中國中長期宏觀節能潛力分析：國際比較與國際經驗

廖 華，魏一鳴

(1.北京理工大學 管理與經濟學院;2.能源與環境政策研究中心;北京100181)

中國中長期宏觀節能潛力分析：國際比較與國際經驗

廖 華1，2，魏一鳴1，2

(1.北京理工大學 管理與經濟學院;2.能源與環境政策研究中心;北京100181)

未來我國能源需求規模存在較多不確定性，把握節能潛力是設定節能目標并采取相應政策措施的前提條件。力求從更大范圍的國際比較和更長歷史時期的國際經驗來討論我國的節能潛力。依據人均GDP、經濟結構、人均鋼材和水泥保有量、人均用電量、人均居民生活用電量等指標，結合資源稟賦結構、氣候條件、設備用能效率差異、后發優勢等因素綜合考量，從能源經濟發展階段來看，目前我國大致處在美國1960年左右的水平，處在英、法、德、意、日五大工業國1970-1980年間的水平。參考發達國家近50年來的能源發展經驗和我國近30年來的發展歷程，2010-2030年我國年均經濟增速潛力超過8.5%，能源彈性系數潛力為0.6;單位GDP能耗年均下降潛力超過3.4%，累計下降潛力大約為50%。

發展階段;國際經驗;節能潛力;能源彈性

一、引言

能源問題歸根結底是發展問題，但在相當長歷史時期內主要是經濟問題。未來我國能源需求不僅規模巨大，而且存在較多不確定性。改善能源效率、大幅度節約能源是應對能源挑戰的重要且有效途徑。能源強度即單位GDP能耗的下降幅度通常用來衡量一個國家或地區的宏觀節能量。單位GDP能耗的演化路徑存在一定內在規律，采取不同的能源政策措施，會有不同的節能效果，也會導致不同的節能代價。節能工作既要主觀政策努力，也要符合能源發展客觀規律。全面認識和分析節能潛力是設定節能目標并采取相應政策措施的前提條件，也是進一步開展能源需求不確定性研究和能源基礎設施投資需求分析的前提。

過去30年來，我國的節能工作取得了重大成就，以年均5.8%的能源消費增速支撐了年均10.1%的經濟增速，能源需求對 GDP的彈性為0.58(以下簡稱“能源彈性”)，單位GDP能耗顯著下降。我國近30年的能源彈性與部分發達國家某些歷史時期大體相同;但從單位GDP能耗降速來看，我國的節能績效要遠遠超過絕大多數發達國家任何歷史時期，這部分得益于過去30年來我國保持了平穩較高的經濟增速［1］。局部來看，近10多年來我國的能源彈性出現大幅震蕩。這表明要準確判斷未來節能潛力并做出正確決策的難度不小。從長遠來看，未來我國的宏觀節能潛力有多大?即單位GDP能耗能否繼續下降、降速潛力有多大、持續時間會有多長?這是值得深入探討的問題。

目前，有關我國中長期宏觀節能潛力的定量研究大多數是基于我國自身的歷史經驗和發展需求來分析，大致可以分為三類:(1)采用相關系數或者時間序列分析方法，研究過去30年來能源需求與GDP的某種統計關系，并據此判斷未來的單位GDP能耗降速或能源彈性。這類方法的基本思想是“根據中國的過去推導出中國的未來”。由于我國仍處在向市場經濟轉軌的進程中，同時面臨著信息化的重大機遇，很多情形過去并沒有經歷過，因此很難依據過去的發展經歷推導出未來趨勢;另外，要全面認識過去30年來我國能源經濟的內在關聯機制也并非易事。(2)先設定未來的產業結構情景，分析各行業的節能潛力，然后自底向上地進行匯總。這類方法的前提是需要比較準確把握未來我國經濟增長的異質性或產業結構情景，但這通常比較困難。(3)采用投入產出分析、可計算一般均衡建模(CGE)等方法開展預測。該方法注意到了經濟結構變化及其內在關聯性和內生性，但需要外生給定一些技術關聯系數或經濟主體的行為參數，計算結果對某些參數很敏感，而要較準確地估計這些參數非常困難。例如，關于替代彈性的設定和技術進步率的度量就存在巨大爭議。另外，CGE模型動態機制的設定也相當困難。

圖1 研究思路

鑒于嚴格的定量分析存在較多困難，本文嘗試采用定量比較與定性判斷相結合的方式，力求通過更大范圍的國際比較和更長歷史時期的國際經驗來討論未來我國的節能潛力。“國際比較”旨在探討我國目前所處的能源經濟發展階段，“國際經驗分析”旨在從發達國家能源宏觀效率變化的歷史經驗來分析我國的能源彈性和節能潛力。

本文的研究思路如圖1所示，首先以發達國家歷史時期作為參考，分析我國目前所處的能源經濟發展階段;其次分析發達國家長期以來能源宏觀效率的變化特征或規律;然后將二者結合起來，同時考慮技術上的趕超效應或后發優勢等因素，討論未來我國的經濟增長潛力和能源彈性;最后據此回答我國的中長期節能潛力。

二、經濟發展階段的分析與判斷

依據發達國家經驗來討論未來我國能源宏觀效率(單位GDP能耗)的可能走勢時，一般是以發達國家曾經走過的能源經濟路徑為基礎，并考慮技術進步、后發優勢等因素開展研究。在參考發達國家歷史經驗之前，首先需要大體判斷我國目前所處的經濟發展階段，或者我國目前的經濟發展水平大致相當于發達國家歷史上哪個時期。有關經濟發展階段的國際比較已有較多，早期的代表性工作有世界銀行的Chenery和Taylor(1968)［1］、Chenery 和 Syrquin(1986)［3］等;國內的代表性工作有郭克莎(2000)［4］、陳佳貴和黃群慧(2003)［5］等。近年來，大多數文獻直接采用了世界銀行、聯合國開發計劃署等國際組織編制的綜合指標數據，例如人均GDP、三大產業結構、投資-消費比例、人類發展指數(HDI)等。單獨用某一兩個指標來判斷我國的發展階段仍然存在一些片面性或者存在較多系統性偏差。

(一)以人均GDP或經濟結構為判斷依據

1.人均GDP水平

人均GDP(或者人均GNP)是最常見的發展階段比較指標。依據市場匯率測算(表1)，2010年我國的人均GDP達到4500美元(當年價格)，與美國的差距超過100年，相當于韓國1973年的水平。鑒于匯率只能反映貿易品的相對貨幣價格水平，難以全面反映一國的整體價格水平，為此多數文獻應用購買力平價(PPP)法測算的人均GDP進行國際比較。在使用PPP時，由于歷史跨度比較長，Maddison(2010)［5］編制的數據用得比較廣泛。據此，2010年我國人均 GDP為 7700國際元($1990GK)相當于美國1941年的水平，差距接近70年;相當于日本1968年、德國1960年、英國1943年、意大利1965年、法國1961年的水平，并且已經超過巴西和南非。采用上述分析方法，部分文獻認為我國目前處于“工業化中期階段”。此外，還有文獻采用世界銀行(2010)新調整的PPP數據進行比較，認為我國與美國的差距有70余年。如果按聯合國編制的人類發展指數進行比較，我國目前僅處在韓國1985年左右的水平，與巴西還有5～10年的差距，與墨西哥還有15年差距①聯合國更新的2010年版人類發展指數只提供了1980年以來的數據，因此無法與英美等主要發達國家進行比較。。

表1 以人均GDP計算的中國與主要國家差距

圖2是經常被用來說明工業化進程與單位GDP能耗關系的示意圖。該圖顯示:(1)發達國家在工業化進程中單位GDP能耗會有一個上升的過程，直到一定峰值再逐漸下降;(2)得益于后發優勢，越晚進入工業化進程的國家，其單位GDP能耗峰值就越低。該經驗曲線對于我國有部分參考價值。如果剔除1958-1959年的特殊情況，我國的單位GDP能耗峰值出現在1977年，之后總體上呈現下降趨勢。但是，該曲線的適用性較弱。一是該曲線“經驗”并不足，檢驗樣本量不夠;二是沒有充分考慮經濟結構和能源結構的影響。1977年我國仍然處于工業化起步階段。

圖2 單位GDP能耗變化歷史經驗示意圖

本文認為，上述比較以總量指標或綜合指標為主，缺乏結構分析。相對而言，在OECD國家內部，依據PPP法測算的人均GDP具有較多可比性。這些國家的工業化進程時間差異較短、商品或服務異質性較小。但在發達國家與發展中國家間用PPP數據進行發展階段比較，則可能出現較大偏差。這種偏差是無法克服的，除了有數據采集準確性和代表性的原因以外，更有PPP理論本身局限性的原因［8］。由于科技進步和社會需求的變化，目前我國的產業結構和產品結構與100年前、50年前甚至30年前的發達國家相比，差異相當大。如果按照計算機、互聯網接入端等信息產品或設施的人均擁有量進行比較，則我國與美國的差距可能不到10年;如果按人均汽車擁有量計算，差距可能超過80年。此外，不同歷史階段下各國商品價格結構、外貿結構、匯率結構等差異，也導致很難采用人均GDP指標直接進行發展階段的國際比較。因此，常見的“我國人均GDP已經達到1000美元(或者3000美元)，按照發達國家的經驗，我國經濟發展的進入了一個重要轉折期”這一論斷過于簡單化。

2.產業結構和最終需求結構

有的文獻也以現價計算的第三產業比重來判斷發展階段或者分析節能潛力。2010年我國第三產業比重為43%，而發達國家大部分在70%左右。由此得出一些量化結論:第三產業發展潛力巨大，未來我國單位GDP能耗存在較大下降潛力。表2列出了美國歷史上及我國2010年的產業結構、支出結構數據。如果按照三產比重，我國與美國的差距要超過100年。這顯然低估了我國的發展水平。

表2 中國與美國產業結構和需求結構長期比較(1869-2010年)

還有文獻從支出結構或投資消費比例進行討論。目前，我國的投資率要比發達國家工業化時期或者較早進入工業化時期的發展中國家高。按照當年價格計算，以日本為例，二戰后的1946-1954年期間，投資率平均為26.49%，1956-1964年平均為33.35%，沒有哪年超過了40%［10］。韓國的情況也類似，在1991年投資率達到最高值39.7%;1960年以來，巴西的投資率就沒有高過30%;而2003年以來我國的投資率一直超過40%。

筆者認為，上述基于產業結構和需求結構的比較將高估我國的工業比重，低估第三產業比重;高估投資比重，低估消費比重。這主要是由價格結構差異造成的。以工業品為基準，我國的第三產業產品(服務)的價格要比發達國家低很多。我國的投資品價格與發達國家差異較小，而消費品特別是不可貿易的消費品價格遠比發達國家便宜。如果按照世界銀行的PPP數據，2005年我國的居民消費率為58.8%，比常規統計數據高了20個百分點。因此，考慮到價格結構因素，我國的產業結構、需求結構調整潛力并不是很大;通過優化產業結構或需求結構來降低單位GDP能耗的潛力，要比直接采用各國現價數據得到的比較結論偏低。

此外，還有的文獻從就業結構和城市化進程來分析我國的發展階段。我國是一個擁有13億人口的發展中大國，目前農村人口占大多數。按照這兩個指標進行比較，則我國與美國的差距要超過100年。有關這方面的討論還可參考文獻［9］。

(二)以人均工業品指標為判斷依據

由于貨幣體系、價格結構、統計口徑等原因，單獨采用人均GDP(不論是市場匯率法還是購買力平價系數)、經濟結構等經濟量指標很難把我國目前所處的發展階段與發達國家的某個歷史階段嚴格對應起來。因此，很難直接依據過去發達國家的人均GDP水平與能耗強度的關系來對未來我國能源強度進行趨勢預測。鑒于國內生產總值、經濟結構等指標受價格結構的影響較大，本文進一步考察有關國家長期歷史實物量指標的變化，并結合前面的指標來定性判斷我國的發展階段。

對于大型經濟體，鋼材、水泥、電力等是必需的大宗工業品，其需求量會隨著發展階段變化而變化，呈現出一定的規律。我們計算了人均電力消耗量、人均水泥保有量(混凝土)、人均居民生活用電量和人均鋼材保有量等實物量指標。這幾類工業品都是高耗能或高載能產品。2009年我國鋼鐵行業用能占全社會用能的18%。由于鋼材、水泥基本屬于投資品(主要是機械制造和基建用鋼)，這里使用鋼材和水泥保有量(混凝土)兩個存量指標。

1.人均鋼材和水泥保有量

中美兩國的國土陸地面積基本相同、地理緯度大體相同，兩國存在相對較多的可比性。鑒于目前僅能獲得鋼材和水泥的年度表觀消費量數據，這里依據永續盤存法對鋼材和水泥保有量進行估計。對于不同的折舊率，估算出的人均保有量會有所不同。我們假設不同的折舊率估算了中美兩國人均鋼材保有量，如圖3和表3所示。如果兩國均按照4%的年折舊率計算，2010年我國人均鋼材保有量約3.5噸，相當于美國1928年的水平;如果按照6%折舊率計算，則相當于美國1940年的水平，按8%折舊率計，則相當于1942年水平。考慮到近年我國的低水平重復性建設項目可能較多，中美分別采用8%和6%的折舊率計算，則我國相當于美國1927或1936年的水平。近5年來，我國鋼材消費量年均增長15%，人均鋼材保有量年均增速超過14%。美國的人均鋼材保有量在1975年之后，基本不再增長了，甚至有所下降。這一方面是基礎設施建設基本完畢，另一方面是新材料的出現替代了部分鋼材，以及技術進步導致部分機械產品呈現便捷化趨勢。

圖3 中美兩國人均鋼材保有量(1900-2010年)

表3 中國人均鋼材保有量估計及與美國的差距

按照人均鋼材保有量進行中美比較，我國與美國的差距超過70年甚至更長時間。如果考慮到當前我國鋼鐵行業投資和市場需求增長情況，即使保守估計“十二五”期間鋼材消費量年均增長10%，到2015年我國的人均鋼材保有量與美國差距將大大縮小。一方面，后發優勢和人口規模較大，這形成我國人均鋼材保有量要低于美國人均量的阻力;另一方面，我國是機械產品出口大國，地形地貌結構相對復雜，這形成我國人均鋼材保有量要高于美國的拉力。考慮到這兩點，預計未來我國人均鋼材保有量峰值與美國相當，不太可能超過美國的2倍，也不太可能低于美國的50%。直接用人均鋼材保有量進行發展階段的國際比較，可能會低估我國的發展水平。

2010年我國的人均水泥消費量接近1.4噸，是美國歷史最高水平的4倍多。如果按照相同的折舊率估算，2010年我國的人均水泥保有量(混凝土)也遠遠超過美國歷史最高水平。中美兩國國土面積相當，中國的人口是美國的4倍多。水泥是完成基礎設施和房屋等不動產建設的必需工業品。盡管鋼材也是基建必需品，但用于基建的鋼材占全社會鋼材使用的比重為20%～50%。圖4顯示我國的人均水泥保有量超過了美國。可能的原因有:(1)我國的地形地貌條件相當復雜，完成同樣功能的基礎設施或房屋建設，需要更多的鋼筋混凝土;(2)我國的房屋建設集約型和緊湊性程度遠遠低于美國，我國的鋼筋混凝土型房屋比重較大(美國板材結構房屋比重較大)，導致我國單位建筑面積水泥消耗量大;(3)我國低水平重復建設較多，基礎設施和房屋使用壽命較短、重建或重修情形較多，圖4采用的折舊率偏低，遠遠高估了我國的人均水泥保有量。在美國，46%的居民住房已使用40年以上。直接采用人均水泥保有量進行發展階段的國際比較，可能會高估我國的發展水平。

2.人均用電量

圖5是中美兩國人均電力消費量和人均居民生活用電量歷史變化圖。2010年我國人均用電3100千瓦時，相當于美國1952年水平，大約是目前美國的24%;2010年我國人均居民生活用電382千瓦時，相當于美國1948年的水平，大約是目前美國的8.5%。從圖中可以看出，美國的人均電力消費量總體上是呈現出增長的態勢，在1950-1980年間的增速較快，之后增速開始減緩。

圖4 中美兩國人均水泥保有量(混凝土)估計(1900-2010年)

圖5 中美兩國人均電力消費量和人均生活用電量(1920-2010年)

表5數據反映了2010年中國人均用電量和人均居民生活用電量指標值相當于OECD國家某個歷史年份水平的情況。從人均年用電量來看，我國相當于英國1964年、德國1969年、法國1973年、日本1970年、意大利1981年的水平;從人均居民生活用電量來看，大致相當于英國1955年、德國1968年、法國1971年、日本1967年、意大利1972年的水平。美國和加拿大的電耗水平較高。近10年來我國的人均居民生活用能年均增長12.8%。

部分生產性生產用電參與了固定資本形成，這部分用電量計入累計存量進行比較才具有可比性。由于我國的固定資本形成增速較高，因此單純采用人均用電量進行比較可能會帶來較大偏差(這里暫不考慮后發優勢和技術趕超因素)。居民生活用電屬于消費需求，盡管受居民收入水平的影響較大，但受居民收入短期增速的影響相對較小。因此，我們認為，在地理緯度相近的情況下，人均居民生活用電量是居民生活水平的重要指標，更適合用于發展階段的國際比較。

表5 以人均用電量計算的中國與OECD國家的差距

說明:表中數據表示2010年中國的人均指標值相當于其它國家某個歷史年份水平。括號內表示再次出現同樣人均GDP的年份。“～”表示估計年份。除美國以外，其他國家僅可獲得1960年以后的數據。數據來源:廖華(2008)［9］和國際能源署。

從具體用能技術來看，盡管我國多數能源密集型產品的單產能耗高于發達國家，但差距遠比人均GDP或者人均用電量指標的差距小［11］，大約為10～30年，后發優勢顯著。綜合考量資源稟賦結構、氣候條件、后發優勢、設備用能效率差異等因素，我們認為從能源經濟發展階段來看，目前我國大致處在美國1960年左右的水平，處在英、法、德、意、日五大工業國1970-1980年間的水平;處在其他多數OECD國家1975-1990年間的水平(緯度較高國家除外)。發達國家近50年來的能源發展經驗對我國未來能源發展具有較強的啟示意義。

三、發達國家單位GDP能耗歷史演變特征

(一)單位GDP能耗降速的趨同性

對OECD國家1960-2005年、1970-2005年、1980-2005年、1990-2005年單位GDP能耗降速分析表明，各國單位GDP能耗降速存在顯著的趨同性特征(表6)。初始年份單位GDP能耗較高的國家，其單位GDP能耗降速也較快。我國目前的單位GDP能耗水平較高(盡管難以準確計算出可用于國際比較的具體數值)，通過努力，今后仍可以保持較快的下降速度。

表6 OECD國家單位GDP能耗降速趨同性檢驗(1960-2005年)

(二)能源彈性與電力彈性的差異

上述趨同性檢驗所采用的能源消費總量數據系依據熱當量法核算。近四十年來，部分發達國家能源結構發生了較大變化，例如天然氣和核電增長較快，煤炭出現負增長等情況，這可能導致熱當量法下的能源消費總量指標難以準確刻畫能源經濟系統的關系［12］。這可以從各發達國家能源彈性差異與電力彈性橫向差異反映出來。1960-2009年，OECD各國能源彈性和電力彈性算術平均值分別為0.76和1.32，但各國能源彈性的差異要遠遠大于各國電力彈性的差異。用變異系數來刻度這種差異，前者為0.49，或者為0.25。如果不注意能源結構的變化，直接根據熱當量法下的能源總量指標來研究能源經濟關系，可能會導致有偏的結論。

圖6 OECD國家能源彈性與電力彈性

表7 主要發達經濟體不同歷史時期能源彈性和電力彈性

縱向差異也能反映同樣的問題。表5是主要發達國家經濟體不同歷史時期的能源彈性和電力彈性對比。縱向數據表明，各發達經濟體在不同歷史時期的電力彈性變化幅度要遠遠小于其能源彈性的變化幅度。我們估測，如果剔除能源結構變化的影響，各國的能源彈性大約要降低10%。據此，我們認為1960以來美國的能源彈性大約0.45;1971年以來OECD歐洲地區的能源彈性為0.40，日本為 0.60;韓國 1980 年以來的能源彈性為 0.85。

四、我國未來節能潛力分析與判斷

結合前面對我國經濟發展階段的判斷以及對發達國家能源強度降速趨同性及能源彈性的分析，考慮到我國局部領域低水平重復建設情形仍難以根本改變，我們認為，在能源結構不發生較大變化的情況下，未來我國的能源彈性系數大致可以保持在0.6的水平，即以能源消費增長0.6%支撐經濟增長1%。考慮到未來我國天然氣、風電、核電等可再生電力比重均將上升、煤炭比重下降的情況，按照我國現行的發電煤耗法計算原則，未來我國的能源彈性系數仍然大致為0.6的水平。

過去30多年來，中國經濟總體上保持了平穩較快的增長態勢，而且到目前為止并沒有出現增速趨緩的跡象，年均增速超過10%。盡管存在經濟周期因素、盡管國家發展規劃中經濟增長指標不會設定很高、盡管國際經驗顯示后發國家經濟增速會有所趨緩，但目前沒有充分的證據顯示未來我國經濟增速會出現大幅度趨緩的跡象。鑒于目前與美國的差距有50年，與英法德日等國的差距也有30～40年，我們認為未來20年我國經濟可以實現年均8.5%的增速。據此計算，2010-2030年我國的單位GDP能耗年均下降潛力可以達到3.4%，累計下降潛力可以超過50%。盡管未來我國的單位GDP能耗下降潛力較大，但并非可以自然實現，仍然需要繼續做出巨大努力。發達國家過去三五十年來在節能領域也做出了重大努力。

由于結構異質性的原因，本文并沒有做嚴格的定量推導，而是從發展階段的國際比較和發達國家的歷史經驗的視角，通過定量比較與定性判斷相結合的方式，對我國中長期節能潛力進行了研究。本文關于發展階段的判斷仍然是比較初步的，而且主要是從能源經濟的視角，并非全部經濟的視角。如果把全國各省作為經濟體置入全球排名中，則在2009年有15個省的GDP位居全球前60名，有21個省的能源消耗量居全球前60名。各省間的商品和要素流動性遠遠大于各國間的流動性。因此，還可以從發展階段的省際比較和發達省份的歷史經驗的視角，對我國中長期節能潛力進行分析。

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(本文責編：海 洋)

China’s Mid to Long Term Energy Conservation Potential:International Comparison and Foreign Experience

LIAO Hua1，2，WEI Yi-ming1，2
(1.School of Management and Economics，Beijing Institute of Technology，Beijing 100181，China;2.Center for Energy and Environmental Policy Research，Beijing Institute of Technology，Beijing 100181，China)

There is much uncertainty in China’s future energy demand.It is necessary to analyse the energy conservation potential before setting energy intensity reduction target and taking proper policy measures.This paper discusses China’s energy conservation potential based on wide international comparison and long historical experience analysis.Considering the economic structure，and GDP，steel，cement stock，electricity consumption per capita，resource endowment，climate conditions，energy using efficiency，and backward advantage，we conclude that from the perspective of economic-energy development，China is currently at the same development stage as the United States around 1960，and the same level of United King，France，Germany，Japan and Italy in the range of 1970-1980.According to the development experiences of OECD countries in the latest 50 years and China’s experience of in the latest 30 years，China’s economic growth rate is expected to over 8.5%annually during 2010-2030，and its energy demand elasticity is expected to remain at around 0.6.Thus the annual energy intensity reduction potential per GDP is over 3.4%during 2010-2030，and the accumulated reduction is about 50%.

development stage;international experience;energy conservation potential;energy elasticity

F205

A

1002-9753(2011)03-0023-10

2010-12-11

2011-03-20

國家自然科學基金項目(70903066，70733005，71020107026)

廖 華(1980-)，男，江西南康人，北京理工大學助理研究員，博士，研究方向:能源經濟學、資源與環境管理、能源經濟環境系統建模及應用。