技术进步、结构变动与中国能源利用效率

中国人I：1-资源与环境 2009年 第 19卷 第 2期 CHINAPOPULATION，RESOURCESANDENVIRONMENT Vo1．19 No·2 2009 技术进步、结构变动与中国能源利用效率 王俊松 贺灿飞 (北京大学城市与环境学院，北京 100871) 摘要 随着中国经济的快速增长，能源生产与消费量呈几何级数增长，而单位GDP的能耗却 断下降。理论上，能源利用效率的变化 可以归因子结构变化与技术进步。为了解释中国能源效率的这种变化过程，本文采用对数平均的LMDI方法将中国1994 02005年的 能源强度变化分解为六大类产业结构变化、两位数产业结构变化效应和技术进步效应。研究结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ， 994—2005年，能源强度降低 主要得益于技术进步，但技术进步的贡献在2001年后不断降低，产鲤结构变动在 1998年前降低了能源强度，1998年之后导致能源强 度的上升。在技术效应中，化学原料及制品制造业 黑色金属冶炼及压延加王业、非金属矿物制品业等高耗能产业部门及居民消费墅 的技术进步是导致我国能源强度下降的主要原因。 -- 关键词 技术进步；结构变动；能源效率；能源强度 中图分类号 X24 文献标识码 A 文章编号 1002—2104(2oo9)02—0157-05 伴随着中国经济的快速增长，能源生产与消费量呈几 何级数增长。我国能源生产量从 1978年的6．2亿 t标准煤 上升到2OO6年的22．1亿 t标准煤，能源消费量从 1978年的 5．7亿 t标准煤增长到 2OO6年的24．6亿 t标准煤(图 1)，年 均增长5．36％。2000年以来我国能源消费超速增长，2000 — 20O6年年均增长超过 10％。2002年后，由于经济过热导 致固定资产投资加速，中国经济增长对能源的依赖程度呈 现明显上升趋势，2003年和2004年能源消费弹性系数分别 为 1．53和 1．59，但 2005年能源消费弹性系数大幅下降至 0．97，2006年为0．87，能源消费弹性的下降可能与我国2005 年以后大力推行节能减排政策有关。目前，中国能源消费 占世界总能源消费的 15．6％，仅次于美国的21．8％E 。大 规模能源消耗同时伴随着严重的环境问题E2 J。 1 研究背景 能源消费增长的同时伴随着能源效率的提升，能源强 度递减，即单位 GDP所需能源量减少。如图 1所示，我国 能源强度自1978年以来不断下降，2001年能源强度仅为 1978年的28．7％。2001年后，由于投资过热，高耗能产业 如电力、钢铁、水泥、玻璃、炼铝得到快速发展，中国经济增 长对能源的依赖程度呈现明显上升趋势，2003年和 2004 年能源消费弹性系数分别为 1．53和 1．59，能源强度也有 所提升。2006年能源强度达到 5．08t标准煤／万元(1978 年不变价格)。 理论上，能源利用效率或强度的变化取决于结构变化 与技术进步。结构变动表示由于一二三产业或轻重工业 的比重变化造成能源强度的变化，技术进步表示技术变革 带来的能源强度的降低。Smill。J和KanlbE衄L ]用描述统计 年份 图 l 中国能源产销量与能源强度变化(1978—2006) Fig．1 Chinese energy production，sales，and energy intensity(1978—2006) 注：能源强度按 1978年不变价格计算 收稿 日期 ：2008—07—08 作者简介：王俊松 ，博士生，主要研究方向为城市经济学和区域经济学。 *国家 自然基金面上课题(4J0871O65)，国家 自然基金重点项 目(40535027)，中国大学生环境教育基地项目资助。 · 157 · _ 中国人121·资源与环境 2009年 第 2期 方法分析 _『中国 1980—1990年 国民收入和能源 消耗的关 系，认为ff1围能源节约主要来 自于工业结构变化，其贡献 率在70％左右。廿上界银行_5 和张宗成等_6 的研究也显示 结构变化是巾同能源强度下降的主要原因。但大量的文 献认 为技术进步是中 国能源强度降低的主要原因。 Huang 使用 Divisia指数法将能源消费根据六大产业进行 技术和结构的分解，发现在 1980—1988年问，技术进步能 够解释 73—87％的能源强度降低。Sinton和 LeviI1e 8j使用 I~speyres指数分析 1980—1990年的能源强度变化，发现 58—85％的能源节约是[_Ff于技术进步。史丹l9 、Zhang[ 0j、 齐志新和陈文颖 ¨、韩智勇等 。 的研究也都进一步确认 了技术进步是我国近年能源效率提高的决定因素。但上 述研究多采用产业大类的结构。Fisher-Vanden_1 J使用企 业层次的数据分析能源效率提高的因素，发现随着产业分 类细化，产业结构变动所起的作用逐渐提高；当将结构变 动细化到四位数产业甚至公司水平时，结构变动对能源强 度变动的贡献超过技术变动的贡献。Gm'bacciol】 也指出 使用不同产业层次的数据，结果将有区别。 无论是采用 Divisia还是 I~speyres指数法或是投入产 出法分解，都不可避免遇到分解过程的余值问题，从而影 响分析精度。而且上述研究多是对2003年以前中吲能源 强度的变化进行分解，2003年以来我国经济进入新一轮增 长周期，固定资产投资迅猛增长，能源消费增长甚至超过 了经济增长速度，能源强度出现不降反升的情况，需要进 一 步分析。本文首先采用不产生余值的对数平均加权的 Divisia方法对我国 1994—2005年的能源强度进行分解，探 讨技术和结构因素在中国能源强度变化中的相对重要性 以_及行业技术贡献对能源效率的影响的差异性。 2 方法与数据 以往的能源分解方法多用传统的 Divisia或 Laspeyres 指数法，但该方法的弊端在于存在余值问题从而影响计算 的精确性。Ang[ ，l6指出对数平均 Divisia指数(LMDI)不 会产生余值问题，因而较其他方法更合理。我们采用 LMDI方法将 1994—2005年中国能源强度分解成结构变动 效应和技术变动效应。如果产业分类过粗，将低估结构变 动的影响，限于数据可得性原因，本文将产业结构分为两 个层次，第一层包括农业、工业、建筑、交通运输仓储邮电 业、居民消费、批发零售业六大类产业，第二层次进一步将 工业分成36个两位数产业加 另外五类部门，共 41个产 业部门。我们将对 1994—2005年的能源强度变化进行逐 年分解分析。 对数平均的Divisia指数分解如下所示： ，=∑∑／iSiS (1) i J · 1 58 · 式中 ，一总能源强度，，』一i部门 j产业的能源强度，5 一i 部门j产业的产出比重，S 一i部¨占总产出的比重。能源 强度变化表示如下 ： ， ． △ ，=∑ i E ． L(w0． '_l’ )1n( )+ L( ， ， )lm ) J j J， I S + L(w／j ,一． ，w0． )ln( 生)=△， +△ +△ (2) J， 0 式中 彬 =／1。 ‘S ，L( ． ，／X／ )是对数形式的权重，定义 如下 ： L(w0 ' )一 w0． ． 一 w／j )／ln(“ ／u ij )，式 中 bit,,l、 △k、△ 、△ 分别代表能源强度总体变化，由技术变动、 六大类结构变动和两位数产业结构变动引起的能源强度 变化。根据模型，本研究对 1994—2005年历年我国能源强 度进行分解，考察各个组分的变化。 △， 、△k 、△ ⋯ △ 分别代表能源强度总体变化，由 技术变动，六大类结构变动和两位数产业结构变动引起的 能源强度变化。依据这个模型，我们采用 1994—2005年数 据计算技术与结构变动对中国能源利用效率的影响。 文章采用的数据主要来 自于历年《中国统计年鉴》和 《中国能源统 ‘年鉴》。由于分部门的总产值存在重复计 算问题，两位数工业产值采用行业增加值数据。产值和增 加值数据来源于《中国统计年鉴》，并以 1995年为基期按 相应的物价指数转换为不变价格。需要指出的是 1997年 前工业增加值数据统计的是全部独立核算工业企业增加 值，而 1998年后统计的是全部国有企业和规模(500万元) 以上的企业增加值，因此 1998年后的能源强度存在高估 的可能，1997到 1998年的能源分解结果可能因此不可靠， 但 1994—1997和 1998—2005是可比较的。能源强度的单 位是 t／标准煤，GDP的单位是元。 3 能源强度分解结果 根据对数平均 Divisia指数对我国能源强度分解结果 见表 1。分解结果表明，1994—2005年，技术进步是我国能 源强度下降的主要原因。但技术贡献呈下降趋势，例如， 1995—1996年，技术进步使能源强度降低 0．586t标准煤／ 万元，2001—2004年，技术进步每年仅能使能源强度降低 0．68—0．87t标准煤／万元，这与 Ma和 Stem【”j的研究结果 一 致。无论是六大类还是两位数的产业结构变动对能源 强度的影响方向一致，结构变动在 1998年前降低了我国 能源强度，但在 1998年以后，产业结卡句变动却提升了能源 强度，1994—2005年，六大类和两位数的产业结构变动分 别使我国的能源强度 上升 0．192和 0．046t标准煤／万元。 我国能源强度 2002年以来有小幅度上升与产业结构变动 有关，同时技术进步对能源强度降低的贡献率在 2001年 王俊松等：技术进步、结构变动与中国能源利用效率 后逐渐降低，表明我国自1998年后经济结构逐步转向能 耗较高的部门，而技术潜能在近几年未得到有效释放。 就技术进步而言，无论是自主创新还是技术引进都能 够提高生产率，从而降低单位产出的能源消耗_1 。伴随 经济转轨过程中的市场化、全球化与分权化能够显著促进 我国的技术进步。首先，经济转轨从计划经济转向市场经 济，市场成为资源分配的主导机制，市场化给企业更多的 经营自主权，企业改革刺激管理人员采用新技术以降低成 本E J，提高能源利用效率。能源价格提升增加了企业的 成本，激励企业采用新技术提高能源效率或者采用效率更 高的能源。我国煤、电、石油天然气等能源工业市场化改 革从 20世纪 80年代开始，先后经历了能源价格逐步放 开、价格双轨、放松投资限制、社会性投资进入、增加能源 供给、政企分开、构建竞争性的市场结构几个阶段。2006 年起，中国能源市场化改革逐步加快，成品油定价机制开 始与国际市场接轨，随国际市场价格而动；天然气和电的 价格也逐步由政府定价向市场定价转变。其次，改革开放 以来，我国通过利用外商直接投资和参与国际贸易积极参 与经济全球化。大量外资企业进入中国有利于技术进步， 一 方面，相对国内企业而言，外资企业本身的技术水平和 生产效率要高于国内企业；另外，外资企业通过技术转移 和技术溢出效应提高国内企业技术层次_1 。研究也表 明，企业参与进口和出口活动具有显著的学习效应，生产 表 l 中国能源强度分解结果(1994—2005) Tab．1 Deeomposure result of Chinese energy intensity(1994—2005) 1994一l995 —0．158 —0．063 —0．130 0．45l 0．180 0．369 1995—1996 —0．OO4 —0．015 —0．586 0．007 0．024 0．968 1996—1997 —0．038 —0．031 —0．27l 0．11l 0．09l 0．798 1997—1998—0．074 —0．042 —0．180 0．249 0．141 0．610 1998—1999 0．053 0．015 —0．260 —0．277 —0．080 1．358 1999—2000 0．04 1 0．009 —0．218 —0．243 —0．051 1 ．294 2000—2001 0．011 0．004 —0．133 —0．096 —0．031 1 ． 128 2001—2002 0．036 0．010 —0．087 —0 ． 902 —0．248 2．149 2002—2003 0．063 0．035 —0．068 2 ． 080 1．141 —2．221 2003—2004 0．o53 0．o33 —0．075 4 ．612 2．874 —6．486 2004—2005 0．005 0．014 —0．111—0．O60 —0．149 1．210 1994—2o05 0．192 0．046 —2．钾 0 —0．086 —0．02 1 1 ． 107 数据来源：中国能源统计年鉴，中国统计年鉴，能源强度单位：t 标准煤／万元(1995年可比价格)。 效率相对较高，能够提升能源利用效率，降低能源强度。 最后，地方分权和财税体制改革使政府权力下放，地方政 府有更多激励刺激生产，提高地方财政收入。一方面地方 可能会上高耗能的地方项目，提高地方税收，但同时鼓励 地方企业进行技术创新，或者引进技术，提高生产率和市 场竞争力，从而降低能源消耗。同时，为了产业结构升级， 地方政府知识技术密集型产业的投资力度加大，一定程度 上促进了技术水平的提高。因此，经济转型能够给予企业 激励和压力提高技术水平和生产效率，提高能源利用效 率，降低能源强度。 改革开放以来，我国产业结构发生了重要变化，从而 影响能源强度变化，尤其重工业比重与能源消费高度相 关。改革开放以来，在非国有资本和外商直接投资的推动 下，我国轻工业取得了长足进展，很多省区改变了原来重 工业主导的局面，同时快速的经济增长也推动了第三产业 的发展，从而导致了能源强度下降。1998年受金融危机的 影响，国内消费低迷，高耗能产业甚至在 1998年经历一个 低谷(图 2)。2001年后，产业结构的变动显著推动了能源 消费的增长，提升了能源强度。由于快速工业化和城市化 的推进，在投资高速增长的拉动下，导致钢铁、水泥、电解 铝、玻璃等高耗能产业迅速扩张。我国七大高耗能产业增 加值占工业总产值比重从 2002年的 30．8％迅速上升到 2005年的37．7％，重工业比重上升在一定程度上造成能源 强度的提高(图 2)。 技术贡献在主要行业的表现也有所不同，本文进一步 计算了 1994—2005年间主要部门的能源强度变化及其技 术贡献(表2)。根据计算结果，在 1994—2005年间，我国 工业能源强度显著下降，从6．24t标准煤／万元下降为 1995 1996 1997 l998 l999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 年份 图 2 高耗能产业增加值占工业产值比重 Fig．2 Weight of value added of high energy eonsuming industries on whole industries 注：高耗能产业包括纺织业 、造纸业 、石油加工及炼焦业、化学原 料及化学制品制造业、非金属矿物制品制造业 、黑色金属冶炼及压延 加工业 、有色金属冶炼及压延加工业。 · 159 · 中国人口·资源与环境 2009年 第2期 2．07t标准煤／万元。所有工业部门的能源强度在 1994— 2005年间有不同程度地下降，其中化学原料及制品、煤炭 采选业、造纸及纸制品、黑色金属冶炼与压延加工、非金属 矿物制品、有色金属冶炼与压延加工、食品制造业、电力蒸 汽热水生产供应业、医药制造、化学纤维、橡胶制品等下降 幅度较大。工业技术水平提高对这一时期的能源强度下 降起重要作用，其贡献达 85％。在工业部门内部，能源效 率提高主要得益于化学原料及制品制造业、黑色金属冶炼 及压延加工业、非金属矿物制品业、电力蒸汽热水生产供 应业、煤炭采选业、石油和天然气开采业等高耗能产业部 门的技术提高，其中化学原料及制品制造业的技术贡献接 近20％。高耗能行业的技术进步和技术创新对整体能源 效率的提升起到重要作用。另外，居民消费业的技术贡献 所占比重为 18．9％，居民消费业的能源强度从 1994年的 1．81t标准煤／万元迅速下降到 2005年的0．42t标准煤／万 元。居民消费业的下降可能得益于能源消费结构从以煤 为主的结构转向石油、天然气等高效率能源；消费产品的 技术进步，从需求角度看，消费产品的技术进步，产品的日 益多样化给消费者提供了较大的空间采用节能的设备。 表 2 分行业在 1994—2005期间技术进步对能源强度的影响 Tab．2 Influence oftechnology progress on energy intensity across industries between 1994 and 20O5 注：1．能源强度单位为 t标准煤／万元(1995年可比价格)；2．限 于篇幅，只列出部分工业部门的计算结果。 · 160 · 这些都促进居民消费能源强度的降低。但未来居民消费 业能源强度降低的空间可能会缩小，原因在于随着居民生 活水平的提高，空调、冰箱、汽车等能耗大的日用品的使用 范围进一步扩大，其次能源结构及技术进步优化的空间可 能不会太大。 4 结 论 本文采用对数平均的 LMDI方法将中国 1994—2005 年的能源强度变化分解为结构效应和技术效应，研究结果 表明，1994—2005年，能源强度降低主要得益于技术进步， 但技术进步的贡献在2001年后不断降低，产业结构变化， 无论是六大类产业结构还是两位数产业结构均在 1998年 前降低了能源强度，在 1998年之后导致能源强度的上升， 这主要是由于高耗能产业在 1998年后的比重上升导致 的。分行业技术进步贡献的分析表明，化学原料及制品制 造业、黑色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、电 力蒸汽热水生产供应业、煤炭采选业、石油和天然气开采 业等高耗能产业部门和居民消费业的技术进步是导致我 国能源强度下降的主要原因。 (编辑：温武军) 参考文献 (References) [1]B P．Statistical Review ofWorld Energy[M]．British Petroleum(BP)， London，2007． [2]Peon J P H，Casas I，and He C．The Impact ofEnergy，Transpo~，and Trade on Air．Pollution in China [J]．Eurasian Geography and Economics，2006，47，1～17． [3]Smil V．China’s Energy[M]．Washinton，D．c：Office of Technology． Asse~ment，Report Prepared for the US．Congress．1990． [4]Kambara，T．The Energy Situation in China[J]．China Quartedy， 1992，131，608～636． [5]World 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． Theoretically，the change of energy efficiency can be attributed to the change of industry structure and technology ． In order to explain the transformation of Chinese energy efficiency，we use logarithmic nlean Divisia index techniques to decompose changes in energy intensity in the period of 1994—2005．We find that techndlogical change is confirmed as the dominant contributor in the decline of energy intensity ． but the contribution has declined since 2001．The change in industry structure has decrease the energy intensity before 1998 ， but raised the intensity after 1998·Decomposed technological effects for all sectors indicates that technological progress in high energy consuming industries such as raw chemical materials and chemical products，smehing and pressing of ferrous metals，nmnufacture of non．metallic mineral products and household consum ption，is the main reason for reducing energy intensity ． Key words technique improvement；structure change；energy efficiency，energy intens 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