中国产业能源消费:结构、变化及效率分析——基于2002～2007年可比价投入产出表

中国产业能源消费：结构、变化及效率分析——基于2002～
2007年可比价投入产出表
乌力吉图
【摘要】本文构建了用于能源消费分析的SKYLINE模型,实证分析了2002～2007年我国43个产业部门能源消费的结构、变化及效率.研究发现:①能源消费型部门主要有6个；②上述6个部门根据能源消费结构变化及效率可分类为:能源利用效率低部门、能源利用效率高部门、能源消耗和产出同比增长部门；③2007年,我国6个能源消费型部门的生产用能源都实现了不仅满足国内生产需求,同时还满足出口需求的大转变.
【期刊名称】《工业技术经济》
【年(卷),期】2012(000)010
【总页数】8页(P54-61)
【关键词】能源消费;结构变化;效率;SKYLINE模型
【作者】乌力吉图
【作者单位】上海大学,上海200444
【正文语种】中文
【中图分类】F264
引言
当前中国正处于工业化和城市化时期,经济高速发展和人民生活水平的提高令能源需求出现了前所未有的高增长态势:中国能源消费总量从2002年的15.18亿吨标准煤增加到2007年的26.56亿吨标准煤,年平均增长率达15%。

2020年中国实现全面建设小康社会目标意味着:随着经济社会持续发展和人民生活水平不断提高,能源的供需矛盾和能源安全保障问题将日益突出,能源成为中国经济社会发展的重要制约因素。

从现有文献看,相关研究主要集中在3个领域:(1)能源消费强度变化的影响因素分析；(2)对我国省际能源效率变动的分解分析；(3)出口贸易与内涵能源的关系分析。

关于能源消费强度变化影响因素的代表性研究有:利用指数分解法(index decomposition analysis,IDA)对中国的能源消费进行分解分析 (吴巧生等,2006；齐志新等,2006)[1-2],研究表明,中国能源消耗强度下降主要是各产业部门能源使用效率提高的结果。

梁进社等 (2007)[3]基于结构分解法 (Structural DecompositionAnalysis,SDA)将1990～1995年、1997～2002年中国能源消费增长分解为中间需求效应、技术效应和最终需求效应,研究证明,技术进步和最终需求是影响能源消费的基础因素,技术效应是减少能源消费的关键因素。

在关于省际能源效率变动的分解分析方面有:魏楚等 (2007)[4]利用DEA分析方法,对我国省际全要素能源效率的差异和影响因素进行了实证检验。

屈小娥(2009)[5]基于DEA-Malmquist生产率指数,测算了1990～2006年全国30个省份的全要素能源效率及技术进步、技术效率指数。

在出口贸易与内涵能源的关系分析维度上,主要研究有:齐晔等(2008)[6]采用投入产出法估算了1997～2006年中国进出口贸易中的隐含碳。

刘强等 (2008)[7]通过46种主要出口贸易产品的研究,指出出口产品带走了大约13.4%的国内一次能源消耗,碳排放量约占全国碳排放量的14.4%。

陈迎等(2008)[8]基于投入产出表的能源分析方法,定量研究了2002～2006年中国外贸进出口商品中的内涵能源问题,发现5年间内涵能源进出口净值随着贸易顺差的扩大呈现增长的趋势。

张友国 (2009)[9]应用投入产出模型,测算了1987～2006年贸易
对中国能源消耗和SO2排放的影响。

上述文献主要存在以下问题:(1)在能源强度影响因素分析方面研究中的产业部门指的是宏观6部门,显而易见,只是在6部门层次上讨论产业部门能源消费结构及变化是远远不够的；(2)能源效率研究多采用数据包络分析 (DEA)法。

但是,DEA分析的缺点是不能解释随机误差、不能控制不可观测变量的影响 (如环境影响等),其效率值的实用性经常受到质疑,且当前对工业行业能源效率方面的研究极少；(3)在出口贸易与内涵能源关系方面研究中,依然存在加工贸易的处理问题。

介于此,本文以能源生产率 (能源强度的倒数)作为衡量能源效率的指标,通过构建用于能源消费分析的SKYLINE模型,研究2002～2007年中国43个产业部门能源消费的结构、变化及效率,并在此基础上提出相应的政策建议。

1 SKYLINE分析法
1.1 列昂惕夫SKYLINE模型
投入产出模型的SKYLINE分析法是列昂惕夫(1963)提出[10],用来分析一国产业和贸易结构的研究方法。

用矩阵表示:
这里,(I-A)-1里昂惕夫逆矩阵,表示完全消耗系数；X:国内总产出额；I:单位矩阵；A:由投入系数aij构成的投入系数矩阵,表示直接消耗系数；D:国内最终需求额；E:出口额；M:进口额。

方程 (1)可进一步分解为:
其中,XD表示国内最终需求的生产诱发额；XE表示出口需求的生产诱发额；XM 表示进口需求的生产诱发额。

从方程 (2)可得:
其中,下标i表示不同的产业部门。

方程(3)的两边用XDi相除可得:
从方程 (4)可知:如果该部门的产出除满足国内需求外,还可以满足出口需求时,意味着θi＞1,这表示自给率高于100%线的水平,此时,θMi＜θEi；相反,如该部门的产出不能满足国内需求,还需要进口时,θi＜1,表示自给率低于100%线的水平,这时,θMi ＞θEi。

因此,国内产出线 (100%线)也是该部门的自给率线。

图1中直方形宽度表示该部门的生产规模,列昂惕夫用该部门产出占总产出的比例作为衡量该部门生产规模的指标,由方程 (5)来表示:
其中,下标i表示不同的产业部门。

图1是2007年中国三部门SKYLINE分析图。

图中各部门S1、S2和S3对应方程(5)的Si；θE2、θM2和θ2分别对应方程 (4)右侧的各项。

以第2部门为例,第2部门的直方形宽度即S2所占比例最大,意味着中国的产业结构以第二产业为主；θ2在100%线以上,说明第2部门在满足国内需求外,还可满足出口需求θE2。

阴影部分θM2表示进口。

1.2 宫川SKYLINE模型
宫川 (2005)[11]将列昂惕夫的SKYLINE分析法扩展到了产出为零的部门,并且把方程 (2)的XE和XM分解为:
其中:
是进口系数,为对角要素的对角矩阵。

图1 2007年三部门SKYLINE分析图
这种双重分解对于解释不同国家之间的贸易及贸易中的隐含能源、资源是非常重要的。

将方程 (6a)、(6b)带入方程 (2)可得以下国内均衡产出模型:
根据不同的产业部门,方程 (7)又可以表述为:
下标i表示不同的产业部门。

方程 (8)的两边用XDi相除可得:
为了能够分析产出为零的部门的国内需求规模,以该部门国内需求额占国内总需求额的比例作为衡量该部门的生产规模或需求规模的指标,由方程 (10)来表示:
方程(9)和 (10)是宫川SKYLINE模型。

与列昂惕夫SKYLINE分析法不同,宫川SKYLINE模型的特点是:(1)能够分析产出为零的部门的国内需求规模；(2)宫川模型把出口需求的生产诱发额XE分解为:对国内生产的诱发部分(XE*)和对进口产品的诱发部分 (XME),同样进口需求的生产诱发额XM分解为:由国内需求诱发的进口产品 (XM*)和由出口需求诱发的进口产品 (XME)即加工贸易,由此区别了“出口诱发的国内生产额”、“出口诱发的进口额 (加工贸易)”和“国内需求诱发的进口额”。

2 能源消费分析用SKYLINE分析法
2.1 模型与数据
本文基于宫川模型构建能源分析用SKYLINE分析法。

由方程 (7)可得:
其中,:各部门的能源消耗强度系数为对角要素的对角矩阵 (单位:吨标准煤/万元)；X:部门生产用实际能源消费量。

因此方程 (11)把部门生产用实际能源消费量X分解为:满足国内需求的生产用能源消费量XD、出口需求诱发的国内生产用能源消费量XE*、国内需求诱发的进口产品在国内生产用能源消费量XM*以及出口需求诱发的进口产品在国内生产用能源消费量XME 4个因素。

其中,表示加工贸易的第 4个因
素XME,其消费和生产都不在国内,因此也不能计算为出口产品的内涵能源。

故从方程 (11)消除第4个因素XME,改写为:
根据不同的产业部门,方程 (12)又可以表述为:
以相除方程 (13)的两边,可求得方程(14),即:
方程(14)是本文构建的能源分析用SKYLINE模型。

中国对外贸易中,加工贸易占一半以上的比重,因此,消除加工贸易因素的方程(14),更适合于研究中国能源消费结构。

方程(14)显示:如果该部门的生产用能源消费量除满足国内生产需求外,还可以满足
出口需求时,意味着θi＞1,这表示能源自给率高于100%线的水平,此时,θM*i＜θE*i；相反,如该部门生产用能源消费量不能满足国内生产需求,还需要进口时,θi＜1,表示
能源自给率低于100%线的水平,这时,θM*i＞θE*i。

图中直方形宽度表示该部门能源消费规模或需求规模,本文将该部门满足国内需求生产用能源消费量占国内总需
求生产用能源消费量的比例作为衡量该部门的能源消费规模或需求规模的指标,以
方程 (15)来表示:数据方面由于投入产出表都是按当年生产者价格计算,为消除价格因素的影响,必须将现价投入产出表转化为可比价投入产出表。

本文编制了以2002年为基准年的2002～2007年可比价投入产出序列表。

分部门的能源消费数据来
自《中国统计年鉴》。

因为投入产出表和中国统计年鉴的部门分类不一致,为了使这两个方面数据的分类标准匹配,本文将2002～2007年可比价投入产出表的部门
合并为43个部门。

2.2 分析结果
图2 2002年能源消费SKYLINE分析图
图3 2007年能源消费的SKYLINE分析图
表1 2002年能源消费型部门顺序部门Se i S*i θi 1 黑色金属冶炼及压延加工业0.16 0.04 0.88 2 化学原料及化学制品制造业 0.12 0.04 0.85 3 电力、热力的生产和供应业 0.09 0.03 1.00 4 非金属矿物制品业 0.08 0.01 1.04 5 交通运输、仓储
及邮政业 0.07 0.04 1.12 6 石油加工、炼焦及核燃料加工业 0.06 0.02 0.97
表2 2007年能源消费型部门顺序部门Se i S*i θi 1 黑色金属冶炼及压延加工业0.17 0.04 1.27 2 化学原料及化学制品制造业 0.13 0.05 1.17 3 电力、热力的生产和供应业 0.12 0.06 1.13 4 交通运输、仓储和邮政业 0.10 0.04 1.25 5 非金属矿
物制品业 0.08 0.02 1.18 6 石油、炼焦及核燃料加工业 0.07 0.02 1.14
图2是2002年能源消费用SKYLINE分析图。

由横轴直方形宽度可以看出,能源消费规模最大的部门是黑色金属冶炼及压延加工业,其次分别是化学原料及化学制品
制造业、电力、热力的生产和供应业、非金属矿物制品业、交通运输、仓储及邮政业、石油加工、炼焦及核燃料加工业,这6个部门的能源消费量占全国能源消费总
量的59%以上。

图3是2007年能源消费用SKYLINE分析图。

横轴直方形宽度说明,能源消费规模最大的部门仍然是黑色金属冶炼及压延加工业,其次分别是化学原
料及化学制品制造业、电力、热力的生产和供应业、非金属矿物制品业、交通运输、仓储及邮政业、石油加工、炼焦及核燃料加工业,这6个部门的能源消费量占全国
能源消费总量的65%以上。

表1和表2分别是根据图2、图3得出的2002年、2007年的能源消费型部门。

首先看能源消费规模最大的部门黑色金属冶炼及压延工业:钢铁行业一直是我国的
支柱型产业,继1996年钢铁量跃居世界首位之后,至今保持世界第一。

表1、表2
中数据显示2002～2007年期间虽然该部门满足国内需求的生产规模S*i没有产生变化,但是该部门满足国内需求生产用能源消费规模的值在增加,意味着中国钢铁业
产量急剧上升的背后是对能源的过度投入。

钢铁业是国民经济的基础产业,也是能
源最大的消耗户,其今后的发展和能源消费增长直接关系到我国能源和环境问题,因此,提高该部门的能源利用效率是我国推进可持续发展的重要环节。

与黑色金属冶炼及压延工业面临相同窘境的是石油、炼焦及核燃料加工业,2002～2007年期间该部门的值没有变化而值从2002年的0.06增加到2007年的0.07。

化学原料及化学制品制造业是我国能源第二大消耗户,其和在2002～2007年期间都在增加,值从2002年的0.04上升至2007年的0.05；值由2002年的0.12上升到0.13,这意味着化学原料及化学制品制造业对经济增长贡献不断提高的同时对能源的需求也在同比增加。

与黑色金属冶炼及压延工业相同,化学原料及化学制品制造业也是我国国民经济主要产业之一,其继续扩张无疑对经济的发展有利,但也会导致能源供需矛盾和环境成本的持续上涨。

电力、热力的生产和供应业是我国能源第三大消耗户,其S*i值从2002年的0.03上升至2007年的0.06,Sei值由2002年的0.09上升至2007年的0.12,由此可以看出:持续的经济发展对电力、热力的生产和供应业的需求激增,电力、热力的生产和供应业对能源的需求也在同比迅速增长。

这一变化与化学原料及化学制品制造业的变化相似,但是电力、热力的生产和供应业的增长率明显高于化学原料及化学制品制造业的增长率。

参照2007年我国能源消费总量——26.56亿吨标准煤,其中,煤炭消费量占我国能源消费的比重高达70%,如果我国能源结构不能得以改善,电力部门继续不断扩张,其结果必然会引发能源紧张、电力供应不足和环境质量的恶化,我国经济社会的可持续性发展将面临严峻的挑战。

非金属矿物制品业S*i值由2002年的0.01上升至2007年的0.02,而值没有发生变化。

这说明虽然该部门为满足国内需求的生产占国内总需求的比例在扩大,但其生产用能源消费量并没有增加,这一数据信息表示:相对其他部门,非金属矿物制品业的能源利用效率在提高。

在能源消费型部门中,非金属矿物制品业的这种节能性转变对面临能源和环境双重压力的发展中国家中国来说,可以说是一个理想的结构变
化。

表1、表 2数据显示:2002～2007年期间,交通运输、仓储和邮政业为满足国内需
求的生产规模值没有变化,但是该部门为满足国内需求生产用能源消费规模的值从2002年的0.07上升至2007年的0.10,从而令其能源消费规模由2002年的第5
位上升到2007年的第4位。

交通运输、仓储和邮政业的变化类似于黑色金属冶炼及压延工业的变化,但是该部门的高增长率是其特点,意味着交通运输、仓储和邮政
业的能源利用效率比黑色金属冶炼及压延工业还要低,呈现“高能耗”、“高污染”特征。

如果交通运输、仓储和邮政业的“两高”特征得不到改善,伴随经济的发展,我国能源和环境将受到严重的挑战。

θi＞1表示,该部门生产用能源不仅能满足国内生产需求,还可以满足出口需求；θi
＜1表示,该部门生产用能源不能满足国内生产需求,还需要进口才能满足自给率100%。

2002年黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业和石油
加工、炼焦及核燃料加工业3个部门的θi值都小于1,意味着这3个部门的生产用能源消费需要进口才能满足自给率100%。

电力、热力的生产和供应业和非金属矿物制品业的θi值等于1或略高于1,意味着这两个部门的生产用能源勉强能够满足国内生产需求。

只有交通运输、仓储和邮政业的θi值为1.12,说明该部门生产用能源不仅能够满足国内生产需求,还可以满足出口需求。

2007年这些产业部门的θi
值会有什么样的变化?黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业和
石油加工、炼焦及核燃料加工业3个部门的θi值,分别从 2002年的 0.88、0.85、0.97上升至2007年的1.27、1.17、1.14；电力、热力的生产和供应业和非金属
矿物制品业的θi值由2002年的1.00和1.04增加到2007年1.13和1.18；交通运输、仓储和邮政业的θi值由2002年的1.12提高到2007年1.25,表明2007年我国6个能源消费型部门的生产用能源都实现了不仅满足国内生产需求,同时还满
足出口需求的大转变。

3 结论及政策建议
本文构建能源消费分析用SKYLINE模型,实证研究了2002～2007年期间我国产业能源消费结构的变化。

变化大致可归类为能源消费的变化和能源进出口的变化。

3.1 能源消费的变化
根据能源消费的部门特征,能源消费的变化又可分为:能源利用效率低部门、能源利用效率高部门以及能源消耗和产出同比增长部门。

属于能源利用效率低的部门包括黑色金属冶炼及压延工业、石油、炼焦及核燃料加工业及交通运输、仓储和邮政业。

其中黑色金属冶炼及压延工业是国民经济的基础产业,也是能源最大的消耗户,其今后的发展和能源消费的持续增长将直接影响到我国能源和环境问题,因此,通过提高产业集中度和产品结构调整促进该部门的能源利用效率是我国推进可持续发展的重要环节；2002～2007年期间,交通运输、仓储和邮政业呈现“高能耗”、“高污染”的特征,如果任这一态势继续发展,必定会对我国的能源与环境带来严重的影响。

因此,针对该部门制定严格的环境目标、建立和执行监督管理制度以及推动其结构优化是减轻我国能源和环境压力的重要途径。

除此之外,国家的财政、金融政策与企业自愿减量协议等节能机制有效结合,对于促进以企业为主体、政策作支撑的节能技术创新体系在高能耗企业中的形成和推广将具有举足轻重的意义。

属于能源利用效率高的部门是非金属矿物制品业。

2002～2007年期间,该部门为满足国内需求不断扩大生产规模,但是生产用能源消费量并没有增加,这意味着相对其他部门非金属矿物制品业的能源利用效率在提高。

非金属矿物制品业是我国6大能源消费型部门之一,它的这种节能性转变对我国单位GDP能耗和单位GDP的碳排放下降产生影响,可视为能源消费结构的一个理想转变。

非金属矿物制品业的节能性转变经验可以借鉴到能源利用效率低的其它部门。

但是这一变化产生的背后原因及其可持续性值得关注。

属于能源消耗和产出同比增长的部门有化学原料及化学制品制造业及电力、热力的生产和供应业。

前者是当前我国国民经济的基础产业,后者是支撑国民经济发展的主要能源部门。

中国的城市化工业化至2020年基本完成 (林伯强,2010)[12],城市化工业化的主要特征是经济增长速度快。

这表明随着经济的发展,这两个部门将继续扩张,对能源的需求也将相继扩大,考虑到我国煤炭占70%比重的能源结构,就能预知节能降耗的紧迫性和发展可替代清洁能源的必要性。

因此,一方面,根据我国能源结构的特点继续支持碳捕集与封存 (CCS)技术的研发和推广；另一方面,处于长期能源安全视角,确立可替代的、稳定的清洁再生能源是今后我国经济社会持续、稳定、健康发展的关键。

3.2 能源进出口的变化
2002年我国能源消费性部门50%或50%以上的生产用能源还是靠进口来供应。

截至2007年,这一状况有了很大的改变,我国6个能源消费型部门的生产用能源都实现了不仅能满足国内生产需求、还可以满足出口需求的大转变。

究其原因,巨大贸易逆差是出现这种大转变的主因。

考虑到进出口贸易隐含能源的平衡和能源安全问题,对能源进出口变化的应对措施为:①继续推进节能减排政策,提高产品单位能源效率；②通过产业结构和产品结构的优化,减少出口贸易的隐含能源；③推进循环经济、文化产业和服务经济,促进产业结构的转变及加大社会的就业机会；④妥善利用“汇率走势”机遇及外汇储备优势,加强对“资源、能源、技术”产品的进口和海外跨国并购力度。

参考文献
1.吴巧生,成金华.中国工业化中的能源消耗强度变动及因素分析:基于分解模型的实证分析[J].财经研究,2006,(6):75～85
2.齐志新,陈文颖.结构调整还是技术进步?[J].上海经济研究,2006,(6):8～16
3.梁进社,郑蔚,蔡建明.中国能源消费增长的分解:基于投入产出方法[J].自然资源学
报,2007,(6):854～864
4.魏楚,沈满洪.能源效率与能源生产率:基于DEA方法的省际数据比较[J].数量经济技术经济研究,2007,(9):110～121
5.屈小娥.中国省际全要素能源效率变动分解——基于Malmquist指数的实证研究[J].数量经济技术经济研究,2009,(8):29～43
6.齐晔,李惠民,徐明.中国进出口贸易中的隐含碳估算 [J].中国人口◦资源与环
境,2008,(8):8～13
7.刘强,庄幸,姜克隽,等.中国出口贸易中的载能量及碳排放量分析[J].中国工业经济,2008,(8):46～55
8.陈迎,潘家华,谢来辉.中国外贸进出口商品中的内涵能源及其政策含义[J].经济研究,2008,(7):11～25
9.张友国.中国贸易增长的能源环境代价 [J].数量经济技术经济研究,2009,(1):17～30
10.Leontief,WassilyW.Input-OutputEconomics[M].New York:Oxford University Press,1966
11.宫川幸三.スカイラインチャ一トによる产业构造分析の新たな视点 [J].产业连关-イノベ一ション&IOテクニ一ク-,2005,(2):54～56
12.林伯强,刘希颖.中国城市化阶段的碳排放:影响因素和减排策略[J].经济研
究,2010,(8):66～78。