中國能源強度變化的驅動因素分析
——基于對數平均迪氏指數方法

韓 松，張寶生，唐 旭，齊 帥，孟繁妍

(1．中國石油大學 工商管理學院，北京 102249；2.中國石油天然氣管道科學研究院 油氣管道輸送安全國家工程實驗室，河北 廊坊 065000 )

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中國能源強度變化的驅動因素分析
——基于對數平均迪氏指數方法

韓 松1，張寶生1，唐 旭1，齊 帥1，孟繁妍2

(1．中國石油大學 工商管理學院，北京 102249；2.中國石油天然氣管道科學研究院 油氣管道輸送安全國家工程實驗室，河北 廊坊 065000 )

能源緊缺已成為制約中國經濟可持續發展的重要瓶頸，“十三五”規劃進一步指出提高能源利用效率的新任務。探究導致能源強度變化的驅動因素，是提高中國綜合能源效率的重要前提。利用對數平均迪氏指數方法將影響能源強度的因素分解為：能源替代、技術進步、產業結構、部門結構四個效應，對中國2001-2013年能源強度進行結構因素分解分析。研究得出：技術進步效應是導致中國總能源強度降低的主要原因；能源替代效應對總能源強度變化影響不大；產業結構使能源強度增加，部門結構對能源強度降低起到促進作用。

能源強度；LMDI；能源替代；技術進步；產業結構；部門結構

一、引 言

“十三五”規劃指出，未來五年中國經濟長期向好的基本面不會改變，大力發展經濟同時還要積極推進能源革命，著力推動能源生產利用方式變革，優化能源供給結構，提高能源利用效率，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系；但是，中國經濟增長與能源消費之間不平衡、不協調、不可持續問題仍然突出，因此，研究中國現階段經濟增長環境下能源消費情況，探究導致能源強度變化的驅動因素，是提高中國綜合能源效率的重要前提。

能源強度指在消費終端單位GDP所消耗的能源數量，是反映技術水平及能源效率的重要指標。產業不同對應能源強度不同；行業不同，其能源強度存在差異。1980年以來，中國能源強度變化為：1980-1988年小幅波動；1989-2001年總體呈現下降趨勢[1]。2001-2013年中國GDP和能源消費量總體呈明顯上升趨勢，其中，能源強度在2002-2003，2003-2004年經歷小幅度上升后呈明顯下降趨勢，具體而言，GDP年均增長率為9.28%，能源消費量年均增長率為7.28%，能源強度年均增長率為-1.83%(圖1)，因此，分析我國能源經濟增長與能源消費量變化趨勢及其影響因素，找出降低能源強度的措施，對實現中國節能減排及經濟可持續發展具有現實意義。

圖1 2001-2013年中國能源消費量、GDP及能源強度變化

二、研究現狀

部分學者運用面板數據模型及協整分析等計量經濟學的方法對影響能源強度的不同驅動因素進行了綜合分析。史丹[2]，徐博[3]，張瑞[4]分別利用時間序列模型定量分析了中國產業結構及能源消費情況，研究得出：產業結構調整是影響能源消費的重要因素，產業結構調整對能源強度的影響程度不斷上升；王萌等[5]，張勇等[6]利用其他方法得出相同結論。張瑞[4]采用1985-2004年中國29個省區的截面數據定量分析了不同時期內產業結構調整對能源消費的影響，結論表明：產業結構調整是能源消費的重要影響因素，隨著時間的變化，產業結構調整對能源消費的影響程度發生改變。張文璽[7]通過構建面板數據庫，利用靜態及動態面板計量方法分析了影響1990-2010年中日韓三國能源消費的因素，結果表明：GDP和人口對三國能源消費總量均呈顯著正相關，經濟增長和城市化是影響中國能源消費的主要因素，第三產業對三國能源消費的影響均呈下降趨勢，中國第二產業對能源消費的影響較大；上一期能源消費量的大小對本期的消費量具有顯著正的影響。梁廣華[8]以能源強度做被解釋變量，以第二產業產出值、第三產業產出值占GDP的比重做解釋變量建立回歸模型，研究結論表明：第三產業的能源邊際產出值最高，提高第三產業的比重可以促進能源的節約，提升能源的利用效率。吳巧生等[9]，高振宇等[10]，劉靜華等[11]，佟金萍等[12]，齊志新等[13]利用不同方法對影響中國能源強度因素進行研究，結論表明：中國能源強度下降的主要原因是能源效率的提高。

分解法是研究能源強度影響因素最重要的方法之一。夏炎，楊翠紅等[14]利用投入產出表與完全結構因素分解法對中國1987-2005年期間的能源強度影響因素進行分解分析。將能源強度分解為最終需求結構系數、完全需要系數、最終需求、最終能源消耗系數、能源消耗系數五個因素，結論得出：1987-1992年，完全需要系數的變化成為能源強度下降的主要因素，即產業結構變動對該時期能源強度下降起主要作用。張成龍，李繼峰等[15]利用因素分解分析方法，基于1997-2007年中國四十二個產業部門產值及高耗能產品耗能數據，對能源強度的變化率進行分解，分析產業結構及各部門能源消耗對能源強度變化的影響，結論表明：部門用能強度的降低對中國能源強度產生正向影響，產業結構的變化導致中國能源強度的上升，高耗能產業是導致中國能源強度上升的直接原因。史丹[16]，劉濱等[17]，劉鳳朝等[18]也認為結構效應對能源強度降低起決定作用。

李國璋，王雙[19]利用對數平均迪氏指數技術對中國1995-2005年能源強度進行區域因素分解分析，結論表明：區域內技術進步是影響中國能源強度變動的主要因素。張偉，朱啟貴[20]利用LMDI分解方法從能源消費技術、能源消費結構和產出結構三個不同方面對中國1994-2007年工業部門的能源消費強度進行了影響因素分解分析。結論表明：技術進步成為降低中國工業能源強度下降的決定因素。鄭若娟，王班班[1]利用LMDI分解方法將影響中國1994-2004年制造業能源強度變化的主要驅動因素分解為結構因素和技術進步因素，得到類似結論：技術進步是制造業能源強度變化的主要因素。

雖然已有研究對能源強度影響因素進行了大量的探討，也取得了階段性研究進展，但是多數研究以結構效應及技術進步為因素進行討論。本文在此基礎上考慮了能源替代效應對能源強度的影響；其次，將結構效應進一步細分為產業結構效應及部門結構效應。研究首先利用對數平均迪氏指數法對2001-2013年中國能源強度進行分解，將因素分解為：能源替代效應、技術進步效應、產業結構效應、部門結構效應；其次，分析各因素對中國能源強度的影響，以探究影響中國能源強度變化的主要驅動因素；最后，提出降低中國能源強度相應政策建議。

三、研究方法及數據

(一)研究方法

分解法主要分為結構分解法和指數分解法。二者分析思路差異在于：結構分解法是結合投入與產出表進行分析的方法；指數分解法是將研究對象分解為若干待研究因素，以總方程為基礎的分解方法。指數分解法主要包括拉氏指數法和迪氏指數法兩類，迪氏指數法進一步分為對數平均迪氏指數法和算數平均迪氏指數法。Sun[21]，Ang[22]等通過分析認為：對數平均迪氏指數法(LMDI)在指數分解法中最具優勢，具體表現為：(1)結果不存在殘差項，使分解更具合理性；(2)分解具有可加性。同時，Ang[23]進一步將對數平均迪氏指數法(LMDI)進行分類，主要包括：對數平均迪氏指數法I(LMDI-I)和對數平均迪氏指數法II(LMDI-II)，Ang等[24]研究指出LMDI-I較LMDI-II更具兩方面優越屬性：一致的聚合性及次級結構良好的分解性，Ang[25]對八種LMDI分解模型進行分析，得出加法與乘法均可用于LMDI-I的求解過程，且加法與乘法得到的結果是可以相互轉化的，但是加法更為簡單，因此，本文借鑒LMDI-I加法形式對中國能源強度進行因素分解分析。

本研究能源消費表達式如下(見公式1)：

E=∑i∑j∑k∑Eijk

(1)

其中，E表示中國總體能源消費量；Eijk表示第i產業j部門k種能源消費量。

將中國能源消費具體分解表達式如下(見公式2)：

(2)

其中，E表示中國總體能源消費量；Eijk表示第i產業j部門k種能源消費量；Eij表示第i產業j部門能源消費量；Qij表示第i產業j部門產值；Qi表示第i產業產值；Q為國民生產總產值。

公式(2)兩邊同時除以Q，得到表達式如下(見公式3)：

(3)

其中，I表示中國總體能源強度；Vk表示能源消費結構，即第i產業j部門第k種能源消費量占第i產業j部門能源消費量的比重；Hj表示j部門能源強度，即第i產業j部門能源消費量與第i產業j部門產值之比；Pj表示部門結構，即第i產業j部門產值與第i產業產值之比；Si表示產業結構，即第i產業產值與國民生產總產值之比。

根據加法分解原理，第“T”期相對于“0”基期的能源強度變化量分解為四個驅動因素，表達式如下(見公式4)：

(4)

其中，ΔItot表示第“T”期相對于“0”基期的能源強度變化量；ΔIfs、ΔItc、ΔIpl、ΔIsk分別表示各因素對總能源強度變化量的貢獻值，其是有單位的實值。

基于公式(4)，采用Ang[26]在2005年提出的LMDI-I方法進行分解，得到各因素分解結果(見表1)。

表1 分解效應計算公式

(二)研究數據

由于2013年以后數據的統計口徑發生變化的，本文選取2001-2013年中國十三年的數據作為研究樣本。首先，依據2014年《中國統計年鑒》對能源類型、產業及部門進行標準劃分(見表2)。

表2 能源類型、產業及部門標準劃分

能源強度采用能源消耗量與GDP比值進行計算，為保證數據計算的一致性，GDP為歷年可比價GDP(以2000年為基年)。公式(3)中需要計算指標的數據來源及計算方法(見表3)。

表3 指標數據來源及計算方法

四、結果與討論

(一)中國能源強度因素分解

由中國能源強度變化因素的分解結果(見表4)可知，中國總體能源強度變化量在2002-2003，2003-2004兩年呈現正值，分別為0.06496噸標準煤/萬元和0.07839噸標準煤/萬元，其他各年度變化量均為負值，說明2001-2013年中國能源強度變化整體趨勢是：2001-2002年為能源強度下降階段，2002-2004年能源強度為上升階段且達到正向最大，2004年以后呈明顯下降趨勢，但下降速度逐漸減小。

表4 2001-2013年中國能源強度因素分解結果

(柱狀圖表示各因素變化量，單位：噸標準煤/萬元；面積圖表示各年度區間中國總體能源強度變化量，單位：噸標準煤/萬元；餅狀圖表示對應年度區間各因素貢獻率，單位：百分比)

圖2 2001-2013年中國能源強度因素分解結果

從逐年分解結果上看(見表5，圖2)，2001-2013年期間(個別年份除外)，影響因素按對能源強度降低的貢獻率由大到小依次為：技術進步效應、部門結構效應、能源替代效應、產業結構效應。說明技術進步效應對中國能源強度降低促進作用最大，能源替代效應對能源強度降低促進作用最小，產業結構及部門結構對總能源強度影響程度存在波動性，但部門結構對能源強度降低主要起促進作用，產業結構效應對能源強度降低起抑制作用。

從整體累計分解結果看(見表4，表5)，2001-2013年期間，影響因素按對能源強度降低的影響程度由大到小依次為：技術進步效應、部門結構效應、能源替代效應、產業結構效應。從各因素對能源強度影響的穩定性看，因素對能源強度影響穩定性由高到低依次為：能源替代效應、部門結構效應、技術進步效應、產業結構效應。但值得注意的是，技術進步的累計效應為-0.34945噸標準煤/萬元，對總體能源強度變化解釋力達到116.992%，說明技術進步對能源強度的降低起到主導性作用，該結論與齊紹洲[28]，劉似臣[29]，齊志新[30]，馮泰文[31]等研究結果保持一致。分析原因主要為：技術進步不僅對經濟發展存在推動作用而且對能源生產及其消費存在影響。

表5 2001-2013年中國能源強度因素貢獻率

(二)能源替代效應對中國能源強度變化的影響

2001-2013年能源替代對能源強度變化的累計效應為-0.00277噸標準煤/萬元，貢獻率僅為0.927%。雖然能源替代效應除2002-2004年結果呈正值外，其他年份均為負值，且對能源強度變化影響最為穩定，但是能源替代效應占比很小(見表4，表5)，說明能源替代效應總體上對降低能源強度起促進作用，且影響穩定，但影響程度相對較小，其主要是由于2001-2013年能源消費結構變化幅度較小導致的。

由源替代效應對中國能源強度變化的影響結果得出(見表6)，煤炭消耗除2002-2003年，2003-2004年，2004-2005年為正值外，其他年份均呈負值；石油消耗除2003-2004年，2009-2010年呈現正值外，其他年份均呈負值，說明煤炭、石油的使用對能源強度下降主要起促進作用。同理，得出天然氣及其他一次能源的使用對中國能源強度下降主要起抑制作用。通過計算2001-2013年各能源對中國能源強度降低的貢獻率得出：煤炭、石油、天然氣、其他一次能源對能源強度降低的貢獻率分別為76.77%、34.33%、-10.12%、-0.98%，分析產生原因主要是：自改革開放以來，中國能源消費主要以煤炭和石油為主，在能源生產及使用中設備完善，技術成熟，使得煤炭和石油能源利用效率相對較高；而天然氣及其他一次能源發展相對滯后，且多為生活用能，其產值相對較低；因此，導致非化石能源的使用對能源強度降低起抑制作用，貢獻率較化石能源相差懸殊。

表6 2001-2013年能源替代效應對中國能源強度變化的影響

2001-2013年，中國煤炭消費量年均增長率為0.263%，石油消費量年均增長率為1.296%，天然氣消費量年均增長率為7.023%，水電，風電，核電年均增長率之和為2.079%，雖然天然氣及其他一次能源的利用有所增加，但是中國一次能源結構以煤炭為主，其次是石油，天然氣及其他一次能源消費量之和還不到一次能源總量的20%[32]。分析其原因為：經濟快速增長對能源產生剛性需求，而中國資源稟賦導致煤炭消耗比例不斷攀升；天然氣及其他一次能源受技術限制等開發與應用等原因，導致非化石能源消費占比較低且增速緩慢。因此，中國不均衡的能源結構導致了能源替代效應對能源強度貢獻率較低。

(三)產業結構對中國能源強度變化的影響

從2001-2013年中國三次產業能源強度可知(見圖3)，2001-2013年第二產業能源強度最大，其次為第三產業，第一產業能源強度最低，其中，第一產業能源強度相對穩定，第二、三產業在2003-2004年小幅上升后，2004年后呈持續下降趨勢。由產業結構效應對能源強度變化影響可知(見表7)，除2004-2005年以外，三次產業對中國能源強度影響因素程度從大到小為：第二產業、第三產業、第一產業，而2004-2005年三次產業對中國能源強度影響從大到小為：第三產業、第二產業、第一產業。從整體累計分解結果看(見表7)，2001-2013年第一產業對能源強度降低的貢獻率為4.13%，第二產業貢獻率為61.51%，第三產業貢獻率為34.35%。可以看出三次產業對能源強度降低均呈促進作用，其中，第二產業對中國能源強度影響最大，第三產業次之，第一產業最小。其主要原因是中國第二產業參與國際分工，而第三產業主要面向國內市場，第二、三產業面對市場容量的差異導致了二者的對能源強度貢獻率約為2:1。該研究結論與劉志彪等[26]研究結果一致。

表7 2001-2013年產業結構對中國能源強度變化的影響

圖3 2001-2013年中國三次產業能源強度

(四)部門結構效應對中國能源強度變化的影響

由主要部門對中國能源強度總體貢獻率可知(見表8)，2001-2013年主要部門對中國能源強度降低均呈現促進作用，貢獻率從大到小為：工業，生活消費及其他，交通運輸、倉儲及郵電通訊業，農林牧漁水利業，建筑業，批發和零售貿易業、餐飲業。其中，工業貢獻率為60.03%，說明工業對中國能源強度降低影響最大，分析其主要原因是：中國“十五”(2001-2005年)初期為重工業高速發展時期，例如，冶金、石油、電力等高耗能重化工企業迅速發展，導致2002-2004年中國能源強度明顯上升；重工業的增速帶來了高耗能和高污染問題，因此，從“十五”后期到“十二五”(2011-2015)期間，國家高度重視節能減排及環境保護工作，對重化工企業進行節能改造與提高能耗技術升級等措施，成為總體能源強度降低的決定性因素。

由能源強度分解結果可知(見表4，表5)，部門結構與產業結構效應對中國能源強度變化累計效應分別為-0.03147噸標準煤/萬元和0.08499噸標準煤/萬元，貢獻率分別為10.53%，-28.454%，說明部門結構對能源強度降低為正向促進作用，解釋了總體能源強度變化的10.53%；產業結構促進能源強度的增加，解釋了總體能源強度變化的28.454%。該結論進一步驗證了Sinton[33]及Fisher-Vanden[34]等得到的結論：結構分解的細分程度不同，分解結果存在差異。也就是說，將結構變化效應由產業結構細分到部門結構后，部門結構效應對能源強度的降低起到促進作用。

表8 2001-2013年部門結構效應對中國能源強度變化的影響

已有研究對2002-2004年中國能源強度不降反增，由2002年1.36024噸標準煤/萬元上升至2004年1.50359噸標準煤/萬元，增速超過10%現象產生原因進行分析，且基本歸納為兩種觀點，一種觀點是以Chunbo&Stern[27]首次提出是技術進步效應的降低導致能源強度的上升；另一種觀點是李力等[35]提出能源強度降低的主要原因是結構效應引起的，主要表現在中國制造業比重的增加導致能源強度的升高。由LMDI可加性，將部門結構與產業結構求和，得到結構變化效應對能源強度的影響為-17.924%，說明總體結構變化效應增加中國能源強度，即2001-2013年結構變化效應對能源強度降低起抑制作用，影響程度為負向17.924%。技術進步效應對能源強度降低的貢獻率呈降低趨勢，結構效應由增加能源強度逐漸變為降低能源強度作用，但結構效應的增長幅度大于技術進步效應的降低幅度(見表4)，因此，本文結論與鄭義[36]等研究結果相吻合，即結構效應變化導致2002-2004年中國能源強度上升，同時，本文認為導致該階段能源強度上升的根本原因為部門結構效應。該結論可以通過2001-2013年部門能源強度變化情況得到進一步驗證，2003-2004年相比2002-2003年部門效應能源強度變化幅度絕對值從大到小排序為：生活消費及其他，建筑業，交通運輸、倉儲及郵電通訊業，農林牧漁水利業，批發和零售貿易業、餐飲業，工業。除2002-2003年建筑業部門，2003-2004年生活消費及其他部門對能源強度降低為促進作用外，其他各部門對能源強度降低呈現抑制作用(見表8，圖4)，分析其根本原因是中國在2001年加入世界貿易組織，2002-2004年為中國進一步融入世界經濟的關鍵時期，“十五”計劃提出以推進經濟增長方式轉變為主要任務，進一步優化工業結構，發展服務業，增強國際競爭力的要求，因此，2002-2004年中國能源強度的上升是中國經濟高速發展的必經之路，只有進一步完善部門結構，才能更高效的降低能源強度。

圖4 2001-2013年中國主要部門能源強度

五、結論與建議

本文基于中國2001-2013年三次產業，六個主要部門，四種一次能源的能耗量數據，應用LMDI-Ι分解方法的加法形式，將中國能源強度變化分解為能源替代效應、技術進步效應、產業結構效應、部門結構效應，對總體能源強度上升及降低原因進行分析，得到主要結論如下：

第一，2002及2004年為研究樣本的時間分界點，2001-2002年及2004-2013年中國能源強度為下降時期，2002-2004年能源強度為明顯上升時期，能源強度上升主要受“十五”規劃調整經濟結構政策影響，部門結構效應是導致其上升的根本原因，進一步分析得出，工業，交通運輸、倉儲及郵電通訊業，建筑業三個主要部門能源強度上升使得總體能源強度在2002年呈現上升趨勢并在2004年達到正向最大，技術進步效應成為2004-2013年中國能源強度下降主要原因。

第二，2001-2013年技術進步效應成為總能源強度降低的決定性因素，分析其原因主要是：技術進步不僅對經濟發展存在推動作用而且對能源消費及其生產存在影響。首先，科學技術的發展促進能源效率的提高，主要體現在四方面：(1)能源生產中的高效轉換技術；(2)部門消費能源的高效利用技術；(3)近年來電子商務、通信設備等產業的迅速發展，促進了能源節約，降低了能源強度。(4)技術的進步促進產業及部門結構的再調整，進一步對能源強度產生影響。

第三，結構效應中產業結構及部門結構對能源強度影響截然相反，其中，產業結構導致能源強度增加，部門結構降低總體能源強度。產業層面，三次產業對中國能源強度變化的貢獻率約為1:15:9，即第二產業對能源強度影響最大，其次是第三產業，第一產業最小。部門層面，工業對能源強度變化貢獻率約為60%，生活消費及其他貢獻率約為27%，農林牧漁水利業貢獻率約為4%，其他部門貢獻率之和約為9%，即工業對總能源強度變化影響最大。

綜合以上研究結論，本文對降低中國能源強度提出以下政策建議：

第一，研究表明，能源替代效應對中國能源強度影響較弱，但文章認為能源結構調整對降低能源強度存在很大空間。由于中國煤炭資源稟賦的導向作用很強，在短時間內預實現新能源對其替代是不現實的，因此，在短期內，應加快坑口發電、煤基多聯產等技術的推廣和應用，進一步提高煤炭的利用效率及起到減少污染的作用；長期來看，必須加快發展天然氣及其他可再生能源的開發及應用技術，政府應加大對替代能源的支持力度，如支持、鼓勵發展電動、燃氣汽車等新能源汽車，加快對工業鍋爐、家庭生活取暖，電動汽車充電樁等設備改造，實現熱電聯產及其他新能源對煤炭及石油能源的替代，逐步完善中國能源結構，從而達到降低總體能源強度的目標。

第二，中國經濟發展剛剛步入工業化中后期，技術進步為降低能源強度的決定性因素，國家政策應引導和鼓勵企業技術創新，擴大在能源開發及利用新技術方面的投資力度，進一步推廣新技術、新產品的應用，實現提高能源使用效率，降低能源強度的目標。

第三，產業結構效應對降低能源強度起抑制作用，部門結構效應對降低能源強度起促進作用。但文章認為產業結構效應及部門結構效應是相輔相成、密不可分的。例如，中國制造業的迅速發展導致第二產業比例快速上升等。因此，如何進行產業結構調整成為下一步工作重點問題。本文認為中國產業結構調整思路是：首先，第二產業應在保持現有國際分工份額基礎上，加速各生產部門產品從低附加值向高附加值的升級，去除高耗能、高污染等落后產能；其次，加快中國城市化步伐，提高居民的消費能力，進一步擴大國內市場對服務產品的需求；最后，按照全球化思路推動第三產業市場發展，使中國服務業參與全球產業分工，逐步突破國內市場容量小的限制，真正實現中國服務業全球化，這也是中國未來發展戰略的新方向。

第四，因為中國省市之間經濟發展程度差異較大，使得降低中國總體能源強度，還需要將重點放在中國各省市經濟發展上，因此，應以京津冀、長三角、珠三角及環渤海經濟區發展為核心，帶動周邊欠發達省市共同發展，真正實現中國經濟可持續發展。

本研究的不足之處：首先，研究時間跨度較短，能源替代效應及結構效應對總能源強度的影響未能完整體現；其次，文章是從國家層面進行分析，但落實中國能源強度降低的任務，還是需要以省級層面為核心開展研究工作，因此，以上方面不足也將成文本研究的未來擴展方向。

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責任編輯、校對：李再揚

2016-05-31

國家社會科學基金重大項目“非常規油氣開發利用對國家能源安全及社會經濟的影響”(No. 13&ZD159)。

韓松(1988-)，女，河北省承德市人，博士研究生，研究方向：能源戰略與政策系統分析；張寶生(1957-),吉林省樺甸市人，教授，博士生導師，研究方向：管理系統工程、能源戰略與規劃；唐旭(1985-)，江蘇省鹽城市人，副教授，博士生導師，研究方向：能源經濟與管理、管理系統工程；齊帥(1991-)，江蘇省淮安市人，碩士研究生，研究方向：系統工程理論方法及應用；孟繁妍(1985-)，女，遼寧省遼陽市人，中國石油天然氣管道科學研究院，助理工程師。

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1002-2848-2016(05)-0089-09