基于灰色關(guān)聯(lián)度的能耗強度影響因素分析

韓中合　祁　超

(華北電力大學(xué)，保定　071003)

基于灰色關(guān)聯(lián)度的能耗強度影響因素分析

韓中合祁超

(華北電力大學(xué)，保定071003)

〔摘要〕日益嚴重的能源短缺和環(huán)境污染對降低能耗強度提出了更高的要求。本文分析了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)對能耗強度的作用機理，并進行了因果關(guān)系檢驗。建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的能耗強度影響因素模型，得出在這6個因素中，與能耗強度的關(guān)聯(lián)度由大到小分別是能源價格、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、城鎮(zhèn)化水平和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)。根據(jù)模型結(jié)果，提出了合理制定能源價格，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，改變能源結(jié)構(gòu)，提高能源轉(zhuǎn)化效率和城鎮(zhèn)化水平的建議。

〔關(guān)鍵詞〕能耗強度灰色關(guān)聯(lián)度影響因素作用機理

引　言

巴黎氣候大會通過《巴黎協(xié)定》要求各締約國加強對氣候變化威脅的全球應(yīng)對。就中國而言，全球最大的CO2排放量使中國政府面臨國際社會的巨大壓力，在向聯(lián)合國提交的應(yīng)對氣候變化國家自主貢獻文件中，提出到2030年左右CO2排放達到峰值，將繼續(xù)采取多種措施降低能耗強度、發(fā)展清潔能源，堅定不移地走綠色可持續(xù)發(fā)展道路。能耗強度，指單位國內(nèi)生產(chǎn)總值消耗的能源量，是綜合反映能源利用效率和經(jīng)濟增長質(zhì)量的重要指標(biāo)。降低能耗強度，必須先探討影響能耗強度的因素及其作用大小，為此，本文建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的能源效率影響因素模型，分析了影響能耗強度的各因素與能耗強度的關(guān)聯(lián)程度，并結(jié)合模型結(jié)果給出了降低能耗強度的建議。

1　灰色關(guān)聯(lián)分析基本原理及步驟

灰色關(guān)聯(lián)度描述系統(tǒng)發(fā)展過程中因素間相對變化的情況，是因素間關(guān)聯(lián)性大小的量度，如果兩個因素在發(fā)展過程中相對變化態(tài)勢一致性高，則兩者的灰色關(guān)聯(lián)度大，反之，灰色關(guān)聯(lián)度則小?；疑P(guān)聯(lián)分析對樣本量的多少和樣本有無規(guī)律都同樣適用，不會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況[1]。其具體分析步驟如下：

(1)確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列；

(2)對參考數(shù)列和比較數(shù)列進行無量綱處理；

(3)求參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)；

(4)求參考數(shù)列與比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)度；

(5)關(guān)聯(lián)排序。

2　基于灰色關(guān)聯(lián)度的能源效率影響因素分析

2.1能耗強度因素選取及表征指標(biāo)

針對能耗強度影響因素，國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度出發(fā)，探索了影響能耗強度的諸多因素。這些因素按所屬范疇，主要劃分為經(jīng)濟因素、能源因素和社會因素。經(jīng)濟因素包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)等。史丹等研究表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動是影響我國能耗強度的主要因素[2]；齊志新等研究表明工業(yè)輕重結(jié)構(gòu)變化對能耗強度有重要影響，并提出2003年我國能耗強度反常上升是由于重工業(yè)比例的增加[3]；陳芳等研究表明對外開放水平提高有利于降低能耗強度[4]。能源因素包括能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率和能源價格等。向其鳳等研究表明能源結(jié)構(gòu)影響能源效率，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑[5]；有研究表明中國能耗強度下降主要是各部門能源使用效率提高的結(jié)果[6]；胡宗義等研究表明提高能源價格在短期和長期均能顯著降低能耗強度[7]。社會因素包括城鎮(zhèn)化水平等。闞大學(xué)等研究表明城市化會通過各種渠道使能源效率得到提高[8]；劉耀彬等研究表明中國城市化水平的提高有利于提高能源的利用效率[9]。本文綜合考慮影響能耗強度的3類因素，探究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源價格、能源轉(zhuǎn)化效率和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)與能耗強度的關(guān)系?？紤]到數(shù)據(jù)的可獲取性，關(guān)于這6個因素的評價指標(biāo)，本文用第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比值表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，用城市人口比例表征城鎮(zhèn)化水平，用煤炭占一次能源的消費比例表征能源消費結(jié)構(gòu)，用能源價格指數(shù)表征能源價格，用能源加工轉(zhuǎn)化效率表征能源轉(zhuǎn)化效率，用貨物進出口總額占GDP的比重表征對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)。以我國2000～2013年的數(shù)據(jù)為樣本，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1　能耗強度影響因素及評價指標(biāo)

數(shù)據(jù)來源：《中國統(tǒng)計年鑒2014》。

2.2作用機理分析及Granger因果關(guān)系檢驗

2.2.1作用機理分析

(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能耗強度的作用機理。由于不同產(chǎn)業(yè)部門的能耗強度不同，能耗強度高的產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中占得比例越高，總的能耗強度就越高，所以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整改變了不同能耗強度的產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比例，從而改變了能耗強度。

(2)城鎮(zhèn)化水平對能耗強度的作用機理。一方面，農(nóng)村居民和城鎮(zhèn)居民用能方式存在本質(zhì)的不同，城鎮(zhèn)居民能源消費種類以電能和汽車燃料為主，利用效率高，農(nóng)村居民對煤炭等低品質(zhì)的能源利用較多，且利用方式多為小爐子燃燒，能源利用效率低；另一方面，城鎮(zhèn)化水平的提高意味著社會的發(fā)展進步，社會的發(fā)展進步推動了能源利用技術(shù)的進步，使能源轉(zhuǎn)化效率提高。

(3)能源消費結(jié)構(gòu)對能耗強度的作用機理。能源不僅有量的差別，也有質(zhì)的差別，即所謂的能源品質(zhì)。能源品質(zhì)在很大程度上決定了該能源的利用效率，相對煤炭而言，石油和天然氣品質(zhì)高，利用效率也高。能源品質(zhì)高的能源占能源消費總量的比重越高，能源總體利用效率就越高，能耗強度就越低。

(4)能源轉(zhuǎn)化效率對能耗強度的作用機理。人類對能源的利用均需要轉(zhuǎn)化，將能源中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等其他形式的能量再利用，由于能源轉(zhuǎn)化效率無法達到100%，故每經(jīng)過一次能量轉(zhuǎn)化，就有一部分能量被浪費。提高能源轉(zhuǎn)化效率，就能減少在轉(zhuǎn)化過程中的能量浪費，從而降低能耗強度。

(5)能源價格對能耗強度的作用機理。能源價格對能耗強度的作用可以分為直接作用和間接作用。直接作用方面，能源作為一種基本生產(chǎn)要素，是企業(yè)成本的重要組成部分，能源價格的提高導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本的提高，由于能源、勞動力、資本等生產(chǎn)要素在一定范圍內(nèi)有替代性，在能源價格提高時，企業(yè)為了獲得最大利益，會傾向于在一定范圍內(nèi)用勞動力和資本等其他生產(chǎn)要素替代能源，減少能源投入，從而降低能耗強度；間接作用方面，能源價格的提高會促進企業(yè)改進生產(chǎn)技術(shù)和改變能源消費結(jié)構(gòu)，通過推進技術(shù)進步，增加高效率能源的利用量，降低生產(chǎn)成本，從而也降低了能耗強度。

(6)對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)對能耗強度的作用機理。對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)的改變會引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源價格、能源消費結(jié)構(gòu)等的變化，進而影響能耗強度，另外，對外貿(mào)易水平的提高意味著更多的先進技術(shù)和先進管理機制的交流，這些都能提高我國的科技水平，進而提高能源效率。

2.2.2Granger因果關(guān)系檢驗

為了進一步確認這6類因素對能耗強度有影響，在通過ADF檢驗證明序列隨時間平穩(wěn)后，進行Granger因果關(guān)系檢驗，檢驗結(jié)果見表3。表中，X0表示能耗強度，X1～X6分別表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)。由表2可知，取Granger因果關(guān)系檢驗常用的10%顯著性水平，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能耗強度、能源消費結(jié)構(gòu)與能耗強度存在雙向Granger因果關(guān)系，城鎮(zhèn)化水平、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)均是能耗強度的單向Granger原因。

表2　Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果

2.3能源效率影響因素灰色關(guān)聯(lián)模型建立與求解

作用機理分析及Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果均表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)是能耗強度的影響因素，下面通過模型建立和求解給出各因素與能耗強度的關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)序。

2.3.1確定比較數(shù)列和參考數(shù)列

本模型中，能耗強度為參考數(shù)列X0，影響能耗強度的因素：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)分別為比較數(shù)列X1，X2，X3，X4，X5，X6。

2.3.2數(shù)據(jù)無量綱處理

由于參考數(shù)列和比較數(shù)列數(shù)據(jù)的量綱不同，為了消除量綱影響得到正確結(jié)論，結(jié)合本模型數(shù)據(jù)特點，采用下式對數(shù)據(jù)進行無量綱化：

全面采集數(shù)據(jù)。一是采集副科級以上單位和黨員干部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要用于日常監(jiān)督和建立廉政檔案；二是采集市紀(jì)委信訪、案管、審理等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，用于評價黨員干部廉潔守正情況；三是采集組織部、宣傳部、財政局、公安局等協(xié)同治理單位評價數(shù)據(jù)；四是采集兩代表一委員名單、財政供養(yǎng)人員名單、涉農(nóng)資金、涉農(nóng)項目、城鄉(xiāng)低保等相關(guān)數(shù)據(jù)。目前，共采集數(shù)據(jù)500余萬條，夯實了政治生態(tài)評價系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確?！爱嬒瘛钡娜嫘院途珳?zhǔn)性。

(1)

得到無量綱化后的數(shù)據(jù)：

2.3.3求參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差

(2)

根據(jù)式(2)得到參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差：

2.3.4求參考數(shù)列與比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

根據(jù)參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差，得到絕對差二級最小min min=0，二級最大max max=0.733，取分辨系數(shù)ρ等于0.5代入(3)式，得到灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi(k)如表4所示。

(3)

2.3.5求參考數(shù)列和比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)度

因為關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi(k)是能耗強度X0與影響因素Xi在k時刻的關(guān)聯(lián)程度值，所以它的數(shù)不止一個，不便于進行整體性比較，根據(jù)(4)式求其平均值，作為各影響因素與能耗強度關(guān)聯(lián)程度的數(shù)量表示，即關(guān)聯(lián)度：

(4)

2.3.6關(guān)聯(lián)排序

各影響因素與能耗強度的關(guān)聯(lián)程度，主要是用關(guān)聯(lián)度的大小次序描述，而不僅是關(guān)聯(lián)度的大小。根據(jù)關(guān)聯(lián)度得到各影響因素與能耗強度的關(guān)聯(lián)序如表4所示。

表3　各影響因素灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

表4　各影響因素灰色關(guān)聯(lián)度

3　結(jié)論及建議

3.1結(jié)論

(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、能源價格和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)均是能耗強度的影響因素，與能耗強度的關(guān)聯(lián)度由大到小分別是能源價格、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率、城鎮(zhèn)化水平和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)。

(2)能源價格、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率與能耗強度的關(guān)聯(lián)度均超過了0.75，表明能源價格、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)化效率與能耗強度有很強的關(guān)聯(lián)性，是影響能耗強度的關(guān)鍵因素。

(3)相比其他4個因素，城鎮(zhèn)化水平、對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)與能耗強度的關(guān)聯(lián)性相對較小，但關(guān)聯(lián)度也都超過了0.5，表明城鎮(zhèn)化水平和對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)也是影響能耗強度的不可忽視的因素。

3.2建議

(1)建立合理的能源價格形成機制。從模型結(jié)果來看，能源價格與能耗強度之間的關(guān)聯(lián)程度最高，合理的能源價格能降低能耗強度。長期以來，受計劃經(jīng)濟的影響，我國的能源價格形成機制基本是國家指令性定價。煤炭方面，盡管1984年開始就制定了煤炭價格雙軌制，實行政府定價和市場調(diào)節(jié)兩種價格形成機制，但直到2007年，國家發(fā)改委下發(fā)了《關(guān)于做好2007年跨省區(qū)煤炭產(chǎn)——運——需銜接工作的通知》，煤炭價格市場形成機制才算基本構(gòu)建；石油方面，雖然原油價格已經(jīng)與國際接軌，但成品油價格仍然沒有放開，市場對能源的優(yōu)化配置作用沒有充分發(fā)揮。能源作為一種特殊的生產(chǎn)要素，不僅具有經(jīng)濟價值，還具有存在價值和環(huán)境價值，加快建立能源價格的正確評估和核算體系，替代國家指令性定價，使能源價格正確反映生產(chǎn)成本、社會成本和環(huán)境成本。同時，充分發(fā)揮財政作用，調(diào)整因能源價格變動導(dǎo)致的利益不公平分配。

(2)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，降低高耗能產(chǎn)業(yè)比重。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能耗強度的關(guān)聯(lián)程度僅次于能源價格，是影響能耗強度的重要因素。就能耗強度而言，由高到低分別為第二產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，故調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)能有效降低能耗強度。同時，注重調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少高耗能產(chǎn)業(yè)比重以降低能耗強度。

(3)改變能源消費結(jié)構(gòu)，減少煤炭等低品質(zhì)能源的使用，增加石油和天然氣的比例，大力開發(fā)新能源如太陽能、風(fēng)能、核能等。另外，通過科技進步和管理提升提高能源轉(zhuǎn)化效率，提高城鎮(zhèn)化水平，加強對外交流及技術(shù)引進，均是降低我國能耗強度的有力舉措。

參考文獻

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(責(zé)任編輯：史琳)

An Analysis of Influential Factors of Energy Efficiency Based on Grey Relational Grade

Han ZhongheQi Chao

(North China Electric Power University，Baoding 071003，China)

〔Abstract〕Due to the increasingly serious energy shortages and environmental pollution,there are higher demands for reducing energy intensity.At first,the paper is committed to presenting an analysis of the function mechanism which the industrial structure,the level of urbanization,the structure of energy consumption,the energy conversion efficiency,energy prices and the structure of foreign trade have on energy intensity and using econometric software Eviews to test the causal relationship at the same time.Both mechanism analysis and test results show that the industrial structure,the level of urbanization,the structure of energy consumption,the energy conversion efficiency,energy prices and the structure of foreign trade are influential factors of energy intensity.And then the author establishes a model for influential factors of energy intensity based on grey relational grade,arriving at the conclusion that among the six factors,according to the degree of correlation with energy intensity,from high to low are successively energy prices,industrial structure,energy consumption structure,energy conversion efficiency,urbanization level and foreign trade structure.On the basis of the results of the model,this paper puts forward a proposal of setting reasonable prices of energy and accelerating the transformation of industrial structure.

〔Key words〕energy efficiency;grey relational grade;influential factors;function mechanism

〔中圖分類號〕F206

〔文獻標(biāo)識碼〕A

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．10．020

作者簡介：韓中合，華北電力大學(xué)能源與動力工程學(xué)院教授，博士。研究主向：能源利用與節(jié)能。祁超，通訊作者，華北電力大學(xué)能源與動力工程學(xué)院碩士研究生。研究方向：能源利用與節(jié)能。

收稿日期：2016—04—11