一直以來，各國政府均將提高能源效率視作降低能源消費的有效手段。但是，能源效率提高可能會改變生產(chǎn)者和消費者的能源消費行為，進而引起額外的能源消費使得預(yù)期的節(jié)能量被部分甚至完全抵消，該現(xiàn)象被稱為回彈效應(yīng)（Rebound Effect）。由于該現(xiàn)象對于能效政策的制定與評估可能產(chǎn)生顛覆式影響，所以回彈效應(yīng)問題引起了學(xué)界越來越多的關(guān)注。分布式太陽能發(fā)電被普遍視為節(jié)能減排的重要手段。然而，住宅太陽能發(fā)電的推廣所引致的居民用電行為改變卻很少被關(guān)注。本期推文基于回彈效應(yīng)理論，采用美國亞利桑那州菲尼克斯市的居民用電及住宅太陽能發(fā)電的微觀數(shù)據(jù)，對美國住宅太陽能發(fā)電推廣所引起的回彈效應(yīng)進行了測算。
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研究背景
現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為，推廣住宅太陽能發(fā)電是減少化石燃料依賴，進而解決環(huán)境問題的重要手段。現(xiàn)有研究從收益與成本兩個視角對推廣分布式太陽能發(fā)電的效果開展了一些討論：一些文獻認(rèn)為其有助于節(jié)省電費并改善環(huán)境；另一些文獻則認(rèn)為住宅太陽能發(fā)電量的增加會減少電力公司的售電收入，從而影響電力基礎(chǔ)設(shè)施投資的有效回收。為了應(yīng)對這一問題，電力公司可能會提高電價，從而導(dǎo)致出現(xiàn)非太陽能發(fā)電家庭用戶補貼太陽能發(fā)電家庭用戶的情況，而由于美國太陽能發(fā)電家庭用戶往往屬于高收入群體，因此可能引發(fā)“窮人補貼富人”的社會問題。
可以看出，上述現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵是，太陽能發(fā)電家庭用戶會減少來自于電力公司的電力消費。如果太陽能發(fā)電家庭用戶的電力消費總量與住宅太陽能發(fā)電量無關(guān)，那么用戶理應(yīng)減少與其利用的住宅太陽能發(fā)電量相等的來自于電力公司的電力消費。然而，太陽能發(fā)電家庭用戶的電力消費總量往往會受到其住宅太陽能發(fā)電量的影響。因為住宅太陽能發(fā)電量增加會減少太陽能發(fā)電家庭用戶的電費支出，從而降低其面對的平均電價。而平均電價下降可能會進一步誘發(fā)居民增加電力消費，即產(chǎn)生了回彈效應(yīng)。遺憾的是，對住宅太陽能發(fā)電推廣所引致的回彈效應(yīng)進行測算的文獻可謂鳳毛麟角。該文基于美國菲尼克斯市的居民微觀數(shù)據(jù)，使用匹配方法（Matching Methods）與面板數(shù)據(jù)固定效應(yīng)模型，首次對美國住宅太陽能發(fā)電引致的回彈效應(yīng)大小進行了測算。進一步地，作者還對住宅太陽能發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用開展了福利分析。
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研究思路
（一）理論框架
該文基于假設(shè)居民的電力消費量是平均電價的函數(shù)，用戶安裝太陽能面板前的用電量為e0，平均電價為p0。用戶安裝太陽能面板后的太陽能發(fā)電量為es。此時，在居民總用電量保持不變的條件下，其支付的電費總額為p0（e0-es），實際支付的平均電價則為。進一步地，基于用戶電力消費的價格彈性，可得。據(jù)此，可將用戶安裝太陽能電池板后的電力消費量表示為：
根據(jù)（1）式，可以得到epost 與es 的關(guān)系為：
（2）式即為回彈效應(yīng)的表達(dá)式，度量了當(dāng)太陽能發(fā)電量增加時，因居民用電行為改變而“吞噬”的理論節(jié)電量的比例。
（二）研究樣本
該文的主要數(shù)據(jù)來源于一家名為Salt River Project（SRP）的服務(wù)于亞利桑那州菲尼克斯地區(qū)的公用事業(yè)公司。亞利桑那州擁有充足的太陽能資源，在分布式太陽能發(fā)電技術(shù)的推廣方面表現(xiàn)突出。截至2018年中期，該地區(qū)太陽能面板的安裝數(shù)量位列全美第三。
居民安裝的太陽能電表包括兩種類型：凈計量太陽能電表（Net-metered）和總計量太陽能電表（Gross-metered）。SRP服務(wù)的家庭用戶安裝的是凈計量太陽能電表，此類用戶的太陽能發(fā)電先由用戶自己使用，余下的部分出售給電力公司，而總計量太陽能電表用戶則將太陽能發(fā)電全部出售給電力公司。
（三）數(shù)據(jù)描述
作者得到了以下四方面的數(shù)據(jù)樣本。
（1）由SRP提供的住宅設(shè)備和技術(shù)（簡稱RET）調(diào)查數(shù)據(jù)。該調(diào)查開展于2014年初，共獲得了16000個完整的電力用戶樣本（不限于太陽能發(fā)電用戶），內(nèi)容涉及用戶詳細(xì)的人口狀況、建筑物特征、家用電器和節(jié)能設(shè)備以及能源消費行為等信息。
（2）參與RET調(diào)查的太陽能發(fā)電用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。包括2013-2017年太陽能發(fā)電用戶的每小時發(fā)電量、發(fā)電設(shè)施安裝日期、單位發(fā)電成本、發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模以及融資模式（購買或租賃）等詳細(xì)信息。
（3）參與RET調(diào)查的所有用戶2013-2017年的高頻（每15分鐘）電表數(shù)據(jù)。
（4）樣本家庭用戶的每日電表數(shù)據(jù)。
作者對上述數(shù)據(jù)進行了整合，最終形成了2013-2017年的家庭用戶面板數(shù)據(jù)。由于逐時數(shù)據(jù)因信息不全而無法被用于計算用戶的電力消費總量，作者在估計回彈效應(yīng)時使用了逐日面板數(shù)據(jù)，而逐時數(shù)據(jù)則被用于環(huán)境收益分析。
（四）實證策略
（1）回彈效應(yīng)測算
作者采用的研究樣本包含277戶安裝凈計量太陽能電表的用戶。為了從非太陽能發(fā)電用戶中為太陽能發(fā)電用戶尋找合適的對照組，作者基于用戶特征，采用傾向得分匹配（Propensity Score Matching，PSM）方法與廣義精確匹配（Coarsened Exact Matching，CEM）方法對樣本進行了匹配，并構(gòu)建了如下固定效應(yīng)模型：
（3）式中，Consid為i用戶d日的電力消費量；kwhisd是i用戶d日的太陽能發(fā)電量；pid為基于邊際電價計算的i用戶d日的平均電價；f(HDDid)和f(CDDid)分別是采暖度日數(shù)與制冷度日數(shù)的樣條函數(shù)（Spline Function），用于控制溫度變化；Holidayd是法定假日控制變量；為誤差項。同時，（3）式還包含了Day of month、Day of week與Day of year 等3個時間固定效應(yīng)，以及居戶-年度固定效應(yīng)，作者認(rèn)為可以很大程度上緩解內(nèi)生性問題。此外，作者使用了用戶層面的聚類穩(wěn)健的標(biāo)準(zhǔn)誤。
在（3）式的設(shè)定下，度量了每增加1單位的太陽能發(fā)電量所引起的居民電力消費總量的變化。由上述理論分析可知，等于用電需求的價格彈性，根據(jù)即可計算出回彈效應(yīng)。除了（3）式所示的基準(zhǔn)回歸模型外，作者還進行了大量的穩(wěn)健性檢驗及異質(zhì)性分析，感興趣的讀者可以自行閱讀原文。
（2）福利分析
在測算回彈效應(yīng)的基礎(chǔ)上，作者還針對消費者剩余及環(huán)境收益開展了福利分析，用于評價回彈效應(yīng)對社會福利的影響程度。其中，由已知參數(shù)和變量表示的消費者剩余變化公式為（推導(dǎo)過程見原文）：
分布式太陽能發(fā)電在計算安裝太陽能面板帶來的環(huán)境收益時，作者首先使用逐時數(shù)據(jù)估計了安裝太陽能面板對用戶電網(wǎng)購電量的影響，進而將購電量的變化量乘以電力公司供電的邊際排放系數(shù)，最后計算得到住宅安裝太陽能面板所帶來的環(huán)境收益。
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主要結(jié)論
（1）住宅太陽能發(fā)電量增加會通過改變用戶的用電行為而影響其電力消費量，從而產(chǎn)生回彈效應(yīng)。具體而言，住宅太陽能發(fā)電量每增加1千瓦時，太陽能發(fā)電用戶的電力消費總量將增加0.18千瓦時，即回彈效應(yīng)的大小為18%。
（2）采用太陽能面板后，平均每家用戶每年將增加972美元的消費者剩余。如果忽略回彈效應(yīng)，消費者剩余的變化將被高估12%。
（3）平均而言，每個太陽能面板的安裝每年將通過減少相應(yīng)的CO2、SO2、NOX以及顆粒物等空氣污染排放物而增加122美元（2000年價格）的環(huán)境收益。如果忽略回彈效應(yīng)，環(huán)境收益將被高估33%。
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簡要評論
該文與已有文獻相比，其貢獻主要表現(xiàn)在如下三個方面。
（1）該文首次為美國住宅太陽能發(fā)電引起的回彈效應(yīng)提供了經(jīng)驗證據(jù)。作者將能源回彈效應(yīng)理論引入太陽能發(fā)電領(lǐng)域，為理解分布式太陽能發(fā)電設(shè)備的投入和推廣提供了全新視角。
（2）該文首次使用高頻（逐日與逐時）微觀數(shù)據(jù)測算了住宅太陽能發(fā)電引起的回彈效應(yīng)。使用高頻數(shù)據(jù)具有如下優(yōu)勢：第一，高頻數(shù)據(jù)為計量模型引入更靈活的固定效應(yīng)提供了可能，有助于控制更多的不可觀測因素，提高估計結(jié)果的準(zhǔn)確性；第二，由于傳統(tǒng)發(fā)電方式造成的邊際環(huán)境損害在一天中的不同時段存在差異，逐時數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確地評估采用太陽能面板帶來的環(huán)境收益。
（3）該文首次針對凈計量太陽能電表用戶測算了太陽能發(fā)電引起的回彈效應(yīng)。由于凈計量太陽能電表用戶與總計量太陽能電表用戶從太陽能發(fā)電中獲取收益的方式存在差異，回彈效應(yīng)的大小及發(fā)生機制也可能不同。
總體而言，該文是一篇選題新穎、論證嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)佳作。其亮點主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)與研究設(shè)計兩個方面，作者不僅使用了居民層面的逐時與逐日的高頻微觀數(shù)據(jù)，還在識別策略方面對內(nèi)生性問題進行了詳細(xì)討論，并借助機器學(xué)習(xí)等前沿方法進行了大量的穩(wěn)健性檢驗及異質(zhì)性分析，其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嵶C策略設(shè)計和論證過程均值得學(xué)習(xí)。但是，該文扎實的實證研究工作也從一個側(cè)面襯托出該文在理論研究方面還不能令人滿意，尤其缺乏對“回彈效應(yīng)”的內(nèi)涵及發(fā)生機制的理論闡釋。具體而言，作者認(rèn)為其測算的回彈效應(yīng)涉及直接回彈效應(yīng)與間接回彈效應(yīng)兩個方面，但該文的論證始終圍繞電力消費進行，并沒有考察住宅太陽能發(fā)電對其它種類能源消費的影響。同時，該文的理論框架是基于價格彈性理論構(gòu)建的，無法反映平均電價下降所引致的替代效應(yīng)與收入效應(yīng)等直接回彈效應(yīng)的發(fā)生機制，從而使得該文的研究工作略有遺憾。
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