中國能源消費強度趨勢分析

徐銘辰, 王安建, 陳其慎, 杜雪明

1)中國地質(zhì)大學(xué), 北京 100083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心, 北京 100037

中國能源消費強度趨勢分析

徐銘辰1,2), 王安建2), 陳其慎2), 杜雪明1,2)

1)中國地質(zhì)大學(xué), 北京 100083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心, 北京 100037

本文分析了發(fā)達國家農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、商業(yè)以及生活五大部門能源消費強度的變化軌跡, 探討了各部門能源消費強度變化的動因。在此基礎(chǔ)上, 結(jié)合中國能源消費強度分析, 運用部門能源消費強度法預(yù)測了我國一次能源消費強度的變化趨勢。研究表明, 中國能源消費強度呈現(xiàn)不斷下降的趨勢, 2020年中國能源消費強度將比2005年下降35%。能源消費強度的變化趨勢與工業(yè)化進程密切相關(guān), 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)、提升能源利用效率, 是未來中國降低能源消費強度的最有力措施。

能源消費強度; 部門能源消費強度; 人均GDP; 趨勢分析

我國目前正處于高能耗的工業(yè)化中期階段, 重化工業(yè)和交通運輸業(yè)的快速發(fā)展, 帶動了能源消費量持續(xù)大幅增長。能源消費強度作為衡量能源利用效率和能源消費量的一個主要指標(biāo), 對于國家制訂能源與經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃具有重要的參考價值。我國改革開放至今, 能源消費強度呈現(xiàn)不斷下降的趨勢,從1978年的815噸油當(dāng)量/百萬美元下降到2009年的245噸油當(dāng)量/百萬美元, 降幅非常明顯。造成我國能源消費強度下降的原因何在？我國未來能源消費強度究竟遵循著一條怎樣的變化軌跡？未來以節(jié)能方式發(fā)展經(jīng)濟的空間究竟有多大？這些問題自“十一五”開始日益成為國家所關(guān)注的重點。

自本世紀(jì)初, 國內(nèi)外學(xué)者就從不同角度對中國能源消費強度進行了實證研究, 主要集中于以下三個方面: 一, 結(jié)構(gòu)方面。關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能源消費強度的影響, 學(xué)者們擁有截然不同的觀點。一種觀點認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動導(dǎo)致了我國能源消費強度的下降(何建坤等, 2005; 曾波等, 2006; 魏楚等, 2007)。另一種觀點則認(rèn)為我國20世紀(jì)90年代以來能源消費強度下降的主要是由于各產(chǎn)業(yè)能源效率的提高,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對能源消費強度下降作用并不明顯(史丹, 2002; 韓智勇, 2004; 吳巧生等, 2006)。二, 技術(shù)方面。國內(nèi)外學(xué)者大都認(rèn)同技術(shù)進步對促進能源消費強度的降低和能源使用效率的提高具有積極作用(邱靈等, 2008; Ma et al, 2008)。三, 價格方面。近年來, 也有學(xué)者在研究了價格與能源消費強度之間的關(guān)系后發(fā)現(xiàn), 價格的調(diào)整對我國能源消費強度的降低以及能源利用效率的提高都具有積極作用(Fisher-Vanden et al. , 2004; Hang, 2007)。綜上所述,目前對中國能源消費強度的研究, 主要是將影響能源消費強度變化的各種因素作為獨立的變量來分析歷史上中國能源消費強度變化的原因, 得出了很多具有實踐價值的結(jié)論(王安建等, 2010; 王安建, 2010; 王高尚, 2010; 王高尚等, 2002; 于汶加等, 2010; 鄒愉等, 2010; 李銘等, 2010; 林建等, 2010;劉占成等, 2010; 李建武等, 2010; 李曉明等, 2010;閆強等, 2010; 李玉喜等, 2009)。

鑒于從部門角度對中國能源消費強度未來趨勢的研究相對較少, 本文將對工業(yè)化國家近50年的能源消費與經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)進行分析, 探尋部門能源消費強度的變化趨勢, 進而分析中國能源消費強度變化的歷史軌跡, 預(yù)測未來10年中國能源消費強度的變化趨勢, 尋求降低我國能源消費強度的多種途徑。

1 部門能源消費強度變化趨勢及因素分析

每個國家在不同的發(fā)展階段上, 能源消費強度有著不同的變化趨勢, 但伴隨著工業(yè)化進程的演進,各國能源消費強度的演化大致呈現(xiàn)倒“U”形規(guī)律(王安建等, 2002, 2008, 2010; 王高尚等, 2002)。本文統(tǒng)計了發(fā)達國家各部門能源消費量、各部門GDP(其中生活部門GDP采用一國總GDP), 通過對各部門能源消費強度進行分析, 進而發(fā)現(xiàn), 農(nóng)業(yè)部門和交通部門呈倒“U”形變化趨勢(圖1, 3), 工業(yè)部門呈線性下降的趨勢(圖 2), 商業(yè)部門呈現(xiàn)兩類變化軌跡, 一類呈倒“U”形, 另一類呈直線上升的趨勢(圖 4)。生活部門同樣存在兩類變化軌跡, 一類呈倒“U”形,另一類呈線性緩慢上升的趨勢(圖5)。

1.1 農(nóng)業(yè)部門

對不同國家農(nóng)業(yè)部門能源消費強度研究表明,在人均GDP5000～20000美元(本文所采用GDP均系 1990GK美元, 下同)之間, 農(nóng)業(yè)部門能源消費強度總體上呈現(xiàn)倒“U”形變化趨勢, 強度峰值點大都出現(xiàn)在人均GDP12000～14000之間, 強度峰值達到100～170噸油當(dāng)量/百萬美元不等(圖1)。各國農(nóng)業(yè)部門能源消費強度倒“U”形變化規(guī)律與各國農(nóng)業(yè)機械化過程密切相關(guān)。各國農(nóng)業(yè)能源消費強度不斷上升的階段大都對應(yīng)各國農(nóng)業(yè)機械化完成的過程, 這一過程中農(nóng)業(yè)部門能源消費量將不斷上升, 當(dāng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化后, 農(nóng)業(yè)部門勞動生產(chǎn)率迅速提高, 能源消費強度開始下降。除此之外, 一國耕地面積、種植農(nóng)作物種類的差異也會對農(nóng)業(yè)部門能源消費強度產(chǎn)生影響。

1.2 工業(yè)部門

在世界各國工業(yè)化發(fā)展過程中, 工業(yè)部門能源消費量在全部門能源消費總量中一直占有很大比重。以日本為例, 19世紀(jì)60年代, 日本正處于工業(yè)化快速發(fā)展階段, 工業(yè)部門能源消費占能源消費總量的 60%左右, 工業(yè)部門能源消費強度遠(yuǎn)高于同時期其它部門能源消費強度。由此可見: 一國在工業(yè)化發(fā)展階段, 工業(yè)部門能源消費強度的降低, 將直接導(dǎo)致總能源消費強度的降低, 緩解一國經(jīng)濟發(fā)展所面臨的能源供應(yīng)的緊張局勢。

圖1 農(nóng)業(yè)部門能源消費強度變化趨勢(來源: 國際能源機構(gòu)(IEA), 2008; 格羅寧根增長和發(fā)展中心(GGDC), 2008)Fig. 1 The trend of energy consumption intensity in agricultural sector (Source: International Energy Agency (IEA), 2008; The Groningen Growth and Development Centre(GGDC), 2008)

圖2 工業(yè)部門能源消費強度變化趨勢(來源: IEA, 2008; GGDC, 2008)Fig. 2 The trend of energy consumption intensity in industrial sector (Source: IEA, 2008; GGDC, 2008)

圖3 交通部門能源消費強度變化趨勢(來源: IEA, 2008; GGDC, 2008)Fig. 3 The trend of energy consumption intensity in transportation sector (Source: IEA, 2008; GGDC, 2008)

圖4 商業(yè)部門能源消費強度變化趨勢(來源:IEA, 2008; GGDC, 2008)Fig. 4 The trend of energy consumption intensity in commercial sector (Source: IEA, 2008; GGDC, 2008)

圖5 生活部門能源消費強度(來源: IEA, 2008; GGDC, 2008)Fig. 5 The trend of energy consumption intensity in residential sector (Source: IEA, 2008; GGDC, 2008)

如圖2所示, 在人均GDP5000～20000美元時,先期工業(yè)化國家(英、美等)、新興工業(yè)化國家(日、韓等)能源消費強度均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢, 由200～300噸油當(dāng)量/百萬美元下降到 80～140噸油當(dāng)量/百萬美元, 下降了一倍多(圖2)。這一階段各國工業(yè)部門能源消費強度下降主要受兩方面因素影響: 一方面, 在經(jīng)歷了高能耗的重化工業(yè)發(fā)展階段之后, 發(fā)達國家的工業(yè)向高端升級, 技術(shù)進步增加了產(chǎn)品的附加值, 而消耗的原材料并不成比例增長,由此降低了工業(yè)對原材料和能源的依賴程度; 另一方面, 工業(yè)化國家在經(jīng)歷了能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整后, 一定程度上提高了能源使用效率, 整體上降低了一次能源的消費量, 進而實現(xiàn)了能源消費強度的下降。

1.3 交通部門

以工業(yè)化國家為例, 在人均 GDP5000～20000美元期間, 交通部門能源消費強度整體上呈現(xiàn)倒“U”形變化趨勢, 在人均GDP13000～15000美元之間能源消費強度到達頂點, 之后開始下降(圖3)。雖然不同國家交通部門強度峰值各不相同, 但總體來看, 交通部門能源消費強度一直高位增長, 以日本為例, 其強度峰值為 522噸油當(dāng)量/百萬美元, 而德國強度峰值則高達940噸油當(dāng)量/百萬美元。

交通部門能源消費強度變化主要受交通運輸量、貨運與客運比例、以及交通工具節(jié)能效率三方面因素影響, 其中受交通運輸量的影響最大。在工業(yè)化發(fā)展階段, 交通運輸量快速增長, 交通能源需求量也迅速提高, 貨物運輸能源消費量大, 單位能耗創(chuàng)造的GDP值較小, 造成了交通部門能源消費強度不斷上升。當(dāng)工業(yè)化基本完成后, 能源需求量隨之飽和, 但單位能耗客運創(chuàng)造了更多的 GDP, 同時伴隨交通工具能源利用率的提高, 能源消費強度開始不斷下降。

1.4 商業(yè)(和服務(wù)業(yè))部門

商業(yè)部門能源消費強度的變化趨勢大致可分為兩類情況。第一類是法國、韓國等國家, 能源強消費強度自人均GDP5000美元起開始快速上升, 強度峰值出現(xiàn)在人均GDP12000～15000美元左右, 峰值高達70～100噸油當(dāng)量/百萬美元, 這類國家的強度在到達峰值點后開始快速下降(圖4)。第二類國家能源消費強度則呈現(xiàn)線性緩慢上升的趨勢, 至今仍未到達強度頂點, 如意大利、西班牙等國。這類國家能源消費強度自人均 GDP5000美元左右開始緩慢上升, 在人均GDP接近20000美元時, 其能源消費強度依然不超過20噸油當(dāng)量/百萬美元。

商業(yè)部門建筑面積的增加是拉動能源消費的直接動因。以法國、韓國為代表的第一類國家在強度到達峰值之前, 商業(yè)部門GDP一直保持著緩慢的增長, 而由商業(yè)建筑面積帶動的能源消費增速卻遠(yuǎn)大于部門產(chǎn)值的增速, 因此, 能源消費強度快速增長。當(dāng)商業(yè)建筑用能趨于緩和, 商業(yè)部門GDP快速持續(xù)增長的狀態(tài)下, 能源消費強度在到達頂點后開始快速下降。而以意大利、西班牙為代表的第二類國家在其商業(yè)發(fā)展的過程中, 商業(yè)部門能源消費的年均增長率保持在6%～7%, 而部門GDP年均增長率保持在 4%～5%, 這種差異造成了商業(yè)部門能源消費強度保持著一種緩慢增長的趨勢。

1.5 生活部門

生活部門能源消費強度的變化趨勢同樣存在著兩類情形。第一類是美國、荷蘭等高能耗國家, 能源消費強度變化趨勢大致呈倒“U”形; 第二類是日本、韓國等低能耗國家, 能源消費強度大致呈線性緩慢增長的趨勢(圖5)。

生活部門能源消費強度受居民生活水平、人口數(shù)量、自然條件、生活方式等一系列因素影響。以美國、荷蘭為代表的高能耗國家, 隨著人均GDP的增長, 生活部門能源消費快速上升達到較高的頂點,之后緩慢下降, 峰值出現(xiàn)在人均 GDP13000～15000美元之間, 強度在80噸油當(dāng)量/百萬美元左右。這類國家能源消費的彈性很大, 能源消費強度的變化更多地受能源供應(yīng)形勢的影響。以日本、韓國為代表的低能耗國家, 由于能源資源稟賦和消費理念的不同, 在高能耗國家強度到達峰值點時, 低能耗國家的強度只有前者的 1/4, 但隨著國民生活水平的進一步提高, 兩類國家能源消費強度趨同將是一種必然。

2 中國能源消費強度趨勢分析

2.1 中國能源消費強度歷史

總體來看, 從1965年到2009年, 我國能源消費強度呈現(xiàn)倒“U”形的變化軌跡(圖6)。

圖6 中國能源消費強度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)歷史(來源: IEA, 2008; GGDC, 2008)Fig. 6 The history of China’s energy consumption intensity and industrial structure (Source: IEA, 2008; GGDC, 2008)

1978年之前處于能源消費強度快速上升階段。1978之前, 我國能源消費量與GDP都處于較低的水平上。1978年能源消費總量為 590百萬噸油當(dāng)量,相當(dāng)于2007年消費量的1/3。1978年GDP為7237.54億美元, 僅相當(dāng)于2007年GDP的1/10。當(dāng)時的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)是以能耗較低的第一產(chǎn)業(yè)為主, 能耗較高的第二產(chǎn)業(yè)所占GDP的比例并不高。這一階段我國能源消費強度快速增長的主要原因是由于輕重工業(yè)發(fā)展不均衡, 重工業(yè)高能耗、低生產(chǎn)率所造成的。

1978年至今能源消費強度持續(xù)下降。這一時期,我國能源消費強度整體顯現(xiàn)快速下降的特點, 年均下降率高達6%, 約為同時期世界平均水平的4倍。以2001年與1978年我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為例, 二產(chǎn)比例變化不大, 1978年是47.8%, 2001年是45.1%; 第一產(chǎn)業(yè)迅速下降, 由1978年的28.1%下降為2001年的14.3%; 第三產(chǎn)業(yè)迅速上升, 從1978年的23.9%增長到2001年的40.4%。高能耗的第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)份額變動不大, 第一產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)份額比例的調(diào)整也不會對我國能源消費強度下降有明顯的作用, 由此可見, 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動并不是我國這一時期能源消費強度下降的主要原因。這一階段, 我國能源消費強度大幅下降更多地應(yīng)歸因于兩點: 一是我國工業(yè)內(nèi)部重工業(yè)比重下降, 輕工業(yè)比重上升。二是市場經(jīng)濟體制下, 資源的合理配置所引起的效率提高。

2001年至 2006年我國能源消費量短期內(nèi)快速增長, 能源消費強度小幅度上升。造成這一變化的主要原因是體制轉(zhuǎn)變的效率潛能基本釋放, 而我國當(dāng)前正處于工業(yè)化中期發(fā)展階段, 大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和城市化進程的加快, 使得我國鋼鐵行業(yè)、建材行業(yè)、化工行業(yè)等高能耗的重化工業(yè)得到快速發(fā)展, 推動我國能源消費強度快速上升。2006年至今, 我國能源消費量依舊持續(xù)增長, 但由于我國GDP增速大于能源消費量的增速, 能源消費強度又開始逐年下降。

2.2 中國未來能源消費強度趨勢預(yù)測

本文將選取工業(yè)化國家部門能源消費強度的樣本數(shù)據(jù), 分析各部門能源消費強度上升或下降的趨勢, 同時設(shè)定未來10年我國的經(jīng)濟發(fā)展情景, 在此基礎(chǔ)上, 預(yù)測我國未來10年能源強度變化趨勢。基本預(yù)測步驟如下:

①經(jīng)濟發(fā)展情景分析: 按照 2020年 GDP比2010年翻一翻的國家基本規(guī)劃, 設(shè)定我國GDP年均增速為 7%, 人口年均增速為 0.7%, 屆時我國國民生產(chǎn)總值將達到18萬億美元, 人口達14.45億, 人均GDP為12601美元。

②部門能源消費強度趨勢分析: 截取工業(yè)化國家人均GDP6000～13000美元之間的能源消費強度曲線, 分析其變化趨勢, 利用趨勢線法, 計算出各部門能源消費強度的變化率, 其中農(nóng)業(yè)部門增長率為0.74%, 工業(yè)部門下降率為1.73%, 交通部門增長率為4.15%, 商業(yè)部門增長率0.16%, 生活部門增長率為0.24%。以2009年我國各部門能源消費強度為基準(zhǔn), 可推算出未來 10年我國各部門能源消費強度。

③未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)定: 分析先期工業(yè)化國家在人均GDP7000～13000美元這個階段的各部門結(jié)構(gòu)比例, 結(jié)合當(dāng)前我國各部門結(jié)構(gòu)比例以及國家對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃, 設(shè)定我國未來10年各部門結(jié)構(gòu)變化趨勢。

④預(yù)測公式如下:

(1)式中, E為各部門能源消費總量; Ei為i部門能源消費量; Y為國民經(jīng)濟各部門GDP總和; Yi為i部門GDP產(chǎn)值; Ii為i部門能源消費強度; Si為i部門GDP份額; I為總能源消費強度。由公式⑴進而推算出公式(2):

按此情景設(shè)定, 進而推算出我國未來十年能源消費強度(表1)。預(yù)測表明, 未來10年, 我國能源消費強度將繼續(xù)呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(圖7), 年均下降率為2.1%, 到2020年我國一次能源消費強度達192噸油當(dāng)量/百萬美元。同比2005年, 我國一次能源消費強度將下降 35%。預(yù)測結(jié)果表明, 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是降低我國能源消費強度的關(guān)鍵, 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能否順利調(diào)整, 將直接影響到能源消費強度能否下降, 影響到對未來我國能源需求形勢的判斷, 關(guān)系到經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境的不斷改善。

表1 中國能源消費強度預(yù)測值(2010-2020)Table 1 The predicative energy consumption intensity in China from 2010 to 2020

圖7 中國能源消費強度變化趨勢Fig. 7 The trend of China’s energy consumption intensity

3 結(jié)論

3.1 總結(jié)了部門能源消費強度的變化軌跡

本文對同一經(jīng)濟發(fā)展水平、同一部門、不同國家的能源消費強度進行了對比分析, 結(jié)果表明, 農(nóng)業(yè)部門呈倒“U”形變化趨勢, 強度峰值點出現(xiàn)在人均GDP12000～14000之間; 工業(yè)部門呈線性下降的趨勢; 交通部門呈倒“U”型變化趨勢, 強度峰值點出現(xiàn)在人均GDP13000～15000美元之間; 商業(yè)部門呈兩類變化趨勢, 一類呈倒“U”形, 強度峰值點出現(xiàn)在人均GDP12000～15000美元之間, 另一類呈線性上升的趨勢, 至今仍未出現(xiàn)強度峰值點。生活部門同樣呈兩類變化趨勢, 第一類呈倒“U”形, 強度峰值點出現(xiàn)在人均GDP13000～15000美元之間, 另一類呈線性緩慢增長的趨勢。在此基礎(chǔ)上, 探討了造成部門能源消費強度變化的共因。可以看出, 從部門著手來探討如何降低總能源消費強度, 會有更加清晰的認(rèn)識。

3.2 預(yù)測了未來我國能源消費強度的變化趨勢

以部門能源消費強度為主線, 探求并建立了部門能源消費強度與人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,運用部門分析法預(yù)測了未來我國一次能源消費強度,結(jié)果表明, 我國能源消費強度呈現(xiàn)不斷下降的趨勢, 2020年能源消費強度將比2005年下降35%。考慮到技術(shù)的不斷進步以及能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整, 我國2020年節(jié)能減排的目標(biāo)極有可能實現(xiàn)。

面對我國高能耗的經(jīng)濟發(fā)展方式造成的能源安全和環(huán)境安全問題、面對日益緊張的全球能源供需局勢, 我國制訂長遠(yuǎn)的能源戰(zhàn)略與經(jīng)濟戰(zhàn)略, 具體應(yīng)做到以下幾個方面: (1)合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè), 控制高能耗行業(yè)規(guī)模, 扶植低能耗、高科技產(chǎn)業(yè)。針對當(dāng)前全球金融危機對經(jīng)濟發(fā)展的挑戰(zhàn), 我國應(yīng)把握機遇,促進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整。(2)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu), 大力發(fā)展核能、天然氣和可再生能源, 提高其在能源消費中的比例。(3)根據(jù)各部門能源消費強度趨勢變化的特點, 利用法律法規(guī)、價格等多種手段提高各部門能源利用效率, 創(chuàng)新能源消費模式, 強化節(jié)能意識。

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Trend Analysis of China’s Energy Consumption Intensity

XU Ming-chen1,2), WANG An-jian2), CHEN Qi-shen2), DU Xue-ming1,2)
1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037

This paper deals with the trend of energy consumption intensity in various sectors, which includes agriculture sector, industry sector, transportation sector, commercial sector and residential sector, and probes into the reason for sectoial change in energy consumption intensity of the developed countries. On such a basis, the sectorial energy consumption intensity forecasting method was used to predict China's tendency of aggregate energy consumption intensity .The results show that China’s energy consumption intensity assumes a downward trend in the next 10 years, which is closely related to the process of industrialization. Adjusting the industrial structure and energy structure and improving energy efficiency seem to be the most effective measures to reduce energy consumption intensity in the future.

energy consumption intensity; sectorial energy consumption intensity; per capita GDP; trend analysis

F113.3; F113.4; F123.2

A

1006-3021(2010)05-720-07

本文由地質(zhì)調(diào)查項目(編號: N0702)和國家開發(fā)銀行研究項目(編號: E0811)聯(lián)合資助。

2010-07-26; 改回日期: 2010-08-30。

徐銘辰, 男, 1983年生。在讀博士。主要從事資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、礦產(chǎn)資源和能源戰(zhàn)略研究。通訊地址: 100083, 北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號。E-mail: xu.mingchen@163.com。