中國隱含石油出口變動的產業間路徑分解研究

馮翠洋，唐旭，金藝，王雪成，張寶生

中國石油大學(北京) 工商管理學院，北京，102249

中國隱含石油出口變動的產業間路徑分解研究

馮翠洋，唐旭*，金藝，王雪成，張寶生

中國石油大學(北京) 工商管理學院，北京，102249

中國在對外貿易的過程中出口了大量隱含能，隨著貿易規模的不斷擴大，這一現狀受到了廣泛關注。本文基于2002、2007和2012年投入產出表，從完全消費的視角對中國對外貿易中的隱含石油進行定量分析，并利用敏感性分析方法找到影響隱含石油消費的關鍵系數，借鑒結構化路徑分析方法識別出這些關鍵系數所在的關鍵產業路徑。核算結果表明，2002—2012年中國隱含石油出口量迅速增加，其中化學工業，電氣機械及器材制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸及倉儲業的累計消耗比例超過40%。敏感性分析結果表明，石油和天然氣開采業到石油加工、煉焦及核燃料加工業，石油加工、煉焦及核燃料加工業到交通運輸及倉儲業，石油加工、煉焦及核燃料加工業到化學工業等的部門間聯系是影響隱含石油出口的關鍵環節。路徑分析表明，批發和零售業，化學工業，研究與試驗發展業，非金屬礦及其他礦采選業等是高隱含石油出口附加值行業。因此，要努力擴大中間投入的能源效率，推動高附加值行業產品的出口，從而實現外向型經濟的低油耗發展。

出口貿易；隱含石油；投入產出分析；敏感性分析；結構化路徑分析

0 引言

自2014年6月以來，國際油價大幅下滑，世界石油行業進入不景氣周期。但總體來看，未來較長時間內石油仍然是全球能源供應的主力軍，在世界一次能源消費結構中所占比例仍將保持在30%左右。根據國際能源署IEA(2016)預測，石油市場將在2017年實現新的供需平衡，2017—2021年間，石油價格有上漲的風險[1]。BP預測，中國將在2032年取代美國成為世界最大的液體能源消費國，而石油產量預計到2035年將減少5%[2]。與此同時，預計到2035年中國石油的進口依存度將達到76%，高于美國2005年的峰值。盡管短期內全球石油供需仍將保持寬松態勢，但供需穩定性面臨一定威脅。此外，由于國民經濟各個部門之間存在著緊密的經濟聯系，所以各行業均在直接或間接地消費石油產業的中間或最終產出。唐旭等研究表明，2007年通過“中國制造”出口的隱含石油量占中國石油消費總量的27%左右，這表示中國進口原油的56%在獲得政府補貼后又通過廉價的“中國制造”被動的出口出去[3]。深入分析這些隱含石油的流動路徑，有利于中國充分利用和管理好石油資源。

1 研究現狀

隨著經濟全球化的迅猛發展，對外貿易對中國經濟發展的影響日益增大。2014年中國進出口總額占GDP的41.55%，是世界第一大出口國以及僅次于美國的第二大進口國[4]。出口貿易的增長雖然起到了支持國家經濟發展和社會穩定的作用，但也使中國成為了“世界工廠”，在消耗大量資源的同時帶來了嚴重的環境污染問題[5]。2009年12月召開的哥本哈根國際氣候大會使碳排放責任的界定成為了學術界研究的焦點[6]。隨著貿易一體化趨勢的不斷深入，中國承接了大量發達國家轉移來的高能耗產業，這使得中國制造的產品相比進口產品的隱含能或碳排放更高。根據生產者負責制，在分配碳排放總量控制責任時中國承擔了部分發達國家的減排任務[7]。顯然，這種不考慮發展中國家客觀情況和總體減排效果的原則是有失公平的。

早期研究主要基于產品或服務的視角，對其在生產過程中直接和間接消耗的能源進行研究。一些具體產品在生產過程中的直接和間接能源投入得到了早期研究的關注，比如金屬生產[8]、糧食生產[9]；建筑物中的隱含能問題[10]也逐漸成了研究的熱點之一。在國內，基于這一視角下隱含能的研究較少。劉強等基于全生命周期評價的方法，對中國46種重點產品的載能量進行了計算，研究表明2005年上述產品在出口過程中帶走了大約13.4%的國內一次能源消耗[11]。已有研究結果表明，在生產過程中產品或服務間接消耗的能源量一般高于其直接消耗的能源量。由于這類研究對數據要求較高，一般只對少部分重點產品進行研究。因此，目前這一類研究成果并不是很豐富。

許多學者基于單一國家的視角研究其對外貿易中的隱含能問題。Lenzen對澳大利亞對外貿易中的隱含能進行分析，研究表明澳大利亞出口的隱含能遠超過其同期進口產品中的隱含能[12]。TANG X等對英國貿易中的隱含能進行研究發現，自1997年起英國隱含能的進口量均高于其出口量[13]。當前，一些發展中大國，比如中國、印度[14]、巴西[15]等已經成為國內外學者研究的焦點。就中國而言，顧阿倫等[16]、羅思平等[17]、JIANG M M等[18]、龐軍等[19]均研究得出：中國是隱含能凈出口國，并且隱含能出口量占全國能源消費總量的比重仍在迅速上升。

此外，一些學者將一國的隱含能研究延伸到了多個國家或地區之間的貿易隱含能轉移研究。這方面的研究主要可以分為兩大類：特定雙邊貿易國之間的隱含能轉移和多個國家貿易間的隱含能轉移。前者重點研究兩國間貿易對雙方能源消費的影響。YANG R R對1997—2011年中美兩國貿易隱含能進行了測算，研究表明中國是中美貿易隱含能的凈出口國[20]。而后者主要針對多個國家或地區間的隱含能轉移進行研究。ZHANG B等研究表明，中國在2002—2007年間通過區域間貿易轉移的隱含能量增長了三倍[21]。國家或地區間隱含能轉移表明：貿易結構、技術水平、國家間比較優勢的差別等因素對隱含能會有很大影響，但貿易逆差并不能保證一國成為隱含能凈進口國[22]。但總體而言，發達國家作為一個群體是隱含能的凈進口國，而發展中國家作為一個群體則為隱含能凈出口國。

綜上所述，隨著人們對氣候變化等問題關注度的不斷提高，近年來，隱含能等相關話題正呈現不斷豐富和逐漸深化的發展態勢。但是已有研究主要集中于對國民經濟中隱含能的規模進行核算，對其產業間流動路徑進行分解研究的還較少，而針對隱含石油出口的產業間路徑分析還沒有得到充分關注。因此，本文基于投入產出理論的基本原理，在對中國隱含石油出口進行核算的基礎上，通過編寫程序研究產業間關聯系數對隱含石油出口的影響程度；并通過靈敏度分析尋找影響隱含石油出口的關鍵系數以及這些關鍵系數所在的關鍵產業路徑，從而為中國更好地管理和利用石油資源提供信息參考和決策依據。

2 模型

2.1 投入產出模型

投入產出分析是由瓦西里·列昂惕夫于20世紀30年代提出[23]，主要是通過編制投入產出表并建立相應的數學模型，來反映國民經濟系統中各部門之間相互依存和制約的關系。由于思路與隱含能核算的思想十分相似，因此成為隱含能計算的主要方法。

投入產出模型的數學表達式為：

其 中，X=(x，x，… ，x)T表示總產出列向量；

12n Y=(y，y，… ，y)T表示最終需求列向量；I表示單位

12n陣；A=(aij)n×n表示直接消耗系數矩陣；(I?A)?1為(I?A)矩陣的逆矩陣，又稱為列昂惕夫逆矩陣、完全需求系數矩陣。

直接消耗系數aij表示的是j部門生產單位產品(或價值)時消耗i部門的產品量(或價值)，它反映了j部門產品生產過程中與i部門的技術聯系，其計算公式為：其中，xij表示j部門對i部門的直接消耗量；xj表示j部門的總產出。

完全消耗系數bij表示j部門生產的單位最終產品對i部門產品的直接消耗量和間接消耗量的總和，其計算公式為：

其中，k表示中間生產部門；表示為通過k種中間產品而形成的第j種產品對第i種產品的間接消耗。

直接消耗系數矩陣與完全消耗系數矩陣之間的關系為：

其中，I是n×n階單位矩陣，n為部門數。

由于我國是加工貿易大國，每年進口的商品有較大比重作為中間投入參與了其他產品的生產，即國內生產過程中的投入包含國內投入和進口中間投入兩部分。因此，需要對消耗系數進行國產化修正，否則會使測算結果偏高[24]。

引入進口系數M，假設部門i對所有其他部門j的投入中進口中間品投入的比例相同，則M是個對角矩陣，其元素mi的計算公式為：

其中，imi表示部門i的進口量；exi表示部門i的出口量。

修正后的直接消耗系數A?可以表示為：

修正后的完全消耗系數B*可以表示為：

2.2 敏感性分析模型

敏感性分析是一種定量的分析方法，是研究相關因素的變化對某一個或者某一組目標變量影響程度的不確定分析方法。本文通過隱含石油出口變化率來測算各部門直接消耗系數的變化對我國隱含石油出口總量的影響程度，進而找到影響我國隱含石油出口的關鍵系數。

自1978年以來，中國石油利用效率不斷提高，每萬元GDP(2015年價格)[25]所消耗的石油量[26]從1978年的0.4 t下降到了2015年的0.08 t。但是，與世界發達國家仍有很大差距。如表1 所示，2015年中國石油消費強度雖然低于世界平均水平，但是比英國、法國、德國等發達國家高50%以上。由于石油消費強度的差異，即使在貿易順差為零的情況下，中國仍然在通過產品貿易向發達國家“出口”石油[3]。

為了更好地反映這種石油消費強度的差異，基于投入產出理論構建中國隱含石油出口計算模型如下：

其中，exP表示中國每年的隱含石油出口量；B*p表示

修正后各部門對石油產業的完全消耗系數(1×n的行向量)；cp表示中國的石油消費量；xp表示石油產業的總產出；Qw表示了中國以外的世界平均石油消費強度；Qc表示了中國的石油消費強度，EX表示中國各部門的產品出口量(n×1的列向量)。

表1 石油消費強度的國際對比Table 1 Comparison of oil consumption intensity in different countries (單位：t/萬美元)

所運用的投入產出模型包含42個部門，共有直接消耗系數1764(42×42)個，其中任何一個直接消耗系數都可能引起列昂惕夫逆序數矩陣的改變，進而影響各部門的石油消耗情況。假設變化系數為ρ，直接消耗系數aij經過變化后的系數可以表示為ρ×aij，則此時的隱含石油出口變化率ηij如下：

其中，ex′pij表示變化后的直接消耗系數ρ×aij對應的隱含石油出口量。

運用EXCEL編寫程序，計算變化系數為ρ時，每一個直接消耗系數分別變化后的隱含石油出口變化率。并經過篩選，確定影響我國隱含石油出口的關鍵系數。

2.3 隱含石油出口的結構化路徑分析模型

Lantner[28]于1972年將結構化路徑分析方法應用于投入產出模型，初步闡釋了經濟關系中外生變量對內生變量影響的路徑與機制。

根據泰勒公式將列昂惕夫逆矩陣展開得到則完全消耗系數可以表示為：

將其帶入中國隱含石油出口計算模型(公式8)，即可得到：

其中，(A?m)p表示對矩陣A?先求m次冪再取第p行元素，即為1×n的矩陣。

相應的第q(q=0,1,2,K)次消耗應為

將上述公式中的矩陣進行行展開，即可得到

由此，就可以通過這一方法計算隱含石油的消耗路徑。在計算多階段結構化路徑的時候，由于計算量呈指數型增長，本文運用Turbo C 3.0編寫優化算法，圖1即為隱含石油出口結構化路徑的計算程序。

首先，分別輸入直接消耗系數A，中國石油出口量exp0，以及臨界值t。然后，利用公式(17)分別計算第1階段、第2階段至第m階段的各行業隱含石油出口向量D1，D2至Dm。對于第 1階段，di,1(i=1,2,…42)屬于D1，判斷di,1是否大于等于臨界值t，如果是則進入下一階段；否則，判斷是否D1中所有的di,1均已檢測，沒有則i=i+1，是則結束程序。對于第2階段，di,2(i=1,2,…42)屬于D2，同樣判斷di,2是否大于等于臨界值t，如果是則進入下一階段；否則，判斷是否D2中所有的di,2均已檢測，沒有則i=i+1，是則返回上一循環。對于第m階段，重復第2階段的語句。

圖1 隱含石油出口結構化路徑分析的計算程序Fig. 1 Computational processes for structural path analysis of embodied oil export

3 影響隱含石油出口的關鍵系數測算

基于投入產出模型，對2002、2007、2012三年的隱含石油出口量進行計算，其結果如圖2所示。可以看出，2007年較2002年隱含石油出口量有較大增長，而受金融危機及國家控制“兩高一資”(高耗能、高污染和資源性)產品出口的影響，2012年較2007年隱含石油出口量有小幅度下降。此外，隱含石油出口量的一次間接消耗所占比例不足30%，并呈逐年下降的趨勢。這反映了對外貿易中，石油深加工產品需求正不斷增加。

本文運用的投入產出表包含42個部門，分別計算2002、2007、2012年各部門的隱含石油出口量并按從大到小排序，表2是三個年份隱含石油出口量排名前五的部門情況。可以看出，隱含石油出口量排名前五的部門始終包含化學工業，電氣機械及器材制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸及倉儲業。其中，化學工業，電氣機械及器材制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸及倉儲業三個部門的隱含石油出口量排名有所上升，而交通運輸及倉儲業的排名逐年下降。此外，按照排名順序計算隱含石油出口量累計占比，可以看出三個年份中排名前五的部門累計隱含石油出口占比均在50%以上。可見，高耗油行業是中國控制隱含石油出口的重要環節。

圖2 2002、2007、2012年中國隱含石油出口情況Fig. 2 China’s embodied oil export in 2002, 2007 and 2012

利用公式(9)計算中國隱含石油出口量對直接消耗系數的敏感性，并以ρ=1.1為例，選取ηij≥ 0.05%對不同年份隱含石油出口的關鍵系數進行對比。計算結果表明，三個年份隱含石油出口的關鍵系數數量逐年增多，分別是83、86、93個。表3是三個年份隱含石油出口變化率較高的前五項部門間聯系，可見隱含石油出口變化率小范圍波動，對關鍵產業路徑進行管控才能有效降低隱含石油的出口量。

通過計算變換系數ρ= 0到ρ= 2.0之間21個數的隱含石油出口變化率，可以發現一些規律。如圖3所示，以2012年隱含石油出口變化率較大的5個部門為例，可以發現如下規律：(1)符號反向性。當變換系數小于1時，隱含石油出口變化率一般小于0；當變換系數大于1時，隱含石油出口變化率一般大于0。(2)比例非線性。當變換系數每增加單位數量時，隱含石油出口變化率的增量一般不是常數。(3)不對稱性。以1為中心點，變換系數同時增加和減少相同的數量，隱含石油出口變化率的增加量和減少量一般不相同。

表2 2002、2007、2012年中國隱含石油出口量部門排序Table 2 China’s embodied energy export in order by sectors in 2002, 2007 and 2012

表3 2002、2007、2012年隱含石油出口變化率部門排序Table 3 China’s embodied energy export rate in order by sectors in 2002, 2007 and 2012

4 隱含石油出口的產業間路徑分解分析

本文運用的42部門投入產出表中，涉及到石油的部門共有兩個，分別是石油和天然氣開采業，石油加工、煉焦及核燃料加工業。選取ηij≥ 0.000 5%時的敏感性系數為關鍵系數[29]，對這兩個部門隱含石油出口的關鍵產業路徑進行計算，匯總結果分別如圖4、5所示。可以看出，無論是石油和天然氣開采業，還是石油加工、煉焦及核燃料加工業，第二階段的隱含石油出口量都是五個階段中較高的。從隱含石油出口的路徑數量來看，兩個部門均是在第三階段達到路徑數量的峰值，且第三階段路徑數量約為第二階段的2.5倍。這一結果表明，隱含石油出口的消耗路徑在第三階段波及到了經濟系統的絕大部分部門。

除此之外，從部門來看，石油加工、煉焦及核燃料加工業在路徑數量和隱含石油出口量兩個方面，均高于同期同階段的石油和天然氣開采業。這說明無論是從數量還是波及范圍來看，石油加工、煉焦及核燃料加工業對隱含石油的出口影響更大。從時間上來看，前五個階段石油和天然氣開采業在2002年、2007年出口的隱含石油量較高，而石油加工、煉焦及核燃料加工業在2007年、2012年出口的隱含石油量較高。由此可以看出，隨著科技水平的提高，我國石油制品的出口正逐漸由原料物資型向深加工型轉變。

圖3 變換系數ρ = 0-2.0部分部門隱含石油出口變化率情況Fig. 3 China’s embodied energy export rate in some sectors ( ρ = 0～2.0)

圖4 石油和天然氣開采業隱含石油出口的關鍵產業路徑計算結果Fig. 4 Results for the critical industry paths of embodied energy export in extraction of petroleum and natural gas

選取部分關鍵系數，對隱含石油出口第一、二階段的關鍵產業路徑進行分析。如圖6所示，從左到右依次為2002年、2007年、2012年隱含石油出口的關鍵產業路徑。通過對比不同年份的路徑數量可以看出，關鍵產業路徑的數量在逐年減少，但關鍵產業路徑上的系數比重在不斷增加。以第二階段為例，2002年共涉及部門13個，平均每個部門的隱含石油出口量為98.61萬t標準油，其中，隱含石油出口量比重大于10%的部門共有三個，分別是石油加工、煉焦及核燃料加工業，化學工業，交通運輸及倉儲業。2007年共涉及部門8個，平均每個部門的隱含石油出口量為287.92萬t標準油，其中，隱含石油出口量比重大于10%的部門共有4個，分別是石油加工、煉焦及核燃料加工業，化學工業，金屬冶煉及壓延加工業，交通運輸及倉儲業。2012年共涉及部門7個，平均每個部門的隱含石油出口量為292.08萬t標準油，其中，隱含石油出口量比重大于10%的部門共有4個，分別是石油加工、煉焦及核燃料加工業，化學工業，批發和零售業，研究與試驗發展業。由此也可以看出，石油加工、煉焦及核燃料加工業和化學工業始終是影響隱含石油出口的關鍵部門。

圖5 石油加工、煉焦及核燃料加工業隱含石油出口的關鍵產業路徑計算結果Fig. 5 Results for the critical industry paths of embodied energy export in processing of petroleum, coking and nuclear fuel

圖6 中國出口隱含石油部門間流動情況Fig. 6 Embodied oil flows in China export by sectors

從部門來看，對石油和天然氣開采業隱含石油出口影響較大的兩個部門分別是石油加工、煉焦及核燃料加工業，化學工業，且前者影響較大，是后者的3倍以上。針對同階段的石油加工、煉焦及核燃料加工業進行分析，可以發現對其隱含石油出口影響較大的部門始終包含化學工業，并且，化學工業占該部門總隱含石油出口量的比重逐年增加。而對下一階段的石油加工、煉焦及核燃料加工業來說，三個年份的關鍵產業路徑均有所不同。以2012年為例，對第二階段石油加工、煉焦及核燃料加工業影響較大的部門分別是批發和零售業，化學工業，研究與試驗發展業，非金屬礦及其他礦采選業。

上一節的關鍵系數分析提供了一個數量上的參照，而本節的結構化路徑分析將部門間作用過程這一黑箱子具體化。通過上述分析，不僅可以了解到部門間影響是沿著哪些條具體路徑進行傳遞的，而且可以知道不同傳導路徑的效果。而與傳統的隱含能評估過程相比，本研究可以進一步發現供應鏈更高階段被忽略的影響隱含石油出口的決定性因素。這為決策者制定政策提供了重要的參考信息，同時，可以幫助其發現政策實施過程中的潛在瓶頸，即識別出傳遞效果較弱的節點部門。

5 結論

本文基于投入產出方法，通過敏感性分析和結構化路徑分析方法對中國出口貿易中隱含石油流動路徑進行了分解分析，得到的主要結論如下：

(1)2002—2012年，中國隱含石油出口量迅速增加。其中，化學工業，電氣機械及器材制造業，通信設備、計算機及其他電子設備制造業，交通運輸及倉儲業，這4個行業是隱含石油出口的主要行業。因此，需要對上述行業的產品出口進行重點管控，取消部分高耗油行業產品的出口退稅，同時擴大這部分產品的進口量，實施低關稅政策。以經濟手段促進貿易結構升級，實現外向型經濟的低油耗發展。

(2)需要不斷提高產業路徑中間投入的能源效率，尤其應該對隱含石油流動路徑中的關鍵環節增加用能技術的研發投入，如石油和天然氣開采業到石油加工、煉焦及核燃料加工業，石油加工、煉焦及核燃料加工業到交通運輸及倉儲業，石油加工、煉焦及核燃料加工業到化學工業等。提高上述關鍵環節的能源效率，可以有效降低出口產品生產過程中的石油消耗量，從而降低隱含石油的出口。

(3)縱向延伸產業路徑，努力推動隱含石油出口產品由原料物資型向深加工型轉變。其中，重點推動批發和零售業，化學工業，研究與試驗發展業，非金屬礦及其他礦采選業等高附加值行業產品的出口。中國隱含石油的大量出口本質上講是一個結構問題，國家應該從延長產業路徑、提高貿易附加值等角度進行優化升級，不斷改善生產和對外貿易結構，從而避免隱含石油的大量出口。

附錄

附表A 投入產出表賬戶設置

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Inter-industry path decomposition of embodied oil export changes in China

FENG Cuiyang, TANG Xu, JIN Yi, WANG Xuecheng, ZHANG Baosheng
School of Business Administration, China University of Petroleum-Beijing, Beijing 102249, China

With the continuous expansion of trade, it has been widely acknowledged that there is a large amount of embodied energy exported in China’s foreign trade. This study established a model based on input-output tables from 2002, 2007 and 2012 to quantify embodied oil in China’s trade from the view of total input. Critical coefficients and critical paths which affected oil consumption were selected by sensitivity analysis and structural path analysis. The accounting results indicated that China exported an increasing amount of embodied oil in 2002-2012, and the cumulative consumption ratio of sectors including “chemical industry”, “manufacture of electrical machinery and equipment”, “manufacture of communication equipment, computers and other electronic equipment” and “transportation and storage” was more than 40%. Sensitivity analysis showed that links between sectors, such as “extraction of petroleum and natural gas” to “processing of petroleum, coking, processing of nuclear fuel”, “processing of petroleum, coking, processing of nuclear fuel” to “transportation and storage”, “processing of petroleum,coking, processing of nuclear fuel” to “chemical industry”, were the key factors affecting the embodied energy export. Structural path analysis revealed that “wholesale and retail trade”, “chemical industry”, “research and experimental development” and“mining and processing of non-metal ores and mining of other ores” were higher-value-added sectors. Hence, expanding the technical effect of intermediate input and promoting the export of high value-added products would achieve external economic development with lower embodied oil exports.

export trade; embodied oil; input-output analysis; sensitivity analysis; structural path analysis

*通信作者, tangxu2001@163.com

2017-07-17

國家自然科學基金項目“我國國民經濟中隱含石油的測算、路徑分解與出口結構優化研究”(71303258)、國際自然科學基金項目“中國油氣開發中能源和水的耦合關系與協同控制研究”(71673297)、教育部人文社科基金“我國隱含石油進出口結構優化的多目標決策及策略研究”(13YJC630148)和中國石油大學(北京)優秀青年教師研究基金(ZX20150130)聯合資助

馮翠洋, 唐旭, 金藝, 王雪成, 張寶生. 中國隱含石油出口變動的產業間路徑分解研究. 石油科學通報, 2017, 04: 546-556

FENG Cuiyang, TANG Xu, JIN Yi, WANG Xuecheng, ZHANG Baosheng. Inter-industry path decomposition of embodied oil export changes in China. Petroleum Science Bulletin, 2017, 04: 546-556.doi:10.3969/j.issn.2096-1693.2017.04.051

10.3969/j.issn.2096-1693.2017.04.051

(編輯 付娟娟)