單位GDP能耗的數學模型探討

摘 要:為了研究對單位GDP能耗的各種影響因素，從定義出發，先后建立了單位GDP能耗模型、第二產業單位工業增加值能耗模型、高耗能行業單位工業增加值能耗模型;分析了產業結構調整、生活耗能、高耗能行業產品單耗時單位GDP能耗的影響，為節能降耗目標任務的分解創造了條件。

關鍵詞:單位GDP能耗數學模型產業結構調整節能目標分解

中圖分類號:F727文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0089-01

國家“十一五”規劃綱要中，明確提出了2010年單位GDP能耗比“十五”期末降低20％的約束性節能指標。如何實現這一目標，是目前各級政府共同關注的熱點和焦點問題，同時也是當前節能領域中需要深入研究的重大問題。單位GDP能耗由產業部門單位增加值能耗和虛擬的居民生活部門能源消費強度構成。對于不同的國家或地區，這兩者對單位GDP能耗的影響度不盡相同。發達國家或地區居民生活已達到了相當的水平，居民生活用能對單位GDP能耗有較大影響;而像我國這樣處在工業化進程中的國家，產業部門的能源活動水平幾乎決定了單位GDP能耗的高低[1，2]。

為了研究產業結構調整對降低單位GDP能耗的影響效果，本文根據單位GDP能耗的定義，推導出單位GDP能耗與產業結構之間關系的數學模型，并用于分析產業結構調整的節能潛力。

1 全社會GDP能耗的數學模型

設地區生產總值為V0，相應地，第一、第二和第三產業的工業增加值分別為V1、V2和V3;定義第一、第二和第三產業的增加值比重分別為、和。設地區能源可消費能源總量為，相應地，第一、第二和第三產業的終端能源消費量分別為E1、E2和E3，，此外，生活能源消費量為E5。定義第一、第二(含加工轉換和運輸損失能量)和第三產業能源消費比重分別為、和;生活用能比重為。

增加值平衡條件:

則有:

能源消費平衡條件:

則有

設單位GDP能耗為R0;第一、第二和第三產業的增加值能耗分別為R0、R1和R3。根據GDP能耗的定義，整理可得，

2 GDP能耗的影響因素分析

由上式可知，單位GDP能耗R0的變化，受到以下三方面的影響。

(1)產業結構的調整。調整產業結構，可以改變、和，從而改變R0，特別是當增加值能耗較低的第一和第三產業的增加值比重和增加，下降時，單位GDP能耗R0將下降。(2)第二產業的節能。根據現行的統計口徑，第二產業包括工業生產部門和建筑業，相比較而言，工業生產部門的增加值能耗是第二產業的主導因素。(3)提高生活用能的效益。生活水平的提高導致生活用能大幅度攀升，而生活用能并不產生增加值，故其快速升高對單位GDP能耗R0是負面的影響。由于社會經濟發展的最終目標就是有效改善勞動者的生活水平，因此，提高生活用能的效益，主要是提高相關用能設備的能效，杜絕或減少不必要的能源浪費，但從趨勢上看，生活能源的消費比例將不可逆轉的上升(提高生活用能的效益表現為生活用能比重上升的幅度有所減少)。

3 高耗能行業的增加值能耗分析

高耗能行業增加值能耗居高不下，是導致GDP能耗上升的主導因素，研究高耗能行業增加值能耗的計算模型和影響因素非常重要。假設某行業的總產量為M，(其中分品種產品產量為，j為主要產品的品種數)、總產值為、等效單位產品能耗(以下簡稱單耗)為，等效價格為，該行業的工業增加值折算比例為、工業增加值為。、能源消費量為、增加值能耗為;其中，i為行業編號，i=1，…，39.

產品單耗:

等效價格:

工業增加值:

增加值能耗:

可知，重點耗能行業的增加值能耗與該行業產品的等效單耗成正比，與該行業產品的等效價格和折算增加值比例成反比;表明，產品的等效單耗越低、等效價格越高、折算增加值系數越大，則增加值能耗越低;相應地，降低產品的能耗水平和提升產品的附加值是實現高耗能行業增加值能耗降低的關鍵。

4 節能降耗的途徑和效果分析

根據相關性分析，發現許多因素都與單位GDP能耗的變化存在著相關性，如市場化程度、固定資產投資量等，但從根本上而言，單位GDP能耗變化主要取決于效率提高(表現為工業增加值能耗)和結構調整(表現為工業增加值比重)兩個因素，其他因素實際上都是通過影響這兩個因素來間接影響單位GDP能耗的。

一直以來，第二產業的效率提高，尤其是工業生產部門的效率提高是導致我國單位GDP能耗下降的最主要因素。2000-2005年我困效率提高對單位GDP能耗下降平均貢獻率約為83．5％，其中，又以工業的效率提高貢獻度為甚。另外，我們發現，近年來結構調整，例如工業生產部門內部、制造業內部的產品結構調整逐漸成為我國降低能耗的主要途徑，尤其是從工業生產內部來看，結構效應甚至超過了效率效應，即結構調整對降低單位GDP能耗的作用大于效率提高的作用，如2004年工業內部結構效應達到87．3％，這可能與2003年前后我國開始宏觀調控，加大結構調整力度有關。隨著產能過剩問題凸顯，我們認為，未來上述趨勢將更為明顯。

5 結論

通過GDP能耗的數學模型分析，確定了節能降耗的重點和方向。第一產業是國民經濟的基礎，需要穩定發展;以現代化服務業為主導的第三產業具有高附加值和低能耗的特征，需要大力發展;第二產業目前是國民經濟發展的主導產業，需要在優化的基礎上，降低其增加值比重。生活用能比重的上升，不可避免地將部分抵消結構調整產生的降低單位GDP能耗的效果，亦即，為實現GDP能耗下降目標增加了難度。第二產業的節能降耗是實現單位GDP能耗下降的主導因素。第二產業的節能任務主要由工業生產部門實現，而在工業生產部門中，節能降耗的任務主要由高耗能行業承擔。高耗能行業的節能降耗，主要通過調整產品結構和降低主要高耗能產品的單耗來實現。

參考文獻

[1]周鴻，林凌.中國工業能耗變動因素分解:1993—2002[J].產業經濟研究，2005(5)．

[2]齊志新．結構調整還是技術進步-改革開放后我國能源效率提高的因素分析[J].上海經濟研究，2006(6).