我國(guó)工業(yè)部門煤炭利用效率變化及其驅(qū)動(dòng)因素研究

樊靜麗 孔令斯 張 賢

(1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心，北京市海淀區(qū)，100038)

受能源資源稟賦影響，煤炭在我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。然而，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的溫室氣體排放和污染排放問題，使我國(guó)成為世界上最大的碳排放國(guó)，也導(dǎo)致近年來多個(gè)省市長(zhǎng)時(shí)間的霧霾天氣?！赌茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，到2020年煤炭消費(fèi)總量控制在41億t左右，煤炭消費(fèi)比重控制在58%以內(nèi)，并承諾到2030年左右實(shí)現(xiàn)碳排放峰值目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，除了用清潔能源來替代煤炭之外(實(shí)際上這種替代作用也是有限的)，更重要的是要提高煤炭資源的利用效率。

工業(yè)部門在全國(guó)煤炭消費(fèi)中占絕對(duì)主導(dǎo)地位，2016年工業(yè)部門的煤炭消費(fèi)總量為36.3億t，盡管2013年以來持續(xù)下降，但仍占當(dāng)年全國(guó)煤炭消費(fèi)總量的94.4%，占全部物質(zhì)生產(chǎn)部門(除生活用煤外)的比例為96.8%。因此，煤炭資源利用效率的提高重在工業(yè)部門，本文則聚焦于工業(yè)部門的煤炭利用效率變化及其驅(qū)動(dòng)因素研究。與衡量能源效率的常用指標(biāo)類似，本文用單位工業(yè)增加值煤炭消費(fèi)量的變化來反映工業(yè)用煤的利用效率。

1 文獻(xiàn)回顧

工業(yè)部門的煤炭資源利用效率問題是能源效率研究的重要組成部分，隨著節(jié)能減排任務(wù)越來越突出，能源效率問題已成為能源政策研究的熱點(diǎn)問題之一。從宏觀綜合視角，魏一鳴、廖華(2010)對(duì)七大類能源效率測(cè)度指標(biāo)做了全面總結(jié)和系統(tǒng)剖析，指出各指標(biāo)的理論基礎(chǔ)、相互關(guān)系、優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)范圍。從能源消費(fèi)的影響因素出發(fā)，林伯強(qiáng)、杜克銳(2013)研究發(fā)現(xiàn)，消除要素市場(chǎng)扭曲年均可提高10%的能源效率；孫廣生等(2012)研究結(jié)果表明，我國(guó)能源效率的主要影響因素按貢獻(xiàn)大小依次是技術(shù)進(jìn)步、投入替代變化與效率改善。還有不少學(xué)者評(píng)價(jià)并比較不同區(qū)域、不同行業(yè)的能源效率，例如Wang等(2012)和李金凱等(2012)分別利用多方向效率分析和DEA-Malmquist對(duì)我國(guó)各省的能源效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。此外，伴隨能源效率提高而來的回彈效應(yīng)問題也得到較多關(guān)注，例如， Wang、Lu(2014)和Wang等(2016)分別對(duì)我國(guó)道路交通部門和居民部門的回彈效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)證研究。

由此可見，能源效率問題的已有研究大多采用了能源總量指標(biāo)(電熱當(dāng)量法或發(fā)電煤耗法)，對(duì)能源宏觀效率指標(biāo)(如單位GDP能耗、單位總產(chǎn)出能耗)或能源要素利用效率指標(biāo)(如使用DEA方法計(jì)算的能源效率)進(jìn)行分析。然而，當(dāng)能源投入結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化時(shí)，各類能源之間的不完全替代性將導(dǎo)致能源總量效率指標(biāo)存在一些偏差。分能源品種的效率指標(biāo)能夠在一定程度上避免這種偏差。盡管它也隱含了要素之間不可替代的假設(shè)，但是對(duì)于具體能源的政策制定，分品種的能源效率分析仍然具有相當(dāng)大的意義。因此，本文考察工業(yè)部門煤炭利用效率的變化趨勢(shì)及其驅(qū)動(dòng)因素，既能彌補(bǔ)這類研究的不足，又能為我國(guó)煤炭政策的制定提供決策參考。

2 研究方法

Divisia方法是迄今為止最好的一種指數(shù)分解方法。因此，本文采用Divisia方法來分解工業(yè)部門煤炭利用效率，參考魏一鳴等(2010)研究，計(jì)算歷年單位工業(yè)增加值煤耗強(qiáng)度的公式為：

(1)

式中：It——第t年的單位工業(yè)增加值煤耗；

Et——第t年工業(yè)部門的煤炭消耗量；

Qt——第t年工業(yè)部門的增加值；

Eit——第i個(gè)工業(yè)分行業(yè)第t年的煤炭消費(fèi)量；

Qit——第i個(gè)工業(yè)分行業(yè)第t年的增加值；

Iit——能源強(qiáng)度指標(biāo)；

Sit——結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

式(1)兩邊同時(shí)對(duì)t求微分：

(2)

式(2)兩邊同時(shí)除以It：

(3)

兩邊求曲面積分，再根據(jù)單位增加值能耗定義，式(3)的曲線積分與積分路徑無關(guān)，得到：

進(jìn)一步采用Sato-Vartia指數(shù)法，將連續(xù)形式下的指數(shù)分解近似寫成離散形式，于是有：

(5)

式(5)進(jìn)一步寫成：

(8)

式中： (1+%ΔGtot)0t——0-t年間工業(yè)煤炭消耗強(qiáng)度的變化；

(1+%ΔGstr)0t——0-t年間行業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)工業(yè)煤耗強(qiáng)度的影響；

(1+%ΔGint)0t——0-t年間行業(yè)內(nèi)部煤耗強(qiáng)度對(duì)工業(yè)煤耗強(qiáng)度的影響；

(1+D)0t——?dú)埐铐?xiàng)；

%ΔGtot——總效應(yīng)；

%ΔGstr——結(jié)構(gòu)效應(yīng)；

%ΔGint——強(qiáng)度效應(yīng)。

3 數(shù)據(jù)來源及處理

由于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2015年對(duì)2000-2013年的全國(guó)能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了較大程度的調(diào)整，為保持統(tǒng)計(jì)口徑的一致性，結(jié)合最新可獲的數(shù)據(jù)，本研究的數(shù)據(jù)范圍是2000-2016年。工業(yè)部門分行業(yè)全口徑可比價(jià)增加值是本文的重要變量，本文參考陳詩(shī)一(2011)的估計(jì)結(jié)果，并根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的工業(yè)分行業(yè)12月份的月度增加值的同比累積增長(zhǎng)率，對(duì)其截止到2008年的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，從而得到2000-2016年的工業(yè)分行業(yè)不變價(jià)增加值。

此外，從2012年開始中國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用新的國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門劃分標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 4754-2011)，為保證部門劃分的一致性，將2012年后的部門進(jìn)行合并。將開采輔助活動(dòng)和其他采礦業(yè)合并為其他采礦業(yè)，將汽車制造業(yè)和鐵路、船舶、航空航天和其他設(shè)備制造業(yè)合并為交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，將其他制造業(yè)、廢棄資源綜合利用業(yè)和金屬制品、機(jī)械和設(shè)備修理業(yè)合并成為其他工業(yè)。合并后新行業(yè)的綜合增加值增長(zhǎng)率由被合并行業(yè)各自增長(zhǎng)率的加權(quán)值(權(quán)重為工業(yè)分行業(yè)銷售產(chǎn)值)得到。結(jié)合陳詩(shī)一(2011)研究結(jié)果，最后得到37個(gè)工業(yè)分行業(yè)的增加值、煤炭消費(fèi)量及其合計(jì)量，由工業(yè)煤炭消費(fèi)合計(jì)量與增加值合計(jì)量的比值(即單位工業(yè)增加值煤炭消費(fèi)量)生成煤炭宏觀效率指標(biāo)。

4 結(jié)果分析與討論

我國(guó)工業(yè)部門煤炭消費(fèi)量先增長(zhǎng)后下降，但煤炭利用效率總體上呈明顯上升趨勢(shì)，2000-2016年我國(guó)工業(yè)部門煤炭消費(fèi)及強(qiáng)度指數(shù)見圖1。煤炭消費(fèi)量從2000年的12.2億t增加到2013年的40.3億t，達(dá)到一個(gè)峰值，年均增速9.6%，但2013-2016年煤炭消費(fèi)量有所回落，到2016年降低到36.3億t，年均降速為3.4%。同時(shí)期，工業(yè)增加值持續(xù)以較快速度增長(zhǎng)，使得2000-2016年我國(guó)的單位工業(yè)增加值煤耗(工業(yè)煤耗強(qiáng)度)累積下降69.8%。工業(yè)部門單位增加值煤炭消費(fèi)量反映了工業(yè)耗煤的利用效率，工業(yè)用煤效率的改變從根本上取決于技術(shù)進(jìn)步、管理水平、能源的替代性和政府管控力度等，但這些影響因素都可以體現(xiàn)在工業(yè)內(nèi)部煤炭效率和行業(yè)結(jié)構(gòu)變化兩個(gè)方面，即效率份額和結(jié)構(gòu)份額。

圖1 2000-2016年我國(guó)工業(yè)部門煤炭消費(fèi)及強(qiáng)度指數(shù)

工業(yè)部門內(nèi)部的煤耗強(qiáng)度變化對(duì)工業(yè)煤耗強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)總體上大于結(jié)構(gòu)變化的貢獻(xiàn)。2000-2016年我國(guó)工業(yè)煤耗強(qiáng)度的因素分解結(jié)果見圖2(橫坐標(biāo)的年份表示該年與上一年相比)，除個(gè)別年份外，工業(yè)部門的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強(qiáng)度效應(yīng)均為負(fù)，且從絕對(duì)值上的強(qiáng)度效應(yīng)大于結(jié)構(gòu)效應(yīng)，2000-2016年的平均貢獻(xiàn)分別是36.3%和63.7%(假設(shè)貢獻(xiàn)率等于各分解項(xiàng)效應(yīng)占效應(yīng)之和的比例，下同)。其中，工業(yè)行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的影響幅度最大年份發(fā)生在2002-2003年，結(jié)構(gòu)效應(yīng)為-7.3%，其他年份大多在-2%～-3%左右。行業(yè)內(nèi)部煤耗強(qiáng)度效應(yīng)絕對(duì)值最大年份發(fā)生在2007年，為-13.4%，對(duì)煤耗效率提高的貢獻(xiàn)率達(dá)109.4%。

圖2 2000-2016年我國(guó)工業(yè)煤耗強(qiáng)度的因素分解結(jié)果

圖3 2000-2016年工業(yè)分行業(yè)煤耗強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)對(duì)工業(yè)煤炭強(qiáng)度的影響

2000-2016年工業(yè)分行業(yè)煤耗強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)對(duì)工業(yè)煤炭強(qiáng)度的影響見圖3，由分部門的貢獻(xiàn)可知，不同行業(yè)分解項(xiàng)的效應(yīng)及貢獻(xiàn)存在較大差異。2000-2016年工業(yè)部門結(jié)構(gòu)變化對(duì)煤耗強(qiáng)度的影響(即結(jié)構(gòu)效應(yīng))主要取決于煤炭開采與洗選業(yè)、石油、煉焦與核燃料供應(yīng)業(yè)以及電力熱力生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè)，其結(jié)構(gòu)效應(yīng)分別是-4.8%、-11.2%和-19.3%，這3個(gè)部門對(duì)整個(gè)工業(yè)部門結(jié)構(gòu)效應(yīng)和總效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為87.1%和32.1%。這3個(gè)行業(yè)都是高耗煤的能源生產(chǎn)部門，2016年占全部工業(yè)煤炭消費(fèi)的65.8%，且占工業(yè)增加值的比重在2000-2016年均有所下降，從而不難理解這3個(gè)行業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的重要貢獻(xiàn)。2000年和2016年行業(yè)煤耗所占比重見圖4，2000年和2016年行業(yè)增加值所占比重見圖5。

圖4 2000年和2016年行業(yè)煤耗所占比重

圖5 2000年和2016年行業(yè)增加值所占比重

從分部門的強(qiáng)度效應(yīng)看，僅有石油、煉焦行業(yè)的強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)工業(yè)煤耗效率起到較強(qiáng)抑制作用，對(duì)整個(gè)工業(yè)部門強(qiáng)度效應(yīng)和總效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別是-6.4%和-4.1%。而且該行業(yè)的單位增加值煤耗以年均3.3%的速度增長(zhǎng)，部分原因是由于隨著焦炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤炭原料投入增加明顯，使該行業(yè)單位增加值煤耗增加，抵消了部分強(qiáng)度效應(yīng)。更加細(xì)化的石油、煉焦行業(yè)分類數(shù)據(jù)及研究結(jié)果將有助于解釋該行業(yè)正強(qiáng)度效應(yīng)的成因。其他各部門的強(qiáng)度效應(yīng)為負(fù)，其中絕對(duì)值最大的是電力、熱力生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)，成為整個(gè)工業(yè)部門強(qiáng)度效應(yīng)的主要來源行業(yè)，貢獻(xiàn)率達(dá)42.4%。其他貢獻(xiàn)率較高的行業(yè)還有黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、化學(xué)原料和制品業(yè)和非金屬礦物制品業(yè)，這3個(gè)行業(yè)的強(qiáng)度效應(yīng)絕對(duì)值均在10%以上，對(duì)強(qiáng)度效應(yīng)的累計(jì)貢獻(xiàn)為36.0%，且單位增加值煤耗均以7%左右的速度下降。但是，經(jīng)考察這3個(gè)行業(yè)貢獻(xiàn)大小的排序在不同年份間表現(xiàn)不同，故具體情況仍需具體考察。

5 結(jié)語

本文利用Divisia指數(shù)分解法，結(jié)合工業(yè)分行業(yè)煤炭消費(fèi)和推算的不變價(jià)增加值，分解2000-2016年我國(guó)工業(yè)行業(yè)的煤炭利用效率變化，在分解過程中尋求煤炭利用效率提高的主要源泉。本文避免了能源總量效率指標(biāo)帶來的不完全替代性偏差，同時(shí)采用了最新統(tǒng)計(jì)口徑的數(shù)據(jù)及全口徑行業(yè)增加值，使結(jié)果更有針對(duì)性和實(shí)效性。通過對(duì)17年來37個(gè)工業(yè)行業(yè)煤炭利用效率變化情況的研究，得到如下結(jié)論：從全國(guó)平均來看，工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)變化和行業(yè)內(nèi)部的煤炭效率變化對(duì)全國(guó)工業(yè)煤炭利用效率提高做出了積極的貢獻(xiàn)，強(qiáng)度效應(yīng)的貢獻(xiàn)大于結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)。不同行業(yè)間的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)煤耗效率的影響存在較大差異，煤炭采選業(yè)、石油加工、煉焦業(yè)和電力生產(chǎn)業(yè)3個(gè)部門的結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)明顯大于其他部門；石油加工、煉焦業(yè)的強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)煤耗效率提高起到較強(qiáng)的抑制作用，而電力生產(chǎn)業(yè)起到顯著的促進(jìn)作用。