基于能流圖的山東省能源消耗分析

張 明

(中國礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，江蘇徐州221116)

基于能流圖的山東省能源消耗分析

張 明

(中國礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，江蘇徐州221116)

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，山東省能源消耗量逐漸增大，2008年山東省能源消耗占全國的11.3%。因此研究山東省能源消耗對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排有重要的意義。能流圖可以直觀、形象地展示能源流動(dòng)情況，在國際上得到廣泛的應(yīng)用。能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是能源分析的基礎(chǔ)，但我國的能源統(tǒng)計(jì)體系與國外有較大區(qū)別。按國際準(zhǔn)則的能源供需體系和有關(guān)專家的意見，適當(dāng)調(diào)整了山東省能源平衡表。本文的主要目的是繪制山東省2008年能流圖，在此基礎(chǔ)上分析山東省能源現(xiàn)狀和能源利用效率。得到如下結(jié)論:①煤炭是山東的主要能源，占一次能源供應(yīng)的71.84%;②山東省電力以火電為主，火電占總發(fā)電量的99.9%;③山東省2008年能源利用效率約為35.83%;④工業(yè)部門能源消耗占終端能源消耗的74.9%。進(jìn)一步說明能流圖不但能夠直觀、定量地展示能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換和使用數(shù)量的全貌，而且可以揭示各個(gè)環(huán)節(jié)的能源利用效率水平。

能流圖;能源平衡表;山東省

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，山東省經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，GDP(國民生產(chǎn)總值)由2000年的8 337.47億元增加到2008年的22 697.01億元(以2000年不變價(jià)格計(jì)算)，年均增長率保持在13.35%左右，高于同期全國GDP的年均增長率(10.46%);同時(shí)也刺激了能源消耗，能源消耗由2000年的 12 513.21萬 t標(biāo)準(zhǔn)煤增加到 2008年的32 225.23萬 t標(biāo)準(zhǔn)煤，年增長率約為 12.55%［1］。2008 年山東省能源消費(fèi)總量位居全國第一，約占中國能源消費(fèi)總量11.3%［2］。作為能源消耗大省，山東的能源相關(guān)問題引起國內(nèi)外專家的高度關(guān)注，因此研究山東省能源消耗現(xiàn)狀對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)的完成有重要的意義。

能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是能源政策分析的前提和基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代，國際能源機(jī)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)建立的能源平衡體系，是目前國際通行的模式，很多國家及國際組織都采用此模式，比如聯(lián)合國、歐盟、亞太經(jīng)濟(jì)合作組織(APEC)等，但是我國的能源統(tǒng)計(jì)體系與國際上有較大的區(qū)別，不利于國際比較。例如，國外的能源產(chǎn)品分58種，煤炭分為硬煤、褐煤、煉焦煤，無煙煤、泥煤等;而我國能源平衡表的能源品種只有23種［3］。此外，我國交通運(yùn)輸業(yè)和倉儲(chǔ)、郵電通訊業(yè)混在一起。因此適當(dāng)調(diào)整我國能源平衡表是能源現(xiàn)狀分析的始點(diǎn)。

能流圖可以直觀、形象地展示一個(gè)國家或地區(qū)的能源流動(dòng)情況，從圖中可以直觀地看出不同部門之間的能量輸入輸出關(guān)系、不同能源載體攜帶的能量在不同部門之間的分配關(guān)系等信息，也可簡單地估算出各部門和整個(gè)系統(tǒng)不包括能源開采效率的能源轉(zhuǎn)換或利用效率。自1898年，愛爾蘭工程師Sankey首次使用能流圖表示蒸汽引擎的能源效率后，能流圖廣泛用于表達(dá)能源或其他物質(zhì)的流通［4］。目前在國際上已得到廣泛應(yīng)用。美國從1972年起公布國家能流圖，英國從1974年開始定期發(fā)布該國能源流通圖;日本、荷蘭、泰國等國也都繪制了本國的能源流程圖［5－8］。我國關(guān)于能流圖的研究比較晚，清華大學(xué)核能所1985年首次繪制了北京市的能流圖，此后李政等繪制了2003，2004和2005年中國能流圖，上海市環(huán)境科學(xué)研究院謝士晨繪制了2006年中國的能流圖［4，9－10］。截止目前，我國將能流圖應(yīng)用于展示國家能源流通研究的案例尚少，對(duì)省一級(jí)區(qū)域的研究則更少。

目前，很少有學(xué)者研究山東省的能流圖。本文基于國際準(zhǔn)則的能源供需體系計(jì)算方法和有關(guān)專家的意見，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整山東省能源平衡表，繪制2008年山東省能流圖;在此基礎(chǔ)上分析山東省2008年能源消耗情況，旨在為個(gè)人、決策者或單位提供一個(gè)認(rèn)識(shí)山東省能源概況的便捷方式。

1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文只研究2008年山東省能源消耗現(xiàn)狀，相關(guān)的能源數(shù)據(jù)來源于《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒2009》中的“山東省能源平衡表(標(biāo)準(zhǔn)量，2008)”［1］。采用電熱當(dāng)量折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)法，將各種能源折算成萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中電力按熱功當(dāng)量計(jì)算。由于能源平衡表中的燃料和部門等分類非常詳細(xì)，若按能源平衡表繪制能流圖，將導(dǎo)致能流圖的結(jié)構(gòu)過于繁雜。本文參照國際能源統(tǒng)計(jì)體系準(zhǔn)則、相關(guān)文獻(xiàn)和有關(guān)專家的意見［3，11］，對(duì)山東省2008年能源平衡表做下列適當(dāng)調(diào)整:

(1)燃料類型劃分。一次能源分類保持不變，洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦?fàn)t煤氣、其他煤氣和其他焦化產(chǎn)品歸納為煤制品，汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣和其他石油制品歸納為油制品。

(2)進(jìn)出口量調(diào)整。進(jìn)口量還包括外省(區(qū)、市)調(diào)入量和我輪機(jī)在外國加油量，出口量同時(shí)包含了本省(區(qū)、市)調(diào)出量和外輪機(jī)在我國加油量。

(3)加工轉(zhuǎn)換部門調(diào)整。供熱和煉油部門保持不變，可再生能源發(fā)電和火電統(tǒng)歸納為發(fā)電，將洗選煤、煉焦、制氣和煤制品加工統(tǒng)歸為煤炭加工。

(4)終端用能應(yīng)扣除能源工業(yè)用能。能源工業(yè)包括:煤炭開采和洗選業(yè)，石油和天然氣開采業(yè)，石油加工和煉焦業(yè)，電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。由于山東省能源統(tǒng)計(jì)缺乏能源工業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)，本文終端用能沒扣除能源工業(yè)用能。

(5)終端消耗部門調(diào)整。終端能耗分為四個(gè)部門:農(nóng)業(yè)能耗、工業(yè)能耗、交通能耗、建筑能耗;其中農(nóng)業(yè)能耗包括農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)的能源消耗，工業(yè)能耗包括工業(yè)和建筑業(yè)的能源消耗，交通能耗包括鐵路、公路、水運(yùn)、民用航空和管道5種運(yùn)輸方式的能源消耗，建筑能耗包括批發(fā)和零售貿(mào)易業(yè)、餐飲業(yè)、生活消費(fèi)和其它(包括政府機(jī)關(guān)和社會(huì)團(tuán)體、公共服務(wù)業(yè)、衛(wèi)生體育社會(huì)福利事業(yè)、教育文藝和廣播電視業(yè)、科研和技術(shù)咨詢業(yè)、國防等)。中國能源平衡表只統(tǒng)計(jì)交通部門運(yùn)營車輛用油量，未統(tǒng)計(jì)其他部門和私人車輛的用油量，必須修正。在山東省能源平衡表中，其他部門和私人車輛用油量計(jì)入第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)(交通運(yùn)輸除外)和居民生活的石油制品消費(fèi)量中。根據(jù)各種石油制品平衡表、有關(guān)行業(yè)能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)和專家咨詢，其他部門和私人車輛用油量可按以下方法計(jì)算:第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)消費(fèi)的95%的汽油、35%的柴油用于交通運(yùn)輸，居民生活和第一產(chǎn)業(yè)消費(fèi)的全部汽油、居民生活消費(fèi)的95%的柴油用于交通運(yùn)輸。其他三個(gè)部門的能源消耗應(yīng)扣除交通能耗。

表1 調(diào)整后的2008年山東省能源平衡表Tab.1 Adjusted Shandong province energy balance sheet of China－2008 104t標(biāo)準(zhǔn)煤

2 分析與討論

調(diào)整后的2008年山東省能源平衡表和能流圖分別見表1和圖1。

從圖1左側(cè)很直觀地顯示了山東省一次能源供應(yīng)以煤炭為主的特點(diǎn)。2008年山東省一次能源供應(yīng)中，煤炭、石油、天然氣、可再生能源的比例分別為 71.84%、27.36%、0.77% 、0.01%。在山東省的一次能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中，煤炭比例過高;天然氣和可再生能源比重偏低，遠(yuǎn)低于2008年全國的平均水平(12.9%)。從圖1中進(jìn)一步看出山東省能源主要依靠進(jìn)口，其中2008年山東省能源對(duì)外依存度達(dá)66.18%，而2007年全國能源依存度僅為13.9%;進(jìn)口能源主要是煤炭、石油和天然氣。由于新能源利用少，新能源環(huán)保高效的特點(diǎn)在能源消費(fèi)中得不到體現(xiàn)，能源利用結(jié)構(gòu)的不合理影響了能源利用的效率，同時(shí)對(duì)山東省的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。

山東省電力以火電為主，占總發(fā)電量的99.91%，而且火電的能源是煤炭，使得能源使用效率相對(duì)低下，2008年火電效率為34.4%，與國際先進(jìn)水平有較大差距。加之煤炭所含雜質(zhì)較多，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，且由于單位熱值含碳量高，對(duì)未來溫室氣體減排產(chǎn)生巨大壓力。從地理位置以及資源分布狀況分析，山東省的風(fēng)能資源含量豐富，風(fēng)能資源總含量為6 700萬kW，相當(dāng)于3.68個(gè)三峽水電站的裝機(jī)容量。大部地區(qū)風(fēng)能資源較為豐富，冬春季占全年風(fēng)能的60－70%。包括膠州灣以北的海岸帶及島嶼，風(fēng)能蘊(yùn)藏量為1 100億千瓦小時(shí)/年，占全省風(fēng)能蘊(yùn)藏量的20%，為風(fēng)能豐富區(qū);沿海各縣海岸帶以外的部分、山東半島丘陵和魯西北平原，為風(fēng)能可利用區(qū)。由于山東省海岸線綿長，海洋能蘊(yùn)藏豐富，海洋能又具有清潔無污染的特點(diǎn)，海洋能的開發(fā)和利用為山東省新能源的開發(fā)利用提供了一種新的可能;其中潮汐發(fā)電和小型波浪發(fā)電技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化［13］。因此，當(dāng)務(wù)之急，山東省必須進(jìn)一步加大支持力度，從政策法規(guī)和資金支持等多方面，為新能源發(fā)電的開發(fā)利用創(chuàng)造有利的條件。

加工轉(zhuǎn)換過程中的能源流通如圖1第二列所示，能源損失主要發(fā)生在發(fā)電部門，約占該環(huán)節(jié)能量總損失量的76.55%。據(jù)推算，2008年山東省電力生產(chǎn)、石油加工和煤炭加工的效率分別為34.4%、92.02%和87.08%，分別低于2004年全國的平均效率。本文的終端部門的能源效率引用王慶一研究的數(shù)據(jù)［10］。圖1表明終端消費(fèi)過程中的能量損失主要發(fā)生在工業(yè)和建筑業(yè)以及交通運(yùn)輸部門，約占該環(huán)節(jié)總損失量的87.95%以上。綜合分析，山東省能源利用效率約為35.83%，大致相當(dāng)于歐洲20世紀(jì)90年代的水平，日本1975年的水平［3］。可見提高加工轉(zhuǎn)化過程中能源利用效率，淘汰落后設(shè)備，是山東節(jié)能減排的必然選擇。

圖1 2008年山東省能流圖Fig.1 Shandong province energy flow chart for 2008

2008年山東省終端部門能源消耗如圖1右端所示，工業(yè)部門消耗比重占74.9%，從能源的終端使用情況直接反映了山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，以工業(yè)為主拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2008年山東省工業(yè) GDP達(dá)到17 702.17億元(當(dāng)年價(jià)格)，占整個(gè)GDP的59.2%;與2007年相比，山東省經(jīng)濟(jì)增長了12.1%，其中工業(yè)部門對(duì)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)占7.1%。這表明山東經(jīng)濟(jì)的發(fā)展長期嚴(yán)重依賴于第二產(chǎn)業(yè);其中高能耗、高物耗、高污染的行業(yè)是山東省支柱性產(chǎn)業(yè)，比如造紙、化工、煉油煉焦、冶金、建材、紡織六大行業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)都是高耗能高污染的產(chǎn)業(yè)，高能耗產(chǎn)業(yè)比重大，造成整體能耗過高，致使山東省多年來能耗居高不下。2008年山東省交通能耗占終端總能耗的9.4%;而2007年上海交通用能占終端總能耗的28.3%，同年英國的這一數(shù)值為38.6%，而美國2002 年的這一數(shù)值為40.7%［9］。隨著山東經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，人民收入水平的提高，交通用能會(huì)大幅增長，因此交通運(yùn)輸部門的節(jié)能工作將越來越重要。從部門能源消耗結(jié)構(gòu)看，山東省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力發(fā)展低能耗產(chǎn)業(yè)，努力支持多產(chǎn)業(yè)同時(shí)發(fā)展，調(diào)整過重的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低高能耗產(chǎn)業(yè)的比重是山東省降低能源消耗、緩解環(huán)境壓力的重要途徑。

從終端部門分能源品種使用來看，煤炭在終端直接使用量占煤炭消耗總量的50%左右，而英國2007年的這一數(shù)值為4%，美國2002年的這一數(shù)值為9%。雖然煤炭在山東省的能源消耗結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，但石油的比重也不容忽視。山東省是石油生產(chǎn)和消費(fèi)大省，隨著地下石油資源的減少，以及圍繞著能源的國際爭奪也越來越激烈，因此，國際石油價(jià)格的上漲必然對(duì)該省經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生大的影響。因此，為了減少石油價(jià)格變化對(duì)山東省經(jīng)濟(jì)的影響，必須促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化。1973年法國石油消耗占總消耗的68%，到了2003年則降低到36%，而核電比重卻上升到38%;同一時(shí)期，日本的能源消耗比例中石油從78%降低到49%［9］。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，山東發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、太陽能、海洋能、沼氣、天然氣等能源，使能源生產(chǎn)呈現(xiàn)出多元化趨勢。

3 結(jié)論和建議

本文采用當(dāng)前國際上普遍采用的能流圖結(jié)構(gòu)，根據(jù)國際能源計(jì)量準(zhǔn)則和有關(guān)專家的意見適當(dāng)調(diào)整了山東省能源平衡表，在此基礎(chǔ)上繪制了2008山東省能流圖，目的是分析山東省能源利用現(xiàn)狀，并揭示各個(gè)環(huán)節(jié)的能源利用效率。通過研究可以看出，能流圖具有能直觀、定量地展示能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換和使用數(shù)量的全貌，更加形象地展示了山東省2008年的能源流動(dòng)情況，揭示出目前能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)化和消耗環(huán)節(jié)中的問題。本文得出如下結(jié)論:

(1)煤炭是山東的主要一次供應(yīng)能源，占總供求的71.84%;

(2)山東省電力以火電為主，而且火電的能源是煤炭，并且發(fā)電效率低于全國平均水平;

(3)山東省2008年能源利用效率約為35.83%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的水平;

(4)工業(yè)部門能源消耗占終端能源消耗的74.9%，直接反映了山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)，以工業(yè)為主拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

通過上面的分析給出如下建議和政策:

(1)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，是建立節(jié)能型工業(yè)、節(jié)能型社會(huì)的重要途徑，也是山東實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的關(guān)鍵所在。考慮到山東重工業(yè)為特征的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段不可能短期逾越，因而在發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和裝備制造業(yè)的同時(shí)，更重要的是要調(diào)整行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。如制定鋼鐵、有色、水泥等高耗能行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、政策，提高行業(yè)準(zhǔn)入門檻，以降低這些高耗能行業(yè)的比重，提高能源與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的水平。

(2)節(jié)能工作的重點(diǎn)應(yīng)在新能源和可再生能源，應(yīng)制定相關(guān)的激勵(lì)政策和措施，加大對(duì)新能源和再生能源產(chǎn)業(yè)化研究與開發(fā)的支持力度，增加太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、核能、海洋能等在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中的比重，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與能源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)加大對(duì)重大節(jié)能技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的支持力度，通過技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步提高能源利用效率。

(4)改革現(xiàn)行的能源統(tǒng)計(jì)制度，與國際準(zhǔn)則的能源統(tǒng)計(jì)接軌，這樣不但擴(kuò)大開放和國際合作，還給使用能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的各級(jí)政府研究者和公眾帶來方便，有利于加強(qiáng)能源經(jīng)濟(jì)研究和管理。

值得注意的是，由于缺乏足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支撐，本文不能進(jìn)一步細(xì)分每個(gè)部門，尤其是工業(yè)部門，研究部門間及部門內(nèi)產(chǎn)業(yè)調(diào)整對(duì)山東省能源消耗的影響，這些問題有待進(jìn)一步研究。從現(xiàn)實(shí)意義來講，研究這些問題對(duì)深入了解山東省能源消耗現(xiàn)狀有重要的意義。

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Using Energy Flow Chart to Analyze Energy Consumption in Shandong Province

ZHANG Ming
(School of Management，China University of Mining and Technology，Xuzhou Jiangsu 221116，China)

Along with the rapid process of industrialization and urbanization，energy consumption in Shandong province increases gradually，which accounted for 11.3%of the total China’s energy consumption in 2008.Thus it is very necessary to analyze Shandong province energy situation in order to save energy consumption and reduce GHG emission.Energy flow chart，as a useful tool for sorting out and displaying energy statistics data，has been widely used in the world.Energy statistics data is the premise and foundation for analyzing energy situation.However，there exit many differences between China’s and foreign energy statistical systems.Based on the international criterion of energy balance and some advice given by related experts，this paper properly adjusts Shandong energy balance.And the purpose of this paper is to draft a Shandong energy flow chart for 2008，which is used to study the characteristics of energy production and consumption in Shandong.We find that:① coal is the main energy in Shandong，which accounted for 71.84%of the total energy supply in 2008;② thermal power accounted for 99.9%of the total electricity supply;③ energy utilization efficiency in Shandong was about 33.23%in 2008;④ in 2008，the industrial sector consumed about 74.9%of final energy.We also find that the energy flow chart is not only an object and quantitative tool for showing a whole picture of energy supply，transformation and end-use data，but also can reveal the energy utilization efficiency.

energy flow chart;energy balance sheet;Shandong Province

C812

A

1002－2104(2011)07－0046－05

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.07.008

2011－04－18

張明，博士，講師，主要研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)。

教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目(編號(hào):10YJC790381);教育部博士點(diǎn)基金(編號(hào):20100095120013);江蘇博士后基金(編號(hào):1002074C);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(編號(hào):JGJ101484);中國礦業(yè)大學(xué)人才引進(jìn)基金、中國礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院科研培育計(jì)劃基金。

(編輯:劉照勝)