能源经济学-第2讲

能源经济学第二讲能源需求,（1）能源是人类社会发展和经济增长的最基本的驱动力。自旧石器以来，人类的主要能源是柴薪。18世纪60年代，蒸汽机发明后，人类能源由柴薪转向煤炭，由此奠定了资本主义工业化的动力基础，第一次工业革命蓬勃展开,（2）1895年，美国宾夕法尼亚发现第一口油井后，近代石油工业由此诞生。石油的发现和利用改变了整个世界的生产模式和交通模式,（3）后来，随着电力的发明和使用，第二次工业革命蓬勃兴起，工业化全面推进，能源需求量便急剧上升，能源需求问题也渐渐得到广泛的关注与重视,（4）本讲主要介绍能源需求的基本概念，分析影响能源需求的主要因素以及如何进行能源需求预测等问题,第二讲能源需求,一、能源需求的基本概念二、能源需求的主要影响因素三、能源需求预测模型四、有关能源需求的几点启示,一、能源需求的基本概念,（一）能源需求的含义（二）能源需求总量与能源需求结构（三）能源强度（四）能源需求弹性,（一）能源需求的含义,1.能源需求是指消费者在既定价格下对能源资源愿意并且能够购买的数量,2.通常，能源需求必须满足两个条件：一是要有购买的欲望，二是要有购买的能力，二者缺一不可。实际上，能源需求是一种派生需求，是由人们对产品和服务的需求派生出来的，并随着产品和服务需求的变动而变动,3.能源需求是能源经济学的基本概念，它不同于能源消费。只有当能源供应充足且不存在库存时，能源需求才与能源消费相一致。在现实生活中，能源需求往往很难测度，故而常用能源消费来取代,（二）能源需求总量与能源需求结构,1.能源需求总量2.能源需求结构,1.能源需求总量,能源需求总量是指一定范围内各种能源需求量的总和。如一次能源需求量等。在此，一国能源需求量通常主要由终端能源需求量、能源加工转换损失量和能源损失量三方面构成,（1）终端能源需求量是指终端用能设备人口得到的能源量。在此，终端能源需求量等于一次能源消费量减去能源加工、转化和储运这三个中间环节的损失与能源工业所用能源后的能源量,在我国能源平衡表中，按等价值计算的终端能源消费中扣除掉选煤、炼焦、油田、炼油和输配电损失，为扣除发电损失和能源工业所用能源。这一终端能源需求量远远高于按国际通行规则计算出的数量,（2）能源加工转换损失量是指一定时期内全国投入加工转换的各种能源数量之和与各种能源产出之和的差额,（3）能源损失量是指一定时期内能源在输送、分配和储存过程中发生的损失以及由客观原因造成的各种损失量。但不包括各种能源的放空、放散量,2.能源需求结构,（1）能源需求结构是指能源需求总量中各能源品种所占的比重,不同的国家，能源消费状况是不一样的，发达国家一次能源需求结构已实现以煤炭为主向油气为主的需求结构转变。以煤炭为主的固体能源已降至27%，以石油为主的液体能源占到38%，新型能源比重在稳步提高,（2）能源需求结构的优化调整对一国乃至整个人类经济发展都有着十分重要的意义,一国能源需求结构主要受制于该国能源禀赋与能源技术，我国多煤贫油少气的资源禀赋特点决定了以煤为主的世界上少有的能源需求结构，虽然煤炭热值低、污染重，但受制于特殊的资源禀赋及其能源的高度稀缺性，由此决定了以煤为主的能源需求结构的长期性,目前，煤炭消费超过50%的国家只有中国和印度。其中，中国煤炭消费比重高达70%，位居世界第一，环境压力不言而喻，能源消费结构的转变势在必行,（三）能源强度,1.能源强度即单位产值能耗或能源密集度，是指一定时期内某一经济体单位产值消耗的能源量，国际上通常用吨油当量/美元表示,一个国家或地区的能源强度通常以单位国内生产总值的耗能量来表示，它能够反映一国经济对能源的依赖程度,2.能源强度指标能够反映各个经济体的能源利用效率，同时还有反映能源技术效率的指标，如能源生产中用能加工转换效率、储运效率以及终端利用效率等,综合能源效率技术指标更能反映不同经济体的能源利用效率，但由于技术要求较高，通常不宜编制,3.由于能源强度的编制所需要的数据-能源需求总量和当年GDP数据容易得到，故而使用较广,但是，能源强度指标能够反映由技术水平、经济结构和能源需求结构等多方因素所形成的能源需求水平和经济产出的比例关系，在进行国际比较时只需剔除掉汇率因素，所以，实用性更强,（四）能源需求弹性,1.能源需求价格弹性2.能源需求交叉弹性3.能源需求收入弹性,1.能源需求价格弹性,（1）能源需求价格弹性是指其他条件不变时，能源价格的相对变动所引起的能源需求量的相对变动比率，即能源需求量的变化率与能源价格变化率之比：Edp=（Qd/Qd）/（P/P）=（Qd/P）（P/Qd）,通常，商品需求量与价格呈反向变动，二者变动值一正一负，因此，与一般商品的需求价格弹性一样，能源需求价格弹性也为负值,在经济运行中，短期能源需求总量与结构难以随着价格的变化而变化，其需求价格弹性较小；而长期内价格上升则会刺激技术进步与替代能源的发展，能源需求结构与总量将会大幅度调整，其需求价格弹性相对较大,同时，收入水平也会影响能源的需求价格弹性。当收入水平较低时，主要满足基本生活需求，弹性较小；而随着收入和生活水平的提高，回旋余地扩大，能源需求价格弹性也会随之提高,2.能源需求交叉弹性,能源需求交叉价格弹性是指一种能源价格的变动所引起的有关能源品种需求量的相对波动幅度：Eij=（Qdj/Qdj）/（Pi/Pi）=（Qdj/Pi）（Pi/Qdj）,3.能源需求收入弹性,能源需求收入弹性是指其他条件不变时能源消费者收入的变动所引起的能源需求量的变动比率：Ey=（Qd/Qd）/（Y/Y）=（Qd/Y）（Y/Qd）,在此，能源需求收入弹性系数与一国的经济技术发展水平、产业结构、能源需求结构和消费习惯等有着密切的关系,从长期来看，能源需求收入弹性有一定的运动规律，随着工业化的推进，许多发达国家都呈现出U型变动轨迹。在短期内，受到多种因素的影响，会在一定幅度内上下波动,能源需求收入弹性系数是衡量一国经济对能源依赖程度的一个主要指标：Ey1，说明能源需求增长率快于经济增长率，这为粗放式增长,Ey=1，说明能源需求与经济增长经济增长同步0Ey1，说明能源需求增长率低于经济增长率Ey0，表示能源消费随着经济增长而下降，说明能源效率较高，节能效果较好,能源需求弹性系数是指能源需求总量的相对变动与国民收入总量相对变动的比率。这是衡量整个国民生产对能源需求敏感性或依赖程度的指标,在此，能源需求弹性系数与能源强度有着密切的联系：能源需求弹性系数1，表明能源强度上升；能源需求弹性系数=1，能源强度不变；能源需求弹性系数1，能源强度下降,二、能源需求的主要影响因素,1.经济增长2.社会发展3.产业结构及部门能源强度4.能源价格5.能源技术与管理,1.经济增长,经济增长是推动能源需求增加的首要因素，主要表现如下：,当世界经济增长时，生产规模全面扩大，能源需求必然不断增加随着生产规模的扩大，就业率和工资率都将会有所提高，居民收入和生活水平、生活质量都会有所改善，能源需求自然会不断增长,相反，经济滑坡，生产规模势必大大缩小，就业率、工资率、居民收入以及生活水平、生活质量都会有所下降，生产和生活中的能源需求都会减少,自工业革命以来，世界经济和能源消费都保持了较快的增长态势。其中，全球国内生产总值GDP由1970年的115.49千亿美元增长到2004年的317.49千亿美元，年均增长3%,同时，能源消费量由50.2亿吨油当量增长到102.2亿吨油当量，年均增长2.1%；能源强度由4.3吨油当量/万美元下降到3.2吨油当量/万美元,在不同国家及其同一国家的不同发展阶段，经济增长对能源需求的影响是不同的,在此，运用能源需求的弹性系数可以定量反映经济增长对能源需求总量的影响程度。通常，发达国家的能源需求的弹性系数较小，而发展中国家能源需求的弹性系数较大,美国是当今最大的发达国家，也是能源消费最多的国家。1970-2004年，美国GDP由30.37增加到87.85千亿美元，能源消费由16.5增加到23.3亿吨油当量，年均分别增长3.2%和1.0%,其间，两次石油危机对美国经济产生了严重影响。同期，日本年均GDP和能源消费增长速度分别为3.2%和1.8%，德国则分别为2.1%和0.2%,作为一个快速工业化的发展中国家，我国经济总量和能源消费都在快速增长。2004年，GDP和能源消费量分别达到14.19千亿美元和13.9亿吨油当量,引入资本和劳动等生产要素以后，能源消费和经济增长的关系可以表述为：Y=A（t）KLR,在此，Y为总产出，A（t）为综合技术水平，K、L、R分别为资本、劳动力和能源数量，.分别为产出对资本、劳动力和能源消费的弹性系数,2.社会发展,（1）人口数量的变化直接影响着能源需求总量（2）人口结构的变动也影响着能源需求总量,（1）人口数量的变化直接影响着能源需求总量人口是社会系统中最基本的因素，人口的多少直接决定着能源消费数量的大小,通常，居民能源需求有直接需求和间接需求之分。直接需求是指城乡居民对能源商品的购买量，间接需求是指为城乡居民提供非能源商品和服务所耗费的能源量。显然，随着社会的发展和人口的增加，能源消费总量会越来越多,比如，1850-2000年，全球矿物能源消费与人口增长的相关系数就高达0.9844。1860-2003年，全球人均一次能源消费量增长了19倍。其中，1750-1850年全球人均能源消费的增长率为1.4%，1860-1960年为2.56%，1960年后有所下降,（2）人口结构的变动也影响着能源需求总量。城乡居民的能源利用方式与消费水平有着很大的差异。一般说来，城市居民的能源消费普遍高于农村，城市化的推进必然增加能源消费量，我国能源消费的快速增长就是一个明显的例证,总之，近年来，经济增长、人口增加和城市化的推进共同推动了能源消费的稳定增长。尤其是20世纪60年代以来，全球能源消费呈现出一路上涨的趋势,1970年，全球一次能源需求总量为4957.5百万吨标准油，到2009年猛增到11164.3百万吨标准油，年均递增2.05%,3.产业结构及部门能源强度,（1）通常，能源需求的增长还会受到产业结构的影响。不同的产业结构，能源需求各不相同。产业结构的变动决定了能源利用效率的高低，产业结构的调整往往影响着能源需求总量和结构的变化,比如，1993-2005年，随着工业部门内部结构的变化，重工业比例每上升一个百分点，能源需求量大约增加1000万吨标准煤,（2）产业结构的变化之所以会对能源需求产生重要影响，主要原因在于不同的产业部门单位产值的能源耗费量各不相同，即部门间能源强度差异较大。一般说来，第二产业属于高耗能产业，能源强度相对较高，第三产业能源强度则相对较低,通常，随着产业结构的不断调整升级，第二产业的主导地位渐渐让位于第三产业，整个经济的能源强度会渐渐下降。与其他国家相比，我国第二产业的比重依然较高，第三产业相对偏低，能源耗费总量一直居高不下,目前，我国正处于工业化进程中，在整个能源需求总量中，工业门的能源需求比重高达70%。在工业部门，制造业的能源需求最大，一直占全国能源需求的50%以上,其中，石油加工与炼焦业、化学原料及化学品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业的能源需求比重较大，2003年，分别占全国能源需求的5.3%、10.0%、14.1%和7.4%,同时，电力、煤炭等部门的能源需求所占的比重也相对较大。除了工业部门以外，交通部门能源需求的增长也明显加快，其需求比重到2003年也增长到7.5%左右,今后，随着生活水平的提高和家用轿车的增长，交通部门的能源需求比重还会进一步增长,4.能源价格,能源价格也是影响能源需求的一个重要因素。而且，能源市场化程度越高，能源价格对能源需求的影响越大。作为资源配置的重要机制，能源价格会引起能源需求的反向变化,能源价格的上涨不仅影响能源需求，而且也会刺激供给，同时还会推动单位产出能耗的上升及其高耗能行业成本的上升，反过来诱发该行业的技术创新与技术进步，进而促进其耗能量的下降,由于能源需求与技术水平密切相关，其价格波动对当期能源需求的影响较为有限，这种影响通常是滞后的,此外，由于能源是一种独特的生产资源，其价格波动的不确定性极大：一方面，资源日渐稀缺，开发成本不断提高，其价值不断增加。另一方面，随着替代能源的大量开发，能源价格也会趋于下降,由于各种不确定性的存在，世界能源价格波动剧烈而频繁，常常会闻风而动，脱离基本供求面。由此，价格对能源供求的调节作用大大减弱。,5.能源技术与管理,技术和管理也是生产力。依靠技术进步，加强管理，逐步淘汰高能低效设备，便可以达到节约资源、降低需求的效果,在此，能源技术进步与管理创新对能源需求和供给都有积极影响。比如，勘探开发技术的进步就能增加探明储量，提高资源采收率；同时，通过能源管理的创新还可以调节需求结构，提高能源利用效率，促进可再生能源的开发,首先，能源技术进步是能源需求结构优化的支撑力量在历史上，两次重大能源需求结构转换都是由技术进步引起的,比如，蒸汽机的发明和有机化工的发展推动了第一次能源需求由柴薪向煤炭的转变；汽车、飞机等生产技术的进步推动了第二次能源需求由煤炭向石油的转变,目前，为应对能源枯竭与气候变化，一系列能源再生及其节能技术正在加快发展，世界能源结构正在酝酿新的变化。随着能源结构的升级，能源利用效率将会得到提高,其次，能源技术进步是提高能源利用效率的核心与关键在此，能源技术进步可以直接减少能源需求，提高能源使用效率，而且还能减少二氧化碳的排放，进而成为提高能源利用效率的核心与关键,第三，能源管理制度创新能够通过能耗标准的修订推动公共场所的管理及其能源节约活动，同时规范企业生产经营行为，引导顾客及其全体消费者树立节能意识，进而推动能耗的降低和能源的节约,在国际上，美国的“能源之星”计划就是能源管理制度创新的一个成功例证,为节约能源，激励人们降低能耗，培育节能意识，1992年美国环保局开始实行能源之星项目，该项目通过把产品的保证标志与信息、宣传推广活动以及选择性的融资活动结合起来来提高各种产品的能效,两年后，50%以上的个人电脑和80%的打印机都达到了能源之星要求的高效标准。这一计划的巨大成就是：,美国居民的节能意识大大提高，节能产品蓬勃发展，“能源之星”已成为广大居民的重要消费指南“能源之星”已成为遏制国外产品入境的重要技术壁垒“能源之星”认证活动正在向其他国家扩展,除了上述五个因素之外，季节与气候变化、能源政策、消费者偏好、消费习惯以及替代产品价格等也会在不同程度上影响能源需求,三、能源需求预测模型,1.能源需求预测概述2.中长期能源需求预测,1.能源需求预测概述,（1）能源需求预测是指通过能源供需的历史和现状来对未来的能源需求状况进行的预测,能源需求预测是能源管理的重要组成部分，是能源企业编制生产规划、确定投资与经营活动的基本依据，也是政府制定能源发展战略的基础，能源需求预测的战略意义就在于此,（2）目前，国内外从事能源需求预测的机构有两类：一类是从事全球能源需求预测的国际机构，有国际能源署、国际能源公司等，他们常常定期发布全球能源需求预测报告,另一类是从事单个国家能源需求预测的国际与国内机构，主要为各国能源决策服务；此外还有从事单国能源需求预测的相关专家。近年来，有关中国能源需求的预测越来越多，中国能源需求对全球经济、政治、能源及环境体系的影响也越来越大,（3）能源需求预测的建模方法多种多样，最有代表性的有部门分析法、传统时间序列趋势法、能源需求弹性系数法、投入产出法、BP人工神经网络模型法、情景分析法以及灰色模型法等,部门分析法该模型主要用于预测在一定发展速度及一定技术进步条件下的能源需求量,在此，先把国民经济划分为若干部门，然后根据能源需求与经济发展速度间的关系，利用单位产值能源耗费量来综合反映各部门能源消费的技术与管理水平,该模型把国民经济现状作为研究的出发点，应用基期年份的产值与能源耗费量等相关参数，进而对各部门的能源消费需求量、总能源需求量及其增长趋势进行预测。通常，部门划分越细，预测的准确率就越高,传统时间序列趋势法该模型从能源消费量的历史数据出发，寻找能源消费量变动规律，并以此对未来的能源需求量进行分析与预测。该方法的基本思想是能源消费量的变动规律与过去基本一致，可用于中短期能源消费预测,能源需求弹性系数法一个国家或地区的能源需求弹性系数能够大体反映当地国民经济发展及其能源需求规律。在某一特定历史阶段，能源需求弹性系数都有一个相对固定的数值范围,在此，可根据能源需求与经济增长的历史数据计算出能源需求弹性系数，然后利用其弹性系数值预测以后的能源需求量,投入产出法该模型主要揭示能源部门与整个国民经济的内在联系。它从国民经济是一个有机整体出发，并从能源生产消耗和分配使用两个侧面来全面反映能源产品在国民经济各部门间的运动过程，且同时反映能源产品的价值形成与使用价值的运动过程,BP人工神经网络模型法神经网络是一种由若干互联处理单元组成的并行计算系统。在神经网络体系中，前馈神经网络通常使用BP（backpropagation）算法作为训练方法。BP算法是通过从输出层开始修改权重，然后反向移动到网络的隐层来进行反向学习的,情景分析法该模型从未来社会发展的目标情景设想出发构想其能源需求，这种构想不受现有条件的限制，允许人们以未来目标为基准，然后分析达成这一目标所要采取的措施及其可行性,灰色模型法在控制论中，已知信息系统为白色系统，未知信息系统为黑色系统，同时包含已知与未知信息的为灰色系统,在此，灰色系统理论以“部分信息已知、部分信息未知”的小样本、贫信息等不确定性系统为研究对象，主要通过对部分已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，对系统运行行为及其演化规律进行正确的描述和有效监控,在上述经济模型中，传统时间序列趋势法、BP人工神经网络模型法以及灰色模型法等不考虑能源系统的相互作用与平衡规律，主要根据历史数据及其发展趋势进行外推建模，这些模型结构简单，使用方便，但其外推能力有限，大多适合短期预测,同时，与单一预测模型相比，组合模型可以取其各自优点，提供更确切的预测结果,2.中长期能源需求预测,在中长期能源需求预测中，情景分析有助于全面考察影响能源需求的主要驱动因素的各种可能的发展路径，从而把握这些因素在时间上的不确定性；同时，多地区投入产出分析法通过各个预测区域的合理划分，可以把握空间上的复杂性,2.中长期能源需求预测,（1）情景分析（2）基本的投入产出模型（3）能源需求模型,（1）情景分析,能源系统是一个复杂的大系统。经济、人口、技术等影响能源需求的各种因素的变化具有不确定性。在能源需求分析方面，传统的趋势外推法只能按照过去的发展轨迹进行分析预测