工业行业能源消耗的变动特征及影响因素分析

工业行业能源消耗的变动特征及影响因素分析

李琦，韩亚芬，黄淑玲，张生

(宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000)

摘要：依据安徽省2000-2012年工业行业能源消耗数据，分析各行业能源消耗总量及强度的时间变化规律，在此基础上将安徽省工业行业依据能耗强度分为高、中、低3个等级；同时采用LMDI分解法，将工业行业能源消耗的影响因素分解为强度效应、结构效应和生产效应。结果表明：安徽省各行业能耗总量逐年增加，能耗强度随经济发展呈幂指数衰减；总体来讲，生产效应是能耗增加的最重要的因素，强度效应是抑制能耗增加的关键因素，结构效应对于能耗变化的影响还未完全显现出来。另外，高、中、低三组行业中各影响因素的强弱变化出现明显差异，高耗能行业生产效应的增长是安徽省能耗增加的主要原因。因此，降低高能耗的能源消耗、促进中能耗组产业升级是安徽省当前工业改革的重点。

关键词：能源消耗；LMDI分解法；工业；安徽省

中图分类号：F 206

Analysis on Change Characteristics of Industrial Energy Consumption and Its Influencing Factors

LI Qi,HAN Ya-fen，HUANG Shu-ling，ZHANG Sheng

(School of Environment and Survey Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China)

Abstract:Based on energy consumption and economic growth data of Anhui Province’s industries in 2000-2012,industrial energy consumption and energy consumption intensity were analysed over the years,and industry was divided into higher,middle and lower grades by energy consumption intensity.Then,the growth effects of the total energy consumption were decomposed into production effect,structural effect and intensity effect using the logarithmic mean Divisia index(LMDI).Results showed that a significant secular increase has occurred in the total energy consumption,while energy consumption intensity obeys exponential damping law with economic growth;and the production effect is the most critical factor stimulating energy consumption growth,but the intensity effect is the only factor inhibiting energy consumption growth in Anhui and a primary reason for decreased energy consumption.It was found that the inhibition effect of the structural effects from structural adjustment has not been emerged.And the growth of the industry effect particularly the growth of high energy-consuming industries is the major factor responsible for the growth of energy consumption.Therefore,the key point in current industrial reform of Anhui provence is to reduce energy ansunption in high energy-consuming industries and to quicken the steps of upgrading middle energy-consuming industyies.

Key words:energy consumption;Logarithmic Mean Divisia Index;industry;Anhui province

能源是经济发展和人类生活所必须的生产条件。近年来，随着经济的飞速发展，能源消耗也迅猛增加，环境污染与日俱增，因此，世界各国逐渐重视经济发展中大量能源消耗所带来的环境污染问题，能源消耗的变化及其影响因素研究成为目前学术界研究的热点问题。如岳婷、龙如银对江苏省能源消耗的增长效应进行了分析；姚永玲综合考虑城市经济增长、人口规模扩大和空间扩张等三方面因素对北京城市发展中的能源消耗影响因素进行了分析；尚红云、蒋萍基于投入产出分析的基本原理，推导能源消耗变动的一种前沿性结构分解分析形式，将能源消耗变动分解为能源强度变动、技术进步变动和最终需求变动3种影响因素；孙广生等以中国各行业数据为例分析了效率提高、产出增长与能源消耗的关系；另外，刘畅、刘叶、张伟对工业行业的能源消耗强度的影响因素进行分解[5-7]。这些研究都是对工业行业的整体研究，而本文将安徽省工业行业分为3种不同类型，分析不同类型的行业能源消耗影响因素的差异，研究了安徽省工业行业能源消耗主要驱动因子，同时也为产业结构的调整提供了理论借鉴。

1模型建立及数据来源

目前，因素分解方法较多，常用的有迪式分解法和拉式分解法。迪式分解法即对数均值Divisia指数(LMDI)分解法，在能源消耗因素分解方面比较常用，该方法是将能源消耗的变动因素分解成指数的方式，以确定各个指标的量，由于该指标不存在剩余的无法解释的量，因此是目前国际上能源与环境问题分析中被广泛接受的一种方法。

1.1　LMDI分解模型的建立

本文采用LMDI分解法将安徽省工业行业能源消耗的影响因素分解为生产效应、结构效应和规模效应。具体分解模型如下：

ΔE=Et-E0

(1)

其中t年与0年分别表示目标年和基准年，能源消耗变动总效应用ΔEtot表示。文章采用加和分解，即将能源消耗变动的因素分为3个效应：强度效应(ΔEint)、生产效应(ΔEpdn)、结构效应(ΔEstr)。

具体分解如下：

ΔE=ΔEint+ΔEpdn+ΔEstr

(2)

生产效应指产业能强和产业结构不变的情况下，由生产变动引起相应的能耗变动；结构效应是指在产业能源强度和产出水平都不变的情况下，产业结构变动而引起的能源消费量的变动；强度效应表示在产业结构和生产水平不变的情况下，能源强度的变化所引起的能源消费量的变动。其分解如下：

(3)

(4)

(5)

式中

L(Ei,t,Ei,0)=(Ei,t-Ei,0)/ln(Ei,t/Ei,0)

(6)

所以第i行业的3种效应计算表达式为：

ΔEi,pdn=L(Ei,t,Ei,0)ln(Yt/Y0)=Ei,tln(Yt/Y0)

(8)

ΔEi,str=L(Ei,t,Ei,0)ln(Si,t/Si,0)=Ei,tln(Si,t/Si,0)

(9)

ΔEi,int=L(Ei,t,Ei,0)ln(Ii,t/Ii,0)=Ei,tln(Ii,t/Ii,0)

(10)

Ei,t为第i行业第t年的能源消耗量，Yt为第t年国家或地区生产总值；Si,t为第i行业第t年的产出占总产出的比重(Yi,t/Yt)；Ii,t表示为第t年第i行业的能源消耗强度(Ei,t/Yi,t)；Y0表示基准年的国家或地区的国民生产总值，Si,0表示为第i行业基准年的产出占总产出的比重(Yi,0/Y0),Ii,0表示为第i行业基准年的能源消耗强度(Ei,0/Yi,0)。

1.2　数据来源

本文所搜集的数据主要包括安徽省2000-2012年工业部门分行业能源消耗总量、工业部门分行业增加值、研究周期内安徽省国民生产总值、各产业生产总值等。本文数据主要来源于《安徽省统计年鉴》及统计公报，在数据的整理中，发现工艺品及其它制造业、废弃资源和废旧材料回收加工业这两个行业的GDP总量有部分的数据缺失，所以本文将剔除这两组行业的数据，只研究安徽省2000-2012年35个行业能源消耗总量的变动及其影响因素。

2工业行业能耗强度的变动特征

2.1　各工业行业能源消耗总量的变化

本文选取了安徽省2000-2012年35个行业能源消耗总量的数据，由于数据量比较大，在表1中只选取了2003、2005、2007、2009、2011年5个时段各行业的能源消耗总量的数据进行比较，并以2011年各行业能源消耗总量的数据进行从大到小排序，如表1所示。

安徽省是能源生产和能源消耗大省，且工业能源消耗占安徽省总能耗的80%，因此，分析工业行业内部能源消耗的变化特征，可为安徽省制定节能减排政策及调整产业结构提供理论依据。由表1可知：安徽省各行业能源消耗总量总体呈现增加的态势，其中能源消耗量比较大的行业主要有电力热力生产和供应业、煤炭开采和洗选业、金属冶炼、化学原料和化学制品等行业，这6大行业能源消耗占安徽省工业能源消耗的96%左右，而生产总值只占总生产总值的20%左右；仪器仪表、水的生产及供应业、家具制造业、有色金属采矿业、工艺品及其它制造业能源消耗较低，只占总能耗的不到1%，因此能耗在工业行业内部的差异非常明显。从能耗增长率来分析，能源消耗增长最快的依次是：废弃资源和废旧材料回收加工业、电气机械及器材制造业、印刷业、文教体育用品制造业、工艺品及其它制造业等行业，从2000年到2012年分别增加了约55、44、32、16、12倍，还有一些行业能源消耗还出现了少许下降，如燃气的生产和供应业、烟草加工业、纺织业、通讯设备、计算机等行业。

2.2　各行业能耗强度的变化

对安徽省各行业能源消耗强度随经济发展的变化进行模拟，发现各行业能源消耗强度随人均GDP呈现幂指数衰减的曲线(成为环境学习曲线)，且相关系数均在0.9以上，现以煤炭开采和洗选业为例说明，煤炭开采和洗选业的环境学习曲线如下：

y=322.06x-0.462R2=0.9323

从横向对比看，选2012年安徽省各行业能源消耗强度进行分析，各行业能耗强度差异也较大，按照能耗强度由大到小进行排序，将安徽省35个行业分为3组，高能耗行业是指能耗强度高于0.1 t标准煤/万元的工业；中能耗行业是能耗强度介于0.01~0.1 t标准煤/万元行业；低能耗行业为能耗强度小于0.01 t标准煤/万元的行业。

根据这种划分方法，高能耗行业组包括：a.电力、热力的生产和供应业、b.黑色金属冶炼及压延加工业、c.石油加工及核燃料加工业、d.化学纤维制造业、e.煤炭开采和洗选业、f.化学原料及化学制品制造业、g.非金属矿采选业、h.造纸及纸制品业、i.非金属矿物制品业。

中能耗行业组包括：a.饮料制造业、b.橡胶制品业、c.黑色金属矿采选业、d.医药制造业、e.食品制造业、f.通用设备制造业、g.废弃资源回收加工业、h.燃气的生产和供应业、i.木材加工及竹、藤制品业、j.文教体育用品制造业、k.纺织业、l.有色金属冶炼及压延加工业、m.塑料制品业、n.农副食品加工业、o.金属制品业、p.印刷业、记录媒介的复制。

低能耗行业组包括：a.皮革、毛皮及其制品业、b.交通运输设备制造业、c.纺织服装、鞋、帽制造业、d.工艺品及其他制造业、e.烟草加工业、f.水的生产和供应业、g.有色金属矿采选业、h.专用设备制造业、i.通讯设备及电子设备制造业、j.电气机械及器材制造业、k.家具制造业、l.仪器仪表机械制造业。

从分组情况可知，高能耗行业在安徽省总的行业中占据25.7%，中能耗组在总的行业中占据45.7%，低能耗组占据28.6%。

3能耗强度的影响因素分析

依据LMDI分解法(公式10)对安徽省35个工业行业能源消耗的影响因素进行分解分析，本文主要按照上面分组，分别对高、中、低能耗组能源消耗的影响因素进行分解，以此来分析不同能耗组能耗影响因素的差异，为安徽省制定节能政策、调整产业结构提供依据。

3.1　高能耗行业组三大效应分解

安徽省是国内能源生产和消耗大省，近年来能源消耗增加速度位居全国前列，能耗增加主要是由于高能耗行业能耗的快速增加，高能耗行业能源消耗占总能耗的90%以上，图1是安徽省高能耗行业能源消耗三大效应的分解结果(以煤炭开采和洗选业为例)，由图可知，生产效应是能源消耗增加的主要驱动因素，强度效应是抑制能耗增加的关键因素；另外，时间序列看，在2005年以前，能源消耗总量增速缓慢，生产效应和强度效应的影响程度较小，2006年以后，能源消耗增速较快，生产效应和强度效应影响程度逐年加大，2012年的生产效应比2006年增加了近6倍，而强度效应2012年比2006年增大了4倍，所以总体还是表现为能源消耗总量的增加。整个过程中结构效应对于能耗变化的影响不太明显，在2010年前基本是正值，而2011、2012年出现了负值，说明结构效应对于能耗的抑制作用虽然较弱，但逐步凸显，而且在以后的经济发展中，随着产业结构的调整，结构效应的抑制作用会不断增强。

图1　2000-2012年高能耗强度行业三大效应走势

3.2　中能耗行业组中三大效应的走向

安徽省工业行业中中能耗行业所占比重较大，约占行业总数的45.7%，但是中能耗行业能源消耗所占比重却较小，仅占总能耗的不到4%，而国民生产总值占到近40%左右，所以在安徽省工业发展中占据重要地位，而且也是以后产业结构调整中的重点行业。图2反映了中能耗行业三大效应的分解结果(以金属制品业为例)。

图2　2000-2012年中能耗强度行业三大效应走势

由图2可知，中能耗行业三大效应的变化同样呈现生产效应的促进作用和强度效应的抑制作用，而结构效应在中能耗行业表现为负值，说明在中能耗行业产业结构的调整对于能耗降低作用已经凸显，但依然比较微弱。与高能耗组和低能耗组不同的是，中能耗组生产效应和强度效应对于能源消耗的影响没有出现有规律的增加态势，表现为波动变化，且在2007年之前，三者的波动幅度很小，说明中能耗行业生产规模、能源效率都呈现相对稳定变化(平均效应值在0~5万tec之间)；2007年以后，生产效应与强度效应波动变化幅度增大，这可能与金属制品业某些年份生产规模突然扩大有关，强度效应影响贡献值也有所增加。因此，中能耗行业生产规模及能源利用效率都处于固足不前的状态，这也是安徽省日后产业调整、经济改革的重点。

3.3　低能耗行业组中三大效应的走向

图3反映了低能耗行业能源消耗三大效应的分解(以交通运输设备制造业为例)，低能耗组三大效应度能源消耗的影响与高能耗组相似，但影响幅度不同。从图3可以看出，生产效应和结构效应对能源消耗增加起到促进作用，其中生产效应表现更为明显，增速较大，强度效应抑制能源消耗总量的增加。由前面各行业能源消耗总量分析可知，安徽省低能耗行业近十几年来，能源消耗总量变化不大，基本保持在相对平稳的水平，而对于能耗影响因素的变化可以分为两个阶段，2005年以前，能耗变化平稳的原因是三大效应对于能源消耗总量的影响都较小，而2006年之后，能耗变化平稳主要是由于生产效应和强度效应对于能耗变动的增速都在3倍左右，相互抵消所致。结构效应一直为正值，但变化不大。

图3　2000-2012年低能耗行业三大效应走势

从上面分析可以看出，三大行业组的共同之处是生产效应对于各工业行业能源消耗总量增加起到促进作用，而强度效应却是抑制能耗增加的主要因素，结构效应对于能耗变化的影响趋势不太显著。但是，能源消耗影响因素在高、中、低行业组的效应值及各行业组产业的发展存在明显差异，高能耗组生产效应的最大效应值可达到10 256万tec，强度效应的最大效应值可达到-3 956万tec；中能耗组生产效应与强度效应除2008年、2011年、2012年出现突变外，其它都在0~33万tec之间；低能耗组生产效应最大值为62万tec，强度效应最大值为-45万tec。说明高能耗组能源消耗的增加是安徽省能源消耗总量增加的主要驱动力，因此，改善并降低高能耗行业能源利用效率是安徽省节能减排的重点问题。

4结论

综上所述：(1)工业能耗占安徽省总能耗的80%左右，且工业能耗呈现逐年增长的态势，其中能源消耗量较大的电力热力生产和供应业、煤炭开采和选洗业、金属冶炼、非金属加工制品、石油冶炼加工也、化学原料和化学制品6大行业能源消耗占安徽省工业能源消耗的96%左右，而生产总值只占总生产总值的20%左右；其它行业能耗只占不到4%，能源消耗的行业内部差异较明显；(2)各行业能源强度随人均GDP呈现幂指数衰减，且相关系数均在0.9以上，依据能耗强度大小将安徽省行业分为高、中、低能耗三组；(3)依据LMDI分解法将各行业能源消耗的影响因素分解为生产效应、结构效应和强度效应，在分解出的三大效应中，高、中、低能耗组都表现出：生产效应对能源消耗增长的促进作用最为明显，且增速较快，尤其是高能耗组；强度效应在安徽省发展低碳经济后，其抑制作用不断加大，在一定程度上抑制了生产规模扩大带来的能耗增加，因此，能源利用效率的提高是近年来控制能耗增加的关键因素；产业结构调整带来的结构效应变动对能耗影响还不太明显，这也是日后安徽省工业调整的重点方向。(4)高、中、低能耗组能源消耗对于总能耗的效应值差异很大，高能耗组效应值变动最大、低能耗组居中、中能耗组最小，说明降低高能耗的能源消耗、促进中能耗组产业升级是安徽省当前工业改革的重点。可见，安徽省要发展低碳经济，一方面需要继续加大技术投入，进一步提高能源利用效率；另一方面，调整工业产业结构，充分发挥结构效应对于总能耗的抑制作用；第三，通过调整能源结构、发展新能源改善过分依赖一次能源的局面。

参考文献：

[1]岳婷,龙如银.基于LMDI的江苏省能源消费总量增长效应分析.资源科学,2010,32(07):1266-1271.

[2]姚永玲.北京城市发展中的能源消耗影响因素分析.中国人口·资源与环境,2011,21(07):40-45.

[3]尚红云,蒋萍.中国能源消耗变动影响因素的结构分解.资源科学,2009,31(02):214-223.

[4]孙广生,向涛,黄祎,等.效率提高、产出增长与能源消耗——基于工业行业的比较分析.经济学(季刊),2011,11(01):243-268.

[5]刘畅,孔宪丽,高铁梅.中国工业行业能源消耗强度变动及影响因素的实证分析.资源科学,2008,30(09):1290-1299.

[6]刘叶,王磊.我国工业能源强度变动的影响因素分解分析.中国矿业大学学报：社会科学版,2009,(04):63-70.

[7]张伟,朱启贵.基于LMDI的我国工业能源强度变动的因素分解——对我国1994-2007年工业部门数据的实证分析.经济与金融,2012,(09):26-34.

[8]Ang B W.Decomposition analysis for policymaking in energy:Which is the preferred method.Energy Policy,2004,32(11):1131-1139.

[9]韩亚芬.基于环境学习曲线的中国省际碳排放及减排潜力分析.河北北方学院学报:自然科学版,2011,(03):19-23.

[10]周国富,宫丽丽.京津冀能源消耗的碳足迹及其影响因素分析.经济问题,2014,(08):27-31.

[11]张勇,张乐勤,包婷婷.安徽省城市化进程中的碳排放影响因素研究——基于STIRPAT模型.长江流域资源与环境,2014,23(04):512-517.

[12]关华,赵黎明.基于协整理论的区域能源需求影响因素探析.经济与管理,2013,27(09):91-96.

[13]张成,郭炳南,于同申.工业增加值能耗的改进空间及实现路径研究.中南财经政法大学学报,2013，(05):80-87.

[14]王之军,石奇,焦艳.国内需求、技术进步和国际贸易对能源消耗的影响.财经理论研究，2013,(04):1-8.

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