六大高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率協(xié)同發(fā)展比較研究

吳衛(wèi)紅　王建英　張愛美

摘要：基于協(xié)同學理論，構建由技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率三個子系統(tǒng)組成的協(xié)同發(fā)展評價模型，并進行實證分析。六大高耗能產(chǎn)業(yè)2004～2014年總體協(xié)同度呈現(xiàn)上升狀態(tài)，但各產(chǎn)業(yè)均出現(xiàn)協(xié)同度下降的年份，主要是研發(fā)投入不穩(wěn)定、企業(yè)管理疏漏等造成各子系統(tǒng)有序度降低，導致產(chǎn)業(yè)協(xié)同度降低。節(jié)能效率和減排效率子系統(tǒng)之間的協(xié)同度高于其他子系統(tǒng)之間的協(xié)同度，是由于技術創(chuàng)新子系統(tǒng)有序度低，導致與技術創(chuàng)新子系統(tǒng)有關的協(xié)同度都較低，表明提高協(xié)同發(fā)展水平的關鍵在于提高技術創(chuàng)新的發(fā)展水平。各高耗能產(chǎn)業(yè)需要針對各自的短板進行改進，提高系統(tǒng)總體的協(xié)同度。

關鍵詞：高耗能產(chǎn)業(yè)；技術創(chuàng)新；節(jié)能效率；減排效率；協(xié)同

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.01.07

中圖分類號：F4241 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2017）01-0029-05

Abstract： Based on synergetic theory， this paper constructs a synergetic development evaluation model of three subsystems， these are technology innovation， energy saving efficiency and emission reduction efficiency. And then， it makes an empirical analysis of it. Results show that， the overall synergy degree of every industry from 2004 to 2014 was rising， but for every industry， it also exists decline in some years. The unstable R&D input， enterprise management oversight and weak supervision are the main reasons that caused the order degree of each subsystem declined， which finally lead to the industry synergy degree declined. Furthermore， the synergy degree between energy conservation efficiency and emission reduction efficiency subsystem are higher than others. The reason was that the technology innovation subsystems low order degree caused all the synergy degree were lower that related to it. Therefore， the key to improve the synergetic development level is to improve the technology innovation development level. And each energyintensive industry needs to overcome their weakness to increase the synergy degree of overall systems.

Key words：energyintensive industries； technology innovation； energy saving efficiency； emission reduction efficiency； synergy

我國高耗能產(chǎn)業(yè)包括六個具體的行業(yè)，分別是石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)[1]。這些行業(yè)是能源消耗和環(huán)境污染的主要來源，節(jié)能和減排的潛力也最大。技術創(chuàng)新和節(jié)能減排的相互作用是已有研究的主要內(nèi)容。在前者對后者的影響方面，蔡寧等在探索我國工業(yè)節(jié)能減排效率的研究中發(fā)現(xiàn)，具有顯著正向影響的因素主要是技術創(chuàng)新 [2]。顧阿倫等發(fā)現(xiàn)，水泥行業(yè)中技術創(chuàng)新不僅能夠有效提高節(jié)能減排效率，某些技術還可以使成本有效降低[3]。汪克亮等對我國29個地區(qū)節(jié)能減排潛力進行研究，發(fā)現(xiàn)技術進步能顯著促進區(qū)域節(jié)能減排[4]。何小鋼

等以中國36個工業(yè)行業(yè)為研究對象，結果表明技術進步對節(jié)能減排具有顯著正影響[5]。趙建安等探討了我國主要高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排潛力，以及在2020年CO2排放降低的總目標中工業(yè)節(jié)能減排的貢獻率和貢獻規(guī)模[6]。在后者對前者的影響方面，曾萍等以珠三角地區(qū)制造業(yè)企業(yè)為研究對象，發(fā)現(xiàn)節(jié)能減排能顯著拉動技術創(chuàng)新[7]。張金英等研究了低碳經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)節(jié)能減排的客觀需求會促使產(chǎn)業(yè)通過技術創(chuàng)新實現(xiàn)轉型升級[8]。

從前人研究可以看出，技術創(chuàng)新和節(jié)能減排存在相互促進作用，但二者是否協(xié)同尚待研究，因為系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展可以產(chǎn)生“1+1>2”的效果。因此，本文將構建技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率協(xié)同度模型，動態(tài)監(jiān)測我國六大高耗能產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展程度以及各高耗能產(chǎn)業(yè)間協(xié)同發(fā)展程度的差別，為我國高耗能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構轉型升級提供參考。

1技術創(chuàng)新與節(jié)能減排協(xié)同發(fā)展機理

協(xié)同學是德國物理學家哈肯提出的，研究由大量子系統(tǒng)構成的復合系統(tǒng)如何通過子系統(tǒng)間的相互作用形成有序結構[9]。將技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率三個子系統(tǒng)視為復合系統(tǒng)，高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中這些子系統(tǒng)間存在著復雜的非線性相互關系。高耗能產(chǎn)業(yè)的廢棄物主要是通過化石燃料燃燒產(chǎn)生的，因此節(jié)能效率的提高必然也會提高減排效率，而且節(jié)能效率提升能夠降低能源消耗成本，提高企業(yè)的收益，使企業(yè)有更多的資金投入到技術創(chuàng)新活動中。高昂的減排成本和有效的減排政策能夠促使企業(yè)通過減少化石燃料的燃燒提高能源效率，通過技術創(chuàng)新手段降低排放。技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率共同構成相互影響、相互促進的有機整體，如果三者協(xié)同發(fā)展將產(chǎn)生“1+1+1>3”的整體協(xié)同效應，最終促進高耗能產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

2系統(tǒng)序參量指標體系構建

本文考慮指標的科學性與實用性、系統(tǒng)性與層次性、共性與重點相結合的原則，構建技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率三個子系統(tǒng)，用這三個子系統(tǒng)的協(xié)同演進反映高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新與節(jié)能減排效率的協(xié)同，子系統(tǒng)下具體的序參量指標體系如表1所示。

在節(jié)能效率和減排效率兩大子系統(tǒng)的序參量值獲取過程中，節(jié)能和減排效率的測度是最核心的，而在測度的指標選取上需要考慮投入和產(chǎn)出兩個方面。為使測度更加準確可信，本文使用相對指標來衡量投入和產(chǎn)出：①將單位產(chǎn)值勞動力數(shù)量、單位產(chǎn)值占有資產(chǎn)量和單位產(chǎn)值能源消耗量作為投入；②產(chǎn)出指標中以高耗能產(chǎn)業(yè)各行業(yè)的單位工業(yè)產(chǎn)值表示期望產(chǎn)出 [10]，以單位產(chǎn)值廢水、廢氣和固體廢棄物排放總量表示非期望產(chǎn)出[11]。

3協(xié)同發(fā)展測度模型構建

31節(jié)能效率和減排效率計算模型

本文擬采用數(shù)據(jù)包絡方法中的SBM-DDF模型對高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能效率和減排效率進行測度[12]。

在構建效率測度模型時，以我國的高耗能產(chǎn)業(yè)作為模型中的決策單元，單一決策單元的N種投入用x表示，x=（x1，…，xN）∈R*N；M種期望產(chǎn)出用y表示，y=（y1，…，yM）∈R*M；K種非期望產(chǎn)出用b表示，b=（b1，…，bk）∈R*K；則（xt，yt，bt）表示第t時期的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，（gx，gy，gb）為方向向量，（sxn，sym，sbk）為投入和產(chǎn)出達到效率前沿面的松弛變量。據(jù)此構建的高耗能產(chǎn)業(yè)效率測度函數(shù)為：

從圖1可知，我國六大高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能效率和減排效率在2003～2014年期間總體呈上升態(tài)勢。節(jié)能效率年平均增長速率最高的是非金屬礦物制品業(yè)和電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)，均為186%；最低的是化學原料及化學制品制造業(yè)，為82%。減排效率年平均增長速率最高的是石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)，為245%；最低的是非金屬礦物制品業(yè)，為64%。減排效率的年平均增長速率普遍高于節(jié)能效率，只有非金屬礦物制品業(yè)節(jié)能效率增長率明顯高于減排效率增長率。

42高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率系統(tǒng)有序度與協(xié)同度的測度及分析

根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將六大高耗能產(chǎn)業(yè)三個子系統(tǒng)的序參量指標數(shù)據(jù)標準化處理，然后帶入式（8）、式（9），得到三個子系統(tǒng)序參量的有序度，將所得數(shù)據(jù)帶入式（10），得到六大產(chǎn)業(yè)以2003年為基年的2004～2014年技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率各子系統(tǒng)之間的協(xié)同度（見表2）。

從圖2可以看出，六大高耗能產(chǎn)業(yè)各子系統(tǒng)之間的協(xié)同度總體呈現(xiàn)明顯的提升狀態(tài)。各產(chǎn)業(yè)節(jié)能效率和減排效率子系統(tǒng)之間的協(xié)同度明顯高于其他子系統(tǒng)之間的協(xié)同度，導致這一現(xiàn)象的原因是技術創(chuàng)新的有序度低，與其相關的協(xié)同度也因此較低，也直接影響復合系統(tǒng)整體的協(xié)同度。從圖2（d）、圖2（e）和圖2（f）中可以看出，三個產(chǎn)業(yè)在最近年份均出現(xiàn)協(xié)同度下降的情況。其中黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)下降比較明顯，主要原因在于三個子系統(tǒng)的有序度均出現(xiàn)不同程度的降低，其中節(jié)能效率在2014年降低最為明顯。有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)三個子系統(tǒng)的有序度也均出現(xiàn)不同程度下降，其中下降最明顯的是技術創(chuàng)新子系統(tǒng)。電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)下降程度最不明顯，主要原因是其節(jié)能和減排效率兩個子系統(tǒng)的有序度持續(xù)增長，但技術創(chuàng)新子系統(tǒng)的有序度出現(xiàn)明顯降低，所以與技術創(chuàng)新相關的協(xié)同度均出現(xiàn)下降。因此，各產(chǎn)業(yè)應當在節(jié)能效率和減排效率發(fā)展的過程中，努力提高技術創(chuàng)新水平，只有技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率協(xié)同發(fā)展才能夠長久有效地實現(xiàn)各產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。雖然同屬高耗能產(chǎn)業(yè)，但各產(chǎn)業(yè)協(xié)同度出現(xiàn)波動的原因各不相同，需要針對具體情況采取不同的措施加以改進。

六大高耗能產(chǎn)業(yè)三個子系統(tǒng)之間的協(xié)同度對比結果見圖3。

從圖3可以看出，我國六大高耗能產(chǎn)業(yè)從2004～2014年整體來看，雖然各高耗能產(chǎn)業(yè)之間的協(xié)同度差異不是十分明顯，但是各產(chǎn)業(yè)協(xié)同度的變化形式卻存在明顯的差異。其中協(xié)同度處于穩(wěn)定上升狀態(tài)的是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，其次是電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)，但是其在2014年協(xié)同度出現(xiàn)一定程度的降低，主要是技術創(chuàng)新子系統(tǒng)的有序度降低，導致這一問題出現(xiàn)的根本原因在于2014年電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)總產(chǎn)值萎縮，其相應的利潤也出現(xiàn)下滑，因此在技術創(chuàng)新方面的投入也相應減少，導致整體技術創(chuàng)新能力出現(xiàn)降低，整個系統(tǒng)的協(xié)同度也降低。存在較大波動的是化學原料及化學制品業(yè)和非金屬礦物制品業(yè)，這兩個產(chǎn)業(yè)在2010年協(xié)同度均出現(xiàn)明顯的下降，主要原因是技術創(chuàng)新子系統(tǒng)的有序度出現(xiàn)明顯降低造成的，而技術創(chuàng)新子系統(tǒng)的有序度降低是由于未獲得穩(wěn)定的資金投入而導致研發(fā)投入降低，同時相對產(chǎn)出也降低導致的。黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)的協(xié)同度在2014年均出現(xiàn)一定程度的降低，前者是節(jié)能效率子系統(tǒng)有序度降低導致的，導致這一降低的原因主要是2014年能源價格降低，而該產(chǎn)業(yè)在六大產(chǎn)業(yè)中屬于單位產(chǎn)值能耗最高的產(chǎn)業(yè)，因此其對能源價格的敏感性最強，能源價格的降低導致其節(jié)能效率的降低；后者是技術創(chuàng)新子系統(tǒng)和減排效率子系統(tǒng)的有序度降低導致的，從2004～2014年總體來看，該產(chǎn)業(yè)的減排效率子系統(tǒng)的有序度一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，通過對數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)業(yè)在六大產(chǎn)業(yè)中屬于規(guī)模最小的產(chǎn)業(yè)，且其單位產(chǎn)值三廢排放最低，因此受到的監(jiān)管不夠嚴格，企業(yè)排放的隨意性比較強，當企業(yè)遇到經(jīng)濟環(huán)境比較差時，會通過降低減排效率來提升企業(yè)的整體效益。

5結論與啟示

基于協(xié)同學理論，構建高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新與節(jié)能效率、減排效率系統(tǒng)協(xié)同度模型，對我國六大高耗能產(chǎn)業(yè)2004～2014年技術創(chuàng)新與節(jié)能減排效率協(xié)同發(fā)展進行測度，得到如下結論：①六大高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率各子系統(tǒng)之間的協(xié)同發(fā)展水平總體均呈現(xiàn)上升的趨勢。②各產(chǎn)業(yè)的節(jié)能效率和減排效率子系統(tǒng)的協(xié)同度要明顯高于其他子系統(tǒng)之間的協(xié)同度。③各產(chǎn)業(yè)協(xié)同度的變化情況存在比較明顯的差異，發(fā)展趨勢呈平穩(wěn)上升狀態(tài)的產(chǎn)業(yè)是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)以及電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)；總體趨勢呈上升但有一定波動的是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，這兩個產(chǎn)業(yè)協(xié)同度在2014年出現(xiàn)比較明顯的下降；發(fā)展趨勢不太穩(wěn)定的是化學原料及化學制品制造業(yè)和非金屬礦物制品業(yè)，這兩個產(chǎn)業(yè)協(xié)同度在2010年出現(xiàn)十分明顯的下降。④六大高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率、減排效率協(xié)同發(fā)展水平受各自產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率子系統(tǒng)的共同影響，任何一個子系統(tǒng)的有序度波動都會影響整體的協(xié)同程度。⑤各產(chǎn)業(yè)協(xié)同度出現(xiàn)波動的原因有一定的差異，需要采取不同的措施加以解決。

研究結果表明，高耗能產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新、節(jié)能效率和減排效率三個子系統(tǒng)要實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展，要以各子系統(tǒng)的有序發(fā)展為前提，任何一方面的短板都會影響子系統(tǒng)之間的協(xié)同度。各高耗能產(chǎn)業(yè)的技術創(chuàng)新能力較低，使得與之相關的子系統(tǒng)間的協(xié)同度都較低，國家應當給予相應的資金和政策方面的支持，避免因研發(fā)投入不足影響技術創(chuàng)新子系統(tǒng)發(fā)展，進而影響該產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排效率的提高。各高耗能產(chǎn)業(yè)協(xié)同度出現(xiàn)波動的原因各自不同，如果是節(jié)能效率過低導致的，則一方面要通過技術創(chuàng)新提高節(jié)能效率，另一方面要加強企業(yè)的生產(chǎn)管理，使企業(yè)在生產(chǎn)過程中避免在現(xiàn)有技術條件下由于管理問題導致節(jié)能效率降低，影響節(jié)能效率子系統(tǒng)的發(fā)展；如果是減排效率的原因，需要加強減排效率子系統(tǒng)的發(fā)展。減排會導致企業(yè)費用增加、利潤減少，企業(yè)缺乏減排動力，因此監(jiān)管部門必須加強監(jiān)管和懲治力度，促使企業(yè)通過技術創(chuàng)新手段進行減排，在監(jiān)管過程中不能因某些產(chǎn)業(yè)規(guī)模小或排污量較低而放松監(jiān)管。各產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，應當發(fā)現(xiàn)各自的短板，進而補足短板，保持各子系統(tǒng)的均衡發(fā)展，不能顧此失彼，才能夠更加有效地促進整個系統(tǒng)的發(fā)展，最終實現(xiàn)高耗能產(chǎn)業(yè)的轉型升級。

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（責任編輯：張勇）