基于LMDI法的中國有色金屬行業(yè)能源消費驅(qū)動因素分析

，

(1. 中央財經(jīng)大學 財經(jīng)研究院， 北京 100081； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 發(fā)展研究中心， 北京 100037；3. 中國國土資源經(jīng)濟研究院 國土資源部資源環(huán)境承載力評價重點實驗室, 河北 廊坊 101149)

有色金屬行業(yè)不僅是重要的原材料部門，同時也是節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能的重要行業(yè)。2015年我國有色金屬行業(yè)的工業(yè)銷售產(chǎn)值、能源消費總量及終端能源消費量分別占工業(yè)的4.78%、 7.49%和7.73%?！笆濉逼陂g，我國10種有色金屬生產(chǎn)量和表觀消費量年均增長率分別為10.4%和10%，累計淘汰落后銅、鋁、鉛、鋅冶煉產(chǎn)能288、203、381、85萬t。《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》提出了到2020年非化石能源占一次能源消費比例達到15%，煤炭消費比例控制在62%以內(nèi)的目標。《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》提出嚴控鋼鐵、有色等高耗能行業(yè)產(chǎn)能擴展，淘汰落后和化解過剩產(chǎn)能，推動重點行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型?！队猩饘俟I(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》提出了到2020年規(guī)模以上單位工業(yè)增加值能耗減少18%的綠色發(fā)展目標。由此可知，把握行業(yè)能源消費情況，辨析其驅(qū)動因素及作用可以為制定科學的節(jié)能減排政策提供參考，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究現(xiàn)狀

能源消費驅(qū)動因素的分析是能源經(jīng)濟學的研究熱點之一。國內(nèi)外學者從不同角度，運用多種方法，對區(qū)域及行業(yè)的能源消費驅(qū)動因素進行了深入研究，差異在于時空、變量及方法的選擇。當前對能源消費驅(qū)動因素的研究主要采用計量分析法與因素分解法。

計量分析法主要基于區(qū)域或行業(yè)的面板數(shù)據(jù)，運用可拓展的隨機性的環(huán)境影響評估模型(STIRPAT)、 Tobit等計量回歸模型對能源消費影響因素進行回歸分析。陳海妹[1]基于多元回歸對河北省能源消費影響因素進行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟產(chǎn)出和科技水平影響較大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及人口的影響較小。張彩慶等[2]運用Tobit模型對京津冀農(nóng)村生活能源消費量影響因素進行了分析。王笑天等[3]運用IPAT等式對河南省能源消費的影響因素進行研究，得到經(jīng)濟發(fā)展是推動因素，技術(shù)進步起抑制作用的結(jié)論。譚俊濤等[4]基于協(xié)整理論和STIRPAT模型探討了中國城市化對能源消費的影響。董潔芳等[5]基于擴展的IPAT等式，利用向量自回歸(VAR)模型分析了固定資產(chǎn)投資、工業(yè)化及經(jīng)濟發(fā)展對山西省能源消費的動態(tài)影響。劉滿芝等[6]基于擴展的STIRPAT模型，探討了人口、收入、消費、政策和技術(shù)等因素對城鎮(zhèn)生活能源消費的影響。計量分析法對變量選取、數(shù)據(jù)及其處理要求較為嚴格，較少的樣本難以滿足，存在殘差項且計算復雜，應(yīng)用較為困難。

因素分解法主要運用結(jié)構(gòu)分解法(structural decomposition analysis，SDA)和指數(shù)分解法(index decomposition analysis，IDA)將能源消費分解成若干因素效應(yīng)。Ang等[7]比較了不同因素分解法的分解效果，發(fā)現(xiàn)對數(shù)平均迪氏指數(shù)(logarithmic mean Divisia index，LMDI)法可進行多因素、無殘差分解。LMDI法此后被廣泛用于資源環(huán)境研究領(lǐng)域。張興平等[8]運用LMDI法分析了北京市2005—2009年的能源消費，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)效應(yīng)起決定性增長作用，而強度效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)作用為負向。張偉等[9]分析了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟增長、能源結(jié)構(gòu)和能源效率對我國煤炭消費增長的影響。王雙英等[10]、徐國政[11]基于LMDI法從化石能耗結(jié)構(gòu)、非清潔能耗結(jié)構(gòu)、能源強度和經(jīng)濟規(guī)模方面研究了我國石油、天然氣消費影響因素。劉固望等[12]采用LMDI法分析了經(jīng)濟產(chǎn)出、能源強度、能源結(jié)構(gòu)和化石能源替代對全國及六大行業(yè)能源消費的影響。楊方圓等[13]運用LMDI法分析了2006—2011年中國高耗能行業(yè)終端能源消費情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長是增耗動力，能源效率是主要降耗因素，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作用微弱。趙卉卉等[14]運用LMDI法將廣東省生活能源消費分解成能源結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、居住面積和設(shè)備消費四大因素效應(yīng)。相比計量分析法，因素分解法從恒等式出發(fā)將能源消費分解為主要驅(qū)動因素效應(yīng)，LMDI法分解殘差很小甚至無殘差，對數(shù)據(jù)的要求較低，即使是短時期的小樣本也能滿足，計算較為方便。

能源消費驅(qū)動因素的研究主要集中在區(qū)域、 工業(yè)及單一能源角度， 缺乏對有色金屬行業(yè)的深入系統(tǒng)分析。由于不同區(qū)域、 行業(yè)在不同時段的能源消費驅(qū)動因素及其差異較大，因此，本文中基于LMDI法，從能源結(jié)構(gòu)、 能源強度、 人均產(chǎn)出及就業(yè)規(guī)模角度探討中國有色金屬行業(yè)能源消費驅(qū)動因素及其作用。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 模型方法

假設(shè)有色金屬行業(yè)能源消費模型為

(1)

(2)

式中：i為有色金屬行業(yè)涵蓋的工業(yè)行業(yè)；n為行業(yè)個數(shù)；j為能源類別；k為能源種類個數(shù)；E、Ei、Eij、Gi、Pi分別為能源消費量、第i行業(yè)能源消費量、第i行業(yè)的第j種能源消費量、第i行業(yè)產(chǎn)值、第i行業(yè)就業(yè)人數(shù)；Si、Hi、Yi、Mi分別為第i行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)、能源強度、人均產(chǎn)出、就業(yè)規(guī)模對能源消費的影響。

LMDI法是迪氏指數(shù)分解法的一種，由Ang等[15]在1998年提出，具有分解無殘差的效果，因此被廣泛應(yīng)用于因素分解研究。根據(jù)式(2)，有色金屬行業(yè)從t-1期到t期的能源消費增量ΔE可以分解為

ΔE=Et-Et-1=ΔEs+ΔEh+ΔEy+ΔEm

，

(3)

式中ΔEs、 ΔEh、 ΔEy、 ΔEm分別為能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)、能源強度效應(yīng)、人均產(chǎn)出效應(yīng)、就業(yè)規(guī)模效應(yīng)。根據(jù)LMDI法，計算公式為

(4)

(5)

(6)

(7)

2.2 數(shù)據(jù)處理

本文中研究時段為1994—2015年，有色金屬行業(yè)主要涵蓋國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)分類中的有色金屬礦采選業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，各項指標均為這2個行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值、終端能源消費量、就業(yè)人數(shù)的總和。能源消費量選擇工業(yè)分行業(yè)終端能源消費量(標準量)，選擇22種能源，數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》。采用各行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值(2012年開始，國家統(tǒng)計局不再統(tǒng)計工業(yè)總產(chǎn)值指標，2012—2015年的產(chǎn)值由工業(yè)銷售產(chǎn)值替代)，并根據(jù)2個行業(yè)的工業(yè)品出廠價格指數(shù)，以1994年為基期定基，消除物價因素。就業(yè)規(guī)模數(shù)據(jù)使用歷年的年平均就業(yè)人數(shù)。數(shù)據(jù)來源于《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》和《中國價格統(tǒng)計年鑒》。

需要說明的是，《中國能源統(tǒng)計年鑒》中有工業(yè)分行業(yè)能源消費總量(標準量)及9種主要能源消費總量(實物量)，沒有按能源種類的分行業(yè)能源消費標準量，而根據(jù)9種主要能源消費實物量折算存在重復計算問題，會導致計算的能源消費總量(標準量)比年鑒的大很多，因此選擇終端能源消費量(標準量)，占能源消費總量(標準量)的95%以上。

3 實證分析

3.1 能耗情況

有色金屬行業(yè)是傳統(tǒng)的高能耗部門，其能源消費總量占工業(yè)能源消費總量的比例呈增大趨勢，由1995年的3.53%逐步增至2015年的7.49%。圖1所示為1994—2015年有色金屬行業(yè)產(chǎn)值、能源消費及強度。由圖可知，1994—2001年有色金屬行業(yè)能源消費(終端能源消費(標準量))與行業(yè)產(chǎn)值基本同步。2002年開始，隨著我國經(jīng)濟的快速增長對有色金屬的需求日益增加，有色金屬行業(yè)也步入了繁榮期，產(chǎn)值的增長遠超過能源消費的增加，導致行業(yè)能源強度逐步減小。

能源消費、行業(yè)產(chǎn)值及能源強度單位中的t均指t標準煤。

有色金屬行業(yè)產(chǎn)值由1994年的1 479.90億元增至2015年的31 381.11億元，年均增長15.65%。同期行業(yè)能源消費由1 883.32萬t標準煤增至10 979.83萬t標準煤， 年均增長8.76%。能源強度則由1.27 t/萬元減至0.35 t/萬元(能源強度單位中的t均指t標準煤，以下同)，年均減少5.96%，見圖1。根據(jù)《有色金屬工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》提出2020年規(guī)模以上單位工業(yè)增加值能耗比2015年累計減少18%，工業(yè)增加值年均增長8%，到2020年行業(yè)產(chǎn)值將達到46 109.15億元(可比價)，能源強度需要減至0.287 t/萬元，那么2020年行業(yè)能源消費將增至13 233.33萬t標準煤，能源消費總量將比2015年增加20.52%，年均增速應(yīng)控制在3.80%以內(nèi)。從行業(yè)結(jié)構(gòu)上看，行業(yè)能源消費絕大部分集中于冶煉和壓延加工環(huán)節(jié)，占整個有色金屬行業(yè)能源消費的比例由1994年的83.74%增至2015年的94.79%。

有色金屬行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)主要為電力、原煤、焦炭和熱力，2015年占行業(yè)能源消費量的比例分別為65.26%、12.33%、5.07%和4.56%。天然氣與液化天然氣所占比例逐年增大，2015年分別為2.28%和2.82%。根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》提出的2020年非化石能源一次能源消費比例達到15%、天然氣比例達到10%以上、煤炭消費比例控制在58%以下的目標，有色金屬行業(yè)煤炭消費比例至少要減少4.11%(2015年發(fā)電總量中火力發(fā)電量占72.952%，因此電力消費比例中有47.61%由煤炭消費產(chǎn)生，加上原煤(12.33%)、洗精煤(1.76%)和其他洗煤(0.41%)，煤炭實際所占比例約為62.11%，假設(shè)電力消費比例及火力發(fā)電所占比例不變的前提下，煤炭比例需要減少4.11%)。天然氣消費比例需要提高1倍，增大4.90%。按2020年13 233.33萬t標準煤的能源消費總量估算，扣除電力中包含的47.61%，煤炭消費控制在10.39%，即1 374.94萬t標準煤，相比2015年的1 591.92萬t標準煤減少15.78%，年均降幅應(yīng)至少控制在2.89%。天然氣消費至少達到1 323.33萬t標準煤， 相比2015年的560.01萬t，增加136.31%，年均增速必須達到18.77%。

3.2 累積效應(yīng)

累積效應(yīng)反映了以1994年為基期，各驅(qū)動因素對行業(yè)能源消費增長的累積貢獻情況，屬于存量的概念。圖2所示為1995—2015年各驅(qū)動因素的累積效應(yīng)。由圖可知，人均產(chǎn)出的累積效應(yīng)為正，且逐步增大，由1995年的-375.20萬t增加到2015年的11 894.42萬t，這說明人均產(chǎn)出是推動有色金屬行業(yè)終端能源消費增加的決定性因素。行業(yè)人均產(chǎn)出由1994年的7.86萬元逐步增大到2015年的124.37萬元，增長了14.82倍，其中2015年的比2014年的增大了15.45萬元。就業(yè)規(guī)模的累積效應(yīng)變呈現(xiàn)階段性化，1998年之前為正值，1998—2003年為負值，2004年開始轉(zhuǎn)為正值，并逐步變大，到2015年為2 727.49萬t，這表明就業(yè)規(guī)模是行業(yè)能源消費第二大促進因素。行業(yè)年平均就業(yè)規(guī)模從1994年的188.26萬人增加到1996年的199.75萬人，而后下降到2002年的145.97萬人，此后逐步增加到2014年的262.79萬人，到2015年減少為252.32萬人。

圖2 1995—2015年各驅(qū)動因素的累積效應(yīng)

能源結(jié)構(gòu)的累積效應(yīng)很小，2003年僅為1.18萬t，2015年僅為31.64萬t，表明能源結(jié)構(gòu)對行業(yè)能源消費作用微弱。 從1994年到2015年， 原煤、 其他選煤的比例減少最多， 分別為23.31%和7.14%。電力和液化天然氣比例增幅最大，分別為36.38%和2.82%。能源強度的累積效應(yīng)從1997年開始轉(zhuǎn)為負值，且負向作用日益變大，這表明能源強度的下降或能源效率的提升是行業(yè)能源消費減少的最大貢獻因素。2015年行業(yè)能源強度為0.35 t/萬元，相比1994年，減少72.51%。以1994年為起點，到2015年底，有色金屬行業(yè)能源消費共增長了9 096.51萬t，能源結(jié)構(gòu)、能源強度、人均產(chǎn)出和就業(yè)規(guī)模的貢獻率分別為0.35%、-61.09%、130.76%和29.98%，見圖2。由于2020年有色金屬行業(yè)能源消費總量將比2015年至多增大2 253.50萬t標準煤，因此若按照2015年各因素的累積貢獻率，那么能源結(jié)構(gòu)、能源強度、人均產(chǎn)出和就業(yè)規(guī)模將在“十三五”期間分別貢獻7.89、-1 376.66、 2 946.68、675.60萬t。

3.3 逐年效應(yīng)

逐年效應(yīng)反映了各驅(qū)動因素在行業(yè)能源消費各年份增量中的貢獻大小，屬于流量的概念。圖3所示為1995—2015年各驅(qū)動因素的逐年效應(yīng)。由圖可知，人均產(chǎn)出的逐年效應(yīng)除1995、 2007、 2008年之外，一直處于最上方，說明除少數(shù)年份外，人均產(chǎn)出對行業(yè)能源消費增加的促進作用最大。2015年其促進作用達到最大，為1 300.64萬t。就業(yè)規(guī)模的逐年效應(yīng)作用不穩(wěn)定，1997—2002年為負值，2003—2008年為正值，2009年為負值，2010—2014年為正值，2015年又為負值。能源結(jié)構(gòu)的逐年效應(yīng)為很小的正值，2010達到最大值10.98萬t。

圖3 1995—2015年各驅(qū)動因素的逐年效應(yīng)

能源強度除了1995年和2015年的為正值外， 均為負值， 且負向作用不斷加大， 2009年達到-802.10萬t， 這也說明能源強度的減小是行業(yè)能源消費減少的最大驅(qū)動力。2015年有色金屬行業(yè)能源消費比2014年增加了1 376.01萬t標準煤，能源結(jié)構(gòu)、能源強度、人均產(chǎn)出和就業(yè)規(guī)模分別貢獻了0.12%、 39.90%、 94.52%和-25.54%。

4 結(jié)論

本文中分析了1994—2015年中國有色金屬行業(yè)能源消費情況，并運用LMDI法進行了驅(qū)動因素的研究，得出以下主要結(jié)論：

1)有色金屬行業(yè)作為高能耗的工業(yè)部門，其能源消費總量逐步增大，且所占比例大于其產(chǎn)值所占比例，節(jié)能、 降耗、 減排成為行業(yè)實現(xiàn)綠色發(fā)展的關(guān)鍵。1994—2015年有色金屬行業(yè)產(chǎn)值、能源消費和能源強度年均增長率分別為15.65%、 8.76%和-5.96%。 2015年，冶煉和壓延加工環(huán)節(jié)能耗總量所占比例高達94.79%，是行業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵所在。

2)人均產(chǎn)出的增加是行業(yè)能源消費增長的最大正向驅(qū)動因素。就業(yè)規(guī)模次之，但作用不穩(wěn)定，呈階段性變化，2015年又轉(zhuǎn)化為負向作用。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整并未起到有效減少行業(yè)能源消費的作用，基本保持微弱的正向驅(qū)動作用。能源強度的減小或能源效率的提升是行業(yè)能源消費增長的最大抑制因素，但2015年能源強度出現(xiàn)反彈，主要是行業(yè)產(chǎn)值增長放緩及能源消費的大幅增加。 若按2015年各因素的累積貢獻率及2020年的規(guī)劃目標， 則能源結(jié)構(gòu)、 能源強度、 人均產(chǎn)出和就業(yè)規(guī)模將在“十三五”期間分別貢獻7.89、-1 376.66、 2 946.68、 675.60萬t。

3)抑制有色金屬行業(yè)能源消費增長首先要嚴格控制行業(yè)產(chǎn)能，尤其是電解鋁、氧化鋁、銅冶煉等壓延與冶煉加工高耗能環(huán)節(jié)產(chǎn)能的盲目擴張。加快行業(yè)落后產(chǎn)能的淘汰和過剩產(chǎn)能的化解，提高行業(yè)在資源(能源、水、土地等)消耗與高效利用、污染(廢水、廢氣、固體廢棄物等)排放、環(huán)境(礦山環(huán)境恢復治理)治理與恢復等方面的準入門檻。其次，要大力降低能源消耗強度。制定與完善覆蓋有色金屬產(chǎn)品全生命周期的能耗標準體系，依靠科技進步，采用新技術(shù)、新方法，逐步改善采選、冶煉及加工環(huán)節(jié)的能耗，實現(xiàn)能源消耗與產(chǎn)值增長的脫鉤，以較少的能源消耗，實現(xiàn)行業(yè)經(jīng)濟的較快發(fā)展。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、 各工序間的銜接， 減少工序間能源損失， 提高余溫、 余熱的利用力度。 最后， 為了順利實現(xiàn)行業(yè)相關(guān)的“十三五”規(guī)劃目標， 行業(yè)能源消費總量控制在13 233.33萬t標準煤， 即年均增速控制在3.80%以內(nèi)，其中煤炭消費年均降幅應(yīng)至少達到2.89%，天然氣消費年均增速應(yīng)達到18.77%，行業(yè)能源強度應(yīng)減至0.287 t/萬元。