家用电器的次数相较于危机前减少了(例如,39%的家庭减少了电热水器的使用,41%的家庭减少了电灯的使用;21%的家庭减少了冰柜的使用)。由于功能难以替代,冰箱的使用在节能政策发生前后没有出现明显的变化。而被问及是否有切断家用电器电源或更换更为节能的家电时,仅有约17%的家庭表示切断了冰柜的电源或处理了冰柜,因为他们可以仅使用冰箱,或更换较小的冰柜。更换了节能型电器的家庭更少,仅有8%的家庭更换了节能型电灯。可能的原因是受到当时巴西国内经济的影响——2001年,巴西是世界银行世界发展指标(WDI)中实际利率最高的国家(44.65%)——限制了家庭为实物投资融资的能力。

 

表3  机制检验结果

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最后,本文建立了福利分析框架以分析以往研究福利计算偏差产生的来源,发现偏差产生的原因主要有三个:一,第二期用电量的部分变化是由于第一期实施的政策引致的,计算私人福利损失时不考虑时滞效应的存在会重复计算这部分福利的损失;二,实施于第一期的政策会导致第二期消费倾向改变,不仅改变了居民电力需求曲线的截距,也改变需求曲线的斜率。如果需求弹性变大,私人福利的损失可能被高估,如果需求弹性减小,福利的损失可能被低估;三,如果不考虑时滞效应的存在,可能会忽略家庭为了减轻私人福利损失而做的投资行为。假如节能政策是短期的,家庭通常会具有乐观的预期而不去进行减轻私人福利损失的防御性投资行为,而在存在时滞效应的情况下,私人福利损失往往被高估。文章中对消费者剩余损失的高估程度进行了估测,在不考虑节能政策时滞效应的情况下,消费者剩余损失约为总电价的9.7%,考虑时滞效应时,消费者剩余损失约为总电价的2.5%,高估程度约为285%

 

04 创新点

首先,现有论文通常从成本效益角度评估某一政策的实施效果,但这篇文章提供了一个新的概念框架来评估福利政策的实施结果。文章改变了传统福利政策分析中将成本收益(即量化有无涉及货币成本的机制的作用,例如实物投资与行为变化)作为首要考察因素的分析范式,而是将短期政策的持续效果是否受到政策预期或行为偏差的影响予以首要考虑。

 

其次,文章补充了有关能源需求的经济学文献。已有文章在研究能源需求时通常研究较短的时间跨度或估计随时间推移而消失的影响,而这一研究在长达十四年的时间跨度内发现了对消费者行为的矫正政策存在时滞效应。能源使用的大部分增长来自发展中国家,但仅探究这些国家矫正政策的短期影响不足以深入研究家庭的节能潜力,文章从长期的视角为发掘国家节能潜力提供了新思路。

 

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05 思考

首先,作者利用配电公司层面的数据和家庭微观调查数据分别对节能计划的效果进行了估计,并且对两个估计的结果进行比较后得到了相似的结果,增加了文章结论的可信度。

 

其次,文章建立了一个政策福利分析框架,从没有时滞效应存在的政策福利评估拓展到具有时滞效应的政策福利评估,探讨福利分析中将时滞效应纳入分析框架的必要性。从能源需求角度,为节能政策在发展中国家实施提供了经济学证据支撑,有利于发展中国家发掘能源潜力的政策制定。

 

 

*文章来源:3E经典论文

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