中國能源消費特征分析——基于完全因素分解模型的實證研究

寧 亞 東， 丁 濤， 外 岡 豐

（1.大連理工大學(xué) 能源與動力學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.日本國立埼玉大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)部，日本 埼玉 338－0875）

0 引 言

隨著改革開放政策的不斷深入，中國已經(jīng)進入了工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展階段，能源的消耗強度高，消費規(guī)模不斷擴大，供需矛盾越來越突出，對經(jīng)濟增長的約束作用越來越明顯.中國的能源消費主要用于產(chǎn)業(yè)部門（包括物質(zhì)生產(chǎn)部門和服務(wù)部門）和居民生活消費（民生部門）.居民生活消費并不直接參與國民經(jīng)濟價值的創(chuàng)造，在能源消費體系中相對獨立，需要將其與產(chǎn)業(yè)部門分開進行單獨分析.因此，選擇合適的方法研究和探討中國能源消費特征，找出影響中國產(chǎn)業(yè)部門和民生部門能源消費的主要因素，對研究中國節(jié)能效果、分析節(jié)能潛力和明確節(jié)能的重點與方向具有重要意義.

1871年Laspeyres提出了以基期價格為權(quán)重的指數(shù)分解方法，主要用來解決一些經(jīng)濟問題.到了20世紀(jì)70年代，由于石油危機的爆發(fā)，能源消費問題越來越受到關(guān)注，指數(shù)分解方法逐漸被應(yīng)用到能源消費問題的研究中.1995年，Ang總結(jié)了51篇文獻，搭建了一個Divisia指數(shù)參數(shù)分解模型框架，并將其應(yīng)用于工業(yè)能源消費的分解[1].Liu等總結(jié)了8種能源強度的指數(shù)分解方法，其中常用的因素分解方法有Laspeyres和Divisia分解方法，但是兩者均存在分解剩余項，屬于不完全因素分解，而且Divisia分解方法還存在“0”值問題，使得對數(shù)運算無法進行[2].然而，在通常情況下，剩余項往往較大.1996年，Ang等提出了一種剩余項相對較小的因素分解模型[3].在1998年，Ang等又提出了一種使用對數(shù)平均權(quán)重函數(shù)的Divisia分解法，可以實現(xiàn)完全分解，并且可以解決計算中出現(xiàn)的“0”值問題[4].1998年，Sun提出了完全分解的Laspeyres方法，解決了Laspeyres指數(shù)分解方法中剩余項的問題，并對中國1980～1994年的能源消費量、能源效率以及節(jié)能量進行了分析，并在之后又對這種方法進行了完善[5～7].之后Sterner和Raggi等又分別針對Sun提出的“聯(lián)合產(chǎn)生，平等貢獻”的理論進行了相關(guān)研究[8，9].Ang 等 詳 細(xì) 介 紹 了 LMDI（log－mean divisia index）分解方法，該方法有效解決了分解中的剩余項問題，從而避免了參數(shù)估計的主觀性和隨意性[10，11].2001年其又提出了一種新的能源分解模型——LMDIⅠ方法，該方法不但可以完全分解而且具有聚集一致性[12].國內(nèi)對指數(shù)分解分析的研究在最近幾年才開始，而且基本都屬于應(yīng)用性研究，從研究所采用的方法上來看，應(yīng)用較為普遍的是Laspeyres和Divisia分解方法.如韓智勇等將能源強度分解為結(jié)構(gòu)份額和效率份額，對中國的能源強度進行了定量分析，并得出1980～2000年中國能源強度的降低主要源自各產(chǎn)業(yè)能源利用效率的提高的結(jié)論[13].吳巧生等運用Laspeyres指數(shù)分解模型對中國能源強度進行了分解，得出中國能源強度下降主要是各產(chǎn)業(yè)能源使用效率提高的結(jié)果，結(jié)構(gòu)因素對能源消耗強度的影響要少得多，除了少數(shù)年份外，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對降低能源消耗強度的作用是負(fù)面的[14].齊志新等[15]應(yīng)用 Laspeyres指數(shù)分解模型，師博[16]應(yīng)用Refined Laspeyres指數(shù)分解模型，對中國能源強度變動的主導(dǎo)效應(yīng)也進行了研究，得出了相似的結(jié)論，即產(chǎn)業(yè)內(nèi)部尤其是工業(yè)部門能源強度的下降是總能源強度顯著改進的主要原因.

本文將中國的能源消費量劃分為產(chǎn)業(yè)部門和民生部門，并利用完全因素分解模型對1994～2009年的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分解，探討影響中國產(chǎn)業(yè)部門和民生部門能源消費的主要因素及其影響效果.

1 分析模型

1.1 產(chǎn)業(yè)部門

根據(jù)因素分解模型的建模思路，本文將影響產(chǎn)業(yè)部門能源消費量的因素分解為以下3個因素：一是經(jīng)濟因素，即經(jīng)濟的規(guī)模效應(yīng)對能源消費量的影響；二是結(jié)構(gòu)因素，即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對能源消費量的影響；三是效率因素，也稱技術(shù)因素，即能源消費強度變化對能源消費量的影響.模型如下：

式中：E為產(chǎn)業(yè)部門能源消費量，G為國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），Gi為各個產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)生產(chǎn)總值（i＝1，2，3），Ei為各個產(chǎn)業(yè)的能源消費量.這里，G為經(jīng)濟因素，Gi/G為結(jié)構(gòu)因素，Ei/Gi為效率因素.

這樣，利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以將每年能源消費量的變化量分解到以上3個因素，如下所示：

式中：Δ表示當(dāng)期與基期的差值.由于存在剩余項Δr，模型分析結(jié)果誤差較大.為了提高模型分析精度，本文根據(jù)“聯(lián)合產(chǎn)生，平等貢獻”理論，對剩余項進行分解，即采用完全因素分解模型，表達式如下：

經(jīng)濟因素

結(jié)構(gòu)因素

效率因素

在時間區(qū)間（0，t）內(nèi)，令

可將式（3）～ （5）進一步簡化，得到

則當(dāng)期與基期的能源消費變化量可表示為

1.2 民生部門

由于中國城市和農(nóng)村居民生活水平和生活方式存在很大差異，能源消費結(jié)構(gòu)相差也非常大，應(yīng)將城市和農(nóng)村分開進行分析.本文將影響民生部門能源消費量的因素分解為人口因素（人口數(shù)量變化對能源消費量的影響，用Pe表示）、經(jīng)濟因素（人均收入變化對能源消費量的影響，用Ee表示）和效用因素（單位收入能源消費量變化對能源消費量的影響，用Ue表示）.模型如下：

式中：E為民生部門能源消費總量；P為人口；G為居民收入（其中城市為可支配收入，農(nóng)村為純收入）.這里，G/P為經(jīng)濟因素，E/G為效用因素.

同樣，采用完全因素分解模型，將每年能源消費量的變化量分解到以上3個因素，表達式如下：

人口因素

經(jīng)濟因素

效用因素

則當(dāng)期與基期的民生部門能源消費變化量可表示為

2 數(shù)據(jù)來源

國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口數(shù)及人均收入等數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》，并采用最新的數(shù)據(jù)修正值（注：中國統(tǒng)計局幾次修訂有關(guān)數(shù)據(jù)），另外，考慮到變量之間的可比性，為了消除價格因素的影響，將國內(nèi)生產(chǎn)總值和收入均按2005年可比價格進行了換算.能源消費量數(shù)據(jù)來自《中國能源統(tǒng)計年鑒》，并以國家統(tǒng)計局最新的修正數(shù)據(jù)為準(zhǔn).此外，居民生活能源消費量是指商品能源消費量，不包括農(nóng)村消費的沼氣、秸稈、薪柴等非商品能源消費量.

3 分析結(jié)果

3.1 產(chǎn)業(yè)部門

按照式（6）～（8）對1994～2009年中國產(chǎn)業(yè)部門能源消費數(shù)據(jù)進行完全因素分解，結(jié)果如表1所示，各影響因素的分析結(jié)果中，正值表示能源消費量增加，負(fù)值表示能源消費量減少.另外，模型的計算值與理論值（各年能源消費量的差值）的誤差都很小，均在0.01%以內(nèi)，說明模型效果比較理想.由表1可知，經(jīng)濟因素對能源消費量變化的貢獻顯著，即經(jīng)濟的規(guī)模效應(yīng)是影響中國產(chǎn)業(yè)部門能源消費量增長的最主要因素，說明經(jīng)濟的快速增長對中國能源消費量增加的驅(qū)動效果明顯.效率因素起到了緩解能源消費量增長的作用，除2003和2004年外，都起到了節(jié)能的效果.結(jié)構(gòu)因素均為正值，說明近年來的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化拉動了能源消費量的增長，沒有實現(xiàn)節(jié)能的效果.

經(jīng)濟因素及結(jié)構(gòu)因素變化對能源消費量影響結(jié)果如表2所示，表中Ge/ΔG、Se1/ΔS1、Se2/ΔS2、Se3/ΔS3分別代表國內(nèi)生產(chǎn)總值及第一、二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重每變化1個百分點能源消費量發(fā)生相應(yīng)變化的數(shù)值，如2009年國內(nèi)生產(chǎn)總值每增加1個百分點，能源消費量則增加2 548.0×104tce，第一、二、三產(chǎn)業(yè)對應(yīng)的數(shù)值分別為630.3×104、4 490.7×104、1 000.9×104tce，其中第二產(chǎn)業(yè)的數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一、第三產(chǎn)業(yè)，分別是第一、三產(chǎn)業(yè)的7.12倍和4.49倍.由表2還可以看出，在結(jié)構(gòu)因素中，能源消費量的增加主要來自第二產(chǎn)業(yè)，說明我國第二產(chǎn)業(yè)比重的持續(xù)擴大是能源消費量增長的最直接原因，這也表明如果中國不改變過分依賴投資的經(jīng)濟增長方式和以第二產(chǎn)業(yè)（工業(yè)）為主的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的話，能源消費量的快速增加趨勢還將持續(xù)下去.

表1 影響產(chǎn)業(yè)部門能源消費變化的因素分解結(jié)果（1995～2009）Tab.1 Decomposition results of industry energy consumption change（1995－2009）

表2 因素分解結(jié)果——經(jīng)濟因素及結(jié)構(gòu)因素（1995～2009）Tab.2 Decomposition results of economy and structure factor（1995－2009）

能源消費強度變化對能源消費量的影響效果如表3所示，表中Ie1/ΔI1、Ie2/ΔI2、Ie3/ΔI3分別代表第一、二、三產(chǎn)業(yè)的能源消費強度每變化1個百分點能源消費量發(fā)生相應(yīng)變化的數(shù)值，同樣可以看出，第二產(chǎn)業(yè)的數(shù)值也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一、三產(chǎn)業(yè).即降低第二產(chǎn)業(yè)的比重和能源消費強度，節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一、三產(chǎn)業(yè).在效率因素中，多數(shù)年份的結(jié)果為負(fù)值，說明效率因素緩解了能源消費量的快速增長，起到了節(jié)能的效果.另外，由表2和3可知，結(jié)構(gòu)因素每變化1個百分點的效果要高于效率因素每變化一個百分點的效果.但從以上分析結(jié)果可以看出，1995～2009年期間，我國的節(jié)能效果主要是通過效率因素實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)調(diào)整非但沒有實現(xiàn)節(jié)能，反而增加了能源消費，主要原因是中國第二產(chǎn)業(yè)比重的擴大.這也說明了結(jié)構(gòu)調(diào)整的節(jié)能效果雖然明顯，但并不易實現(xiàn).

3.2 城市居民生活消費

按照式（10）～（12）對中國城市居民生活能源消費量進行完全因素分解，結(jié)果如表4所示.表中Pe1/ΔP1、Ue1/ΔU1、Ee1/ΔE1分別代表人口因素、效用因素、經(jīng)濟因素每變化1個百分點城市居民生活能源消費量發(fā)生相應(yīng)變化的數(shù)值，可以看出，3種因素對城市居民生活能源消費量的影響程度基本相當(dāng)，1995～2009年期間，中國城市居民生活能源消費量的減少主要體現(xiàn)在效用因素上，而人口因素和經(jīng)濟因素都推動了能源消費量的增加.隨著人民生活水平的提高，居民的生活質(zhì)量和消費水平正處在一個快速變化期，特別是城市居民的消費結(jié)構(gòu)正在形成逐步升級的變化態(tài)勢，由溫飽型向舒適型轉(zhuǎn)變，住房面積的擴大、汽車擁有量的提高、家用電器的普及等，都將推動城市居民生活能源消費量的進一步擴大.

3.3 農(nóng)村居民生活消費

同樣，對中國農(nóng)村居民生活能源消費量進行完全因素分解，結(jié)果如表5所示.表中Pe2/ΔP2、Ue2/ΔU2、Ee2/ΔE2分別 代 表 人口因素、效用 因素、經(jīng)濟因素每變化1個百分點農(nóng)村居民生活能源消費量發(fā)生相應(yīng)變化的數(shù)值，同樣可以看出，3種因素對農(nóng)村居民生活能源消費量的影響程度也基本相當(dāng).1995～2009年期間農(nóng)村居民生活能源消費量的減少主要體現(xiàn)在人口因素上，即農(nóng)村人口的減少緩解了農(nóng)村居民生活能源消費量的增加.另外，個別年份的效用因素也起到了降低能源消費量的作用.而經(jīng)濟因素則是農(nóng)村居民生活能源消費量增加的主要因素，并且有逐步擴大的趨勢.隨著農(nóng)村生活水平的提高，人均收入不斷增加，住宅面積和居住條件不斷得到改善，非商品能源（秸稈、薪柴和沼氣等）的消費量將會大幅減少，取而代之的煤炭、LPG等商品能源的消費量將不斷增加；還有各種家用電器的普及率也不斷提高，電力的消費量也在不斷擴大.今后中國農(nóng)村居民生活能源消費量還將進一步擴大.

表3 因素分解結(jié)果——效率因素（1995～2009）Tab.3 Decomposition results of efficiency factor（1995－2009）

表4 城市居民生活能源消費變化的因素分解結(jié)果（1995～2009）Tab.4 Decomposition results of urban household energy consumption （1995－2009）

表5 農(nóng)村居民生活能源消費變化的因素分解結(jié)果（1995～2009）Tab.5 Decomposition results of rural household energy consumption（1995－2009）

4 結(jié) 論

（1）產(chǎn)業(yè)部門中的經(jīng)濟因素對能源消費量變化的貢獻顯著，即經(jīng)濟的規(guī)模效應(yīng)是影響中國能源消費量增長的最主要因素.

（2）降低第二產(chǎn)業(yè)的比重和能源消費強度，節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一、三產(chǎn)業(yè).從效率因素和結(jié)構(gòu)因素的節(jié)能效果上看，結(jié)構(gòu)因素高于效率因素，但在1995～2009年期間，中國的節(jié)能效果主要是通過效率因素實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)因素非但沒有實現(xiàn)節(jié)能，反而增加了能源消費量，主要原因是中國第二產(chǎn)業(yè)比重的擴大.

（3）民生部門的能源消費量正處在快速增長階段，不論城市還是農(nóng)村，經(jīng)濟因素是民生部門能源消費量增加的主要因素.生活水平的提高、人均收入的增加、住宅條件的改善、家用電器的普及等因素都將推動中國民生部門能源消費量的快速增長.因此，引導(dǎo)消費者選擇可持續(xù)的生活方式和理念非常重要.

（4）從模型分析的結(jié)果可以看出，要想控制中國能源消費量的快速增長，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式是重要途徑，同時結(jié)構(gòu)因素和效率因素也都具有較好的節(jié)能效果，而且結(jié)構(gòu)因素的節(jié)能效果要高于效率因素的節(jié)能效果，結(jié)構(gòu)調(diào)整將成為中國未來節(jié)能的關(guān)鍵.

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