能源效率与地方宏观反弹效应：理论与卢旺达的实验证据

安妮塞特·蒙涅赫鲁韦，约尔格·安克-彼得斯，马克西米利安·西韦尔特，埃尔温·布尔特，以及内森·菲拉 摘要 公开披露授权能源效率是气候政策的关键组成部分。反弹效应，即效率提升导致的价格下降所引发的需求数量增加，可能会抵消部分能源效率改进所带来的节能效果。本文研究了撒哈拉以南非洲农村地区推广高效生物质炉具（EEBCs）后的宏观反弹效应。文章构建了生物质供需模型，并实证评估了卢旺达一项政府试点项目，该项目在村级层面随机补贴EEBCs，从而导致了采用率的外生变化。本文探讨了通过当地村级市场价格反应对未采用者产生的消费溢出效应，称之为“局部宏观反弹效应”。理论模型和实证结果表明，均衡响应效应的形式取决于当地具体环境。本文识别了决定此类效应形状和大小的条件。 JEL分类：R13，D12，O13，Q28 关键词：能源效率，宏观反弹效应，技术采纳，改进烹饪 1. 简介公开披露授权 提高能源效率对于实现全球气候目标至关重要，也是可持续发展议程的核心（联合国，2015年）。激励能源效率的政策通常被视为双赢策略，因为它们既能促进私人盈利性投资，又能产生环境效益。 作者排序是随机排列的。Anicet Munyehirwe 是 IB&C Rwanda 的创始人和首席执行官；他的电子邮件地址是。约尔格·安克-彼得斯博士是莱布尼茨经济研究所（RWI）气候与发展政策研究部门共同负责人，同时也是帕骚大学的教授； munyehirwe@gmail.comsievert@rwi-essen.deerwin.bulte@wur.nlnathan.fiala@uconn.edu公开披露授权他的电子邮件地址是peters@rwi-essen.de马克西米利安·西韦特（通讯作者）是RWI—利奥波德·冯·赖纳经济研究所（Leibniz Institute for Economic Research）气候与发展政策研究部门负责人；她的电子邮件地址是瓦格宁根大学的埃尔文·布尔特教授；他的电子邮件地址是康涅狄格大学（University of Connecticut）的教授纳撒尼尔·菲拉莱斯（NathanFiala）的电子邮件地址是作者感谢德国发展经济学会议（霍恩海姆）、EfD年度会议（波哥大）、EAERE（曼彻斯特和里米尼）、法兰克福金融与管理学院以及海德堡大学的参会者提出的宝贵意见。作者亦感谢Gunther Bensch、Michael Grimm、Faraz Usmani和Madeline Werthschulte的反馈与评论。作者感谢Ramlah Abbas在研究方面提供的出色协助。作者还感谢REG/EDCL和卢旺达基础设施部在实施研究中的合作。本文的主要假设已在AEA随机对照试验注册中心（AEARCTR-0002794）的预分析计划（PAP）中预先设定，但理论模型是事后开发的。由于功效问题，本研究与最初的PAP存在相当大的偏差。本文对此问题进行了透明讨论。本文附带有一个在线补充附录。世界银行经济评论 website. 普遍认为，能效差距为减少碳排放提供了唾手可得的收益（Gerarden、Newell和Stavins，2017）。然而，实证评估表明，缩小能效差距带来的收益小于预期（Allcott和Greenstone，2012；Fowlie、Greenstone和Wolfram，2018）。反弹效应提供了一个可能的解释：能效的提高降低了能源的相对价格，这会引发额外的消费——从而抵消了部分先前的节约（Gillingham、Rapson和Wagner，2016）。 文献区分了微观和宏观反弹。前者指个体在效率提高后增加能源消耗的情况，而宏观反弹则是由一般均衡中的价格变化引起的（Chan and Gillingham 2015）。微观反弹已被广泛研究（Davis 2008; Davis,Fuchs, and Gertler 2014; Frondel, Peters, and Vance 2008; Gillingham 2014）。宏观反弹效应的研究难度更大，在国家或全球层面识别因果关系实际上是不可能的（Gillingham, Rapson, and Wagner2016）。本文研究的是较低聚合层面的宏观反弹：它考察了撒哈拉以南非洲（SSA）的村级生物质市场，并研究了引入新型节能技术后的价格变化和需求响应。这种效应被称为“局部宏观反弹效应”（LMRE）。 迄今为止，能源效率文献主要关注高收入国家，而能源需求在撒哈拉以南非洲（SSA）和亚洲增长最快（Fowlie和Meeks 2021；国际能源署 2022）。撒哈拉以南非洲最重要的能源是生物质——主要是用于烹饪的柴火和木炭——占总初级能源需求的比例超过75%（不包括南非，国际能源署 2019）。超过30亿人使用生物质进行烹饪，其中9亿人生活在撒哈拉以南非洲。在许多情况下，生物质被不可持续地从森林中获取，并且生物质的使用向大气中排放大量碳（Bailis等人 2015）。撒哈拉以南非洲的木材燃料排放量与德国等大型工业化国家的总排放量相当，并且由于人口增长和城市化，预计未来将会上升（Bensch、Jeuland和Peters 2021）。为了减轻对森林的压力，推广节能生物质炊具（EEBC）是政策议程上的重点。EEBC还可以通过节省资金或减少收集柴火的时间为用户带来重要的协同效益。1 EEBC大规模推广能在多大程度上缓解不断增长的生物质需求并减轻对森林的压力，关键取决于EEBC推广后出现的最低市场转换速率（LMRE）。 本文概念化并实证检验了LMRE。它有助于阐明撒哈拉以南非洲（SSA）地方生物能源市场的特殊性。虽然很明显，这类生物能源市场的总体均衡效应并不能转移到其他能源市场——例如在高收入国家——但本文所研究的当地生物能源市场影响着撒哈拉以南非洲近10亿人口以及全球一半人口的需求与供给。 本文构建了一个村级一般均衡模型，用以研究生物质在村级层面的供需互动。文章考察了卢旺达农村EEBC扩散的实证案例。由于数据限制，无法准确检验理论模型的预测。相反，实证数据阐释了塑造LMRE规模和性质的作用机制与情境因素。基于这些实证洞见，本文对理论模型进行了扩展，以在卢旺达情境下形式化可能的机制。此外，本文还就未来研究如何更准确地测量此类效应提供了启示。 该理论模型阐释了地方生物质市场的复杂性及其对引入EEBCs的反应，并考虑了决定潜在LMREs规模和形状的制度环境。研究得出三点主要见解：首先，初始森林状况和采伐模式塑造了LMREs的性质。除了标准的增量宏观反弹效应外，该文还识别了 1.EEBC并非旨在满足减少空气污染的标准——这是传统烹饪的另一个重要负面影响，而其他更清洁的改进型炉灶技术则解决了这一问题。有关各类改进型炉灶的概述，参见Jetter等人（2012）的研究；有关使用生物质烹饪产生的不良健康影响的概述，参见世界卫生组织（2016）的报告。 能够将生物经济均衡“翻转”至一个具有更多生物量、更低价格和更高采伐量的新稳态的变革性最低管理限度（LMREs）。这源于如果森林是无监管的共同财产，供给曲线向后弯曲。如果产权得到执行，或家庭仅从林地表层收集树枝（“枯木”），那么这种变革性的LMREs就无法出现，因为那样就不会发生过度开发，木材的供给曲线会单调增加。 其次，当生物燃料价格对当地供需做出反应时，即当其非外生时，地方性市场分割（LMREs）才会出现。它只发生在零散的本地市场中；否则，生物燃料供应的变化将引发村庄间能源贸易的变化。在本研究的实证设定中，很少家庭购买柴火，且运输成本高昂，因此柴火不会在村庄间进行交易。在其他环境下，情况可能有所不同。通常来说，购买的燃料占比越高，生物燃料市场就越有可能实现一体化。例如，如果主要使用木炭——一种为运输而生产的燃料——除非在整个木炭市场中引入EEBC，否则LMREs不太可能发生。 第三，在非常贫困且土地稀缺的环境中，生物质可能并非食品消费的制约因素。农作物和生物质在食品生产中是互补的，但农产品市场可能是不完善的。如果人们主要依赖自给自足的农业，且无法轻易增加农作物产量或购买，那么能源需求对价格缺乏弹性，这将阻止低收入、低能源消费（LMREs）现象的出现。 实证分析考察了卢旺达政府实施的一项政策试点，该试点在63个村庄和21个对照村庄中随机分配了三种针对EEBC的补贴水平。EEBC是一种低成本粘土炉灶，旨在减少木材消耗。市场价格约为3欧元。该研究设计允许检验EEBC的需求价格弹性和EEBC采用者的生物燃料需求。它还使得探索EEBC扩散对当地市场均衡（LMRE）的影响成为可能。要发生LMRE，EEBC的使用必须改变需求并影响当地燃料稀缺性，从而引发价格反应。拾柴时间作为衡量燃料稀缺性变化的主要指标，反映了只有相对较少的家庭购买木材这一事实。此外，非采用者对木材的需求可作为LMRE的指标。 分析显示，对EEBC的需求具有高度的价格弹性：在货币成本上提供50%的补贴，会导致采用率达到11-16%，而如果炉灶按市场价格提供，采用率则取决于所采用的定义，为5-8%。100%的补贴可将采用率提高到近40-60%，这反映了与采用相关的非货币成本的存在。通过比较对照组和高补贴组的结果来探索LMRE表明，在EEBC饱和水平较高的村庄，村级木材消耗量下降。然而，没有市场反应的证据：拾取木材的时间并未减少，货币木材价格仅略有下降。未采用者并未改变其木材消耗量，因此没有迹象表明存在有意义的LMRE。 尽管在卢旺达农村地区缺乏LMRE可以从理论上得到解释，但在解读实证结果时，一个重要的注意事项是统计功效较低。EEBC的采用率低于预期，某些答案的精确度也低于预期。这些挑战被坦诚地讨论，以期为未来的研究设计提供参考。此外，还进行了事后功效分析，以讨论最小可检测效应量，并为未来研究应努力测量的政策相关效应量提供指导。 该论文对多个研究领域有所贡献：首先，它将关于能源效率的一般均衡效应的理论研究（Borenstein 2015；Gillingham、Rapson和Wagner 2016；Ghoddusi和Roy 2017；Böhringer和Rivers 2021）扩展到了撒哈拉以南非洲的生物能源市场案例。其次， 2 除了这些货币成本，家庭还必须贡献当地生产的砖块、沙子和水。3 由于没有基线数据，这一点直到最终数据收集后才能显现。因此，分析结果与最初的PAP方案存在显著偏差：它没有利用EEBC在不同补贴水平下的饱和程度的外生变化来评估LMRE的可能性，而是仅比较了高补贴组和对照组之间的差异（参见第3节）。 与Carranza和Meeks (2020)的研究类似，他们考察了节能灯泡在哈萨克斯坦普及后的宏观反弹效应，本文是首批实证测量提升能效宏观反弹效应的文献之一。4 第三，它为项目评估中的溢出效应与均衡效应文献做出了贡献——该领域大多采用基于随机饱和的识别策略。5 第四，研究结果呼应了关于改进炉灶影响与采纳的文献，该文献主要集中于个体层面（例如Bensch和Peters 2015；Bensch、Grimm和Peters2015；Levine等人2018；Alem 2021；Berkouwer和Dean 2022）。有两个例外研究考察了村级层面的改进炉灶采纳情况，但未研究反弹效应（Mobarak等人2012，Pattanayak等人2019）。 本文结构如下。第二节介绍理论模型。第三节介绍卢旺达的背景和案例研究。第四节结合理论解释实证发现，并讨论通用模型的扩展。第五节为结论。 2. 理论模型 本节介绍一个风格化的理论模型，旨在指导思考：当能源生产与消耗在本地进行时，节能技术如何引发均衡反应。该村级一般均衡模型假设价格会随着EEBCs的扩散而调整。该模型预测了关键商品的价格和消费份额如何调整；劳动力如何在各项活动中重新分配；以及森林存量的演变。该模型以一个拥有单位数量家庭（或住户）的简单村庄经济为核心。市场在本地出清，价格由供需均衡决定。为求解该模型，开发了三个核心模块：（1