中國工業(yè)能源消費的分解分析

蘇興國

摘要：為了定量分析控制生產(chǎn)規(guī)模、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高能源效率等三個方面的節(jié)能舉措對工業(yè)節(jié)能的影響，文章使用“自底而上”的“多層次分步對數(shù)均值Divisia指數(shù)”（MH-LMDI）法完全分解2002年-2010年工業(yè)能源消費。研究結(jié)果表明：2002年-2005年，工業(yè)能源消費大增主要歸因于生產(chǎn)效應(yīng)和子強度效應(yīng)，結(jié)構(gòu)效應(yīng)起到了一定的緩沖作用；2005年-2010年，只有生產(chǎn)效應(yīng)是驅(qū)動工業(yè)能源消費的動力，子強度效應(yīng)是降低能源消費的主要動力，其次是結(jié)構(gòu)效應(yīng)。退出金屬冶煉及壓延加工業(yè)，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，化學(xué)工業(yè)等重點能耗制造業(yè)的落后產(chǎn)能，提高其資本存量的能效水平是未來節(jié)能的主要途徑。

關(guān)鍵詞：工業(yè)能源消費；MH-LMDI；生產(chǎn)效應(yīng)；子結(jié)構(gòu)效應(yīng)；子強度效應(yīng)

一、 引言

結(jié)構(gòu)性來看，中國能源消費最大的行業(yè)是工業(yè)，占到能源消費的七成左右。隨著工業(yè)產(chǎn)出規(guī)模的不斷增長，萬元工業(yè)增加值能耗有所降低，但能源消費總量仍在增加，到2012年達(dá)到25億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（tce）。在國家節(jié)能減排工作中，工業(yè)首當(dāng)其沖。宏觀的工業(yè)節(jié)能減排路徑有三個：控制生產(chǎn)規(guī)模、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高能源效率。具體而言，控制高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)的增長；調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加大淘汰電力、鋼鐵、電解鋁、鐵合金、焦炭等工業(yè)行業(yè)落后產(chǎn)能的力度；依靠科技、加快技術(shù)開發(fā)和推廣，提高能源效率。

立足工業(yè)分析能源節(jié)約及其效果，需要借助于一個分析測算框架將這三大路徑納入其中，結(jié)構(gòu)分解是最恰當(dāng)?shù)姆椒?。指?shù)分解分析（Index of Decomposition Analysis， IDA）是一種比較有效的方法，但在具體算法及應(yīng)用上需要改進(jìn)。基于改進(jìn)后的指數(shù)分解分析，在不同分類層次上量化上述三大路徑的具體效果，另外還可以據(jù)此進(jìn)行情景預(yù)測。

國內(nèi)外有大量的文獻(xiàn)研究能源消費的影響因素。從研究方法看，有計量模型、結(jié)構(gòu)分解分析（Input-output Structural Decomposition Analysis， SDA）和指數(shù)分解法。這三類方法各有利弊，計量模型雖然可以探究多個因素對能源消費的綜合影響，但缺陷在于結(jié)果不能清晰比較各因素影響程度的大小。SDA可以分解出更多的效應(yīng)，但部分效應(yīng)含義不明確。IDA因為其原理簡單、容易理解、便于使用而被廣泛應(yīng)用，該方法強調(diào)指數(shù)理論的含義和分解規(guī)范。常用的指數(shù)分解法有Laspeyre指數(shù)、Paasche指數(shù)、均值Divisia指數(shù)（AMDI）、Fisher理想指數(shù)、對數(shù)均值Divisia指數(shù)（LMDI）等。其中，LMDI有著一系列優(yōu)良的性質(zhì)：不僅有著較好的理論基礎(chǔ)、適用性強、結(jié)果容易解釋，能夠?qū)崿F(xiàn)完全分解，而且通過因素互換、時間互換等檢驗。

但使用LMDI分解分析能源消費的研究普遍存在幾個問題：（1）研究往往是在選定水平上給出分解結(jié)果，分解效果的優(yōu)劣取決于水平選擇的合適與否。許多研究選擇活動水平數(shù)據(jù)過于綜合，例如對中國或地區(qū)能源消費的分解分析局限于三次產(chǎn)業(yè)或六大行業(yè)，與分解分析應(yīng)盡量使用基礎(chǔ)觀察值相悖。而對工業(yè)能源消費或能源強度的分解分析往往分為36個行業(yè)；（2）未能在分解分析中準(zhǔn)確分析對能源消費有絕對影響的能源密集型行業(yè)。有研究將制造業(yè)分為高能耗和低能耗行業(yè)，對能源強度做分解分析；（3）有些研究存在數(shù)據(jù)口徑不一致的問題。例如產(chǎn)出數(shù)據(jù)是國有及規(guī)模以上非國有企業(yè)的數(shù)據(jù)，而能源消費是全口徑數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分層的不同會導(dǎo)致不同的分解效果。在中國三層次能源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，Ma和Stern使用LMDI分解分析能源效率變化，結(jié)果顯示綜合層次的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和“更優(yōu)層次”的結(jié)構(gòu)效應(yīng)差距較大，有些甚至相反。Petrick基于德國工業(yè)子部門和工廠水平的數(shù)據(jù)對二氧化碳排放變化做分解分析，結(jié)果顯示不同層次分解得到的結(jié)構(gòu)效應(yīng)作用方向相同。為避免“更好分解水平”問題，保證分析結(jié)果在不同層次的一致性，可以使用MH-LMDI（Multilevel-Hierarchical logarithmic mean Divisia Index）模型進(jìn)行分步分解。下文使用MH-LMDI模型“自底而上”地對2002年～2010年中國工業(yè)能源消費進(jìn)行分解分析，并結(jié)合能源強度高的重點耗能行業(yè)進(jìn)行綜合分析。

二、 數(shù)據(jù)與方法

1. 數(shù)據(jù)來源及處理。增加值數(shù)據(jù)來源有三個：一是《中國統(tǒng)計年鑒》，包括名義工業(yè)增加值以及采礦業(yè)、制造業(yè)和電力、燃?xì)馀c水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)增加值以及相應(yīng)的平減指數(shù)，例如工業(yè)增加值指數(shù)、工業(yè)各行業(yè)的工業(yè)品出廠價格指數(shù)等；二是2002年、2005年、2007年和2010年等四年的投入產(chǎn)出表，包括40個行業(yè)的增加值；三是分行業(yè)工業(yè)能源消費量，來自《中國能源統(tǒng)計年鑒》。由于數(shù)據(jù)的來源不同，基本分類有差異，所以需要做統(tǒng)一口徑處理。

（1）以2010年投入產(chǎn)出表的工業(yè)行業(yè)劃分為基準(zhǔn)歸并其他年份投入產(chǎn)出表。2010年的投入產(chǎn)出表中，工業(yè)分為采礦業(yè)、制造業(yè)和電力、燃?xì)馀c水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。其中，采礦業(yè)應(yīng)包含6個大類，合并為4個大類；制造業(yè)應(yīng)包含31個大類，合并為16個大類；電力、燃?xì)馀c水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)包含3個大類。

（2）以投入產(chǎn)出表中的工業(yè)行業(yè)劃分為標(biāo)準(zhǔn)，歸并《中國能源統(tǒng)計年鑒》中工業(yè)分行業(yè)能源消費量。根據(jù)《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類及代碼（GB/T4754-2002）》的劃分標(biāo)準(zhǔn)做適當(dāng)?shù)暮喜ⅰ＝?jīng)合并得到的子行業(yè)有金屬礦采選業(yè)、非金屬礦及其他礦采選業(yè)、食品制造及煙草加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、交通運輸設(shè)備制造業(yè)、工藝品及其他制造業(yè)（含廢品廢料）等。

（3）為了保證可比性，以最早的研究年份為基準(zhǔn)得到不變價工業(yè)增加值。

2. MH-LMDI分解法。假設(shè)工業(yè)分為m個行業(yè)（第一層分類L1），行業(yè)i中又包含ni個子行業(yè)（第二層分類L2），則工業(yè)總的能源消費E可以做如下分解：

其中，Ei和Qi分別是行業(yè)i的能源消費和生產(chǎn)規(guī)模，Si是行業(yè)i占工業(yè)增加值的比重，而Ii是行業(yè)i的能源強度。Eij和Qij分別是行業(yè)i中第j個子行業(yè)的源消費和生產(chǎn)規(guī)模，Sij是行業(yè)i中子行業(yè)j的產(chǎn)出占比，而Iij則是能源強度。

假定從基準(zhǔn)年份O到目標(biāo)年份T工業(yè)能源消費的變化由生產(chǎn)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強度等三個因素驅(qū)動，能源強度又分為子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和子產(chǎn)業(yè)能源強度?；诶奂拥腎DA模型，具體分解如下：

LMDI的累加模型可以看出絕對量的變化，另外還有乘法模型能看出相對變化情況。

三、 結(jié)果分析

1. MH-LMDI分解結(jié)果。首先，從橫向來看不同的時間段影響工業(yè)能源消費的效應(yīng)（見表1）。2002年～2005年，生產(chǎn)效應(yīng)和子強度效應(yīng)是能源消費暴增的主要原因，而子結(jié)構(gòu)效應(yīng)起到了很好的緩沖作用。該段時間內(nèi)，能源消費量平均以12.83%的速度逐年遞增，凈增加6.46億tce。其中，工業(yè)生產(chǎn)效應(yīng)4.91億tce，結(jié)構(gòu)效應(yīng)0.04億tce，強度效應(yīng)1.52億tce。子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)-0.52億tce，是第一大節(jié)能手段。子行業(yè)能源強度為2.04億tce，是能源消費的主要驅(qū)動力。2005年～2010年，生產(chǎn)效應(yīng)是工業(yè)能源消費增加的主要原因，能源節(jié)約的主要動力來自強度效應(yīng)，其次是子結(jié)構(gòu)效應(yīng)。2007年～2005年和2010年～2007年兩個時間段內(nèi)，生產(chǎn)效應(yīng)和強度效應(yīng)相近。子結(jié)構(gòu)效應(yīng)分別是-0.25億、-0.73億tce，子強度效應(yīng)則分別是-3.27億和-2.1億tce。

其次，從縱向來看影響工業(yè)能源消費的不同效應(yīng)隨時間的變化。生產(chǎn)效應(yīng)是推動工業(yè)能源消費的主要驅(qū)動力。就生產(chǎn)效應(yīng)而言，2005年是2002年1.442 8倍，2007年是2005年的1.442 2倍，2010年是2007年的1.321 1倍。累計而言，2010年是2002年的2.7471倍。結(jié)構(gòu)效應(yīng)不明顯，子結(jié)構(gòu)效應(yīng)是節(jié)能的重要來源。2005年工業(yè)的子結(jié)構(gòu)效應(yīng)是2002年的0.962 0倍，2007年是2005年的0.986 3倍，2010年是2007年的0.966 5倍。概而言之，2010年工業(yè)子結(jié)構(gòu)效應(yīng)是2002年的0.915 5倍，相對節(jié)能1.89億tce。工業(yè)能源強度變化引起的強度效應(yīng)先正后負(fù)，逐步成為節(jié)能的主要手段。可以使用能源表現(xiàn)指數(shù)（Energy Performance Index，EPI），即MH-LMDI乘法模型計算得出的子強度效應(yīng)，來反映能源效率的變動。2005年能源效率相對2002年降低了16.43%，導(dǎo)致工業(yè)能源消費增加2.04億tce；2007年相對2005年的能源效率提高了16.29%，工業(yè)能源消費降低了3.27億tce；2010年相對2007年提高了9.12%，能源消費降低了2.07億tce。

2. 工業(yè)中主要能耗行業(yè)強度效應(yīng)。從消費總量看，工業(yè)能源消費最大產(chǎn)業(yè)是制造業(yè)，占到工業(yè)能源消費的80%左右。增量角度看，研究年份內(nèi)制造業(yè)能源消費增量占到工業(yè)增量的八五成左右。2010年，占制造業(yè)能源消費八成的四個產(chǎn)業(yè)是金屬冶煉及壓延加工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，是僅有的能源強度高于制造業(yè)平均水平的產(chǎn)業(yè)。該四個產(chǎn)業(yè)強度效應(yīng)的變化對工業(yè)的能源消費有著決定性影響。

從工業(yè)子產(chǎn)業(yè)的子強度效應(yīng)看，2005年較2002年，金屬冶煉及壓延加工業(yè)的強度效應(yīng)幾乎等同于制造業(yè)的子強度效應(yīng)，高達(dá)15 176萬tce。由于該產(chǎn)業(yè)的能源強度一直處于高位，所以2010年較2002年，該產(chǎn)業(yè)強度效應(yīng)依然高達(dá)9 821萬tce。2005年～2010年間，該四個產(chǎn)業(yè)的強度效應(yīng)卻成了制造業(yè)節(jié)能的主要來源。2007年～2005年主要是金屬冶煉及壓延加工業(yè)（-8 253萬tce）和非金屬礦物制品業(yè)（-6 117萬tce），2010年～2007年主要是化學(xué)工業(yè)（-7 918萬tce）。

四、 結(jié)論與討論

通過MH-LMDI分解分析，將工業(yè)能源消費分解為五大效應(yīng)：生產(chǎn)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、強度效應(yīng)、子結(jié)構(gòu)效應(yīng)和子強度效應(yīng)。分解分析結(jié)果表明，生產(chǎn)效應(yīng)的規(guī)模已經(jīng)開始降低，但仍是推動工業(yè)能源消費的主要動力；結(jié)構(gòu)效應(yīng)是節(jié)能降耗長期有效的途徑，工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整仍需深化；工業(yè)強度效應(yīng)因能源強度的變化，作用方向會不同，但能源效率提高已成趨勢，高能耗制造業(yè)能源效率不斷提高，節(jié)能效果明顯。子強度效應(yīng)依賴于能源效率的提高，而能源效率的提高依賴于優(yōu)質(zhì)能源替代和技術(shù)進(jìn)步。長期來看，能源效率的提高將會導(dǎo)致高能效資本存量替代舊的低能效資本存量，大量新的、能源強度更低的產(chǎn)能將會產(chǎn)生。

本研究對工業(yè)能源消費的分解分析是對已有研究的有力補充，與已有的研究得出的結(jié)論既有一致的地方，也有獨特的地方。高能耗制造業(yè)生產(chǎn)的擴大，尤其是重化工業(yè)是工業(yè)能源消費增加的重要因素，與施鳳丹（2008）對1997年～2002年工能源消費業(yè)分解分析得出結(jié)論類似。關(guān)于工業(yè)能源消費預(yù)測，本研究只是提出了一個依托于指數(shù)分解分析，簡單易用的預(yù)測方法，其準(zhǔn)確性還有待檢驗。另外，尤其值得討論的是2002年～2005年工業(yè)能源強度不降反增的異常，有學(xué)者認(rèn)為是統(tǒng)計數(shù)據(jù)的問題，有人解釋是高能耗產(chǎn)能投資過剩導(dǎo)致的。根據(jù)制造業(yè)中金屬冶煉及壓延加工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)等主要能耗行業(yè)能源強度先升后降以及2007年后國家淘汰落后產(chǎn)能的戰(zhàn)略實施后，工業(yè)能源強度迅速降低的情形分析，筆者認(rèn)為第二種解釋更為妥當(dāng)。

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