中國能源消費特征分析——基于完全因素分解模型的實證研究

寧 亞 東， 丁 濤， 外 岡 豐

（1.大連理工大學 能源與動力學院，遼寧 大連 116024；2.日本國立埼玉大學 經濟學部，日本 埼玉 338－0875）

0 引 言

隨著改革開放政策的不斷深入，中國已經進入了工業化、城市化的快速發展階段，能源的消耗強度高，消費規模不斷擴大，供需矛盾越來越突出，對經濟增長的約束作用越來越明顯.中國的能源消費主要用于產業部門（包括物質生產部門和服務部門）和居民生活消費（民生部門）.居民生活消費并不直接參與國民經濟價值的創造，在能源消費體系中相對獨立，需要將其與產業部門分開進行單獨分析.因此，選擇合適的方法研究和探討中國能源消費特征，找出影響中國產業部門和民生部門能源消費的主要因素，對研究中國節能效果、分析節能潛力和明確節能的重點與方向具有重要意義.

1871年Laspeyres提出了以基期價格為權重的指數分解方法，主要用來解決一些經濟問題.到了20世紀70年代，由于石油危機的爆發，能源消費問題越來越受到關注，指數分解方法逐漸被應用到能源消費問題的研究中.1995年，Ang總結了51篇文獻，搭建了一個Divisia指數參數分解模型框架，并將其應用于工業能源消費的分解[1].Liu等總結了8種能源強度的指數分解方法，其中常用的因素分解方法有Laspeyres和Divisia分解方法，但是兩者均存在分解剩余項，屬于不完全因素分解，而且Divisia分解方法還存在“0”值問題，使得對數運算無法進行[2].然而，在通常情況下，剩余項往往較大.1996年，Ang等提出了一種剩余項相對較小的因素分解模型[3].在1998年，Ang等又提出了一種使用對數平均權重函數的Divisia分解法，可以實現完全分解，并且可以解決計算中出現的“0”值問題[4].1998年，Sun提出了完全分解的Laspeyres方法，解決了Laspeyres指數分解方法中剩余項的問題，并對中國1980～1994年的能源消費量、能源效率以及節能量進行了分析，并在之后又對這種方法進行了完善[5～7].之后Sterner和Raggi等又分別針對Sun提出的“聯合產生，平等貢獻”的理論進行了相關研究[8，9].Ang 等 詳 細 介 紹 了 LMDI（log－mean divisia index）分解方法，該方法有效解決了分解中的剩余項問題，從而避免了參數估計的主觀性和隨意性[10，11].2001年其又提出了一種新的能源分解模型——LMDIⅠ方法，該方法不但可以完全分解而且具有聚集一致性[12].國內對指數分解分析的研究在最近幾年才開始，而且基本都屬于應用性研究，從研究所采用的方法上來看，應用較為普遍的是Laspeyres和Divisia分解方法.如韓智勇等將能源強度分解為結構份額和效率份額，對中國的能源強度進行了定量分析，并得出1980～2000年中國能源強度的降低主要源自各產業能源利用效率的提高的結論[13].吳巧生等運用Laspeyres指數分解模型對中國能源強度進行了分解，得出中國能源強度下降主要是各產業能源使用效率提高的結果，結構因素對能源消耗強度的影響要少得多，除了少數年份外，產業結構的調整對降低能源消耗強度的作用是負面的[14].齊志新等[15]應用 Laspeyres指數分解模型，師博[16]應用Refined Laspeyres指數分解模型，對中國能源強度變動的主導效應也進行了研究，得出了相似的結論，即產業內部尤其是工業部門能源強度的下降是總能源強度顯著改進的主要原因.

本文將中國的能源消費量劃分為產業部門和民生部門，并利用完全因素分解模型對1994～2009年的相關數據進行分解，探討影響中國產業部門和民生部門能源消費的主要因素及其影響效果.

1 分析模型

1.1 產業部門

根據因素分解模型的建模思路，本文將影響產業部門能源消費量的因素分解為以下3個因素：一是經濟因素，即經濟的規模效應對能源消費量的影響；二是結構因素，即產業結構變化對能源消費量的影響；三是效率因素，也稱技術因素，即能源消費強度變化對能源消費量的影響.模型如下：

式中：E為產業部門能源消費量，G為國內生產總值（GDP），Gi為各個產業的國內生產總值（i＝1，2，3），Ei為各個產業的能源消費量.這里，G為經濟因素，Gi/G為結構因素，Ei/Gi為效率因素.

這樣，利用統計數據，可以將每年能源消費量的變化量分解到以上3個因素，如下所示：

式中：Δ表示當期與基期的差值.由于存在剩余項Δr，模型分析結果誤差較大.為了提高模型分析精度，本文根據“聯合產生，平等貢獻”理論，對剩余項進行分解，即采用完全因素分解模型，表達式如下：

經濟因素

結構因素

效率因素

在時間區間（0，t）內，令

可將式（3）～ （5）進一步簡化，得到

則當期與基期的能源消費變化量可表示為

1.2 民生部門

由于中國城市和農村居民生活水平和生活方式存在很大差異，能源消費結構相差也非常大，應將城市和農村分開進行分析.本文將影響民生部門能源消費量的因素分解為人口因素（人口數量變化對能源消費量的影響，用Pe表示）、經濟因素（人均收入變化對能源消費量的影響，用Ee表示）和效用因素（單位收入能源消費量變化對能源消費量的影響，用Ue表示）.模型如下：

式中：E為民生部門能源消費總量；P為人口；G為居民收入（其中城市為可支配收入，農村為純收入）.這里，G/P為經濟因素，E/G為效用因素.

同樣，采用完全因素分解模型，將每年能源消費量的變化量分解到以上3個因素，表達式如下：

人口因素

經濟因素

效用因素

則當期與基期的民生部門能源消費變化量可表示為

2 數據來源

國內生產總值、人口數及人均收入等數據來源于《中國統計年鑒》，并采用最新的數據修正值（注：中國統計局幾次修訂有關數據），另外，考慮到變量之間的可比性，為了消除價格因素的影響，將國內生產總值和收入均按2005年可比價格進行了換算.能源消費量數據來自《中國能源統計年鑒》，并以國家統計局最新的修正數據為準.此外，居民生活能源消費量是指商品能源消費量，不包括農村消費的沼氣、秸稈、薪柴等非商品能源消費量.

3 分析結果

3.1 產業部門

按照式（6）～（8）對1994～2009年中國產業部門能源消費數據進行完全因素分解，結果如表1所示，各影響因素的分析結果中，正值表示能源消費量增加，負值表示能源消費量減少.另外，模型的計算值與理論值（各年能源消費量的差值）的誤差都很小，均在0.01%以內，說明模型效果比較理想.由表1可知，經濟因素對能源消費量變化的貢獻顯著，即經濟的規模效應是影響中國產業部門能源消費量增長的最主要因素，說明經濟的快速增長對中國能源消費量增加的驅動效果明顯.效率因素起到了緩解能源消費量增長的作用，除2003和2004年外，都起到了節能的效果.結構因素均為正值，說明近年來的產業結構變化拉動了能源消費量的增長，沒有實現節能的效果.

經濟因素及結構因素變化對能源消費量影響結果如表2所示，表中Ge/ΔG、Se1/ΔS1、Se2/ΔS2、Se3/ΔS3分別代表國內生產總值及第一、二、三產業的產業結構比重每變化1個百分點能源消費量發生相應變化的數值，如2009年國內生產總值每增加1個百分點，能源消費量則增加2 548.0×104tce，第一、二、三產業對應的數值分別為630.3×104、4 490.7×104、1 000.9×104tce，其中第二產業的數值遠遠高于第一、第三產業，分別是第一、三產業的7.12倍和4.49倍.由表2還可以看出，在結構因素中，能源消費量的增加主要來自第二產業，說明我國第二產業比重的持續擴大是能源消費量增長的最直接原因，這也表明如果中國不改變過分依賴投資的經濟增長方式和以第二產業（工業）為主的經濟結構的話，能源消費量的快速增加趨勢還將持續下去.

表1 影響產業部門能源消費變化的因素分解結果（1995～2009）Tab.1 Decomposition results of industry energy consumption change（1995－2009）

表2 因素分解結果——經濟因素及結構因素（1995～2009）Tab.2 Decomposition results of economy and structure factor（1995－2009）

能源消費強度變化對能源消費量的影響效果如表3所示，表中Ie1/ΔI1、Ie2/ΔI2、Ie3/ΔI3分別代表第一、二、三產業的能源消費強度每變化1個百分點能源消費量發生相應變化的數值，同樣可以看出，第二產業的數值也遠遠高于第一、三產業.即降低第二產業的比重和能源消費強度，節能效果遠遠高于第一、三產業.在效率因素中，多數年份的結果為負值，說明效率因素緩解了能源消費量的快速增長，起到了節能的效果.另外，由表2和3可知，結構因素每變化1個百分點的效果要高于效率因素每變化一個百分點的效果.但從以上分析結果可以看出，1995～2009年期間，我國的節能效果主要是通過效率因素實現的，結構調整非但沒有實現節能，反而增加了能源消費，主要原因是中國第二產業比重的擴大.這也說明了結構調整的節能效果雖然明顯，但并不易實現.

3.2 城市居民生活消費

按照式（10）～（12）對中國城市居民生活能源消費量進行完全因素分解，結果如表4所示.表中Pe1/ΔP1、Ue1/ΔU1、Ee1/ΔE1分別代表人口因素、效用因素、經濟因素每變化1個百分點城市居民生活能源消費量發生相應變化的數值，可以看出，3種因素對城市居民生活能源消費量的影響程度基本相當，1995～2009年期間，中國城市居民生活能源消費量的減少主要體現在效用因素上，而人口因素和經濟因素都推動了能源消費量的增加.隨著人民生活水平的提高，居民的生活質量和消費水平正處在一個快速變化期，特別是城市居民的消費結構正在形成逐步升級的變化態勢，由溫飽型向舒適型轉變，住房面積的擴大、汽車擁有量的提高、家用電器的普及等，都將推動城市居民生活能源消費量的進一步擴大.

3.3 農村居民生活消費

同樣，對中國農村居民生活能源消費量進行完全因素分解，結果如表5所示.表中Pe2/ΔP2、Ue2/ΔU2、Ee2/ΔE2分別 代 表 人口因素、效用 因素、經濟因素每變化1個百分點農村居民生活能源消費量發生相應變化的數值，同樣可以看出，3種因素對農村居民生活能源消費量的影響程度也基本相當.1995～2009年期間農村居民生活能源消費量的減少主要體現在人口因素上，即農村人口的減少緩解了農村居民生活能源消費量的增加.另外，個別年份的效用因素也起到了降低能源消費量的作用.而經濟因素則是農村居民生活能源消費量增加的主要因素，并且有逐步擴大的趨勢.隨著農村生活水平的提高，人均收入不斷增加，住宅面積和居住條件不斷得到改善，非商品能源（秸稈、薪柴和沼氣等）的消費量將會大幅減少，取而代之的煤炭、LPG等商品能源的消費量將不斷增加；還有各種家用電器的普及率也不斷提高，電力的消費量也在不斷擴大.今后中國農村居民生活能源消費量還將進一步擴大.

表3 因素分解結果——效率因素（1995～2009）Tab.3 Decomposition results of efficiency factor（1995－2009）

表4 城市居民生活能源消費變化的因素分解結果（1995～2009）Tab.4 Decomposition results of urban household energy consumption （1995－2009）

表5 農村居民生活能源消費變化的因素分解結果（1995～2009）Tab.5 Decomposition results of rural household energy consumption（1995－2009）

4 結 論

（1）產業部門中的經濟因素對能源消費量變化的貢獻顯著，即經濟的規模效應是影響中國能源消費量增長的最主要因素.

（2）降低第二產業的比重和能源消費強度，節能效果遠遠高于第一、三產業.從效率因素和結構因素的節能效果上看，結構因素高于效率因素，但在1995～2009年期間，中國的節能效果主要是通過效率因素實現的，結構因素非但沒有實現節能，反而增加了能源消費量，主要原因是中國第二產業比重的擴大.

（3）民生部門的能源消費量正處在快速增長階段，不論城市還是農村，經濟因素是民生部門能源消費量增加的主要因素.生活水平的提高、人均收入的增加、住宅條件的改善、家用電器的普及等因素都將推動中國民生部門能源消費量的快速增長.因此，引導消費者選擇可持續的生活方式和理念非常重要.

（4）從模型分析的結果可以看出，要想控制中國能源消費量的快速增長，轉變經濟增長方式是重要途徑，同時結構因素和效率因素也都具有較好的節能效果，而且結構因素的節能效果要高于效率因素的節能效果，結構調整將成為中國未來節能的關鍵.

[1] Ang B W.Decomposition methodology in industrial energy demand analysis[J].Energy，1995，20（11）：1081－1095.

[2] LIU F L，Ang B W.Eight methods for decomposing the aggregate energy－intensity of industry [J].Applied Energy，2003，76（2）：251－258.

[3] Ang B W，Lee P W.Decomposition of industrial energy consumption：The energy coefficient approach[J].Energy Economics，1996，18（1－2）：129－143.

[4] Ang B W，ZHANG F Q，Choi K.Factorizing changes in energy and environmental indicators through decomposition [J].Energy，1998，23（6）：489－495.

[5] SUN J W.Changes in energy consumption and energy intensity：A complete decomposition model[J].Energy Economics，1998，20（1）：85－100.

[6] SUN J W.Accounting for energy use in China，1980－94[J].Energy，1998，23（10）：835－849.[7] SUN J W，Ang B W.Some properties of an exact energy decomposition model [J].Energy，2000，25（12）：1177－1188.

[8] Sterner T.Structural change and technology choice：energy use in Mexican manufacturing industry，1970－1981[J].Energy Economics，1985，7（2）：77－86.

[9] Raggi A，Barbiroli G.Factors influencing changes in energy consumption：the case of Italy，1975－85 [J].Energy Economics，1992，14（1）：49－56.

[10] Ang B W，Pandiyan G.Decomposition of energyinduced CO2emissions in manufacturing[J].Energy Economics，1997，19（3）：363－374.

[11] Ang B W，ZHANG F Q.Inter－regional comparisons of energy－related CO2emissions using the decomposition technique[J].Energy，1999，24（4）：297－305.

[12] Ang B W，LIU F L.A new energy decomposition method：perfect in decomposition and consistent in aggregation[J].Energy，2001，26（6）：537－548.

[13] 韓智勇，魏一鳴，范 英.中國能源強度與經濟結構變化特征分析[J].數理統計與管理，2004，23（1）：1－7.HAN Zhi－yong， WEI Yi－ming， FAN Ying.Research on change features of Chinese energy intensity and economic structure[J].Applications of Statistics and Management，2004，23（1）：1－7.（in Chinese）

[14] 吳巧生，成金華.中國工業化中的能源消耗強度變動及因素分析——基于分解模型的實證分析[J].財經研究，2006，32（6）：75－85.WU Qiao－sheng， CHENG Jin－hua. Change in energy consumption intensity and the main factors during the process of China′s industrialization －an empirical analysis based on the decomposition model[J].Journal of Finance and Economics，2006，32（6）：75－85.（in Chinese）

[15] 齊志新，陳文穎.結構調整還是技術進步——改革開放后中國能源效率提高的因素分析[J].上海經濟研究，2006（6）：8－16.QI Zhi－xin，CHEN Wen－ying.Structural adjustment or technological progress－factor analysis of China′s energy efficiency after the reform and opening up[J].Shanghai Economic Review，2006（6）：8－16.（in Chinese）

[16] 師 博.中國能源強度變動的主導效應分析——一項基于指數分解模型的實證研究[J].山西財經大學學報，2007，29（12）：24－28.SHI Bo.Analysis of the dominant effect of China′s energy change－An empirical research based on the index decomposition model[J].Journal of Shanxi Finance and Economics University， 2007，29（12）：24－28.（in Chinese）