【2007年03月15日】中国能源强度变化因素争论与剖析

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中国能源强度变化因素争论与剖析

吴滨        李为人

【提 要】改革开放以来, 我国在保持经济快速增长的同时能源强度持续下降, 引起了国内外学者的广泛关注。总结近年来国内外关于中国能源强度下降原因的研究, 结果显示持有技术进步为主要因素的观点较多, 因素分解法是国内外学者研究的主要工具。以因素分解法的基本模型进行研究, 影响我国能源强度变化的结构因素被普遍低估。建议应分阶段使用因素分解法对我国能源强度变化进行跟踪研究。
【关键词】能源强度 结构因素 行业能源效率因素 因素分解法
〔中图分类号〕F206        〔文献标识码〕 A        〔文献编号〕100-2952 (207)02-0121-08        

改革开放以来, 中国经济保持了持续快速的增长,1979年至20 4年国内生产总值年均增长速度高达9.4%, 与此同时, 中国能源效率则大幅提高, 主要表现为能源强度持续下降。以可比价格计算,2004年能源强度较1978年下降66.57% 。国际经验表明, 一个国家经济增长与能源强度的关系一般表现为倒 V 型, 即在经济增长的初期, 能源强度呈现上升趋势, 经济增长到一定时期后, 能源强度才转而下降。中国在长达20年中能源强度不断下降的事实引起了国内外能源经济学者的关注。

一、国内外关于中国能源强度下降因素的研究
一般说来能源强度变化的影响因素可以归于两个方面, 即结构因素和技术因素。关于中国能源强度下降的原因, 国内外学者的研究存在明显分歧, 出现了两种明显对立的主要观点： 结构因素主导和技术因素主导。

(一) 结构因素主导型
国外最早关于中国能源强度下降原因的研究出现于上世纪90 年代初期, 这时期的研究大都采用描述性统计的分析方法, 研究结论显示中国能源强度下降的主要原因是产业结构的调整, 即从能源消耗高的行业向能源消耗低的行业转移。国内研究出现较晚, 始于上世纪90 年代后期, 部分国内学者采用描述性统计和回归分析的研究方法也得出了类似的结论。
卡姆巴热用描述性统计的方法分析了中国1980年至1990年国民收入和能源消耗的关系,结果显示上世纪 80 年代的中国, 农业、制造业、建筑业、交通运输和商贸流通业在国民经济中的比重变化不大, 而在一次能源消费结构中, 农业、制造业、建筑业、交通运输业比重呈现下降, 包括非物质生产部门和商贸流通业在内的服务业比重则上升。这主要是由于农业、制造业、建筑业、交通运输业增长速度高于能源消耗增长速度, 而商贸流通业能耗增长快于经济增长, 加之非物质生产部门能源消费增加。
在主要的能源消耗部门制造业中 (约占全部能耗的68% ), 轻工业比重明显增加,19 0 年已经超过重工业的比重, 同时其能源消耗增加速度明显快于重工业。据此, 文章认为中国能源节约主要来自于工业结构变化, 并认为其贡献率在70%左右。
张宗成、周猛的研究显示,1995年至2000年产业结构是中国能源消费弹性低的主要原因, 结构因素对能源消费弹性的影响主要表现在两个方面： 第二产业能耗比重下降, 一、三产业能耗比重增加;第二产业中, 高耗能的煤炭采选业、化学原料和制品制造业等行业能耗比重下降, 而低耗能的化学纤维制造业、电子及通信设备制造业等行业能耗比重上升。除此之外, 文章还认为经济结构改革和能源结构变化也是影响我国能源消费弹性的主要因素。
类似的研究还有一些,也得出了相类似的结论。

(二) 技术因素主导型
上世纪90年代中后期开始, 因素分解法开始被广泛引入能源强度的研究中。应用此方法对中国能源强度研究的结论与最初的研究出现了明显分歧, 即认为技术进步是导致中国能源强度下降的主要原因。由于持类似观点的学者众多, 因此技术因素主导的观点成为主流。

加巴西诺等采用基于投入产出表的因素分解法, 将决定能源强度的因素分解为技术进步、国内最终需求 (结构变化)、进口结构、能源进口水平和能源出口水平五方面, 采用1991年至1997年的投入产出表, 分别对中国1987年至1992年原煤、原油、水电、电力和成品油的消耗强度进行了分析。 在其设定的六种情 景 下(主要针对数据调整) 结论基本一致。除电力消耗强度略有增加之外, 其他四类能源产品消耗强度均明显下降, 而导致消耗强度下降的主要原因是技术进步, 其影响比例均在40%至120%之间, 其中影响最为明显的是原煤和成品油,技术进步对消耗强度下降的作用均超过100%。在其分析中, 结构调整则是增加能源强度的因素。除此之外, 文章还认为能源密集型产品进口数量的增加也是导致能源强度下降的原因之一。

韩智勇等通过因素分解法将能源强度变化分解为结构因素和产业效率因素, 对1980 年至2000年我国能源强度的变化因素进行了逐年和累计计算。结果显示除1989 年之外行业效率是导致我国能源强度下降的主因, 而1986 年之后的大部分年份中结构因素则是提高了能源强度, 20年间结构因素的累计份额为 -1.76%, 产业效率的累计份额为101.7%, 其中第二产业效率提高贡献最为突出。在此基础上, 他们又在《中国 能源报告（2006) - - 战略与政策研究》中应用同样的方法对工业能源强度变化进行了研究, 结果显示1998年至2002年间工业能源强度变化份额中, 结构份额和效率份额分别为1.87%和98.13%, 即工业能源强度下降主要是工业内各行业能源效率提高的结果。

周鸿、林凌使用能源使用效率 (单位能耗产生的增加值) 和产业能源消耗结构对中国1993年至2002年工业能源消耗进行了分析。文章采用适用性加权迪氏因素分解法   (Adaptive WeighingDivisia 简称 AWD) 将工业能源消耗分解为产量效应、强度效应 (实际为效率效应) 和结构效应, 其中结构效应是工业内部行业能源结构效应。文章虽未明确说明, 但从结果看,文章的行业分类主要采用了 2 位数编码行业分类。其结果显示,1993 年至2002 年, 中国工业能耗结构并没得到优化, 工业总能耗效率提高
主要是由于工业中部分行业能耗效率提高所推动的。
鉴于采用因素分解法的研究较多, 结论也大致相同, 本文不再一一列举。

(三) 阶段分析型
除了上述观点之外, 还有一种观点比较有特色, 这种观点虽然在研究方法上并没有突破因素分解法的框架, 但其明确指出, 改革开放以来我国能源强度下降的原因分析应该分阶段来分析。

史丹将能源利用效率分为能源技术进步效率和能源经济效率, 并认为技术进步效率可持续, 而经济效率会逐渐消失。文章研究了对外开放、产业结构变化和市场经济建立对能源强度的影响。在对产业结构变化影响的部分, 采用了结构指数的研究方法, 结果显示1990年之前产业结构降低了能源强度, 降低幅度为12%；1990年之后, 产业结 构则提高了能源强度,1990年至1995年最为突出, 提高幅度达14.7%；累计计算,1980 年至1999 年, 产业结构使得能源强度下降5.2%。文章明确指出, 尽管1990年前产业结构明显降低了能源强度, 并通过其后续作用使得1980年至1999年能源强度下降, 但1995年以后产业结构降低能源强度的作用逐渐消失, 能源强度下降的主要原因是各产业能源效率的提高, 因此应该区别对待。

周勇、李廉水也得出类似的结论。其采用适应性迪氏分解法  (AWD) 考察了我国1980年至2003年能源强度的变化, 能源强度变化被看作为产业结构变化和产业能源强度变化的结果, 国民经济被分为农业、工业、建筑业、交通、商业和服务业六个产业部门。分析结果显示,1981年至1990年, 产业结构和产业能源强度均是导致能源强度下降的原因, 而产业结构的贡献更为突出, 贡献率为58.1%；1991年至2001年, 能源强度下降全部是由产业能源强度下降造成的, 产业结构起到相反的作用；2002年至2003年, 产业结构和产业能源强度均导致能源强度上升, 我国能源强度也表现为连续上升的趋势。文章将此归结为产业结构、投资增长和居民用能的增加。

比较阶段分析型与技术因素主导型计算结果, 两者描述的趋势基本一致, 至于数值上的差异, 主要在于他们所使用的方法略有不同以及行业分类层次不同。因此, 两种观点本质不同在于技术因素主导型主要关注累计效果, 而阶段分析型则明确指出应该分阶段考虑。

二、因素分解模型简介
从前面分析可以看出，无论国外还是国内，因素分解法已经成为能源强度变化分析的主要工具。在能源领域应用最多的因素分解法有两类, 即指数因素分解法 (indexdecomposition,简称ID) 和投入产出因素分解法  (input-output decomposition, 简称IOD)。 两种方法相比较, IOD 是用投入产出表中的直接消耗系数、列昂惕夫逆矩阵对ID 中的因素进行表示, 因此IOD 可以看成是拉氏指数ID 的一个更为复杂和精确的版本。基于此本文只对ID 进行介绍, 并不影响随后的分析。
因素分解法在能源领域应用始于上世纪70年代后期, 之后相关文献大量出现。相比较而言,B.W. 昂等对该方法的研究更为全面和清晰, 本文在该文章的基础上, 对因素分解法的基本模型进行介绍。

除上面的分类之外, 还有学者将迪氏因素分解法中积分问题转换为参数估计问题,提出了两种一般化的基本参数迪氏法   (Parametric DivisiaMethod), 其中第一种方法与上面描述的迪氏指数分解法相似, 从而通过参数选择将包括迪氏指数法和拉氏指数法的许多方法统一起来。前面提到的适应性迪氏分解法 (AWD)则是通过令这两种参数迪氏法中的参数与因素份额相同来估算参数的一种方法, 这种方法在一定程度上避免了参数选择的随意性。

此外, 由于采用近似计算, 因此无论拉氏还是迪氏方法均存在余值, 相比而言拉氏方法余值问题更为突出。为了解决余值问题, 有学者对上述方法进行了改进, 提出所谓的精练迪氏方法和精练拉氏方法等。这些方法基本思路并没突破上面的框架, 这里不再介绍。

三、国内外研究之评述
由前可知, 在分析我国能源强度变化的研究中, 最常使用的方法包括因素分解法、描述性统计以及回归分析。描述性统计主要是通过对行业产出及能源消耗数据进行分析, 总结经济发展与能源消耗的变化趋势, 从而得出影响能源强度变化因素的定性结论, 该方法虽然直观、易于理解, 但分析相对较为简单, 而且不能得出定量的结论。回归分析也是分析能源强度变化的重要工具, 该方法通过建立能源强度与其影响因素之间的回归方程, 通过数据回归得出相应的结论。回归分析不仅可以得出定量的结论, 而且也能将更多的因素纳入到统一的框架中。但另一方面, 回归分析往往只能得出各种因素对能源强度量的影响程度, 而对能源强度变化影响的说服力较弱, 同时还存在数据处理和回归方程选择等方面的问题。相比较而言，因素分解法更为直观和简洁, 该方法直接将能源强度变化分解, 从而能够对影响能源强度变化的因素进行定量分析, 此外该方法数据处理也更为容易。因此, 目前无论在国外还是国内, 因素分解法成为分析能源强度变化的主要工具。

尽管因素分解法以其特有的优势成为能源经济领域的重要方法, 但该方法在方法本身及其应用方面, 特别是对中国改革开放以来能源强度变化因素分析方面, 依然存在一定的问题, 仍有待改善。

(一) 行业分类层次问题
因素分解法分离出来的结构因素和行业效率因素实际是由行业产出份额和行业能源强度所表示  ((4) 式、 (5) 式、 (7) 式、 (8) 式、(17)式至   (20) 式), 而行业分类存在多个层次, 因此, 因素分解法中的结构因素和行业能源效率因素在很大程度上是受到行业分类层次的制约。

对于行业分类层次问题, 国外学者有比较明确的认识, 其文章中均有所表述, 但由于数据限制, 他们大都采用2位数或3位数代码的行业分类。关于这个问题最清晰的表述是卡林等的研究, 其采用中国2000多家大中型企业的数据对不同行业分类层次进行了比较。结果显示1997年至1999年, 在1位数代码行业分类情况下, 结构因素增强了能源强度, 而在12种行业分类和2至4位数代码的行业分类中, 结构因素与效率因素一样均对能源强度下降起积极作用, 而且结构因素的影响比重逐渐增大。在厂商及分类中, 结构因素影响份额则超过了代表技术进步的行业能源效率因素。

相比较而言, 国内学者的分析较为简单, 大都采用1位数代码和2位代码的行业分类。虽然在总体上反映了结构因素和技术因素对能源强度下降的影响, 但由于行业分类层次较为宽泛, 国内学者的研究结果对结构因素存在一定程度的低估。

(二) 方法本身的限制
拉氏指数分解法是将变量因素影响定义为, 假定其他解释变量不变前提下单纯由这一解释变量变化引起的被解释变量的变化。对于加法形式, 将  (4) 式和 (5) 式进行变形可得：

由此可以看出, 结构因素和效率因素的影响是与初始时期的行业结构  (Si0) 和行业效率(Ii0) 有直接关系。在变化相同的情况下, 初始时期能源强度高的行业结构效应更加明显, 初始时期产出比重高的行业效率效应更加突出。从我国的具体情况看, 无论从增加值比重还是从能源消耗比重看, 工业均占据绝对优势, 因此工业对能源强度的影响最为突出。1978年至2004年, 我国工业增加值比重 (Sit) 始终保持在40%左右, 位于各行业之首, 比重并没有发生大的变化, 最大降幅不过 8.9%,2004年和1978年相比仅相差 1.5%。同时我国工业能源强度 (Iit) 始终也是各产业中最高的, 而且下降幅度最快 (如图 2)。因此, 尽管工业能源强度初始值较高, 但由于工业比重变化很小, 因此影响不大, 反而由于工业比重始终较高, 对于行业效率因素影响很大, 即将高估行业效率因素。关于这个问题, 国外学者进行了改进, 包括迪氏指数分解法在内的因素分解法采用初始年和目标年相结合的权重, 结果更为客观。

此外, 拉氏指数分解法还存在较为明显的余值问题,B.W. 昂在对国际能源局  (IEA) 将拉氏指数法向发展中国家推荐的做法提出质疑中, 采用美国1985年至2000年的数据, 比较了包括变化通常较大, 因此文章建议发展中国家应该慎用拉氏指数分解法。

(三) 因素分解问题
因素分解法将影响能源强度变化的因素分解为结构因素和行业能源效率因素, 通常认为行业能源效率变化是技术进步的结果, 许多学者将行业能源效率因素直接称为技术进步因素(这种现 象在国内的研究中较为突出), 因此,在本文前面的分析中也并未对两者进行严格的区分。行业能源效率等同于技术进步因素的前提是前者应主要由后者决定, 但行业能源效率是一个综合性指标, 是由多种因素决定的。依据因素分解法本身的逻辑, 行业能源效率同样是由行业内部各子行业的结构和能源效率共同决定的 (在某些行业中, 子行业结构对行业整体能源效率的影响更大)。而在因素分解法中子行业结构因素也被部分计入行业能源效率因素中,这与前面行业分类层次问题是一致的。这样类推下去, 只有到厂商层次, 将能源效率与技术进步划等号似乎才更加合理。 由此可见, 相对而言, 行业能源效率的表述似乎更加合理, 而且通常采用的2位数代码和3位数代码的行业分类将高估了技术进步因素, 而低估了结构因素。

这个问题对于我国能源强度分析更加具有现实意义, 对于小煤窑、小炼钢厂、小水泥厂的清理一直是我国经济工作的重要内容, 也是我国能源强度下降的重要原因, 而这种厂商层面的结构变化 (实质是产业组织结构变化) 往往也被部分计入了技术进步因素。

(四) 时间跨度问题
由因素分解法的基本模型可知, 结构因素和行业能源效率因素均为累计效果, 即其影响程度是由初始时期和目标时期的结构份额和行业能源效率相比较得出的。这种累计效果虽然能够反映整体变化情况, 但是忽略了变化的过程, 因此可能造成结果的偏差。例如, 假定初始时期为0年, 目标时期为 T 年, 如果在0至T年中相应的变量有升有降, 那么累计结果将低于0至T年中变量的最大变化。这种情况在我国能源强度分析中较为明显, 如图 1 所示,1978年至2004年我国工业比重呈现先抑后扬的态势, 因此,2004年与1978年相比, 工业比重变化很小； 而如图 2 所示, 工业能源强度基本上保持下降趋势, 因此其累计变化基本反映其真实变化。基于此, 采取累计效果对我国能源强度变化分析会低估结构因素。

与之相对, 有学者使用环比分解  (chainingdecomposition), 逐年对能源强度变化进行分解, 这在很大程度上避免了上述问题, 但年度变化数据不能反映整体趋势, 而如果要反映一段时期的趋势还需要对年度数据进行合并。针对此问题, 有学者采取相对中立的办法, 即使用分段分析, 选择不同时间段对能源强度变化进行分析。

就我国具体情况而言, 笔者较为赞同分阶段的方法。我国正处于经济转轨的时期, 经济发展的轨迹与市场经济体制完善的国家不同, 政府政策的影响较大, 经济具有明显的阶段性。就本质而言, 市场化改革的确是我国能源强度变化不同于其他国家的重要原因, 许多研究得出了类似结论。改革初期, 经济发展主要表现为调整计划经济时代不合理的产业结构； 改革中期, 伴随大量外资的进入, 我国产业的技术水平明显提高； 近年来, 经济体制改革基本完成以及市场经济体制的建立, 我国经济发展似乎更加接近传统的市场经济国家, 表现在能源消耗方面上则为 2002年开始能源强度逐年上升。因此, 采用阶段分析较为适合我国的具体情况。同时, 在分段时应避免随意性, 而应在认真研究我国经济发展轨迹的基础上合理划分阶段, 才能更加准确地反映我国能源强度变化的原因。

四、结论与讨论
由前可知, 无论国内还是国外, 持有技术进步是影响中国能源强度变化主要因素观点的学者较多, 而且因素分解法是国内外学者研究的主要工具。本文在概括性地介绍了因素分解法的基本模型的基础上, 指出关于我国能源强度变化的研究, 因素分解法存在低估结构因素的问题, 并建议在研究我国经济发展轨迹的基础上分阶段使用因素分解法研究能源强度变化。

尽管本文认为在我国能源强度变化分析中,结构因素的作用被普遍低估, 而且分阶段看, 部分阶段结构因素的作用更大, 但就未来发展而言, 本文认为技术进步仍然是降低我国能源强度的主要手段。

首先, 就能源消耗与经济发展的关系而言, 经济发展是目的, 能源消耗是手段。如果用经济发展去迎合能源消耗, 则有 “本 末倒置” 之嫌。当然, 在能源紧缺和环境恶化的当今世界, 能源已经成为经济发展的硬约束, 经济发展不可能离开能源, 如何寻找一条合理的发展道路是我国面临的现实问题。技术为平衡发展和能源消耗之间的关系提供了较好的中介, 而且依靠技术进步发展经济更符合可持续发展的理念和和谐社会的要求。
其次, 降低未来能源强度方式的选择并不完全依赖于过去能源强度是如何降低的, 而主要依赖于影响能源强度的因素还有多大潜力。经济结构变化有其客观规律, 国外经验和经济结构理论均指出经济结构与经济发展阶段具有明显的相关关系。改革开放以来, 我国产业结构的变化主要来源于计划经济时期不合理产业结构的调整, 这也正是我国能源强度变化与国外经验不符的本质原因。就目前看, 我国经济体制改革基本完成, 计划经济时代不合理的结构也基本调整完毕, 经济结构变化的规律逐渐显现, 主要表现为工业和重化工工业比重重新上升, 因此依靠结构变化降低能源强度的空间不大。反观我国产品能源使用效率, 虽然有所进步, 但仍明显低于世界先进水平, 具有较大的提高空间, 因此通过技术进步降低能源强度还有较大潜力。

[ 导师郭克莎研究员点评]

降低单位 GDP 的能耗水平, 是 “十 一五” 规划提出的一项重要发展指标, 而且是约束性指标。从去年以来的情况看, 完成这项指标的任务相当艰巨。该篇论文对我国能源强度变化因素进行讨论, 这个选题具有重要现实意义。作者在比较系统地梳理和综述国内外有关理论观点的基础上, 对能源消耗强度变化因素及有关研究方法进行了较为深入的分析, 提出了一些具有独立见解的观点。这不论对于这方面同行的研究, 还是对于实际部门的工作, 都有一定的参考价值。同时, 文章思路清晰, 资料翔实, 逻辑结构合理, 论证比较充分。

本文作者： 吴滨是中国社会科学院研究生院工业经济系2005级博士生
李为人是中国社会科学院研究生院财贸经济系2005级博士生
责任编辑： 赵       俊

Dispute and Analysis of the Factors aboutChina's Energy Intensity Changing

Wu Bin Li Weiren

Abstract: Since the launch of open-door policy and economic reform, China's energy inten- sity has declined continuously, while China's national economy has been growing rapidly.A  variety of domestic and foreign studies have focused on this issue. This paper reviews the do- mestic and foreign studies about the reason of the decline in China's energy intensity. Our  results show that most of authors attribute the decrease to technology improvement and decomposition analysis is the main method in these studies. Based on the study of the basic  models of decomposition analysis, this paper discusses domestic and foreign studies.Our  main conclusion is that structure factor was underestimated in most studies. This paper rec- ommends that there have been many periods since 1978 and decomposition analysis should be used in different periods.

Key Words: energy intensity; structure factor; technology factor; decomposition analysis