六大高耗能產業技術創新、節能效率和減排效率協同發展比較研究

吳衛紅　王建英　張愛美

摘要：基于協同學理論，構建由技術創新、節能效率和減排效率三個子系統組成的協同發展評價模型，并進行實證分析。六大高耗能產業2004～2014年總體協同度呈現上升狀態，但各產業均出現協同度下降的年份，主要是研發投入不穩定、企業管理疏漏等造成各子系統有序度降低，導致產業協同度降低。節能效率和減排效率子系統之間的協同度高于其他子系統之間的協同度，是由于技術創新子系統有序度低，導致與技術創新子系統有關的協同度都較低，表明提高協同發展水平的關鍵在于提高技術創新的發展水平。各高耗能產業需要針對各自的短板進行改進，提高系統總體的協同度。

關鍵詞：高耗能產業；技術創新；節能效率；減排效率；協同

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.01.07

中圖分類號：F4241 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2017）01-0029-05

Abstract： Based on synergetic theory， this paper constructs a synergetic development evaluation model of three subsystems， these are technology innovation， energy saving efficiency and emission reduction efficiency. And then， it makes an empirical analysis of it. Results show that， the overall synergy degree of every industry from 2004 to 2014 was rising， but for every industry， it also exists decline in some years. The unstable R&D input， enterprise management oversight and weak supervision are the main reasons that caused the order degree of each subsystem declined， which finally lead to the industry synergy degree declined. Furthermore， the synergy degree between energy conservation efficiency and emission reduction efficiency subsystem are higher than others. The reason was that the technology innovation subsystems low order degree caused all the synergy degree were lower that related to it. Therefore， the key to improve the synergetic development level is to improve the technology innovation development level. And each energyintensive industry needs to overcome their weakness to increase the synergy degree of overall systems.

Key words：energyintensive industries； technology innovation； energy saving efficiency； emission reduction efficiency； synergy

我國高耗能產業包括六個具體的行業，分別是石油加工煉焦及核燃料加工業、化學原料及化學制品制造業、非金屬礦物制品業、黑色金屬冶煉及壓延加工業、有色金屬冶煉及壓延加工業、電力、熱力的生產和供應業[1]。這些行業是能源消耗和環境污染的主要來源，節能和減排的潛力也最大。技術創新和節能減排的相互作用是已有研究的主要內容。在前者對后者的影響方面，蔡寧等在探索我國工業節能減排效率的研究中發現，具有顯著正向影響的因素主要是技術創新 [2]。顧阿倫等發現，水泥行業中技術創新不僅能夠有效提高節能減排效率，某些技術還可以使成本有效降低[3]。汪克亮等對我國29個地區節能減排潛力進行研究，發現技術進步能顯著促進區域節能減排[4]。何小鋼

等以中國36個工業行業為研究對象，結果表明技術進步對節能減排具有顯著正影響[5]。趙建安等探討了我國主要高耗能產業的節能減排潛力，以及在2020年CO2排放降低的總目標中工業節能減排的貢獻率和貢獻規模[6]。在后者對前者的影響方面，曾萍等以珠三角地區制造業企業為研究對象，發現節能減排能顯著拉動技術創新[7]。張金英等研究了低碳經濟與產業技術創新，發現節能減排的客觀需求會促使產業通過技術創新實現轉型升級[8]。

從前人研究可以看出，技術創新和節能減排存在相互促進作用，但二者是否協同尚待研究，因為系統協同發展可以產生“1+1>2”的效果。因此，本文將構建技術創新、節能效率和減排效率協同度模型，動態監測我國六大高耗能產業的協同發展程度以及各高耗能產業間協同發展程度的差別，為我國高耗能產業實現產業結構轉型升級提供參考。

1技術創新與節能減排協同發展機理

協同學是德國物理學家哈肯提出的，研究由大量子系統構成的復合系統如何通過子系統間的相互作用形成有序結構[9]。將技術創新、節能效率和減排效率三個子系統視為復合系統，高耗能產業發展中這些子系統間存在著復雜的非線性相互關系。高耗能產業的廢棄物主要是通過化石燃料燃燒產生的，因此節能效率的提高必然也會提高減排效率，而且節能效率提升能夠降低能源消耗成本，提高企業的收益，使企業有更多的資金投入到技術創新活動中。高昂的減排成本和有效的減排政策能夠促使企業通過減少化石燃料的燃燒提高能源效率，通過技術創新手段降低排放。技術創新、節能效率和減排效率共同構成相互影響、相互促進的有機整體，如果三者協同發展將產生“1+1+1>3”的整體協同效應，最終促進高耗能產業的良性發展。

2系統序參量指標體系構建

本文考慮指標的科學性與實用性、系統性與層次性、共性與重點相結合的原則，構建技術創新、節能效率和減排效率三個子系統，用這三個子系統的協同演進反映高耗能產業技術創新與節能減排效率的協同，子系統下具體的序參量指標體系如表1所示。

在節能效率和減排效率兩大子系統的序參量值獲取過程中，節能和減排效率的測度是最核心的，而在測度的指標選取上需要考慮投入和產出兩個方面。為使測度更加準確可信，本文使用相對指標來衡量投入和產出：①將單位產值勞動力數量、單位產值占有資產量和單位產值能源消耗量作為投入；②產出指標中以高耗能產業各行業的單位工業產值表示期望產出 [10]，以單位產值廢水、廢氣和固體廢棄物排放總量表示非期望產出[11]。

3協同發展測度模型構建

31節能效率和減排效率計算模型

本文擬采用數據包絡方法中的SBM-DDF模型對高耗能產業的節能效率和減排效率進行測度[12]。

在構建效率測度模型時，以我國的高耗能產業作為模型中的決策單元，單一決策單元的N種投入用x表示，x=（x1，…，xN）∈R*N；M種期望產出用y表示，y=（y1，…，yM）∈R*M；K種非期望產出用b表示，b=（b1，…，bk）∈R*K；則（xt，yt，bt）表示第t時期的投入產出數據，（gx，gy，gb）為方向向量，（sxn，sym，sbk）為投入和產出達到效率前沿面的松弛變量。據此構建的高耗能產業效率測度函數為：

從圖1可知，我國六大高耗能產業的節能效率和減排效率在2003～2014年期間總體呈上升態勢。節能效率年平均增長速率最高的是非金屬礦物制品業和電力、熱力的生產和供應業，均為186%；最低的是化學原料及化學制品制造業，為82%。減排效率年平均增長速率最高的是石油加工煉焦及核燃料加工業，為245%；最低的是非金屬礦物制品業，為64%。減排效率的年平均增長速率普遍高于節能效率，只有非金屬礦物制品業節能效率增長率明顯高于減排效率增長率。

42高耗能產業技術創新、節能效率和減排效率系統有序度與協同度的測度及分析

根據相關統計數據，將六大高耗能產業三個子系統的序參量指標數據標準化處理，然后帶入式（8）、式（9），得到三個子系統序參量的有序度，將所得數據帶入式（10），得到六大產業以2003年為基年的2004～2014年技術創新、節能效率和減排效率各子系統之間的協同度（見表2）。

從圖2可以看出，六大高耗能產業各子系統之間的協同度總體呈現明顯的提升狀態。各產業節能效率和減排效率子系統之間的協同度明顯高于其他子系統之間的協同度，導致這一現象的原因是技術創新的有序度低，與其相關的協同度也因此較低，也直接影響復合系統整體的協同度。從圖2（d）、圖2（e）和圖2（f）中可以看出，三個產業在最近年份均出現協同度下降的情況。其中黑色金屬冶煉及壓延加工業下降比較明顯，主要原因在于三個子系統的有序度均出現不同程度的降低，其中節能效率在2014年降低最為明顯。有色金屬冶煉及壓延加工業三個子系統的有序度也均出現不同程度下降，其中下降最明顯的是技術創新子系統。電力、熱力的生產和供應業下降程度最不明顯，主要原因是其節能和減排效率兩個子系統的有序度持續增長，但技術創新子系統的有序度出現明顯降低，所以與技術創新相關的協同度均出現下降。因此，各產業應當在節能效率和減排效率發展的過程中，努力提高技術創新水平，只有技術創新、節能效率和減排效率協同發展才能夠長久有效地實現各產業的可持續發展。雖然同屬高耗能產業，但各產業協同度出現波動的原因各不相同，需要針對具體情況采取不同的措施加以改進。

六大高耗能產業三個子系統之間的協同度對比結果見圖3。

從圖3可以看出，我國六大高耗能產業從2004～2014年整體來看，雖然各高耗能產業之間的協同度差異不是十分明顯，但是各產業協同度的變化形式卻存在明顯的差異。其中協同度處于穩定上升狀態的是石油加工、煉焦及核燃料加工業，其次是電力、熱力的生產和供應業，但是其在2014年協同度出現一定程度的降低，主要是技術創新子系統的有序度降低，導致這一問題出現的根本原因在于2014年電力、熱力的生產和供應業總產值萎縮，其相應的利潤也出現下滑，因此在技術創新方面的投入也相應減少，導致整體技術創新能力出現降低，整個系統的協同度也降低。存在較大波動的是化學原料及化學制品業和非金屬礦物制品業，這兩個產業在2010年協同度均出現明顯的下降，主要原因是技術創新子系統的有序度出現明顯降低造成的，而技術創新子系統的有序度降低是由于未獲得穩定的資金投入而導致研發投入降低，同時相對產出也降低導致的。黑色金屬冶煉及壓延加工業和有色金屬冶煉及壓延加工業的協同度在2014年均出現一定程度的降低，前者是節能效率子系統有序度降低導致的，導致這一降低的原因主要是2014年能源價格降低，而該產業在六大產業中屬于單位產值能耗最高的產業，因此其對能源價格的敏感性最強，能源價格的降低導致其節能效率的降低；后者是技術創新子系統和減排效率子系統的有序度降低導致的，從2004～2014年總體來看，該產業的減排效率子系統的有序度一直處于不穩定狀態，通過對數據的分析發現，該產業在六大產業中屬于規模最小的產業，且其單位產值三廢排放最低，因此受到的監管不夠嚴格，企業排放的隨意性比較強，當企業遇到經濟環境比較差時，會通過降低減排效率來提升企業的整體效益。

5結論與啟示

基于協同學理論，構建高耗能產業技術創新與節能效率、減排效率系統協同度模型，對我國六大高耗能產業2004～2014年技術創新與節能減排效率協同發展進行測度，得到如下結論：①六大高耗能產業技術創新、節能效率和減排效率各子系統之間的協同發展水平總體均呈現上升的趨勢。②各產業的節能效率和減排效率子系統的協同度要明顯高于其他子系統之間的協同度。③各產業協同度的變化情況存在比較明顯的差異，發展趨勢呈平穩上升狀態的產業是石油加工、煉焦及核燃料加工業以及電力、熱力的生產和供應業；總體趨勢呈上升但有一定波動的是黑色金屬冶煉及壓延加工業和有色金屬冶煉及壓延加工業，這兩個產業協同度在2014年出現比較明顯的下降；發展趨勢不太穩定的是化學原料及化學制品制造業和非金屬礦物制品業，這兩個產業協同度在2010年出現十分明顯的下降。④六大高耗能產業技術創新、節能效率、減排效率協同發展水平受各自產業技術創新、節能效率和減排效率子系統的共同影響，任何一個子系統的有序度波動都會影響整體的協同程度。⑤各產業協同度出現波動的原因有一定的差異，需要采取不同的措施加以解決。

研究結果表明，高耗能產業技術創新、節能效率和減排效率三個子系統要實現協同發展，要以各子系統的有序發展為前提，任何一方面的短板都會影響子系統之間的協同度。各高耗能產業的技術創新能力較低，使得與之相關的子系統間的協同度都較低，國家應當給予相應的資金和政策方面的支持，避免因研發投入不足影響技術創新子系統發展，進而影響該產業節能減排效率的提高。各高耗能產業協同度出現波動的原因各自不同，如果是節能效率過低導致的，則一方面要通過技術創新提高節能效率，另一方面要加強企業的生產管理，使企業在生產過程中避免在現有技術條件下由于管理問題導致節能效率降低，影響節能效率子系統的發展；如果是減排效率的原因，需要加強減排效率子系統的發展。減排會導致企業費用增加、利潤減少，企業缺乏減排動力，因此監管部門必須加強監管和懲治力度，促使企業通過技術創新手段進行減排，在監管過程中不能因某些產業規模小或排污量較低而放松監管。各產業在發展過程中，應當發現各自的短板，進而補足短板，保持各子系統的均衡發展，不能顧此失彼，才能夠更加有效地促進整個系統的發展，最終實現高耗能產業的轉型升級。

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（責任編輯：張勇）