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摘要:中國作為世界第二大能源生產和消耗國,隨著經濟的不斷發展,我國對能源的需求不斷擴大。總的來說,我國能源儲量比較豐富,在可再生能源方面擁有較大的優勢,然而利用情況明顯不足。此外能源消耗問題上存在能源利用率低下、人均能源供給率明顯不足的問題。在經濟不斷發展的今天,我們需要分析這些現狀,為能源消耗提出相應的改進建議。
關鍵詞:能源;能源消耗;能源供給
一、引言
能源作為制約一個國家發展的重要因素,能源的生產供給直接關系著一個國家的發展。隨著全球經濟發展進程的加快,世界各國對能源的需求也與日俱增。然而世界一次能源的儲量有限,可替代能源的供給尚不足以替代化石能源支持經濟社會的發展。目前世界各國對能源的爭奪戰也逐漸加劇,由此也引發了許多社會、政治問題,能源問題已經上升到關系國家安全、國家發展的戰略問題,能源的需求和供給也漸漸演變成多國博弈的焦點。隨著我國經濟的不斷發展,特別是第二產業的不斷發展,我國對能源的需求不斷加大,能源問題日漸凸顯,能源是保障經濟和社會發展的基礎條件,因此必須要正視我國的能源問題,并有相應的策略以供參考。
二、我國能源概況
作為世界上最大的發展中國家,中國是一個能源生產和消費大國。2011年,我國能源生產總量317987(以萬噸標準煤為單位),其中原煤占比778%,原油占比91%,天然氣占比43%,水電、核電、風電等占比88%。相較于2010年,原煤生產量增長了88%。根據《BP世界能源統計年鑒2012》的報告,中國在2011年貢獻了69%的全球煤炭產量增長,此外中國和美國都是全球風力發電增長的主要貢獻者。
我國能源的儲量與分布可以根據地理上的特點來進行相關的劃分,總的來說西多東少、北多南少。按照對能源種類的劃分,我國石油天然氣資源主要分布在西部與東部海域,煤炭資源主要分布在華北與西北地區,水力資源主要分布在西南地區,其他可再生資源如太陽能、風能、地熱能、潮汐能這些都與地理位置有關,相較于前面提到的幾種能源只占少部分,故不詳細論述。然而沿海東部城市貢獻了國內生產總值的大部分,東部資源的匱乏決定了資源需要大規模的從西部往東部運送,或者從國外進口。能源分布與對能源需求的地區差異嚴重影響了能源的配置與對能源的有效利用。為此,西氣東輸、西電東送、南水北調成為了我國能源運輸的基本格局。
到2011年年底,我國石油探明儲量為20億噸,產量為4090千桶/日、2036百萬噸,列世界第五位,較之于2010年,增長03%;天然氣產量為1025億立方米,較之于2010年,增長81%;煤炭產量為19560(百萬噸石油當量),較之于2010年增長88%;可再生能源產量為177百萬噸石油當量,較之于2010年增長484%。此外,我國能源綜合運輸體系發展較快,運輸能力顯著增強,建設了西煤東運鐵路專線及港口碼頭,形成了北油南運管網,建成了西氣東輸大干線,實現了西電東送和區域電網互聯。總的來說我國能源資源擁有如下特點:
(1)能源資源總量比較豐富。在化石能源中,中國煤炭儲量一直比較豐富,儲量居世界前列,石油、天然氣等其他化石能源也還比較豐富,但存在較大的勘探與開發難度。可再生能源中中,水力資源理論蘊藏量豐富,約合世界水力資源量的12%,列世界首位。
(2)人均能源資源擁有量較低。中國人口眾多,人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平。煤炭和水力資源人均擁有量相當于世界平均水平的50%,石油、天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。耕地資源不足世界人均水平的30%,制約了生物質能源的開發。
(3)能源資源賦存分布不均衡。中國能源資源分布廣泛但不均衡。煤炭資源主要集中在華北、西北地區,水力資源主要分布在西南地區,石油、天然氣資源主要集中在東、中、西部地區和海域。然而中國能源消耗多是東南沿海經濟發達地區,這就造成了大規模的能源運輸格局。
(4)能源資源開發難度較大。中國煤炭資源地質開采條件較差,只有極少量可供露天開采。石油天然氣資源地質條件復雜,埋藏深,勘探開發技術要求較高。未開發的水力資源多集中在西南部的高山深谷,開發難度和成本較大。
三、我國能源消耗現狀分析
3.1能源消耗現狀
2011年,我國能源生產總量317987(以萬噸標準煤為單位),其中原煤占比778%,原油占比91%,天然氣占比43%,水電、核電、風電等占比88%。2011年,我國能源消耗總額348002萬噸標準煤,其中煤炭占能源消費重量的比重為684%,石油占比186,天然氣占比50%,水電、核電等占比80%。
總的來說,我國在煤炭消耗上是能自給自足的,然而在石油的消耗上是需要依賴于大量進口的。但總的來說我國是需要進口能源以滿足經濟發展對能源的而需求的。煤炭、石油這類化石原料是很難再生的,一旦能源枯竭,勢必影響到我國經濟運行發展。此外,我國在水力資源、太陽能、風能、地熱能等資源上是擁有較大的優勢的,只是目前這些項目的開發力度都還不夠,如果能對這些資源合理開發,在一定程度上能夠緩解我國對能源緊張的局面。
3.2能源消耗結構問題
(1)從能源供給缺口上看:從1992年以來,我國能源消費量就一直大于生產量,供給缺口不斷加大。一方面對石油的需求量持續增長,本國所能生產的石油量遠遠不足以支撐消耗量,石油作為工業經濟的重要命脈,如果我們對石油需求的增長不能得到轉換或者減少,那么隨著油價的攀升,勢必在未來需要在石油資源上投入更多的資金;另一方面,煤炭仍然是我國能源消耗的主體,雖說煤炭產量在遞增,但其增加的速度比再生的速度快,煤炭資源在未來也許會面臨枯竭的時候;較之于前兩者,水電、核電等消耗量仍然只是少量,這就從側面反映出我國能源消耗的結構不合理。
(2)從能源用途上看:在能源的用途上,根據國際能源機構(IEA)的分類,主要包括工業、交通、其他和非能源使用,其中其他用途主要由生活能源構成。與世界主要國家和地區相比,中國能源消費的結構特點是工業能源消費占比偏高,交通能源消費明顯偏低,生活能源消費占比明顯提高。2010年,按行業分類來看,工業能源消耗占總量的7112%,比上一年增長了388%,而交通運輸能源消耗占總量的802%,生活能源占比1064%。總體來看,一國的工業能源消耗占比與工業GDP比重成正比,由于近些年中國工業占GDP比重較高,相應地工業能源消耗占比也明顯的偏高。
33能源消耗效率問題
能源使用效率是衡量能源經濟效率的常用指標,也稱為單位GDP 能耗,是指在一定時期內,一個國家或地區每生產一個單位的國內生產總值所消耗的能源,計算單位為噸標煤/ 萬元。萬元GDP能耗近年來是我國能源監測的重要指標,為此國家也制定了相應的發展目標。
能源消費彈性系數是衡量能源消費增長速度與國民經濟增長速度之間比例關系的指標,計算公式為:能源消費彈性系數= 能源消費年增長速度÷國內生產總值年增長速度。如果能源消費彈性系數大于1,則本年度單位不變價格的GDP 能耗比上年提高。能源消費彈性系數越大,意味著在經濟增長過程中能源的利用效率越低,經濟對能源的依賴度越高。2000~2011 年,我國能源消費彈性系數同樣呈現偏態分布,在2004年達到高峰為16,其余年份都比它低,08年,受到全球金融危機影響,能源消費彈性系數為041,隨著經濟形勢的逐漸好轉,能源消耗彈性系數逐漸回升,在2011年為076,應該還有逐漸上升的趨勢。
3.4我國與主要國家能源消耗的比較
(1)能源自給率
能源自給率以能源生產量除一次能源供應量計算。
2009年,世界主要國家的能源自給率如下表所示:
相對于主要發達國家,如美、英、法、德、日本這些國家,中國的能源自給率都要高出他們一些;但在新興市場經濟體中,尤其是“金磚五國”中,中國的能源自給率僅高于印度,較之于俄羅斯,中國的能源自給率就顯得很低了。
(2)能源供給效率
能源供給效率以能源供應量除GDP計算,單位為噸標準油/千美元。
2009年,世界主要國家的能源供給效率如下表所示:
相對于主要發達國家,如美、英、法、德、日本這些國家,中國的能源供給效率較高,這體現出中國自己的能源供應量占對GDP的貢獻率較高;但在新興市場經濟體中,中國、印度、南非的能源供給效率基本一致,但遠低于俄羅斯的量。
(3)人均能源供應量
人均能源供應量以噸標準油/人為單位。
2009年,世界主要國家的人均能源供應量如下表所示:
相對于主要發達國家,如美、英、法、德、日本這些國家,中國的人均能源供應量較低,甚至低于全世界的平均水平180。這體現出中國人均能源供應的不足,這應該與我們國家的人口基數太大有很大的關系。但在新興市場經濟體中,中國的人均能源供給量低于俄羅斯和南非,但高于印度和巴西。
綜上所述,中國的能源生產量還是很高的,能源供給效率也比較高,但由于人口基數太大,人均能源供應量明顯不足。
3.5能源消耗特點
從上面對能源消耗的現狀進行的相關數據分析我們可以看到,中國能源消耗的特點主要體現在:
(1)供需失衡。這主要表現為隨著經濟的不斷發展,能源供需缺口的不斷增加;(2)結構不合理。在全球化背景下,我國能源消費問題主要表現為消費總量增加、能源強度上升、能源結構調整緩慢。具體表現在高能耗出口制造業的發展對能源消費的拉動、國際產業轉移制約能源消費效率的提高;(3)區域化差異。受我國地理環境的影響,使能源問題受到地域性的影響。地區間能耗差別明顯,東部沿海發達城市能耗較高。
四、相關建議
針對我國能源消耗還存在的問題,我們可以從如下方面進行相關的改進:
(1)實現循環經濟增長模式
中國必須走新型工業化道路,以信息化帶動工業化,以工業化促進信息化,實現資源節約型的循環經濟增長模式。我國也已經把循環經濟作為新的“十二五”規劃的重要指導原則。建立循環經濟發展模式,對提高資源的利用率、緩解資源短缺、減輕環境污染壓力,將將發揮巨大效力。
(2)加強節能技術研究和管理
政府要借鑒發達國家的先進做法,加大節能技術的應用,應該采取一些節能新措施(雷鳴《日本節能與新能源發展戰略》中對中日能源發展戰略有詳實的論述)。我們要把節約能源放在首位,實行全面、嚴格的節約能源的制度和措施,顯著提高能源利用效率,全面實施節能優先的能源發展戰略。
(3)加大對新能源的開發
煤炭消費在中國的能源消費中一直占據主體地位,因此煤炭在能源問題中是占第一位的,因而無論是技術研究還是政策、法規的制定都要考慮煤的發展。同時要加大油氣資源和可再生能源的開發力度,我國在可再生能源方面,比如太陽能、水能、風能等方面擁有較豐富的資源,如果加大對這些能源的開發和利用,能避免煤炭資源在能源消費比重進一步上升。
(4)積極開展能源外交
隨著非洲能源資源的開發,我們國家可以在能源出口較為豐富的地區,比如中東地區、拉美地區、俄羅斯、非洲地區可以開展能源外交,通過投資、合作等方式和這些地方共同開發與利用資源。(作者單位:首都經濟貿易大學)
本項目受到“首都經濟貿易大學研究生科技創新資助項目”資助。
參考文獻:
[1]中華人民共和國統計局.中國統計年鑒.2012.
[2]BP.BP世界能源統計.2012.
[3]中華人民共和國統計局.能源統計年鑒.2011.
為全面掌握公共機構能源消耗狀況,根據縣委縣政府有關要求,現將我局20__年度能源消耗情況匯總分析,匯報如下。
一、能源消耗總體情況
20__年,我局辦公樓總建筑面積750平方米;用能人數80人,其中編制人數20人;公車總數1輛,為汽油車。能源資源消耗主要是辦公及日常用電、用水,公車耗油等。
20__年全年用電消耗37265.79千瓦時;用水消耗1195.85立方米;汽油消耗4878.89升。單位建筑面積用電量為49.69度/ 平方米•年,人均用電量為1863.29千瓦時/年,人均用水為59.79升/年,人均單車耗汽油量243.94升/年。
二、能源資源消耗變動情況
經統計,20__年能源資源消耗呈現“有升有降,總體下降”的態勢。其中,人均用電量同比下降13.58%,人均用水量同比下降16.7%,人均車耗汽油量同比下降7.22%。
20__年度能源消耗總量同比下降10.32%,實現局級用電、用水、用油能耗指標節約5%以上。
三、下一步的工作打算
20__年我局公共機構節能工作取得了一定成效。但從總體上看,與縣委縣政府的要求仍有差距。下一步我局將重點采取以下措施,進一步提高公共機構節能的成效。
(一)加大節能改造力度。加強對大能耗設備的監控,盡量減少使用并加大改造力度。嚴格執行車輛淘汰制度。加快淘汰高耗能的辦公設備,完成節能燈管的更換,積極推進辦公室資源循環利用。
(二)加強節能宣傳教育。進一步增強工作人員公共機構節能的意識,增強工作的主動性和自覺性。適時舉辦節能專題講座,提高節能管理能力,營造公共機構節能的良好氛圍。
作者簡介:姚永玲,博士,副教授,主要研究方向為城市經濟與城市空間演化。
基金項目:國家自然科學基金項目(編號:41071111);中國人民大學科學研究基金(中央高校基本科研業務專項資金)項目(編號:10XNJ007)。
(中國人民大學經濟學院,北京 100872)
摘要 城市發展不僅是生產部門規模的擴大,更重要的是城市綜合服務功能的強化和第三產業的發展壯大,尤其是大城市人口的增加、居民生活條件的改善,都在能源消費中占居主要份額。本文綜合考慮城市經濟增長、人口規模擴大和空間擴張等三方面因素,選取北京市市轄區的統計數據,采用LMDI指標分解方法,將能源消耗分解為經濟規模、單位產值能耗、人均能耗、人口密度和能源空間支持系數等五項指標,分析各因素對城市能源消耗的貢獻。從經濟、人口和空間三個方面所體現的城市發展綜合來看,經濟因素對能源消耗的貢獻最大;人口因素所消耗的能源約占能源總消耗的一半;緊湊型空間可以在很大程度上減少能源消耗。結論認為,城市經濟增長和居民生活水平的提高依然是能源消耗的主要因素,技術進步也依然是城市節能減排的主要途徑;但是,緊湊型空間正在成為城市節能減排的有效途徑,低碳生產與生活方式對實現節能減排具有更大潛力。
關鍵詞 城市發展;能源消耗;LMDI指標分解法
中圖分類號 F127 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2011)07-0040-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.07.007
隨著城市的發展勢必會帶來更多的能源消耗。城市發展不僅是生產部門規模的擴大,更重要的是城市綜合服務功能的強化和第三產業的發展壯大,尤其是大城市人口的增加、居民生活條件的改善,都在能源消費中占居主要份額;事實上,很多大城市的服務業已經超過了工業成為城市經濟的主體。因此,城市發展在規模擴大和功能提升的過程中,能源消耗特征與生產部門有著明顯區別。但是通常的研究大都針對工業生產部門來討論能源消耗,顯然不能全面解釋城市能源消耗的影響因素。因此,城市能源消耗研究需要從生產領域轉向城市功能和自身發展方面,將城市發展中的經濟增長、人口規模擴大和空間擴張等因素納入其中,以適應城市節能減排的需要。這里的城市發展主要是從城市經濟增長、人口規模擴大和空間擴張等三個方面來探討,圍繞這三個方面所設計的綜合指標既能反映生產和消費,又能從經濟、福利和低碳城市等方面體現未來城市的發展理念。
1 文獻述評
工業化和經濟快速發展是引起能源消耗的主要原因,因此目前對于能源消耗(或碳排放)及其影響因素的研究主要集中在工業生產部門,針對經濟規模、工業內部產業結構、能源利用結構、能源效率(能源強度)和人口結構等因素展開討論。總體結論是:經濟規模和人口規模是能源消耗(碳排放)的主要影響因素,技術進步引起的能源強度(能源利用效率)可以減少能耗,產業結構調整對減少能源消耗的作用較弱[1-6]。可以看出,從生產部門研究能源消耗可以容易得出直接和比較一致的結論,但是由于沒有考慮城市與腹地的區別,難以說明城市作為能源主要場所消費的真正原因。隨著城市的發展,生產部門能耗在城市綜合能耗中的份額越來越小,城市發展的經濟因素、人口因素和空間因素對能源消耗的影響遠比生產部門復雜,如何從城市綜合發展的角度探討能源消耗的影響因素,顯得越來越重要。
目前從城市發展的經濟增長、人口規模擴大和空間擴張等因素研究能源消耗的成果主要表現在三個方面。在從城市交通和土地利用角度研究城市能源消耗方面,紐曼和肯沃斯通過城市空間要素與小汽車能耗的關系研究認為,城市密度、土地利用程度是影響城市交通能源消耗的主要因素[7]。更多的學者利用實證方法以各自所在國家的城市為研究對象,對該結論進行了檢驗。結論認為,各城市的交通工具存在著巨大差別,以小汽車為前提的交通能源消耗研究,缺乏對包括公共交通能源消耗在內的能源消耗與城市空間和交通模式要素的全景分析[8]。戴維德通過建立集成居住密度、車輛使用與燃料消耗的聯合模型,認為居住密度上每平方英里減少1000人,家庭就會增加1200英里的車輛出行距離[9]。常世彥等通過MAED模型得出客運周轉量的增長是決定我國中長期城市間客運能耗增加的主要因素[10]。鄭思齊等對中國城市的研究也發現人口密度與出租車碳排放、公交車碳排放呈顯著負相關關系,平均每平方公里增加1000人,會減少家庭出租車碳排放0.424t,減少公交車碳排放0.837t[11];與此同時,城市蔓延將促使居民選擇更大而獨立的住宅,也大幅度提高了居住碳排放[12]。可見,由城市空間格局決定的交通出行需求和土地利用方式確實在很大程度上影響了能源消耗。但從這些研究中卻不能發現空間規模對能源消耗的綜合影響程度。
在城市經濟增長與生活碳排放的總體關系方面,由于對某種能源的使用存在社會乘數,以及富裕的城市建造了需要消耗更多能源的基礎設施,學者們在庫茲涅茨倒U型曲線的基礎上,得出了城市收入水平和碳排放之間存在顯著的正相關關系[13]。杜婷婷等通過三次曲線方程,模擬出了碳排放與人均GDP所呈現的N型曲線表明我國碳排放與經濟增長尚處于非平衡階段[14]。可以看出,這些研究沒有指出能源消耗在與經濟規模等其它正相關因素中,生活水平提高對增加能源消耗所占的份額。
在人口規模與城市能源消耗方面,格蘭瑟和坎恩發現,城市規模與碳排放有密切關系,其中城市的人口規模與碳排放存在一定的正相關。他們認為城市新增的外來人口在改善自身環境的同時也消耗掉了更多的資源,增加了生活碳排放。他們對美國66個大都市區的研究發現,隨著城市人口的不斷增加,新增人口的人均碳排放量要高于存量人口[15]。張明等通過LDMI分解方法,認為城市化水平是影響城市能源消耗的重要因素[16]。可以看出,其中暗含了城市人口規模因素。但是,如果考慮人口密度與人口規模的關系,以及人口密度與能源消耗的反向關系,這個結論有失偏頗。
由上可見,城市能源消耗不僅要考慮城市的人口規模、經濟增長和空間擴張的影響,還要將各因素結合起來綜合考慮,才能得出全面和具有比較性的結論。事實上,城市發展的各種要素總是交織在一起的,隨著城市發展中人口規模的擴大、經濟增長和空間擴張,每種因素的影響都與其它因素共同作用產生復合效應,有的相互抵消、有的相互強化,其作用結果在很大程度上都存在著交互性。亞歷山大等認為,經濟增長、人口規模的擴大和空間蔓延的影響總是相互的,它們的綜合影響最終決定城市能源消耗[17]。但是,上述這些研究都僅觀察了某一方面對能源消耗的影響,未能考慮這些因素之間相互作用的總和結果,在解釋城市發展對能源消耗影響時存在很大的片面性。本文通過對城市能源消費總量進行分解的方法,將能源消耗總指標分解為經濟規模、產值能耗率、人口密度、人均能耗和能源利用的空間效率等分指標,同時將城市增長的這些主要因素納入城市能源消耗模型,研究城市增長的各因素對能源消耗的綜合影響,以彌補這種缺陷。
2 北京市能源消耗與城市規模變化
北京市的能源總消費僅次于上海,位居全國第二。能源終端消耗除了煤炭外,以天然氣、液化石油氣、燃料氣、煤氣、電力、熱力、油品及地熱能、太陽能等可再生能源構成。1986-2000年,平均年增長率為2.6%,2000-2008年平均增速為5.3%。萬元GDP能耗由2000年的1.311 t標煤,下降到2008年的為0.541 t標煤,萬元地區生產總值能耗下降率年平均為5.855%。
考慮城市規模,市轄區人口由1986年的586.03萬人增加到2008年的1158.08萬人,面積也由1986年的2738km2擴大到2008年的12187 km2,GDP從1986年的314.700 0億元增加到2008年的10 325.145 1億元。市轄區用電、燃氣、石油液化氣和石油等主要能源用量由1986年的189.244 t標煤增加到2008年的1 838.242 t標煤(見圖1)。城市規模的各個方面都得到了極大增長,總體上帶來了巨大的能源消耗。
由圖1可見,北京市市轄區的能源消耗除1992年以外,呈穩定的上升趨勢;城市人口規模增速在2000年有一個小幅下降外,其余年份也具有較大的穩定增長;在空間規模上,由于郊區改制使市轄區面積擴大,空間擴張在在1990和2001年有突然增加,使總量呈臺階狀增長;經濟規模的增速除1992年和2005年有較大增速外,其余年份的增速均比較穩定。因此,北京市市轄區的能源消耗、人口、經濟和面積增速大致具有一致性,但在很多年份同時性較差。顯然,各因素在對能源消耗產生綜合作用的同時,分別對能源消耗具有不同的相關性,綜合結果需要進一步分析。
3 方法與數據
在以指數分解法探究能源消耗(或者碳排放)影響因素的研究中,主要是將影響因素設定為技術水平、產業結構、能源強度和消費結構等方面。可以看出,技術進步、能源結構和能源消費強度等指標是能源利用的自身要素,可以反映生產能耗,卻不能解釋經濟、人口以及空間格局變化而引起的消費需求等間接因素對能耗的影響,因而不能反映城市發展的綜合特征。為了揭示城市發展中的城市經濟增長、人口規模和空間擴張,以及城市向低碳目標的發展方式等綜合要素對能源消耗的總體影響,需要從能源以外的城市增長角度尋找變量。
3.1 研究方法
鑒于上述原因,本文在采用分解分析方法來研究城市規模擴大的各因素對能源消耗的貢獻時,選擇的自變量將不局限于能源利用直接因素,而是通過城市發展過程中的關鍵要素同時體現生產和消費,將能源消耗分解為五個方面的因素:①經濟規模,用地區生產總值來表示,是能源消耗的主要因素,也是引起生產部門能源消耗的關鍵因素。②單位產值能耗,代表了人類對能源利用技術的進步,這個指標是能源利用強度(能源利用率)的反映,也與產業結構的作用方向一致,尤其是城市在發展過程中,經濟、人口和空間規模的擴大對技術的需求總是與產業結構升級聯系在一起,使城市在區域中的地位不斷提升,城市功能得到強化。單位產值能耗的降低可以在一定程度上抵消一部分經濟規模引起的能源消耗。③人均能耗,反映了人民生活水平提高對能源需求改變的趨勢,是能源需求的主要方面。世界經驗證明,人均收入的增加總是增加能源消耗。④人口密度,代表了人口規模與空間擴張的關系,在能源利用方面是一個具有雙刃劍性質的復雜因素,密度增大可以提高空間利用率減少距離因素引起的能源消耗;但一定面積上人口數量的增加卻可以通過人均能耗乘以人口規模數量增加能耗。⑤能源空間支持系數,是假設能源消耗不變,所能支持的城市面積,反映了特定城市發展水平下(包括經濟水平、人民生活水平、基礎設施水平)的能源利用特征,也反映了城市居民通過減少生態腳印選擇的低碳生活方式(包括交通行為和交通需求低碳化而減少的能耗)和城市產業結構調整的城市經濟增長方式,其值越大表明城市發展方式趨向低碳型;反之則是高耗能的,如果城市空間過度膨脹,還能引起交通需求上升,帶來巨大的交通能耗。作為城市發展的綜合指標,這五個方面與生產、消費,經濟、人口和空間等因素以及城市經發展、城市福利和低碳城市等方面的關系見圖2,它們將從不同層次上體現城市的綜合發展。
鑒于上述五項指標與能源消耗是間接與綜合影響的關系,因而需要選擇一個具有統一表達式的分解方法。對數平均D氏指數方法(logarithmic mean Divisia index,簡稱為LMDI),可以滿足這種要求,而且有效解決了分解過程中的“剩余”和0值問題[9]。
如果用E為能源消耗總量,GDP為地區生產總值,P指總人口,A為市轄區面積;它們在式中的分解變量分別為:能源消費總量變化用ΔE來表示,地區生產總值GDP增長對能源消耗的貢獻用ΔEg來表示;單位產值能源消耗E/GDP變動對能源消耗的貢獻用ΔEeg來表示;人口密度P/A變化對能源消耗的貢獻用ΔEpa來表示;人均能源消耗E/P變化對能源消耗的貢獻用ΔEep來表示,能源空間支持系數A/E的變化對能源消耗的貢獻用ΔEae來表示。由于模型的結論是綜合影響結果,能源全部折算成標煤,故不作行業和能源種類區分。公式和加法分解表達式分別為:
EGDP××××(1)
ΔEEt-E0ΔEg+ΔEeg+ΔEep+ΔEpa+ΔEae(2)
ΔEgln()(3)
ΔEegln(4)
ΔEepln(5)
ΔEpaln(6)
ΔEaeln(7)
3.2 數據
城市增長的各方面特征主要發生在城市轄區,而不應該包括郊區。因此,與其它研究不同,本文選擇的所有數據是自1985年以來,北京市市轄區范圍內的總人口、面積、地區生產總值作為城市增長要素數據,用電量、燃氣、石油液化氣(煤炭使用主要在郊區生產企業和平房居住區,這里以城區為研究對象,故不考慮煤炭成分),以及公交和出租車年均用汽油(私人小汽車數據不可得,這里未考慮)等折算成標煤后加總量作為能源消耗數據,原始數據均來源于《中國城市統計年鑒》,一些缺失年份的數據用相關年份的《北京市統計年鑒》數據作必要的系數修正或插值進行補充。其中,公交車按照22560kg/輛年、出租車按照8 432 kg/輛年的汽油用量來計算。
4 結果分析
將1986年以后的每一年都作為前一年的t年,從而每一次都將t作為1(由于1993和1994年數據空缺,故1992-1995年的t值為3),通過對1985年以來每一年比上年各變量的變化量,經過計算得到表1的結果。
表1 各因素引起的能源消耗1985-2008年均變化
總量和比例
Tab.1 Volume and ratio change of city growth factors on
energy consumption
數據來源:《中國城市統計年鑒》(1986-2009),《北京統計年鑒》(1994-1995,1998-2001)。
由表1可以看出,在每年增加的78.52萬t標煤的能源消耗中,由于GDP增長帶來的能源消耗是130.32萬t標煤,由單位產值能耗降低而減少的能源消耗量是51.80萬t標煤,由人均能耗增加而帶造成了60.45萬t標煤的消耗,由人口密度增加而減少的能源消耗是22.18萬t標煤,由能源空間支持系數提高而減少的能源使用是38.26萬t。它們每年對北京市能源總消耗的貢獻分別是:地區生產能總值增長每年增加能耗165.96個百分點,單位產值能耗降低每年減少能耗65.96個百分點,人口密度增加每年減少能耗28.25個百分點,人均能耗增加每年提高能耗76.98個百分點,能源空間支持系數增加每年可節約能源48.73個百分點。
尤其重要的是,當考慮市轄區面積增加是由于行政區劃調整而在某些年份突然增加時,能源空間支持系數會出現奇異增加,這時得出的能源空間支持系數A/E的變化對能源消耗的貢獻ΔEae是奇異增加的。如1989-1990年,北京市一批縣改為市,使市轄區面積從1989年的2 735km2在1990年突然增加到4 567 km2;2000-2001年,北京市的18個區縣行政單元中城區增加到16個,使市轄區面積一年內增加了93.60%,而能源消耗卻不能在一年內由如此快速增加,這兩個奇異值與能源空間利用率的實際不甚符合,故取消后重新計算得出的結果用表中的ΔEae*和ΔEae*/ΔE表示。顯然,取消奇異值后,能源空間系數的提高對減少能源消耗影響更大,變為每年減少能耗73.35萬噸標煤,減少能源消耗的貢獻率達90.50%。這個貢獻率比能源利用技術進步的貢獻每年高出13.52個百分點,每年也比技術進步多節約能源13.90萬噸標準煤。
從生產和消費兩方面來考慮,經濟規模和單位產值能耗作為生產因素,包括了經濟規模、技術進步和產業結構等多種因素,其對能源消耗的貢獻為100,與能源總消耗完全相同;人均能耗、人口密度和能源空間支持系數作為消費因素,涵蓋了城市的綜合消費領域,其對能耗的貢獻為0。這說明,北京市的能源消耗最終仍由生產部門決定。
從經濟、人口和空間三個方面所體現的城市發展綜合因素來看,經濟規模、單位產值能耗和人均能耗作為經濟發展指標,既體現了城市經濟規模和經濟發展程度,又反映了經濟發展給居民帶來的城市福利,其對能源消耗的貢獻為176.98%;人口因素既與經濟指標交叉、又與空間因素相關,通過人均能耗和人口密度兩項指標對能源消耗的貢獻為48.73%,與能源空間支持系數相抵消;人口密度和能源空間支持系數作為空間因素,空間的緊湊程度體現了低碳城市理念,其對能源消耗的貢獻為-76.98%,可以減少能源消耗,并能抵消城市福利帶來的能源消耗增加量。
5 結 論
由上可見,無論是生產還是消費,都是多種因素疊加的結果,單純從任何一方面得出的結論都有其片面性。而從經濟、人口和空間的綜合角度分解能源消耗因素,可以從經濟規模、技術進步、城市福利、人口和空間組合形成的低碳城市理念等多方面辨析出不同因素對能源消耗的貢獻程度,由此可以得出如下結論。
5.1 城市經濟增長和居民生活水平的提高依然是能源消耗主要因素
能源利用與經濟總量的增加和收入水平的提高呈正相關關系,無論在發達國家還是發展中國家都是最大的現實問題。盡管人類從各個角度想方設法節能減排,但目前仍難以扭轉這個趨勢。因此,城市必須從技術、管理、社會、意識形態等非經濟領域方面尋找減少能源消耗的途徑。
5.2 技術進步依然是城市節能減排的主要途徑
一直以來,能源利用都是在經濟增長和技術進步之間進行博弈。從北京市20余年的數據來看,這一博弈仍然是當前能源消耗的主要陣地。因此,只有不斷地進行技術創新、提升產業結構,通過技術手段改變能源利用結構和提高能源利用率、加快經濟轉型,是城市節能減排的主要任務。
5.3 緊湊型空間是城市節能減排的有效途徑
在城市發展的各種要素中,所有要素都與城市空間息息相關。從城市發展的各種途徑增加人口密度,提倡精明增長,建設緊湊型城市可以通過基礎設施和交通方式與行為的改進,比較有效地減少能源消耗,其作用不可忽視。加之,緊湊型城市所需要的投資遠比能源利用技術進步所需投資少、周期短。因此,通過規劃、管理、建筑、交通、城市住房政策等多種增加城市人口密度的途徑是實現節能減排的有效方式。
5.4 低碳生產與生活方式對實現節能減排具有巨大潛力
低碳生產與生活方式是所有非經濟要素的綜合體現,但一直以來難以得到比較精確的解釋。本文的結論認為,低碳型的生活方式和生產方式對減少城市能源消耗的作用不但比技術進步和緊湊型城市的作用都大,甚至完全可以抵消人均能耗增加帶來的能源總消耗,而且投資省、各種物化消耗都低,并且隨著文明程度的提高正逐漸被人們所接受。因此,通過城市管理,在居民的意識形態、生存理念、生活細節等方面提倡低碳生活方式;在城市產業結構、企業能源消耗約束、經濟增長方式等方面提高能源利用率,在經濟發展的基礎上提升能源對城市空間的支持系數,在交通行為等方面引導低碳消費,是今后城市節能減排的重要途徑。
6 討 論
節能減排在工業生產部門已經得到了普遍共識,其技術也日臻完善、目標日益明確。而低碳城市目前僅停留在理念層面,其影響因素、技術路線和實施方案都尚未得到一致共識,這在很大程度上影響了低碳城市目標的實現。本文試圖扭轉人們在生產領域對節能減排的重視而忽視消費領域的作用,欲通過辨析城市節能減排的影響因素,指出實現節能減排的具體途徑,為在消費領域進行節能減排提供依據。本文選擇的五項指標對能源消耗的認知體系進行了重新辨識,試圖針對現代大城市從生產功能走向服務功能的特點,重新認識城市節能減排的主要任務和今后的工作重點。尤其是我國大城市在快速城市化過程中,空間規模急劇擴大,城市蔓延已經成為引起各種城市病的根本原因之一,如何從理性角度認識城市福利,是未來城市必須考慮的問題。五項指標中的能源空間支持系數比較抽象,同時具有雙面性,不容易理解。但隨著研究的深入,這個指標還可以細化,并可以分解成更多的次級指標,以使低碳城市研究的內容更具體,目標和途徑更明確,從而為廣大市民所接受。
參考文獻(References)
[1]徐國泉,劉則淵,姜照華.中國碳排放的因素分解模型及實證分析:1995-2004[J].中國人口?資源與環境,2006,16(6):158-161.[Xu Guoquan, liuZeyuan, Jiang Zhaohua. Decomposition Model of Carbon Emission Factors and Empirical Analysis in China: 1995-2004[J].China Population, Resources and Environment, 2006,16(6):158-161.]
[2]胡初枝,黃賢金,鐘太洋,等.中國碳排放特征及其動態演進分析[J].中國人口?資源與環境,2008,18(3):38-42. [Hu Chuzhi, Huang Xianjin, Zhong Taiyang, et al. Analysis of Carbon Feature and Dynamic Evolution in China[J]. China Population, Resources and Environment, 2008,18(3):38-42.]
[3]馮相昭,鄒驥.中國CO2 排放趨勢的經濟分析[J].中國人口?資源與環境,2008,18(3):43-47. [Feng Xiangzhao, Zouji. Economic Analysis of CO2 Emission in China[J]. China Population, Resources and Environment, 2008,18(3):43-47.]
[4]宋德勇,盧忠寶.中國碳排放影響因素分解及其周期性波動研究[J].中國人口?資源與環境, 2009,19(3):18-24.[Song Deyong, Lu Zhongbao. Decomposition of Carbon Emission Factors and Periodic Change Study [J]. China Population, Resources and Environment, 2009,19(3):18-24.]
[5]朱勤,彭希哲,陸志明,等.中國能源消費碳排放變化的因素分解及實證分析[J].資源科學,2009,31(12):2072-2079. [Zhu Qin, Peng Xizhe, Lu Zhiming, et al. Empirical Analysis of Energy Consumption Carbon Emission Factors Decomposition[J]. Resource Science, 2009,31(12):2072-2079.]
[6]趙欣,龍如銀.江蘇省碳排放現狀及因素分解實證分析[J].中國人口?資源與環境,2010,20(7):25-30. [Zhao Xin, Long Ruyin. Empirical Analysis of Carbon Emission Factors Decomposition in Jiangsu Province[J]. China Population, Resources and Environment, 2010,20(7):25-30.]
[7]顧朝林,譚縱波,劉宛,等.氣候變化、碳排放與低碳城市規劃研究進展[J].城市規劃學刊,2009,181(3):38-45. [Gu Chaolin, Tan Zongbo, Liu Wan, et al. Climate Change, Carbon Emission and Low Carbon City Research Progress[J]. Planning Journal, 2009,181(3):38-45.]
[8]姚勝永, 潘海嘯.基于交通能耗的城市空間和交通模式宏觀分析及對我國城市發展的啟示[J]. 城市規劃學刊,2009,181(3):46-52.[Yao Shengyong, Pan Haixiao. Analysis at Macro Level with Urban Space and Transit Model Based Transit Energy Consumption and Suggestion for City Development in China[J]. Planning Journal, 2009,181(3):46-52.]
[9]Brownstone D, Golob T F. The Impact of Residential Density on Vehicle Usage and Energy Consumption [J]. Journal of Urban Economics, 2009,65: 91-98.
[10]常世彥,胡小軍,歐訓民,等.我國城市間客運交通能源消耗趨勢的分解[J].中國人口?資源與環境,2010,20(3):24-29. [Chang Shiyan, Hu Xiaojun, Ou Xunmin, et al. Decomposition of Transit Energy Consumption Trend of Inter Cities[J]. China Population, Resources and Environment, 2010,20(3):24-29.]
[11]Zheng Siqi, Matthew E K, Wang Yue, et al. The Greenness of China: Household Carbon Dioxide Emissions and Urban Development[EB/OL]. 省略/papers/.
[12]陸歆弘.我國城市人居環境改善與能源消費關系研究[J].中國人口?資源與環境,2010, 20(4):23-28. [Lu Xinhong. Living Condition Improvement and Energy Consumption in Chinese City[J]. China Population, Resources and Environment, 2010, 20(4):23-28.]
[13]張英杰,霍.城市增長與生活碳排放的理論研究[J].城市觀察,2010,(2):69-79. [Zhang Yingjie, Huo Yan. Theory Study of City Growth and Living Carbon Emission[J]. CityReview, 2010,(2):69-79.]
[14]杜婷婷,毛鋒,羅銳.中國經濟增長與CO2 排放演化探析[J]. 中國人口?資源與環境,2007,17(2):94-99. [Du Tingting,Mao Feng, Luo Rui. Analysis of Chinese Economic Growth and Emission of CO2 [J]. China Population, Resources and Environment, 2007,17(2):94-99.]
[15]劉志林,戴亦欣,董長貴,等.低碳城市理念與國際經驗[J].城市發展研究,2009,16(6):1-7. [Liu Zhilin, Dai Yixin, Dong Changgui, et al. Low Carbon Thought and International Lessons[J]. Urban Studies, 2009,16(6):1-7.]
[16]張明,穆海林.基于LMDI分解方法的中國特大城市客運能源消耗研究[J].北京大學學報:自然科學版,2010,46(3):483-486. [Zhang Ming, Mu Hailin. Study of Passengers Energy Consumption in Mega City of China Based LMDI Method[J].Journal of Peking University: Natural Science Edition, 2010,46(3):483-486.]
[17]Pfaff A S P, Chaudhuri S, Nye H. Household Production and Environmental Kuznets Curves: Examining the Desirability and Feasibility of Substitution [J]. Environmental and Resource Economics, 2004, 27(2):187-200.
Analysis of Beijing Urban Development Factors on Energy Consumption
YAO Yong-ling
(School of Economics, Renmin University of China, Beijing 100872,China)
一、規模以上工業能源消費特點
1、綜合能源消費總量有所下降。一季度,規模以上工業企業綜合能源消費總量為45584.82噸標準煤,比上年同期下降了13.8%;萬元產值能耗為0.6592噸,同比下降14.96%;萬元增加值能耗為1.6063噸,同比下降19.51%。由于規模以上工業企業能耗下降,一季度節能量達7000多噸。
2、綜合能源消費量分類同比普遍下降。從輕重工業看,重工業降幅大于輕工業降幅;一季度重工業能源消費量為6411.56噸,同比下降37.04%,萬元產值能耗為0.3683噸,同比下降48.35%,節能量達5000多噸;輕工業能源消費量為38498.54噸,同比下降9.84%,萬元產值能耗0.7440噸,同比下降6.00%,節能量為多噸;重工業節能量比輕工業節能量多出3000噸。從產業行業看,采礦業降幅最大,其能源消費量和萬元產值能耗量同比分別下降95.48%、95.9%;制造業能源消費量和萬元產值能耗量同比分別下降14.41%、14.80%;電力及水生產供應業能源消費量和萬元產值能耗量同比基本持平。采礦業降幅大原因是恒泰礦業公司、廣源礦業公司、寺村礦產公司、宏源礦業公司采礦洗礦同比減少,均以收礦調礦為主,油和電等能源消費量相應減少。
3、能源消費品種初步呈現多元化的消費的格局。其他能源消費比重的增加,打破了以原煤和電力為主的能源消費格局;一季度其他能源消費量為35589噸,同比增長5%。一季度東糖石龍公司、博華食品公司、湘柳中纖板公司、聯鴻繭絲公司、嬋宇真織公司、絲綢之路公司等7家規模以上工業企業使用其他能源,同比增長40%。
4、高耗能企業綜合能源消費量同比降幅較大。9家高耗能企業綜合能源消費量為40887.2噸,同比下降18.05%,萬元產值能耗量為0.8785噸,同比下降20.3%;納入自治區監測的博華食品公司、東糖石龍公司、下田錳礦公司、聯壯化工公司等4家重點耗能企業能源消費量為39759.24噸,同比下降18.7%,萬元產值能耗為0.9625噸,同比下降19.43%。
二、存在主要問題
1、電力消費增長速度高于產值增長速度。一季度工業總產值為69154萬元,同比增長1.2%,規模以上工業企業用電量為4726.38萬千瓦小時,同比增長5%,用電量增長比產值 增長高出3.8個百分點。用電量消費增長較大的主要是在輕工業和制造業,輕工業電力消費量同比增長8.21%,產值同比下降4%;制造業電力消費量同比增長5.6%,產值僅增長0.46%。說明電力消費量增長和產值增長不同步,電力消費量因浪費呈過快增長的趨勢。
2、平林縣工業經濟對高耗能經濟依賴度較大。一季度高耗能企業9個,占規模以上工業企業21%,工業產值為46542.8萬元,占規模以上工業企業的比重68%。說明高耗能工業經濟的快速增長,必然會帶來能耗的快速增長。
3、工業企業生產設備及生產技術低下,無法適應現代工業企業低耗能的要求。
三、未來工作發展方向
1、走新型工業化道路,制止高耗能行業盲目投資和低水平擴張,對項目的引進,要嚴格把關,杜絕引進高能耗、高污染、低效益、低水平的建設項目。
2、加強對重點耗能企業的節能降耗管理,提高能源綜合利用效率。鼓勵高耗企業實行技術更新改造,從技改資金、稅收優惠上予以支持。
3、落實產業結構調整政策,積極推進能源結構調整。鼓勵企業引進和研制開發節能減排的新技術、新產品、新工藝和新設備,盡可能利用清潔能源和可再生能源為燃料。
關鍵詞 能耗回彈; 能源效率; 一般均衡
中圖分類號 F206文獻標識碼 A
文章編號 1002-2104(2011)11-0044-06doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.11.008
節能減排已經成為我國促進可持續發展的重要任務以及應對全球氣候變化的主要政策之一,其核心就是提高能源效率。一般認為提高能源效率能夠減少能耗,但是相關研究表明,在宏觀經濟層面所能實現的節能效果要遠小于微觀技術層面上能源效率提高的程度,甚至能源效率提高反而會刺激更多的能源消耗,從而導致能源環境政策失靈,這種能耗反彈現象被稱為能源利用效率提高的“宏觀經濟層面回彈效應(economy wide rebound effects)”[1-3]。也就是說,微觀層面的技術變化在經濟系統中往往可能被宏觀經濟中生產和消費領域的要素替代、產出擴張、消費替代和收入增長等一系列效應的調整所抵消,最終反映到宏觀經濟層面總能源消耗的減少幅度將很難達到技術的預期。由此引發的問題是,中國政府對企業高強度的能源效率刺激政策以及企業微觀層面的能源效率技術改進行為的節能減排效果可能不如一般預期的那樣有效。中國在生產部門中提高能源效率的努力是否會帶來整個經濟系統能耗的反彈,其程度又有多大?我們是否從一般認識上過高估計了能源效率政策的節能減排效果?這些問題對于中國節能減排的成效至關重要。本文通過一個中國的環境資源可計算一般均衡(ER CGE)模型分析在生產中提高能源效率對宏觀經濟系統中總能耗的影響,測算中國能源效率提高的宏觀經濟層面能耗回彈效應的幅度。
1 文獻綜述
近年來國際學術界較為關注能源效率政策導致的宏觀經濟層面能耗回彈效應。Washida通過一個日本經濟的CGE模型(EPAM)的模擬研究表明,在全部生產和消費領域中能源效率都提高1個百分點的情況下,日本能源效率提高的能耗回彈效應較為顯著,達到53%,忽視這種回彈效應會造成環境政策效果的變形[4]。Allan等使用一個英國的環境經濟CGE模型(UKENVI)測算英國經濟的在提高能源效率后的能耗回彈效應,研究發現英國的全部生產部門提高能源效率5%,短期的回彈效應將達到50%,長期則為31%,且就長期的影響來看,GDP和就業分別增加0.17%和0.21,能源密集型的部門通過實現更低的產品價格提高競爭力,鋼鐵和造紙部門受益最大,產出分別增長0.67%和0.46%。模型的模擬也顯示,如果能源效率的提高僅在能源生產部門之外,那么宏觀回彈效應將會有所減小[5]。Hanley等采用一個蘇格蘭的環境經濟CGE模型(AMOSENVI)模擬研究表明,能源效率政策導致了較為嚴重的回彈效應,全部生產部門能源效率提高5%的所引發的能耗回彈在短期為55%,而長期則達到134%,這意味著能源效率政策在長期面臨失效的風險[6]。
有關中國的能耗回彈效應的研究較少,其中Glomsrd和Wei通過他們建立的中國CGE模型(CNAGE)研究潔凈煤技術的發展對中國經濟和環境的影響,涉及煤炭利用效率的提高所帶來的回彈效應,由于煤炭是中國主要能源來源,提高煤炭利用效率導致生產能力的顯著擴張,中國經濟將更趨向能源密集型的方向發展,因此結果顯示在工廠層面的節能預期并沒能反映到宏觀經濟層面,潔凈煤技術發展所帶來的能源節約和環境收益幾乎會被完全抵消,但是該研究并沒有關注其他能源類型利用效率提高的影響效應[7]。王群偉、周德群則使用對數平均迪氏指數法分析技術進步對能源效率的影響作用,結果顯示中國近年來宏觀能源回彈效應基本在40%左右,但這一測算方法并沒有考慮到能源效率變動對一個經濟體所帶來的系統影響和動態調整[8]。Liang等在一個基于中國2002年投入產出表構建的靜態CGE模型中,將所有部門終端能源利用效率提高5%,結果中國總能耗并沒有下降,反而增長了0.465%,表現出很大的回彈效應。由于該研究顯示的是能源效率提高的短期影響,這一結果與前述國內外研究存在較大差異,其原因誠如作者指出的那樣,主要與模型對關鍵彈性參數存在較大敏感性有關,模型中資本與能源的替代彈性的微小變化可能導致總能源消耗的較大波動[9]。上述研究主要是短期沖擊影響和靜態分析的研究,尚未關注能源效率提高對中國經濟長期的影響效應,難以評估相關能源與環境政策的長期效果。
在研究方法上,由于能源效率變動導致的能源相對價格下降、將同時引發經濟系統中的一系列數量巨大和復雜的影響,采用CGE模型較為適合評估全部這些變化的最終影響效果。雖然提高能源效率已經是中國環境政策的重中之重,但是國內學術界采用CGE模型評估該政策潛在的能源回彈效應的研究尚不多見。對于中國這樣一個復雜的經濟體來說,使用能夠反映中國經濟結構和特征的CGE模型來研究能源效率提高的宏觀經濟層面能耗回彈效應顯得尤為重要。
2 模型方法
2.1 宏觀回彈效應的計算
在一般均衡的框架中考察能源效率變化的影響,假設能源效率變化率為g,能源投入量E和實際利用能值ε,如公式(1)所示,對于最終實際利用的能值而言,能源效率提高1%的效果等同于能源投入量增加1%。
ε•=g+E•
(1)
回彈效應R可表示為實際利用能值變化率與能源效率變化率的比值:
R=ε•/g=1+E•/g (2)
如公式(2)所示,為獲得相同的實際利用能值,能源效率提高1%同時能源投入量減少1%,則R=0,表示不存在回彈效應,實現了預期的節能效果。然而在一般均衡的框架中,能源效率變化引發一系列生產和消費水平的變化,實際利用能值并不能由固定的產出水平所決定,從而使得能源效率和能源投入量的變化幅度不一致。若0
R=1+ETEp•E•Tg (3)
2.2 ER CGE模型基本結構
ER CGE模型是以研究能源環境問題為重點的可計算一般均衡模型(CGE),具備CGE模型的多部門、多部門和多經濟主體的一般特征,能夠模擬技術條件和政策措施對經濟系統、能源利用和環境狀況的整體影響效應。構建過程中參考了相關文獻方程形式和能源投入結構的處理方法[10-12],并對涉及能源投入的生產結構做了進一步的細化。圖1簡潔描繪了ER CGE模型的基本結構以及要素和商品的流動關系。模型包括30個生產部門,每個部門生產1種典型商品,以及4個市場主體,即居民、企業、政府和國外。模型中部門總產出使用中間投入、資本、勞動和能源的多層嵌套的CES(Constant Elasticity of Substitution,常替代彈性)生產函數來描述,并假設生產者追求成本最小化。所有商品的需求分為4種,即居民消費、政府消費、投資需求和出口,其中,居民消費在可支配收入的約束下最大化Stone Geary效應函數,其一階條件即線性支出系統ELES(Extended Linear expenditure System),用以描述居民在滿足最低生活需要之后根據其對每種商品的邊界消費傾向進行消費選擇;政府消費和投資需求則根據基期數據外生確定。模型依據阿明頓(Armington)假設將商品區分為國內和進口兩種類型,兩者之間存在不完全替代關系。因此,國內市場的總供給為這兩類商品的CES函數加總,各部門的總產出采用CET(Constant Elasticity of Transformation)函數分配到國內市場和出口,并通過這兩類函數對價格的一階條件來調整商品在國內市場和進出口之間的比例關系以達到成本最小化的需求供給和利潤最大化的產出分配。
模型的閉合條件包括商品市場、要素市場、儲蓄投資、政府收支和國外收支平衡。商品市場中各商品的總需求等于總供給;要素市場中假設勞動力可在部門之間自由流動且超額供給,勞動報酬固定;資本報酬率內生。儲蓄投資均衡中,投資需求外生而市場主體的邊際儲蓄傾向內生決定;政府收支平衡中,政府儲蓄內生而稅率固定。國外收支平衡中,實際匯率外生,國際盈余由內生決定。模型中采用消費者價格指數CPI作為價格基準。
模型動態遞推機制主要是通過資本積累方程將上述靜態模型聯接起來,通過資本積累方程來更新每一期各部門的資本存量,當期的資本積累取決于上期的各部門的資本回報率和資本折舊率,同時引入一個收斂系數以避免部門資本積累增長的發散型波動。由于希望將研究重點放在能源要素效率變化的影響上,動態機制中對人口數量和技術變化不做跨時期調整,假設全部時期內除能源外的要素生產率和全要素生產率外生不變,工資率固定且勞動力供給無限。這一機制使得模型能夠分析能源效率變化的短期和長期的影響效應,短期均衡中各部門資本充分利用但不能自由流動,而在長期均衡中,資本在各部門中充分調整。ER CGE模型建立在GAMS系統中,采用PATH求解器的MCP(Mixed Complementary Problem)求解策略來計算均衡解。
2.3 能源效率
通常在能源效率研究中考慮技術進步的方法是引入自發能源效率改進(Autonomous Energy Efficiency Improvement,AEEI)因子,反映外生的技術進步對能源效率的影響。而在實際的經濟系統中,能源效率受到價格等諸多因素的影響,經濟系統和部門層面的實際能源效率變化事實上綜合了外生的AEEI和內生的各種效應的變化結果。本文只考慮能源效率外生變化的影響,因此在CGE模型的生產結構中對復合能源投入E引入AEEI因子,處理方法見公式(1)。為簡單起見,模型假設外生能源技術進步是“一次完成”的,不涉及時間和資本存量的調整以及相關成本。
2.4 主要能源指標
關注回彈效應的主要目的是研究能源總消耗是否隨著能源效率的提高而減少,以及減少的幅度與效率提高幅度的差異。如果能源消耗減少的幅度要小于能源效率提高的幅度,那么表明存在回彈效應,若能源消耗沒有減少反而增加,則出現了回火現象。總能耗是煤、石油、天然氣和電力的在生產和生活中終端能源消耗的加總。回彈效應程度計算根據公式(3),可計算生產部門能源效率提高的沖擊下,經濟系統總能耗的回彈效應以及不同能源類型的回彈效應大小。
3 數據處理
3.1 社會核算矩陣
社會核算矩陣(SAM)的基本數據來自國家統計局的“中國2007年42部門投入產出表基本流量表”[13]。此外,有關稅收、儲蓄、轉移支付、貿易盈余、就業和能源等數據來自于《中國統計年鑒》、《中國稅務年鑒》、《中國財政年鑒》、《中國勞動統計年鑒》、《海關統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》等出版物。各個生產部門和城鄉居民生活的各類能源終端消費量、電力部門的加工轉換能源投入量來自《中國能源統計年鑒》,各類數據都以2007年為基期。
SAM中包括30個生產部門。部門劃分以“42部門投入產出表”和《中國能源統計年鑒》中“能源平衡表”和“工業分行業終端能源消費量表”為基礎,以能夠同時獲得投入產出數據和能源消費數據的最細分部門劃分的方式進行合并處理,得到29部門投入產出表,其中包括1個農業部門、24個工業部門、1個建筑業部門和3個服務業部門。最后根據研究需要,將石油和天然氣開采部門拆分為石油開采和天然氣開采2個獨立的部門,具體方式沿用Li Shantong和He Janus在GTAP模型中對中國投入產出表中這一部門的拆分方法[14]。最后形成30部門投入產出表并構建社會核算矩陣,賬戶的結構和基本處理方法與典型的SAM類似,采用跨熵法(Cross Entropy Methods)進行對全表進行平衡處理,得到的SAM的匯總表。
3.2 模型參數
ER CGE的模型參數,一類是儲蓄率、稅率、轉移支付率、CES和CET函數中的份額系數和轉移系數等技術參數,可直接通過基于SAM表的校準取得;另一類是各種替代彈性和需求彈性等參數,這類參數多數缺乏實證估計的基礎,主要通過文獻研究進行適當的選擇。模型中主要彈性參數如表1所示,有關能源的參數主要在生產結構中,能源與資本復合投入和勞動之間存在一定的替代關系,這與生產過程中機器設備(資本)伴隨著能源的投入替代勞動力的啟示是相符合的。能源與資本的替代關系則更為復雜,存在短期互補長期替代的關系,原因在于短期內各部門資本存量不變,資本的投入往往伴隨著相應的能源投入,即使替代彈性為正也是非常小的數值;而在較長的時期中資本存量的積累往往反映了能源價格的變動,呈現一定的替代性。短期替代彈性與長期替代彈性的差異往往取決于資本折舊和資本形成的速度。相比能源效率政策的短期沖擊,我們更關注政策的長期影響,因此認為資本與能源存在長期的替代關系,這一處理方式與GTAP E相類似[11]。
4 結果分析
本文模擬結果顯示的是中國所有生產部門能源利用效率提高5%對經濟的整體影響效果,能源利用效率提高后經濟指標的變化如表2所示,其中短期沖擊是在資本存量不變的情況下模型一期均衡計算的結果,表中數字是相對基期(2007年)中國社會核算矩陣的變化的百分比;而
在長期中資本得以跨時期和跨部門的充分調整,顯示的結果是相對沒有受到能源效率提高沖擊的模型長期均衡結果的變化百分比。
結果顯示,由于生產部門的能源利用效率提高,導致各部門產出的實際價格下降、國內產品競爭力提高進而促進了經濟的整體增長。從進出口貿易所受到的影響來看,進口在短期和長期分別增長了1.81%和6.16%,而出口分別增長了3.15%和11.8%。值得注意的是,生產部門
能效提高后進出口受到國內外相對價格的變化和經濟規模增長兩種效應的影響,一方面由于國內實際價格下降,出口競爭力提高,中間投入和消費需求中的進口商品比例將有所降低;另一方面由于經濟增長刺激所有國內和進口商品的需求增長。其中經濟增長效應對進口增長占據主導作用,而價格競爭力提高對出口增長的影響較大。因此,能源效率提高將刺激中國出口的增長,可能進一步擴大中國的貿易順差。從就業的變化看,理論上由于中間投入和能源的相對價格下降,在生產結構中,存在對增加值(資本和勞動)的替代,并可能產生負面的就業影響。從模擬結果看,實際的替代效應并不大,經濟增長效應占主導作用從而促進就業增長,雖然在短期內GDP的就業彈性明顯偏小,但是這種負面影響能夠在一段時期之后得到修復,長期而言得益于資本的充分調整和產出的增長,就業需求獲得0.72%的增長。
在生產部門能源效率提高5%的影響下,所有類型能源的短期消費都出現下降,電力下降2.17%、煤炭下降1.94%、石油下降2.51%、天然氣下降1.99%,總能耗下降2.13%,整體來看能耗下降的幅度并不大,顯示出較大的回彈效應,電力、煤炭、石油和天然氣的能耗回彈效應分別達到50.9%、55.77%、45.59%和48.27%。總能耗的回彈效應為52.38%。這一結果意味著能源效率提高所帶來的節能效果,超過一半被抵消。長期來看,各類能源消耗
增加的幅度在2.75%到4.27%不等,總能耗的宏觀經濟回彈效應達到178.61%,意味著能源效率提高的節能效果不但被完全抵消,經濟系統的總能耗還進一步增加。能源利用效率提高后各部門的產出變化如圖2所示,雖然在短期內能源生產部門的需求受到抑制,但長期來看所有部門的產出都有不同幅度的增長。能源生產部門短期內總產出受到能效提高的負面影響,主要由于各生產部門能源投入減少。但是長期來看,由于中國經濟整體產出的增長,對能源的需求快速回升。能源利用效率的提高確實在開始階段降低了中國經濟的總能耗,但從長期來看,經濟增長、高耗能部門的產品競爭力提高以及耗能產品出口的增長,進一步刺激了宏觀經濟層面對能源的需求。總之,模擬結果顯示由于在宏觀經濟層面的能耗回彈效應的存在,能源效率提高的沖擊在長期來看能夠刺激中國能源生產和消費,難以達到降低總能耗目的。
圖2 中國生產部門能源效率提高5%后各部門產出變化(%)
Fig.2 Output impact of a 5% increase in energy efficiency in all production sectors(%)
5 結 論
本文通過構建一個中國的環境資源CGE模型(ER CGE),測算中國生產部門能源效率提高5%后所帶來在宏觀經濟層面的能耗回彈效應。通過使用一般均衡方法,能夠模擬中國經濟受到能效提高沖擊后系統性的調整以及產出效應和替代效應對能源消費的動態影響。模擬結果顯示,生產部門能源效率的提高在初期確實能夠降低中國的能源消費,但是這一結果在一段時期后出現了反轉,能源效率提高導致能源產品相對價格下降,并通過經濟系統中的一系列產出和結構調整刺激能源消費的增長。因而,在技術層面“產量相同投入更少”的努力反映到宏觀經濟層面則轉變成了“生產更多投入更多”,并且加劇了中國經濟高耗能的偏好,這種主要由于產出增長和結構調整所帶動的能源消耗抵消了技術層面上提高能效所帶來的節能效果。宏觀經濟層面的能源消費反彈是隨產出增長和經濟結構調整遞增的,提高能源效率可能促進中國高耗能產品的消費和出口,引導經濟結構向更加高耗能的方向逐漸調整,最終總能耗的增長可能完全抵消能源效率提高的效果,并且還可能進一步刺激總能耗的增加。
上述結論顯然并不符合節能減排政策的初衷,但是卻可以讓我們對中國能源效率政策的作用機制有更進一步的理解。當前,中國政府盡管采取了嚴厲的節能減排措施,但隨著全球金融危機之后的經濟回暖和出口回升,中國高能耗高排放的經濟發展模式可能仍將繼續。因此,為了確保當前的節能減排政策能夠有效提升中國的可持續發展能力,不能僅將政策的焦點集中在促進技術層面的能源效率提高上,而是有必要引入一個協調的政策組合來對沖由于能源效率提高所帶來的能源產品相對價格下降、能源替代其他要素投入以及高耗能產業過度擴張等刺激總能耗增加的因素。
我們的分析也是一種評估政策在經濟系統性影響和長期作用效果的嘗試。本文分析結果顯示了在微觀技術層面和宏觀經濟層面技術效率變化效應的不同效果,一定程度上說明采用系統性的框架來評估政策作用的重要性。此外,分析結果還顯示出政策的實際效果可能在初期符合預期,但是長期來看卻可能發生違背并產生負面的效果,這也表明采用長期的視角對政策進行評估的重要性。
參考文獻(References)
[1]Saunders H D. A View from the Macro Side: Rebound, Backfire, and Khazzoom brookes [J]. Energy Policy, 2000, 28(6-7):439-449.
[2]Dimitropoulos John. Energy Productivity Improvements and the Rebound Effect: An Overview of the State of Knowledge [J]. Energy Policy, 2007, 35(12):6354-6363.
[3]Turner K. Negative Rebound and Disinvestment Effects in Response to an Improvement in Energy Efficiency in the UK Economy [J]. Energy Economics, 2009, 31(5):648-666.
[4]Washida Toyoaki. Economy wide Model of Rebound Effect for Environmental Efficiency[A]//International Workshop on Sustainable Consumption. University of Leeds, 2004:292-302.
[5]Allan G J, Hanley N D, McGregor P G,et al. The Impact of Increased Efficiency In the Industrial Use of Energy: A Computable General Equilibrium Analysis For The United Kingdom [J]. Energy Economics, 2007, 29(4):779-798.
[6]Hanley N, Peter G M, Swales J K ,et al. Do Increases in Energy Efficiency Improve Environmental Quality and Sustainability? [J]. Ecological Economics, 2009, 68(3):692-709.
[7]Glomsrd S, Wei T Y. Coal Cleaning: A Viable Strategy for Reduced Carbon Emissions and Improved Environment in China? [J]. Energy Policy, 2005, 33(4):525-542.
[8]王群偉,周德群.能源回彈效應測算的改進模型及其實證研究[J].管理學報,2008,5(5):688-691.[Wang Qunwei, Zhou Dequn. Improved Model for Evaluating Rebound Effect of Energy Resource and Its Empirical Research[J].Chinese Journal of Management, 2008,5(5):688-691.]
[9]Liang Q M, Fan Y, Wei Y M. The Effect of Energy End use Efficiency Improvement on China’s Energy Use and CO2 Emissions: A CGE Model based Analysis [J]. Energy Efficiency, 2009, 29(2):243262.
[10]鄭玉歆,樊明太.中國CGE模型及政策分析[M].北京:社會科學文獻出版社,1999:24-50.[Zheng Yuxin, Fan Mingtai. Chinese CGE Model and Policy Analysis[M].Beijing:Social Sciences Academic Press, 1999:24-50.]
[11]Burniaux, Jean Marc, Truong Truong. GTAP E: An Energy Environmental Version of the GTAP Model[A]//GTAP Technical Papers 923, Center for Global Trade Analysis, Department of Agricultural Economics, Purdue University, 2002:30-38.
[12]賀菊煌,沈可挺,徐篙齡.碳稅與二氧化碳減排的CGE模型[J].數量經濟技術經濟研究,2002,(10):39-47.[He Juhuang, Shen Ting, Xu Gaoling. Carbon Taxes and Carbon Dioxide Emissions of CGE Models[J].the Journal of Quantitative & Technical Economics,2002,(10):39-47.]
[13]國家統計局.2007年中國投入產出表[M].北京:中國統計出版社,2009.[National Bureau of Statistics of China. Chinese Input output Table 2007[M].Beijing:China Statistical Publishing House,2009.]
[14]Li Shantong, He Janus. GTAP 7 Data Base Documentation Chapter 7 I O Table: China [A]//Badri Narayanan G, Terrie L. Walmsley (ed). Global Trade, Assistance, and Production: The GTAP 7 Data Base[M], Center for Global Trade Analysis, Purdue University, 2008.
[15]Zhai F, Hertel T. Impacts of the Doha Development Agenda on China: The Role of Labor Markets and Complementary Education Reforms[A]//Hertel T, Winters L A(ed). Poverty and the WTO: Impacts of the Doha Development Agenda[M]. World Bank and Palgrave Macmillan, Washington, D.C., 2006:285-318.
[16]馬士國.征收硫稅對中國二氧化硫排放和能源消費的影響[J].中國工業經濟,2008,(2):20-30.[MA Shiguo. Effects of Sulfur Tax on Chinese Sulfur Dioxide Emission and Energy Consumption[J].China Industrial Economics,2008,(2):20-30.]
The Economy wide Rebound Effects of Energy Efficiency Increase in Production
LI Yuan long LU Wen cong
(School of Management, Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310058, China)