蔡玎琰　郭若　趙輝

摘 要：在對(duì)中國(guó)生產(chǎn)部門(mén)能源消費(fèi)強(qiáng)度分解的基礎(chǔ)上，利用Fran?ois Lescaroux（2008）的方法、matlab數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)2001—2010年8個(gè)生產(chǎn)部門(mén)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)集中研究能源結(jié)構(gòu)、能源效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等要素分解模型。通過(guò)因素分解，重點(diǎn)分析可再生能源逐漸替代耗竭能源過(guò)程中對(duì)能源消費(fèi)強(qiáng)度的影響，實(shí)證結(jié)果表明，現(xiàn)階段可再生能源迅速增長(zhǎng)減緩了能源強(qiáng)度的下降，而主要支持能源強(qiáng)度下降的還通過(guò)提高能源的使用效率。而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)在一些時(shí)期是能源強(qiáng)度下降的因素，在有些時(shí)期為能源強(qiáng)度減緩下降或上升做出貢獻(xiàn)，其影響并不固定。針對(duì)實(shí)證分析結(jié)果提出降低中國(guó)生產(chǎn)部門(mén)能源消費(fèi)強(qiáng)度的對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)部門(mén)；能源強(qiáng)度；能源消費(fèi)；結(jié)構(gòu)分解

中圖分類(lèi)號(hào)：F12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2014）28-0001-06

引言

伴隨經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，中國(guó)面臨的能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出，提高能效、節(jié)能減排正成為當(dāng)前與未來(lái)一項(xiàng)事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局的戰(zhàn)略任務(wù)。雖然近年來(lái)中國(guó)能源消費(fèi)強(qiáng)度呈現(xiàn)整體下降的趨勢(shì)，根據(jù)中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)，中國(guó)萬(wàn)元GDP能耗由1980年的13.20噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到2010年的1.03噸標(biāo)準(zhǔn)煤，30年內(nèi)能源消耗強(qiáng)度下降了近92%。但是與同期發(fā)展國(guó)家相比，中國(guó)單位GDP能耗依然較高，根據(jù)其他學(xué)者的測(cè)算，2011年中國(guó)每百萬(wàn)美元GDP能耗為358噸標(biāo)準(zhǔn)油，是同期美國(guó)的2.38倍（150）、日本的4.4倍（81）、世界均值的2.03倍（176）。為了進(jìn)一步降低中國(guó)能源消費(fèi)強(qiáng)度，中國(guó)“十二五”規(guī)劃中繼續(xù)提出降低單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗，2015年單位GDP能耗下降16%的目標(biāo)。因此，如何降低生產(chǎn)部門(mén)能源消費(fèi)強(qiáng)度已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究課題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)如何降低能源消費(fèi)強(qiáng)度、維持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，一方面集中于能源強(qiáng)度分解因素，基本上認(rèn)同技術(shù)因素是中國(guó)能源強(qiáng)度下降的主要原因，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)變化效率卻形成兩種不同的觀點(diǎn)，部分研究結(jié)果表明結(jié)構(gòu)變化提升了能源強(qiáng)度（Lin&Polenske，1995[1]；Garbaccio等，1999[2]；史丹，2002[3]；Ma&Stern，2008[4]；鄭義等，2012[5]），另一部分研究結(jié)果表明結(jié)構(gòu)效應(yīng)降低了能源強(qiáng)度并且是下降的根本原因（Kambara，1992[6]；史丹，2003[7]；吳宗鑫、劉濱，2005；鄭若娟等，2011[8]）。另一方面集中于如何利用可再生能源逐漸替代耗竭能源，維持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，Grimaud and Rouge（2003）[9]的研究表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不能僅僅依靠石油、煤炭等耗竭能源，也應(yīng)當(dāng)將生物能、太陽(yáng)能、水電等逐漸納入能源利用范圍。劉巖等（2011）[10]運(yùn)用最優(yōu)控制理論，通過(guò)引入替代率、能源污染損失函數(shù)，建立了含資本、能源、勞動(dòng)投入的可再生能源替代的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，探討了發(fā)展對(duì)能源總需求前提下，可再生能源替代化石能源理論上的最優(yōu)動(dòng)態(tài)策略。很少有學(xué)者討論關(guān)于提升清潔能源和可再生能源的消費(fèi)比重，對(duì)于能源強(qiáng)度變化和影響能源消費(fèi)量的變化。

基于上述考慮，本文利用Fran?ois Lescaroux（2008）[11]的能源強(qiáng)度分解方法，將可再生能源與耗竭能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化納入分析框架中，以期為中國(guó)能源強(qiáng)度降低提供相應(yīng)的對(duì)策建議。

一、分析框架與模型構(gòu)建

在常用的能源強(qiáng)度分解模型中有LMDI和DIVISIA兩種方法，前者采用加法的形式，后者采用乘法的形式，但是上述兩種方法存在諸多缺陷：（1）雖然考慮到了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)能源強(qiáng)度的影響，但是沒(méi)有考慮到不同產(chǎn)業(yè)的不同能源消費(fèi)組合對(duì)能源強(qiáng)度的影響；（2）當(dāng)因素分解模型出現(xiàn)零值時(shí)，會(huì)使分解結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。因此，本文引入Fran?ois Lescaroux（2008）的多因素分解模型，同時(shí)考慮到中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和環(huán)境約束條件下，利用可再生能源逐漸替代耗竭能源對(duì)能源強(qiáng)度過(guò)程，對(duì)能源強(qiáng)度的影響以及能源效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)能源強(qiáng)度的影響，觀察經(jīng)濟(jì)危機(jī)前后和中國(guó)提倡發(fā)展清潔能源政策后對(duì)中國(guó)能源強(qiáng)度的影響。具體的模型構(gòu)建過(guò)程如下：

由能源強(qiáng)度的定義得出t時(shí)期的能源強(qiáng)度如下，

I（t）= （1）

其中，I（t）表示總的能源強(qiáng)度，E（t）表示總的能源消費(fèi)量，G（t）表示所有行業(yè)的GDP數(shù)值。總的能源消費(fèi)量可以用（2）列等式表示：

E（t）=Eij（t） （2）

則能源強(qiáng)度（1）式可變形為：

I（t）= （3）

其中，Eij（t）表示第j部門(mén)所消費(fèi)的第i種能源的數(shù)量；Gj（t）表示第j部門(mén)的總產(chǎn)出；Ej（t）表示第j部門(mén)所消費(fèi)的能源數(shù)量；為了研究能源強(qiáng)度所受到各種因素的影響，方程兩邊取對(duì)數(shù)并對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)，得到（4）式：

=（++）dt （4）

其中，aij表示第j部門(mén)所消耗的第i種能源占第j部門(mén)能源消費(fèi)的比，對(duì)（4）式的t在區(qū)間[t-1，t]積分得到（5）式：

=exp

ωij（t）

dt·exp

ωij（t）

dt·

exp

ωij（t）

dt （5）

其中ωij（t）表示權(quán)重，根據(jù)積分均值理論，方程又可列為（6）：

=··· （6）

其中，為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響；為產(chǎn)業(yè)或部門(mén)效率的影響；為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，為殘差項(xiàng)。Q（t）為總能源消費(fèi)指數(shù)，根據(jù)能源消費(fèi)指數(shù)的定義得出（7）式：

=exp

Wt

t-1（Sij）·ln

（7）

其中，Sij表示第j部門(mén)所消耗的第i中能源占總能源消費(fèi)的比重，Qj（t）為部門(mén)j的能源消費(fèi)指數(shù)，根據(jù)其定義得出：

=exp

Wt

t-1（αij）·ln

（8）

將和代入、、的等式方程得式如下：

= （9）

=exp

Wt

t-1（αj）·ln

（10）

=exp

Wt

t-1（αj）·ln

（11）

其中，αj表示第j部門(mén)能源消費(fèi)占總能源消費(fèi)的比例而上述等式中的Wt

t-1（αj）是t-1到t之間各種能源消費(fèi)比例的權(quán)重函數(shù)；本文采用幾何平均來(lái)克服權(quán)重系數(shù)所帶來(lái)的誤差：

Wt

t-1（Xk）= （12）

二、能源強(qiáng)度分解

（一）樣本的選取與處理

國(guó)家GDP、8個(gè)行業(yè)生產(chǎn)總值、國(guó)家總的能源消費(fèi)量來(lái)源于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒（2001—2010年）、8個(gè)行業(yè)的能源消費(fèi)量來(lái)源于中國(guó)能源年鑒（2001—2010年）、《中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2001—2010年）以及中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心信息網(wǎng)上部分在線資料。耗竭能源主要包括煤炭、石油、天然氣、火電能源消費(fèi)總和；可再生能源包括水電、核電、風(fēng)電能源消費(fèi)總和。

在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，為了使能源強(qiáng)度分解不因?yàn)橛囗?xiàng)的積累而出現(xiàn)失真，本文通過(guò)選取相鄰年限的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算從而得到每年能源強(qiáng)度的相對(duì)變化減小誤差對(duì)整體的影響。同時(shí)本文認(rèn)為在計(jì)算能源強(qiáng)度分解時(shí)，在分母為零時(shí)其權(quán)重（幾何平均數(shù)）的值也為零，而最后數(shù)據(jù)的比值要與其對(duì)應(yīng)的權(quán)重相乘，其結(jié)果必然為零，所以本文將涉及比值時(shí)的零值數(shù)據(jù)代替為接近零的定值小數(shù)。

（二）能源強(qiáng)度分解

根據(jù)本文所采用的多因素分解模型，對(duì)各生產(chǎn)部門(mén)的2001—2010年能源強(qiáng)度進(jìn)行分解。從能源強(qiáng)度看，2001—2010年生產(chǎn)部門(mén)總的能源強(qiáng)度下降了47%，能源效率取得了顯著的成績(jī)，具體各生產(chǎn)部門(mén)能源強(qiáng)度變化（如下頁(yè)圖1所示）：

從下頁(yè)圖1中分行業(yè)能源強(qiáng)度變化趨勢(shì)看，8個(gè)行業(yè)的能源強(qiáng)度總體來(lái)說(shuō)是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的。農(nóng)業(yè)的能源強(qiáng)度比其他行業(yè)開(kāi)始下降的時(shí)間比較晚從2006年才開(kāi)始大幅下降，到了2010年能源強(qiáng)度比2001年下降了40%。而這主要是因?yàn)橹袊?guó)政府加大對(duì)農(nóng)業(yè)的幫扶力度，并大力減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)和提高農(nóng)民收入的，有了資金的支持使得其效率提高，能源利用率不斷提高。采掘業(yè)在2001—2010年間能源下降幅度比較大，在這十年間采掘業(yè)能源強(qiáng)度逐年下降，其2010年顯示的能源強(qiáng)度數(shù)據(jù)是其2001年的36.8%。電力、煤氣及水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)呈現(xiàn)的是開(kāi)始下降而2007年以后又有一定程度的上升。在2007—2009年間能源強(qiáng)度回升了13個(gè)百分點(diǎn)，到2010年以后情況有所改善，能源強(qiáng)度才有所回落。制造業(yè)和交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)2010年能源強(qiáng)度平穩(wěn)下到2001年能源強(qiáng)度的70.9%。建筑業(yè)的能源強(qiáng)度在2008年以后又有上升趨勢(shì)，在2008—2010年間又回升了8%。截至2010年底能能源強(qiáng)度降低最少的行業(yè)是電力、煤氣及水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，主要是因?yàn)橹袊?guó)城市化進(jìn)程使得電力、煤氣、水的需求量不斷增大造成的。而在十年間批發(fā)零售和住宿、餐飲業(yè)的能源強(qiáng)度降低最多在此期間降低了62.1%。

為了進(jìn)一步分析能源強(qiáng)度下降的影響因素，本文根據(jù)多因素模型的分解思路將能源強(qiáng)度的變化分解為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)因素、效率因素和產(chǎn)業(yè)結(jié)果變動(dòng)因素對(duì)能源強(qiáng)度變動(dòng)的影響。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出各因素對(duì)能源強(qiáng)度的影響（如表1所示）：

總體上，由表1所示，由可再生能源和耗竭能源構(gòu)成的能源變動(dòng)因素對(duì)能源強(qiáng)度的提高起到了推動(dòng)作用，中國(guó)能源強(qiáng)度的下降主要是因?yàn)樾室蛩氐挠绊?，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素對(duì)能源強(qiáng)度的影響效果不確定。

1.能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)因素。近十年來(lái)，因?yàn)楹慕吣茉吹南∪毙?，中?guó)在這期間大力提倡可再生能源的利用。可再生能源的用量增加必然使得能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在這十年里可再生能源產(chǎn)生的電能的用量從2001年的3 078.82萬(wàn)噸/標(biāo)準(zhǔn)煤增加到2010年的9 411.32萬(wàn)噸/標(biāo)準(zhǔn)煤，可再生能源產(chǎn)生的電能的消耗量增加了3倍。而相對(duì)的耗竭能源的消耗量在這十年間增加了2 倍。

而表1顯示能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)因素對(duì)能源強(qiáng)度的下降起到了反作用，而且其平均貢獻(xiàn)率達(dá)到了-30%。特別是2001—2005年，在這期間消耗的可再生能源量占消耗的總能源量比例基本沒(méi)有改變。而在這一時(shí)期能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)因素對(duì)能源強(qiáng)度的降低起到反作用貢獻(xiàn)持續(xù)偏高——平均貢獻(xiàn)率達(dá)到-45%。而在2005—2010年期的消耗的可再生能源量占消耗的總能源比例不斷提高。一方面可能是由于相對(duì)于煤炭、石油、天然氣等價(jià)格上升幅度，電力價(jià)格上漲幅度較小。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電價(jià)在2001—2010年間價(jià)格增加了30%～40%。而煤價(jià)從平均每噸150.59元漲到了453.1元增長(zhǎng)了3倍。原油價(jià)格在2003年1月份是1 857.77元/噸，而在2010年12月份是4 354.56元/噸，在這期間原油價(jià)格增漲了2.3倍。而國(guó)內(nèi)汽油價(jià)格在2003年1月份至2010年12月份從3 574元/噸漲到8 530元每噸增漲了2.4倍。一定程度上造成可再生能源的過(guò)度消費(fèi)；另一方面可能是由于可再生能源的技術(shù)創(chuàng)新成本和經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，使這類(lèi)能源的利用受到限制，而且由于配套設(shè)施的不完善，使得利用效率過(guò)低，同時(shí)這類(lèi)能源的利用范圍也受到較多限制（林壽富，2010[12]）。

2.效率因素。從圖3可以看出效率因素影響最大的是制造業(yè)，效率因素在十年內(nèi)對(duì)制造業(yè)的影響相對(duì)本產(chǎn)業(yè)在2001年能源強(qiáng)度的26.9%，特別是在2004年以后效率因素對(duì)制造業(yè)的影響明顯加大，僅2004—2010年因效率影響致使能源強(qiáng)度下降到2001年制能源強(qiáng)度的24.6%，可能的原因是在此期間國(guó)家大力推行關(guān)閉效率低下的小的、技術(shù)落后、污染嚴(yán)重的小的制造企業(yè)，鼓勵(lì)企業(yè)提高效率，并且還受到能源價(jià)格不斷提高等綜合因素的影響。從而推動(dòng)整個(gè)制造行業(yè)進(jìn)入提高能源使用效率有了明顯的提高（在2001年制造業(yè)的能源強(qiáng)度在八個(gè)行業(yè)中屬于最高）。而在2010年采掘業(yè)受效率因素影響能源強(qiáng)度降低到2001年采掘業(yè)能源強(qiáng)度的95%。其他行業(yè)的匯集在2010年時(shí)，其相對(duì)2001年能源強(qiáng)度因效率因素下降了3.6%，而其他各個(gè)行業(yè)能源強(qiáng)度受到效率影響總體成下降趨勢(shì)。而因效率因素下降最少的是建筑行業(yè)，建筑行業(yè)在效率因素的影響下相對(duì)本行業(yè)2001年能源強(qiáng)度在這十年只下降了0.7%。

從P3表1中可以看出，效率因素促進(jìn)著能源強(qiáng)度的降低，而且起到?jīng)Q定性作用。其積累效應(yīng)在短短的十年間達(dá)到-0.45754萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/億元。通過(guò)P3表1可以算出效率因素對(duì)能源強(qiáng)度的降低的平均貢獻(xiàn)率高達(dá)75%。數(shù)據(jù)顯示，能源利用效率的提高明顯降低了產(chǎn)生單位GDP所消耗的能源量。

3.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素。從圖4可以看出結(jié)構(gòu)因素對(duì)于制造業(yè)影響是不確定的而且影響幅度相對(duì)于其他行業(yè)而言是比較大的。特別是2003到2004年之間其影響的振幅達(dá)到了相對(duì)2001年能源強(qiáng)度的8%。而對(duì)于電力、煤氣、及水產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)結(jié)構(gòu)因素一直促使能源強(qiáng)度的下降，在2010年電力、煤氣、及水產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)下降到相對(duì)本行業(yè)在2001年能源強(qiáng)度的3.3%。而農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)也是在十年間因產(chǎn)業(yè)因素影響不斷下降的，其下降到本行業(yè)2001年能源強(qiáng)度的98.8%。而對(duì)于建筑業(yè)、采掘業(yè)、批發(fā)和零售貿(mào)易業(yè)、餐飲業(yè)和交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)結(jié)構(gòu)因素的影響是不確定的。其中以采掘業(yè)為例：采掘業(yè)在2001—2004年間能源強(qiáng)度因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素而降低到相對(duì)于2001年采掘業(yè)能源強(qiáng)度的99.7%，而到了2008年其能源強(qiáng)度因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素增加到相對(duì)于2001年裁軍業(yè)能源強(qiáng)度的101.2%，到2009年末能源強(qiáng)度因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響而降低微乎其微，而到2010年末能源強(qiáng)度受產(chǎn)業(yè)因素影響又回升至2001年本行業(yè)能源強(qiáng)度。

綜上所述，在影響能源強(qiáng)度的三個(gè)因素中，能源效率因素對(duì)于能源強(qiáng)度的下降貢獻(xiàn)最大。其很大程度上是由于中國(guó)能源利用效率長(zhǎng)時(shí)間處于較低的水平的緣故，據(jù)統(tǒng)計(jì)中國(guó)能源組合利用效率約為36.15%，而世界50%的平均利用效率還有較大的差距，表明中國(guó)能源效率的提高還有很大的空間。

三、對(duì)策建議

鑒于因?yàn)榭萍歼M(jìn)步使得天然氣的儲(chǔ)量有大幅增加，國(guó)內(nèi)外消費(fèi)市場(chǎng)又重新對(duì)耗竭能源的關(guān)注，同時(shí)可再生能源的技術(shù)已達(dá)到瓶頸使得可再生能源在近一段時(shí)間內(nèi)不能大量供應(yīng)和成本居高不下。而發(fā)展可再生能源已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，足見(jiàn)其重要性。本文提出以下建議：

1.加大對(duì)可再生能源技術(shù)研發(fā)的投入。世界的耗竭能源是有限的，雖然可以通過(guò)技術(shù)減緩耗竭能源儲(chǔ)量下降的速度，但是如果考慮到回彈效應(yīng)，其實(shí)技術(shù)進(jìn)步對(duì)耗竭能源消耗的量的減少是有限的。只有通過(guò)加大研發(fā)、突破技術(shù)瓶頸才能為可再生能源提供發(fā)展的動(dòng)力，才能使可再生能源在市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力。

2.建立合理的評(píng)價(jià)制度。中國(guó)發(fā)展中常常是用經(jīng)濟(jì)中的GDP指標(biāo)為社會(huì)發(fā)展的單一指標(biāo)而其中還不扣除經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境和生態(tài)成本代價(jià)。使得社會(huì)并不能正確地對(duì)事物估價(jià)，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上顯現(xiàn)出來(lái)耗竭能源帶來(lái)的環(huán)境和生態(tài)的危害所要花費(fèi)的成本。

3.在可再生能源的發(fā)展的初期需要大量的資金的支持。而且在正式運(yùn)行期間因其現(xiàn)有的成本較高而相對(duì)收益較少，國(guó)家應(yīng)對(duì)可再生能源的企業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)期的補(bǔ)貼使可再生能源企業(yè)有較高的積極性進(jìn)行生產(chǎn)。在經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼的同時(shí)應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的法律以增加對(duì)環(huán)境破壞和污染的治理力度使污染成本提高，變相地保護(hù)和鼓勵(lì)可再生能源的生產(chǎn)和消費(fèi)。

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[責(zé)任編輯 吳高君]