（管理科学与工程专业论文）中国能源效率及其动态变化的研究.pdf

图序 图序 图4 。l 综合能耗强度指标和部门能耗强度指标2 9 图4 2 结构效应、部门能耗强度效应及综合能耗强度变化2 9 v 中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作 所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任 何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学 校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：猃亟圣 矽占年5 月 第1 章绪论 使可再生能源作为化石能源清洁高效的替代选择成为世界投资领域的新热点，也 推动了我国可再生能源的投资建设。我国可再生能源法颁布实施后，相关的 价格、税收、强制性市场配额和并网接入等鼓励扶持政策也相继出台，为可再生 能源发展获得较大的发展机遇和空间( 史丹，2 0 0 7 ) 。 1 1 2 中国能源经济面临的挑战 随着中国经济的较快发展和工业化：皂瑟赡啊兴攀雾酮i 酲；i | l 骅谢路醐驸剖； 鑫霹羹千亚能源冀雾攫夔喾霪凳蛸诞揪i 缉雾哩望豸冀型磊嚣薹函影鳖蓠； 硼跨兰蓑瑶罄哪孺型菰攫增强缘地。蒜蔓霍耋蓁嘴薹魍琴盒博塑f 蓁剩蓁呸 蠹。蓁薹掣专雾掣丧签滩鞭擞鍪驼霎i ；萋：嗡暇隋剑雾烈墼雾辑霜湃蕈馅i i 雾 i 无囊雾5 固薹雾砸i 耋里主錾| s 堡雕链躲翼蓁i 煞荔霪攫圳琴j 非弘鹫净粼跳；薹羹副| 羹薯萋萎荔疆鋈鎏薹i 雾裂鍪 加3 个百分点，其能源消费量的比重由1 9 9 9 年的4 2 2 提高到46 9 。除了行业集中外，能源消费的区域集聚表现得也非常明显。2 0 0 0 2 0 0 4 年，在东中西三大地区中，东部地区能源消费的比重从4 6 提高到4 8 1 ，增加 了2 个百分点。若国家统计局新的地区分类，即东部、中部、西部加上东北地区， 能源消费向东部地区集中的趋势更加明显。从2 0 0 0 年到2 0 0 4 年，东部地区能源 消费量占全国的比重提高了近4 个百分点( 史丹，2 0 0 7 ) 。 能源价格上涨，但对整个工业利润与居民生活的影响不大。能源价格水平上 涨是我国近期经济运行的一个重要特征。受国内供需关系及国际油价的影响，我 国能源价格在“十五”期间普遍上升。能源价格上涨会对企业生产成本和人民生活 也产生一定的负面影响，但是根据工业成本费用利润率的变化趋势来看，能源价 格的上涨并没有造成工业部门盈利水平的总体下降。2 0 0 2 年以来，城市居民消 费价格指数的增长幅度大大低于收入指数的增长。因此，“十五”期间，尽管我国 的能源价格有一定幅度的上升，但无论对工业生产还是对居民生活都没有产生明 显的负面影响，这也说明我国能源价格还有一定的上涨空间。 能源固定资产投资加大，可再生能源的发展环境改善。受需求与价格因素的 影响，期间我国城镇能源固定资产投资增长速度加快，2 0 0 0 2 0 0 5 年投资规模 增长了16 8 倍，在全国城镇固定资产投资的比重达到1 4 3 ，比2 0 0 0 年提高2 1 个 百分点。2 0 0 6 年前三个季度，全社会固定资产投资7 1 9 4 2 亿元，同比增长2 7 3 ， 比上年同期加快1 2 个百分点。“十五”期间，能源投资增长速度加快与中央与地方 政府均重视能源建设有着直接的关系。我国的经济增长主要依靠出口与投资拉 动，但能源固定资产投资与我国的经济增长互为因果关系：持续、高速的经济增 第l 章绪论 室气体排放对于全球气候的影响举足轻重，如果采取汇率法进行国际比较，则中 国的单位g d p 排放二氧化碳气体量为世界平均水平的4 倍( i e a ，2 0 0 6 ) ， 市场体系不完善，应急能力有待加强。中国能源市场体系有待完善，能源价 格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本。能源资源勘探开发秩 序有待进一步规范，能源监管体制尚待健全。煤矿生产安全欠账比较多，电网结 构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警 应急体系有待迸一步完善和加强( 中华人民共和国国务院新闻办公室，2 0 0 8 ) 。 从以上几个方面来看，中国能源改革之路任重而道远。为了实现可持续发展， 中国政府提出要建设资源节约型社会，通过提高整个社会利用、配置资源的效率 来降低对资源尤其是能源的消耗，并且在“十一五”规划中明确规定了单位g d p 能耗降低2 0 的约束性指标，但根据2 0 0 6 年的统计数据，2 0 0 6 年上半年我国万 元g d p 能源消耗继续上升了o 8 。当年的目标并没有实现，如何在剩下的时间 内提高能源效率、有效完成这一目标也就成为当前节能降耗工作的重中之重。 1 2 研究现状 1 9 7 8 年2 0 0 0 年期间，中国的经济增长速度受到了国际关注，然而与大多数 国家发展路径不同的是，中国在经济保持高速增长的同时，能源消费却出现了相 反的变化趋势，即能源消费增长速度减缓，国民经济的能源消耗强度持续下降。在 1 9 9 6 年以后，能源消费总量甚至出现了负增长，在1 9 9 6 年1 9 9 9 年3 年的时间 里，我国经济同比增长了2 5 7 ，同期能源消费量却下降6 3 5 ( 韩智勇、魏一 鸣等，2 0 0 4 ) 。能源消费强度的持续下降引起了国内外研究人员的广泛关注。 早期的一些研究都将中国能源强度的下降归因于结构变化。s m i l ( 1 9 9 0 ) 和 k a m b a r a ( 1 9 9 2 ) 认为主要原因是8 0 年代的中国产出值由重工业向轻工业转移。 也有一些研究认为是技术变迁使得中国能源强度得到持续下降。h u a n g ( 1 9 9 3 ) 使用d i v i s i a 指数分析三种能源投入和六个产业部门，指出1 9 8 0 年1 9 8 8 年期间 能源强度的下降有7 3 8 7 归因于技术变迁。s i n t o n 和l e v i n e ( 1 9 9 4 ) 使用 l 嬲p e y r e s 指数分析1 9 8 0 年1 9 9 0 年期间的能源强度，研究认为5 8 一8 5 的能源 节约是因为技术变迁。l i n 和p o l e n s k e ( 1 9 9 5 ) 、l i n ( 1 9 9 6 ) 基于1 9 8 1 年和1 9 8 7 年 的投入产出表，使用结构分解分析法研究了中国所有行业的变化情况，投入产出 表包括1 8 个部门和4 个能源投入，结果认为技术变迁是1 9 8 1 年- 1 9 8 7 年期间能 源节约的主要原因，而结构变化只起到非常少的作用。 斑c h a r df g a r h a c c i o 等人( 1 9 9 9 ) 运用投人产出法研究了1 9 8 7 年1 9 9 2 年期间 中国单位产出能源消费量下降的原因，其研究把这种消费效率的改进分解成技术 4 第l 章绪论 变化、进出口总量和成分变化等各种结构变化。其结论认为，1 9 8 7 年1 9 9 2 年间 能源消费效率的改进主要是由于部门中技术的变化，一些能源密集型产品进口的 增加也增进了这种效率的提高。j o n a m a l le s i n t o n 和d a v i dg f 瑚1 e y ( 2 0 0 0 ) 的研究 则认为能源强度的下降主要由以下因素造成：煤炭质量的上升；产业结构变化： 小电厂的关闭有利于能源终端使用效率的提高；国有企业改革提高能源利用率；居 民能源消费从煤向天然气、电等能源形式的转移。z h o n g x i a n gz h a n g ( 2 0 0 3 ) 研究 了1 9 9 0 年1 9 9 7 年中国工业部门能源消费效率改进的情况。他认为，工业结构调 整对我国工业部门能源效率提高的作用是负面的，整个工业部门能源效率提高的 原因在于各个子部门的能源消费效率的提高。b a j d i n gh u ( 2 0 0 4 ) 对比了l9 8 7 年和 1 9 9 7 年2 4 个行业能源消费的占比情况，将能源消费部门分成直接消费部门、中 间消费部门和最终消费部门三类，分析了1 9 8 7 年至1 9 9 7 年问产业结构与技术的 变化对中国能源消费强度的影响。结果显示，中国能源消耗强度在此期间呈下降 趋势，主要原因是直接能源消费部门需求的增长低于总产出的增长，故最终总的 能源消耗强度呈下降趋势。 国内学者也对中国能源消费效率的下降进行了一些相关的研究。 陈书通、耿志成等( 1 9 9 6 ) 认为我国经济增长中能源消费增长贡献率大大低于 节能贡献率，从经济结构、行业结构、产品结构、国际贸易等多方面对经济增长 中节能贡献率增加的原因进行了综合分析。赵丽霞、魏巍贤( 1 9 9 8 ) 研究了能源 与经济增长的模型。史丹( 1 9 9 9 ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) 的研究结果显示中国的产业结构 变动对能源消费效率的提高具有重要影响，但是产业结构对能源消耗强度的影响 方向却不一，以1 9 9 0 年为界线，1 9 9 0 年以前产业结构的变动降低了中国的能源 消耗强度，而1 9 9 0 年以后却增加了能源消耗的强度。进一步地，他把市场化程 度指数和对外开放程度也纳入了影响中国能源消耗强度下降的因子进行考虑，结 果显示，中国2 0 世纪9 0 年代以来对外开放和经济体制改革对能源消费效率的提 高也起着积极作用。 韩智勇和魏一鸣等( 2 0 0 4 ) 利用我国1 9 8 0 2 0 0 0 年的经济与能源统计数据 进行分析，从能源强度变化方面分析我国能源统计数据的一致性，并进一步开展 经济结构变化和部门能源效率变化对中国能源强度下降的影响方向及影响份额 的实证研究，结果表明，我国能源强度下降的主要动力来自于各产业能源利用 效率的提高，其中工业能源强度的下降是整体能源强度下降的主要原因。利用 1 9 9 3 2 0 0 2 年的数据，周鸿和林凌( 2 0 0 5 ) 将能源使用效率变化原因归结为产量因 素、效率因素和结构因素，他们认为，我国的能耗效率在1 9 9 3 年以后有一定的提 高，但是能耗结构没有优化，能源使用并没有明显从能耗高的产业向能耗低的产 业流动；蒋金荷( 2 0 0 4 ) 分析了经济结构同能源生产率之间的关系，提出了调整工 第l 章绪论 1 5 本章小结 本章介绍了中国能源经济的总体特征和面临的挑战，指出了本文的研究意 义，总结了当前中国能源效率研究的现状。同时，介绍了本文的研究对象和研究 内容，并对论文的结构安排进行了简要的说明。 8 第2 章效率与能源效率评估方法介绍 2 2 2 数据包络分析 数据包络分析( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ，简称d e a ) 是评价具有多个输 入和多个输出的决策单元之间的相对效率的数学规划方法，是运筹学、管理科学、 系统科学和数理经济学交叉研究的一个新的领域( 魏权龄，1 9 8 8 ) 。d e a 的研究对 象是一组同质的决策单元，通过对各决策单元的观察数据来判断其是否有效，有 效的决策单元决定了生产可能集的前沿面，同时也确定了生产函数。d e a 可以 视为一种广义的数理统计方法，但和回归分析截然不同，回归分析确定生产函数 采取的是最小方差准则，而d e a 采取的是前沿产出准则。因此，d e a 方法有时 也被看做是一种非参数的统计估计方法。 下面先给出d e a 中常用到的几个基本概念： 决策单元( d e c i s j o nm a l ( i n gu n i t ，d m u ) 是投入转化为产出的实体，d e a 效率正是某决策单元相对于其他决策单元的生产能力的效率。在横向研究 ( l a t i t u d es t u d y ) 中，一组具有同质性的实体可以作为一组决策单元；而在纵向 研究( l o n g i t u d es t u d y ) 中，某一实体不同时间点的观察值，也可以作为一组决 策单元。 参考集( r e f e r e n c es e t ) 。某一决策单元的输入和输出以输入向量和输出向量 来表示，一对输入、输出向量称之为一个参考点。所有的参考点的集合，即为参 考集( 盛昭瀚、朱乔等，1 9 9 6 ) 。设有n 个决策单元，对于决策单元，其输入、 输出向量为： x = ( x 。，x ：，x 叫) r ，y j = ( y u ，j ，：，少妙) ，= 1 ，2 ， 则参考集为：于= ( x 。，】，。) ，( z ：，】，：) ，( 彳 ，】，) ) 投影( r e f l e c t i o n ) 。设决策单元的投入、产出为( x ，j ，) ，其d e a 效率为护， 令重：= 秒，x ，罗：= j ，或足；= x ，艿= y ，秒，则称( 足：，矿：) ( 或( 贾；，矿；) ) 为该 决策单元对应的( x ，】，) 在生产前沿面上的投影。 前沿生产函数( f r o n t i e rp r o d u c t i o nf u n c t i o n ) ：回归法以总体残差平方和最小 为准则，得到了平均意义上的生产函数，而d e a 方法则以最接近所有样本点的 外包络面( 即前沿面) 为准则，得到了最理想状态下的生产函数，为区别于回归 法得到的生产函数，故另称之为前沿生产函数。显然，前沿生产函数更接近生产 函数的原本含义( 盛昭瀚、朱乔等，1 9 9 6 ) 。 c h a m e s ，c o o p e r 与r h o d e s 于1 9 7 8 年创建了第一个d e a 模型，即c c r 模 第2 章效率与能源效率评估方法介绍 型，标志着d e a 方法正式诞生( c h a m e se ta 1 1 9 7 8 ) 。b a l l l ( e r ，c 姗e s 与c 0 0 p e r 于1 9 8 4 年创建了另一个基本的d e a 模型，即b c c 模型( b a l l k e re ta 1 ，1 9 8 4 ) 。 此后，有关的理论研究不断深入发展，应用实践也日益广泛，d e a 逐渐成为一 个倍受关注的研究领域。 本文主要用到c c r 模型，因此只着重介绍此模型。假设有n 个决策单元， 决策单元，的投入、产出为( x ，】，) 。 以下三个模型称为输入型c c r 模型( i n p u t c c r ) ： ( g ，一c 猷)一毒吡砌 晓。 盯华乳u7 ，y 7 o ，- ：1 ，2 ， v lx ； 通过c 2 变换，得到整式规划： m a x r 】，o = y 尸，一c c r ( 尸，一o ) s f 7 】，j 缈7 x ， ( p ，- 鲫) 的对偶规划为： ( d l c c 南 i s j 7 ，国7 0 ，= l ，2 ， ( 2 2 ) 二。a 尚秒肌羔。埘 ( 2 3 ) 名o ，_ ，= l ，2 ， 以下三个模型称为输出型c c r 模型( o u t p u t - c c r ) ： ( g d c 咖) 血n 畿妙 旺4 ， 妣毕1 ，u r ，y r o ，_ ，：1 ，2 ， u iyi 通过c 2 变换，得到整式规划： l i l i n 易r x o = 1 y 加一c 积 ( 尸oc c r ) j ，r 】，缈7 x ，r y 。= l ， r ，缈7 0 ，_ = l ，2 ， ( 2 5 ) 第3 章中国能源效率评价 加权能源强度指标体系将能源消费结构纳入到考虑当中，决策单元通过变 换能源消费权重系数的方式来优化自身的能源效率水平，弱化了能源消费结构因 素对能源效率的评价的影响，得到更接近实际意义的能源效率水平。 3 2 加权能源强度模型 确定加权能源强度指标中权重系数的方法有很多，根据样本数据的有无，可 分为定量和定性两大类，其中，定量法有熵值法、灰色关联度法、人工神经网络定 权法、因子分析法、回归分析法和路径分析法等，定性法有德尔菲法、层次分析 法、模糊聚类法和比重法等( 戴西超，张庆春，2 0 0 3 ) 。下面将提出一种求解线性方 程的方法。 这个线性规划模型就是本文提出的加权能源强度模型( w | e i g h t e de n e 唱y i n t e n s i t ym o d e l ，w e i m ) ，它是通过计算一组决策单元( d e c i s i o nm a k i n gu n i t s ( d m u s ) ) 的最优前沿面的非参数方法。 假设评估，z 个决策单元d m 盼，每一个d m ，消费肌种能源投入，生产出一 种g d p 产出，特定地，d m u ，消费x ；f 的投入f ，生产y ，的产出，假定x ，f = o ，y ， = o 。 则w e i m 模型如下： 一p 2 高2 蜘7 善隅 j 甜啦甜幻 ( 3 3 ) y j p l x ，、， b 0 ，v f 这个w e i m 模型采用了一种自我评价机制，每一个d 掀，可以取得p 的不 同组合来最大化其w e i 指标的值，这对每一个d 膨【，都是公平的。 定义3 1 只要存在一个最优解p = 1a j l d 西 o ，v f ，则称觑慨是w e i 有效的。 3 3 加权能源强度模型与d e a 的关系 数据包络分析( d e a ) 是评价多投入多产出系统效率的方法，它不需要确定 生产函数的具体形式，c c r 模型是d e a 其中的一个模型，下面的模型是单产出 的c c r 模型( c h a m e se ta j ，1 9 7 8 ) 。 第3 章中国能源效率评价 m a x 秒= 哆 j t l s t l b j e c tt 0 v l ， j = j “o ，v o ，v f ( 3 4 ) 定义3 2 只要模型( 2 ) 存在一个最优解矿= 1a n d “ o ，一 o ；v f 则嗍是 d e a 有效的。 定理3 1w e i 模型等价于单产出c c r 模型，并且p = 矿，西= e “+ ，v f 证明：在单产出的c c r 模型中，取口的倒数，且令珐= v j “，v f ，那么c c r 模 型可以很容易推导出w e i 模型。 下面让我们来看一看d e a 方法的优缺点( 李杰，姜潮等，2 0 0 3 ) 。 d e a 模型的优点： 1 d e a 可以估计有效生产前沿面d e a ，使用极端方法制定效率关系，其标 准输出是对照无效率决策单元的输入和输出设置。这优于回归分析依赖平均数关 系任意的效率标准和避免了为达到平均数引起信息损失的影响。 2 d e a 是一种非统计性和非参数方法，既不需要特定的函数形式，也不需 要对数据的随机特征作出假设，它是用极值确定前沿，故效率的“金标准”是来自 研究样本的相对标准，避免用主观标准确定效率，客观性较强。 3 d e a 能确定低效率的来源，给出每个决策单元每个投入要素的松弛值， 即与相对有效的医院相比多投入了多少要素，管理者由此获得许多有用的管理 信息，并以此为依据进行调整，指导实际工作。学者们一致认为d e a 是识别效 率低的根源和数量方面的出众的方法。 4 d e a 可操作性强，指标无需权重、可以与市场价格无关，并且可以包括 “自尊”等无形指标，多个投入和产出指标可同时进入模型，结果直观、明确。 d e a 的不足之处： 1 d e a 确定效率低下的单元是绝对明确的，但在确定有效率的单元时，则是 相对的。 2 d e a 方法的假设条件要求严格，决策单元的个数同投入产出指标个数要 保持一定的比例才能使评价取得满意的结果。 3 d e a 未考虑随机因素对决策单元效率的影响。 4 d e a 对少数奇异值高度敏感。 由于加权能源强度模型等价于d e a 中单产出c c r 模型，上述优缺点也是加 第3 章中国能源效率评价 权能源强度模型的优缺点。 3 4 能源效率的评价分析 本节将采用前面介绍的加权能源强度的评价方法，通过4 9 个国家能源效率 的对比来分析中国的能源效率水平。 3 4 1 样本选择 在去掉了一些不能满足样本选择标准的国家后，最终选择了4 9 个国家作为 研究样本，他们具备相似的目标、任务、外部经济环境、投入和产出，因此，他 们在此意义上是同质的。这4 9 个国家，分别是三个北美国家、五个南美国家、 2 6 个欧洲与独联体国家、一个中东国家、两个非洲国家和十二个亚太国家。他 们分别是美国、中国、俄罗斯联邦、日本、印度、德国、加拿大、法国、英 国、韩国、 意大利、 巴西、 墨西哥、乌克兰、伊朗、 南非、澳大利 亚、印度尼西亚、波兰、荷兰、土耳其、泰国、阿根廷、马来西亚、埃 及、 乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、瑞典、巴基斯坦、捷克、 罗马尼亚、挪威、 希腊、奥地利、瑞士、芬兰、葡萄牙、哥伦比亚、菲律宾、 智利、匈牙 利、保加利亚、斯洛伐克、新西兰、孟加拉国、爱尔兰、秘鲁、立陶宛、 冰岛。 3 4 2 投入、产出指标选择 本节讨论了投入和产出指标的选择，大多数有关能源消费和经济增长关系 的研究都聚焦于后者怎样作用于前者，但是，经验证明能源消费对经济增长的驱 动是非常重要的。因此，本文专注于研究生产过程，将能源消费作为投入，g d p 作为产出。 国民生产总值( g d p ) 是用于衡量一个国家或地区产出的综合指标，也是至 今为止国际通用的最重要的指标。它是经济活动的一个全面度量，指示着全体经 济活动发展的方向。由于本文仅考虑与能源消费最相关的经济产出，因此，g d p 被选为唯一的产出指标) ，( 单位：1 0 0 百万美元) 。 如今，世界主要能源消费包括石油、天然气、煤炭、核能和水能。假设石油 和天然气的用途相似，将石油和天然气消费之和作为一个投入指标五，煤炭单独 作为一个投入指标而，核能和水能消费之和同样作为一个投入指标墨。因此， 得到三个投入指标( 单位：百万吨油当量) 。 1 9 第3 章中国能源效率评价 文中使用了两个数据源，它们分别是世界石油年鉴和国际统计年鉴。2 0 0 3 年4 9 个国家的投入( 世界石油年鉴，2 0 0 4 ) 和产出( 国际统计年鉴，2 0 0 5 ) 指 标数据如表3 1 ( 按总能源消费降序排列) 。 表3 12 0 0 3 年4 9 个国家的投入、产出指标数据 国家和地区 x ix 2x 3 国家和地区 x lx 2妇 j ， 5 7 3 92 4 2 81 0 9 4 8 6 鸟兹别克斯坦 4 9 o1 01 79 9美国1 4 8 1 1 1 4 1 7 0 哈萨克斯坦 2 0 82 6 9i 92 9 7 中国 3 0 4 77 9 9 77 3 8 2 7 63 0 1 6俄罗斯联邦4 8 9 91 1 1 36 9 64 3 2 9 瑞典 1 6 52 2 日本 3 1 7 61 1 2 27 5 o 4 3 0 0 9巴基斯坦3 6 02 76 0 8 2 3 1 8 5 31 9 76 0 0 6 捷克 1 6 72 0 56 38 9 7印 度 1 4 0 4 罗马尼亚 2 7 68 04 25 7 0德国2 0 2 18 7 14 3 02 4 0 3 2 2 4 o2 2 0 9 加拿大 1 7 5 13 1 08 5 48 5 6 5 挪威 1 3 5o 5 法国1 3 3 61 2 41 1 4 61 7 5 7 6 希腊 2 3 ol o 31 21 7 2 2 英国 1 6 2 5 3 9 12 1 41 7 9 4 9奥地利2 2 03 o6 9 2 5 3 l 1 2 9 95 i i3 0 96 0 5 3 瑞 士1 4 7o 11 4 53 2 们韩国 1 5 31 0 o1 4 6 8 3芬兰1 5 45 87 6 1 6 1 9 意大利1 5 6 6 7 1 9 4 9 2 3葡萄牙 1 9 33 93 61 4 7 9 巴西9 8 4 1 1 0 6 2 6 1哥伦比亚1 5 42 68 17 8 7墨西哥1 2 3 47 。86 9 菲律宾1 8 o5 61 88 0 6乌克兰7 3 93 9 02 0 54 9 5 智利 1 6 72 45 17 2 4 伊朗 1 2 6 4o 72 0 1 3 7 l 匈牙利1 7 93 32 58 2 7南非2 4 28 8 93 71 5 9 9 保加利亚 6 98 14 41 9 9 澳大利亚6 1 85 0 23 75 2 2 4 斯洛伐克 1 0 14 14 93 2 5 印度尼西亚 8 5 91 8 92 32 0 8 3 新西兰1 1 o1 85 5 7 9 6 波兰3 1 85 8 8o 72 0 9 6 孟加拉国 1 5 2o 4o 25 1 9 荷兰 7 9 99 2o 95 1 1 5 爱尔兰 1 2 1i 6o 21 5 3 7土耳其5 0 81 5 58 o2 4 0 4 秘鲁 7 90 44 26 0 6 泰国6 2 69 71 71 4 3 0 立陶宛 5 3o 13 7 1 8 2 阿根廷 4 8 6o 69 51 2 9 6 冰岛 o 9o 11 61 0 5 马来西亚4 9 53 21 71 0 3 7 加权均值16 1 3 32 6 0 1 1 1 1 44 8 2 3 2 埃及4 8 00 73 28 2 4 第4 章中国能源效率动态变化分析 第4 章中国能源效率动态变化分析 本章将从两个角度来分析中国能源效率的动态变化过程。首先，本文会采用 指数分解分析法，将产业结构的调整因素从能源强度变化中分解出来，对中国 19 9 3 2 0 0 6 年的能源强度变化进行分析。其次，本文还将采用m a l m q u i s t 指数方 法，将中国2 0 0 0 2 0 0 3 年的能源效率变化与其他国家进行对比，详细分析能源效 率的变化中的追赶效应、前沿面移动效应和全要素生产率。 4 1 基于指数分解分析的能源效率变动评价 4 1 1 指数分解分析法介绍 价值型的三个指标常常被用于宏观能源效率评价，但它们有一个共同缺点： 在评价能源效率时将些非效率因素也归因于能源效率的变动。例如，综合能耗 强度的降低并不一定意味着能源效率的提高，其他因素例如产业结构的调整、气 候的变化等等也可能会造成该指标的下降( o e e r e ，2 0 0 5 ) 。因此，有必要将这 些非效率因素从中剥离出来，进而得到一个与上述指标相比更为准确的宏观能源 效率评价指标。针对这个问题，目前国际上一个流行做法是用指数分解分析( i n d e x d e c o m p o s i t i o na n a l y s i s ，简称i d a ) 技术对综合能耗强度或能源消费总量进行分 解，然后将其中的效率相关因素提取出来并加以整合以生成一个复合能源效率指 标。由于指数分解分析具备分离不同影响因素的能力，近年来已被许多国家和相 关机构采纳用于能源效率的评价。 假定某一国家或地区的能源消费总量e 是甩个产业部门能源消费量的总和， 则有 ，= 丢= 喜鲁= 喜鲁幸鲁= 喜s q 鲁q 智qq 智 式中e 一该国家或地区的能源消费总量； e 一第f 部门的能源消费量； q 一该国家或地区的g d p 总量： 【4 i q 一第f 部门的g d p ； 墨一第闻j 门的g d p 份额，s = q q ； ，一综合能耗强度，= e q ； 一第f 部门的能耗强度，= 巨q 。 第4 章中国能源效率动态变化分析 2 0 0 31 0 1 1 6 l 1 3 5 8 2 31 7 3 8 26 2 4 3 65 6 0 0 58 4 5 9 51 0 8 2 63 8 8 8 73 4 8 8 2 2 0 0 41 0 4 1 6 7 1 5 9 8 7 82 1 4 1 37 3 9 0 46 4 5 6 19 5 8 2 61 2 8 3 44 4 2 9 63 8 6 9 6 2 0 0 51 0 2 1 7 0 1 8 3 8 6 82 3 0 7 08 7 3 6 57 3 4 3 3 1 0 8 2 7 41 3 5 8 55 1 4 4 6 4 3 2 4 2 2 0 0 6 1 3 3 2 2 6 2 1 0 8 7 12 4 7 3 71 0 3 1 6 28 2 9 7 29 3 3 0 31 0 9 4 5 4 5 6 4 53 6 7 1 2 4 1 3 结构效应与部门能耗强度效应分析 采用指数分解分析法，我们得到下表4 3 的结果。需要强调的一点是，以下 的结果都是建立在g d p 是以1 9 9 3 年的价格水平为基准水平的基础之上。 表4 3结构效应、部门能耗强度效应及能耗强度指标 综合能耗部门能耗 t 年到t + 1 年 w 2 d 味r d 嘶t i 口鼹 年份 强度指标强度指标 1 9 9 32 5 62 5 6 1 9 9 3 1 9 9 4o 0 1o 9 l0 0 81 0 0o 9 8o 9 81 9 9 42 5 0 2 5 0 1 9 9 4 19 9 50 0 2o 9 00 0 71 0 l1 0 5 1 0 61 9 9 52 6 52 6 2 1 9 9 5 19 9 6 0 0 2o 9 0o 0 71 0 lo 9 20 9 21 9 9 62 4 5 2 4 3 1 9 9 6 1 9 9 7o 0 10 9 10 0 81 o o0 9 3o 9 41 9 9 7 2 2 92 2 8 1 9 9 7 1 9 9 80 0 1o 9 00 0 90 9 8o 9 1 0 8 91 9 9 82 0 42 0 8 1 9 9 8 19 9 9o 0 2o 8 70 1 00 9 90 9 6 0 9 51 9 9 91 9 41 9 5 1 9 9 9 2 0 0 00 0 5o 8 3o 1l1 0 0o 9 0o 9 0 2 0 0 01 7 61 7 5 2 0 0 0 2 0 0 10 0 50 8 3o 1 20 9 90 9 5 o 9 42 0 0 11 6 51 6 7 2 0 0 1 2 0 0 2o 0 5o 8 3o 1 20 9 91 0 0o 9 9 2 0 0 21 6 51 6 6 2 0 0 2 2 0 0 3o 0 50 8 40 1 21 0 21 0 5 1 0 72 0 0 31 7 51 7 2 2 0 0 3 2 0 0 4o 0 4o 8 4 o 1 11 0 01 0 31 0 42 0 0 41 8 2 1 8 l 2 0 0 4 2 0 0 50 0 4o 8 4o 1 11 0 2o 9 5 o 9 72 0 0 51 7 71 7 3 2 0 0 5 2 0 0 6 o 0 4 o 8 5 o 1 11 0 21 2 61 2 82 0 0 62 2 7 2 2 2 从上表中的权重值可以看出，由于第二产业的能源消耗最大，所赋予它的权 重也就越大，随着时间的推移，其权重也在不断下降，2 0 0 6 年有所回升。能源 消费比重较小的第一和第三产业的权重随时间不断上升。 第4 章中国能源效率动态变化分析 从上图可以看到，1 9 9 3 2 0 0 6 年能源效率的结构效应相对稳定，在1 附近上 下波动，具有周期性特征；而部门能耗强度效应和综合能耗强度变化的波动较大， 两者走势相似，但仍能看出明显的差别。其中，1 9 9 7 1 9 9 8 年、1 9 9 8 1 9 9 9 年、 2 0 0 0 2 0 0 1 年、2 0 0 1 2 0 0 2 年的结构效应对综合能耗强度的降低有正面影响，因 此部门能耗强度效应比综合能耗强度变化幅度小些；1 9 9 4 1 9 9 5 年、1 9 9 5 1 9 9 6 年、1 9 9 4 1 9 9 5 年、2 0 0 2 2 0 0 3 年、2 0 0 4 2 0 0 5 年、2 0 0 5 2 0 0 6 年的结构效应对综 合能耗强度的降低有负面影响，因此部门能耗强度效应比综合能耗强度变化幅度 大些，即实际的能源效率要比综合能源效率更高，但由于结构效应起负面作用， 导致综合能效变低。 4 2 基于m a l m q u i s t 指数的能源效率变动评价方法 4 2 1m a l m q u i s t 指数评价方法 m a l m q u i s t 指数早期的运用集中于消费者行为的研究领域。1 9 5 3 年， m a l m q u i s t s 在消费分析的过程中首次提出了这个新的量化指标，用它来分析消 费束在不同无差异曲线上的移动；s h e p h a r d r w 在1 9 5 3 年通过建立投入距 离函数( i n p u td i s t a n c ef u n c t i o n ) 来构造m a l m q u i s t 指数，以分析消费束的动态 变化。而之后m a l m q u i s t 指数则被广泛用于投入产出方面的分析，尤其在评价某 行业生产有效性的动态变化以及某地区的生产力变化趋势的研究领域里得到大 量运用。 m a l m q u i s t 指数在投入产出分析中之所以被广泛运用是因为其有一些较好 的性质：在构造m a l m q u i s t 指数时并不需要投入与产出的价格变量；不必事先对 研究主体的行为模式进行假设( 如成本最小化或利润最大化的假设) ；更重要的 是，该指数能被分解为几个有意义的指数的乘积，从而能得到更为细致的动态分 析结果。 m a l m q u i s t 指数( m i ) 是指多投入多产出系统中决策单元的总生产率，m i 被定义为追赶效应( c a t c h u p ，c u ) 和前沿面移动效应( f r o n t i e r - s h i r ，f s ) 的 乘积( c 0 0 p e re ta 1 ，2 0 0 4 ) 。c u 表示一个d m u 单元自身效率改变的程度，即两 个时期相对技术效率的变化，它衡量了生产单位是否更靠近当期的生产前沿面进 行生产，当c u 大于1 时，表明了生产单位的生产更接近生产前沿面，相对技 术效率有所提高：f s 表示在两个时期d m u 所处的技术前沿面的转移程度，这 种效应表明了技术的创新，并且该效应的度量与所选参考期的生产前沿面相关， 当f s 大于l 时直观的讲意味着生产前沿面“向上”移动。 3 0 第4 章中国能源效率动态变化分析 c a 幽一印= 譬 蒯一，+ l 时刻决策单元( x 件1 ，y ) 在f + 1 时刻前沿面上的效率值 ( 4 4 ) 一对刻决策单元( 石，y ) 在f 时刻前沿面上的效率值 c u 1 表示决策单元的相对效率从t 时间点到t + 1 时间点取得了进步，c u = 1 表示决策单元的相对效率从t 时间点到t + 1 时间点没有发生改变，c u l 表示决策单元附近的前沿面技术从t 时间点到t + l 时间点取得了进 步，f s = 1 表示决策单元附近的前沿面技术从t 时间点到什l 时间点没有发生改 变，f s 1 表示决策单元的全要素生产率从t 时间点到t + 1 时间点取得了一定的 进步，m i = l 表示决策单元的全要素生产率从t 时间点到什l 时间点保持不变， m i l 表示决策单元的全要素生产率从t 时间点到t + 1 时间点有所退步， 我们可以看到，需要计算四个效率值，其中两个效率值( 和蒯) 可以由 前一章中的加权能源强度模型直接计算得出，另外两个效率值( 以。和+ 1 ) 可 以通过以下两个模型来测算。 i n 觚以。= 允b 矗 ，z l j “咖甜幻 ( 4 7 ) 蜉1 只譬1 1 ，w f - l 职o ，v f 第5 章总结与展望 第5 章总结与展望 中国已经成为全球第二大能源消费国。根据b p 世界能源统计展望( 2 0 0 5 ) ， 2 0 0 4 年中国的基础能源消费增长1 5 1 ，远远高于全球基础能源消费的增长， 4 4 。中国经济的发展已经受制于紧张的能源供给和能源使用效率。因此，人们 越来越关注能源效率的评估及提高。 5 1 主要结论和创新 本文从多个角度、采用多种方法对中国的能源效率进行了分析，得到了以下 主要结论： 1 中国的能源效率处于世界中等偏低水平，能源消费结构需调整。在能源 强度指标下，中国能源效率处于世界最低水平，因为能源强度将能源消费结构的 因素也一起揉和到了能源效率的评价当中。为了弱化能源消费结构因素对能源效 率评价的影响，得到更接近实际意义的能源效率水平，本文采用了加权能源强度， 得到中国的能源效率处于世界中等偏低水平。从得到的结构可以看到，中国的能 源消费结构存在着很大的不合理，尽管政府部门已采取措施优化能源消费结构， 但力度还要加大，同时要提高能源消费的的市场化水平。 2 2 0 0 2 年是中国能源效率变化趋势的转折点，即2 0 0 2 年能源效率最高。2 0 0 2 年以前，能耗强度基本处于不断下降的趋势，下降速度渐渐变小：2 0 0 2 年及其 以后，能源强度不断攀升，攀升速度在加快，除了2 0 0 5 年的能源强度相对上一 年有所下降外，2 0 0 6 年迅速上升达到最高，成为2 0 0 2 年后的最低能源效率，此 种趋势仍有不断延续的危险。 3 1 9 9 3 2 0 0 6 年产业结构效应对综合能源强度变化的影响呈周期性波动特 征，影响程度不大。1 9 9 7 2 0 0 2 年的结构效应对综合能耗强度的降低有正面影响， 部门能耗强度效应比综合能耗强度变化幅度小些；1 9 9 4 2 0 0 6 年的结构效应对综 合能耗强度的降低有负面影响，部门能耗强度效应比综合能耗强度变化幅度大 些，即实际的能源效率要比综合能源效率更高，但由于结构效应起负面作用，导 致综合能效变低。 4 与世界能源效率的动态变化相比，2 0 0 0 2 0 0 2 年期间中国的全要素生产率 在不断进步，但是2 0 0 2 2 0 0 3 年却有所退步，自身的追赶效应急速下降是关键原 因。2 0 0 0 2 0 0 1 年期间中国的追赶效应达到1 2 0 ，表示2 0 0 1 年比2 0 0 0 年的自身 能源效率水平有较大的进步，但前沿面移动效应为0 9 0 ，说明2 0 0 1 年中国附近 3 7 第5 章总结与展望 未来可能的研究方向有： 1 建立能够完全剥离能源消费结构因素的能源效率评估模型。 2 建立多产出情况下的加权能源强度模型和加权能源强度模型。 3 采用加权能源强度模型将产业结构变动影响因素从能源效率变化中剥离 出来。 4 对未来能源效率变化趋势的预测。 参考文献 参考文献 【l 】卞春杰，马忠玉，王灿，刘子刚中国能源消费导致的c 0 2 排放量的差异特征分析【j 】生 态环境，2 0 0 6 ，1 5 ( 5 ) ：1 0 2 9 1 0 3 4 【2 】陈畴镛、胡保亮，基于平衡记分卡和层次分析法的供应链绩效评价叨。财经论丛，2 0 0 3 年0 5 期。 【3 】陈海燕，蔡嗣经北京工业终端能源消费变化的分解研究【j 】中国能源，2 0 0 6 ， 2 8 ( 12 ) ：2 8 3 0 ，4 0 【4 】陈书通，耿志成，董路影九十年代以来我国能源与经济增长关系分析【j 】中国能源， 1 9 9 6 ，( 1 2 ) 【5 1 陈卫、方廷健、蒋旭东基于d e l p h i 法和a h p 法的群体决策研究及应用 j 】计算机工程， 2 0 0 3 年0 5 期 【6 】戴西超，张庆春综合评价中权重系数确定方法的比较研究煤炭经济研究2 0 0 3 年l l 期 【7 1 高振宇，王益我国生产用能源消费变动的分解分析 j 】统计研究，2 0 0 7 ，2 4 ( 3 ) ：5 2 5 7 f 8 】韩智勇，魏一呜，范英中国能源强度与经济结构变化特征研究【j 】数理统计与管理，2 0 0 4 ， 2 3 ( i ) ：l 一6 ，5 2 f 9 】何枫、陈荣、何炼成，s f a 模型及其在我国技术效率测算中的应用f j 】。系统工程理论与 实践，2 0 0 4 年0 5 期。 【l o 】洪兴、汪培庄。模糊数学 m 】。北京：国防工业出版社。 【1 1 】蒋金荷提高能源效率与经济结构调整的策略分析数量经济技术经济研究，2 0 0 4 年第 l o 期 1 2 】李杰，姜潮，刘启贵，司丹，胡冬梅数据包络分析( d e a ) 在医院效率评价中的应用中 国医院统计2 0 0 3 年o l 期 1 3 】李秀森、孙绍荣、王亮，基于因素分析a h p 和聚类分析的综合评价系统叨。上海理工 大学学报，2 0 0 3 年0 2 期。 【1 4 j 盛昭瀚、朱乔、吴广谋，d e a 理论、方法与应用【m 】。北京：科学出版杜，1 9 9 6 【1 5 l 史丹，张金隆产业结构变动对能源消费的影响【j 】经济理论与经济管理2 0 0 3 ，( 8 ) 【1 6 1 史丹产业结构变动对能源消费需