基于投入产出技术的陕西省能源效率研究

曹栋，刘璟娴，张斯琛



基于投入产出技术的陕西省能源效率研究

曹栋，刘璟娴，张斯琛

（西安电子科技大学经济与管理学院，陕西西安 710126）

陕西省是国家首批低碳试点省份，能源消耗量较大，能源利用效率偏低，对其能源效率的深入研究有利于提高能源利用效率和实现能源资源的可持续性发展。本文编制了2002-2012年陕西省能源投入产出表，从省际以及行业层面分析了其能源效率：测算了直接能源消耗系数、间接能源消耗系数和完全能源消耗系数，同时基于结构分解模型对陕西省完全能源消耗强度进行了结构分解分析。

投入产出分析；结构分解；能源效率；能源消耗强度

一、引言

能源为社会发展提供动力支撑，同时与环境污染、气候变暖以及经济金融发展、社会稳定和国家安全关系密切，提高能源利用效率以实现能源资源的可持续性发展成为当下人们关注的焦点问题。陕西省的能源消耗仍以化石能源为主，煤炭消耗占到一次能源总体消耗的80%以上，能源消耗结构的失衡客观上导致了陕西省能源利用效率低下、环境污染等问题。作为“一带一路”战略要地和国家首批低碳试点省份，对陕西省能源效率进行深入探究将有利于更好推进其节能减排工作。

能源效率是实际利用的能源与供给的能源之间的比值[1]，世界能源委员会（WEC）把“能源效率”定义为减少提供同等服务的能源的投入[2]。能源效率可分为经济能源效率和物理能源效率，前者是指一个国家或地区、部门，一定时间内单位产值所消耗的能源量，通常以吨煤当量/万元来表示[3]，后者指的是在能源开采、加工、转换等活动中所起作用的能源量与实际消耗的能源量之间的比值[4]。对能源效率的测度指标进行全面系统的归纳总结之后，可将能源效率的测度指标分成七类，包括能源宏观效率、能源实物效率、能源物理效率、能源价值效率、能源要素利用效率、能源要素配置效率、能源经济效率[5]。

影响能源效率的因素主要包括产业结构调整以及技术进步等。由于各个部门生产率水平和增长速度存在系统差异，当能源要素从低生产率或者生产率增长较低的部门向高生产率或者生产率增长较高的部门转移时，就会促进由各个部门组成的经济总体能源效率的提高[6]，可以通过对产业结构的调整来实现资源更有效的配置，从而提高能源效率。产业结构合理且经济基础较好的省市产业结构变动对区域能源效率提高的贡献明显，而经济基础薄弱的省市产业结构变动对区域能源效率提高的效果不明显[7]。通过选取美国1980-2004年的数据进行研究，发现美国经济结构的变化对能源效率的影响最为显著[8]。成金华和李世祥通过将能源强度变化分解为结构份额和效率份额进行测度，发现中国能源强度下降的主要原因是由于各产业能源利用效率的提高，而经济结构的变化实际上反而促使了能源强度的上升[9]。利用1990-2006年13个主要工业省区的数据，也得出经济结构和技术进步分别是能源效率长期和短期的影响因素的结论[10]。技术进步可以从直接与间接两方面作用于能源效率：一是能源利用技术的进步直接导致能源效率提高，二是能源作为生产要素投入经济系统的全部过程中，通过降低能源耗损，从而间接的提高能源效率[11]。齐志新和陈文颖利用因素分解法分析了1980-2003年中国能源强度下降的原因，发现技术进步是我国能源效率提高的决定因素[12]。学者Ma和Stern对中国能源强度的变动问题进行了研究，同样得出中国能源强度变动的主要原因是技进步的结论[13]。但是这种关系依赖于选取的衡量技术进步的指标体系：将技术进步分解为科技进步、纯技术效率和规模效率，发现纯粹的技术效率的提升是工业部门能源效率提高的主要原因，但随着时间的推移，科技进步的作用开始增强，而技术效率的作用逐渐减弱[11]。徐士元选用研究与发展经费投入、外商直接投资、人力资本和国外技术外溢等变量来衡量技术进步，结果表明这四个变量与能源效率之间存在一定的长期均衡关系[14]。

综上所述，当前对能源效率问题的研究仍然存在一定的问题：样本数据方面，微观数据获取存在局限性，研究主要集中在宏观层面；研究方法上，对能源效率指标选取上没有统一的标准，导致不同研究指标得出的结论大相径庭，且没有可比性；研究对象主要集中于对总量水平的测度，而缺乏行业层面行之有效的分析结果。本文针对上述问题，做出相应改进：突破微观数据获取方面的困难，通过构建2002年、2007年、2012年陕西省能源投入产出表，计算我省直接能源消耗系数和完全能源消耗系数，从部门行业层面研究经济能源效率；同时利用结构分解模型对省际及各个产业部门的完全能源消耗强度进行结构分解，统一选取能源技术效应、生产技术效应和最终需求结构效应（包含消费、投资和净输出效应）三大类五个指标，研究省际层面和六大部门行业层面的能源效率变动情况，理清能源效率与产业结构的关系，最终得出的结论对陕西省制定节能减排政策、能源产业规划、产业结构调整政策等具有重大意义。

本文其余部分的结构安排如下：第二部分是基本模型，主要包括能源投入产出模型和结构分析模型，第三部分实证分析2002-2012年陕西省省际层面和部门行业层面的能源效率情况，第四部分是政策建议。

二、模型构建

本文主要基于2002年、2007年和2012年的陕西省投入产出表，利用相应年份的能源平衡表构建能源投入产出表，参照能源平衡表的部门结构将陕西省投入产出表中42部门调整为：农业，工业，建筑业，交通运输、仓储和邮政业，批发、零售业和住宿、餐饮业以及其他服务业六大部门。结合陕西省能源平衡表各部门的能源消耗数据，在一般投入产出表下方增设一个能源投入产出矩阵，并用折标煤系数将其转换为以吨标准煤表示的实物量数据。由于现阶段的投入产出表采用现价测算，跨期不具备可比性，因此采用价格指数缩减法进行调整，将现价能源投入产出表转换为可比价能源投入产出表。

（一）能源投入产出模型

基本的能源投入产出表如表1所示，其中阴影部分为能源消耗的实物量数据。表示第部门对第部门产品的使用量；、表示对第部门产品的最终使用和总产出；表示第部门的增加值；表示第部门的总投入。，即经济系统中总产出等于总投入；表示第部门对第类能源的使用量；、分别表示对第类能源的最终使用、总产出。其中、、、、均采用价值量单位表示；、、均采用实物量单位表示，并且利用折标煤系数折算为吨标准煤来表示。

1.直接能源消耗系数

直接消耗系数表示某部门在生产单位产品的过程中对相关部门产品的直接消耗情况，记作，其构成的矩阵记作，可由某部门对相关部门产品的直接消耗量除以该部门的总投入计算得到：

直接能源消耗系数是在直接消耗系数的基础上演变而来的，表示第部门在生产单位产品的过程中对第类能源产品的直接消耗量，反映该部门对各能源产品的直接依赖程度，记作，其构成的矩阵记作：

2.完全能源消耗系数

将上式写成矩阵形式，则直接消耗系数和完全消耗系数矩阵满足：

完全能源消耗系数是在完全消耗系数的基础上演变而来的，它是第部门在生产单位最终产品的过程中，对第类能源的完全消耗量，记作，其矩阵形式记作：

将上式写成矩阵形式，则直接能源消耗系数和完全能源消耗系数矩阵满足：

表1：能源投入产出表

（二）完全能源消耗强度结构分解

完全能源消耗强度指的是单位生产总值的完全能源消耗量：

上标1、0分别表示计算期和基期。其中：

三、实证结果及分析

（一）陕西省直接能源消耗系数和间接能源消耗系数

测算2002-2012年陕西省直接能源消耗系数与间接能源消耗系数，其中间接能源消耗系数包括了为生产单位产值该部门所需的中间产品消耗的能源量，可以通过完全能耗系数和直接能耗系数进行测度。图1至图3分别给出了陕西省2002年、2007年以及2012年的直接能源消耗系数与间接能源消耗系数对比情况。图中编号1-6依次分别代表：农业部门，工业部门，建筑业部门，交通运输、仓储和邮政业部门，批发、零售业和住宿、餐饮业部门以及其他服务行业部门。

图1：2002年陕西省六大部门直接能源消耗系数与间接能源消耗系数

根据以上不同部门的直接能源消耗与间接能源消耗情况，可以得出如下结论：（1）农业部门，交通运输、仓储和邮政业部门，批发、零售业和住宿、餐饮业部门，其他服务行业部门的直接和间接能源消耗系数都相对很低，这些部门在生产过程中主要依靠人力资源投入，原材料投入较少，将其列入低能耗部门。（2）工业部门的直接能源消耗系数和间接能源消耗系数均较高，无论从直接能耗角度还是从间接能耗角度来说工业部门都是高能耗部门。（3）建筑业部门的直接能源消耗系数较低，但间接能源消耗系数很高，甚至超过了工业部门的间接能源消耗，这是因为建筑业部门在生产过程中所消耗的中间产品大都是能耗较高部门的产品，从而导致建筑业部门能耗过高，将其列入高能耗部门。

图2：2007年陕西省六大部门直接能源消耗系数与间接能源消耗系数

图3：2012年陕西省六大部门直接能源消耗系数与间接能源消耗系数

由以上分析可知，不同部门的直接能源消耗系数与间接能源消耗系数不尽相同，因此要对不同部门采取差异化的节能减排措施：对于直接能源消耗系数相对较高的部门，应该尽可能的提高其能源利用效率；而对于间接能源消耗系数相对较高的部门应该减少其中间产品的投入，尤其是高耗能中间产品的投入或者提高其中间投入品的利用效率。

（二）陕西省完全能源消耗强度结构分解

1. 省际完全能源消耗强度结构分解

依照完全能源消耗强度结构分解模型对2002-2012年陕西省省际层面的完全能源消耗强度变动进行结构分解（分解结果见表2）。

从表中可以看出，陕西省完全能源消耗强度在2002-2012年总共减少了0.1067吨标准煤/万元，这是由能源技术效应及生产技术效应两方面因素作用导致的，其中能源技术的提高对完全能源消耗强度降低起主要作用。另外，最终需求结构效应增加了完全能源消耗强度：消费结构效应及净输出结构效应都不同程度的降低了完全能源消耗强度，其中净输出结构效应起到主导作用。其中，2002-2007年完全能源消耗强度减少主要是因为生产技术效应的变动导致的，而能源技术效应、最终需求结构效应一定程度上增加了完全能源消耗强度，最终需求结构效应中的消费结构效应则有效地降低了完全能源消耗强度。完全能源消耗强度在2007-2012年间减少了0.0590吨标准煤/万元，其主要原因是由于能源技术的提高导致完全能源消耗强度大幅降低。而生产技术效应、最终需求结构效应则提高了完全能源消耗强度，最终需求结构效应中只有净输出结构效应减少了完全能源消耗强度。

表2：陕西省完全能源消耗强度变动结构分解贡献值 （单位：吨标准煤/万元）

2. 六部门完全能源消耗强度结构分解

经济系统中的各部门在其生产、发展过程的各方面存在较大的差异，因而各部门能源消耗强度及其影响因素也表现出了不同的特点。考虑到各个部门的特点与差异，下面对观测区间中引起我省六大部门完全能源消耗强度变化的各影响因素进行了分解分析。

农业部门在2002-2012年间完全能源消耗强度减少了0.0053吨标准煤/万元，其中起主要作用的是能源技术效应（见表3）。而生产技术效应与最终需求结构效应反而提升了完全能源消耗强度，其中最终需求结构效应中的净输出结构效应对完全能源消耗强度的增加作用最大。

表3：农业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

表4：工业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

工业部门在2002-2012年间完全能源消耗强度减少了0.0129吨标准煤/万元，其中能源技术效应起到最大作用（见表4）。而生产技术效应与最终需求结构效应均带来了负面影响，最终需求结构效应中又以净输出结构效应对完全能源消耗强度增加作用最大。

建筑业在2002-2012年间完全能源消耗强度减少了0.0785吨标准煤/万元，起主导作用的是净输出结构效应，其次是能源技术效应（见表5）。而生产技术效应与最终需求结构效应都增加了完全能源消耗强度，最终需求结构效应中投资结构效应对完全能源消耗强度的增加作用最明显。

交通运输、仓储和邮政业在2002-2012年间完全能源消耗强度减少了0.0171吨标准煤/万元，其中能源技术效应作用最大，其次是生产技术效应（见表6）。而最终需求结构效应反而增加了完全能源消耗强度，最终需求结构效应中仅有净输出结构效应降低了完全能源消耗强度。

表5：建筑业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

表6：交通运输、仓储和邮政业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

表7：批发、零售业和住宿、餐饮业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

批发、零售业和住宿、餐饮业在2002-2012年十年间完全能源消耗强度减少了0.0693吨标准煤/万元，其中起到最大作用的是生产技术效应，接着是最终需求结构效应和能源技术效应（见表7），最终需求结构效应中的消费结构效应与投资结构效应均在一定程度上降低了完全能源消耗强度。

其他服务行业在2002-2012年间完全能源消耗强度减少了0.0270吨标准煤/万元。其中起最大作用的是能源技术效应，其次是最终需求结构效应。而生产技术效应增加了完全能源消耗强度，最终需求结构效应中投资结构效应也使完全能源消耗强度增加了。

表8：其他服务业完全能源消耗强度变动的结构分解贡献值

四、政策建议

节能减排已经成为陕西省经济发展中的核心问题，本文通过构建2002-2012年陕西省能源投入产出表，测算直接能源消耗系数和间接能源消耗系数，同时采用结构分解从能源技术效应、生产技术效应以及最终需求结构效应等角度研究了省际层面和六大部门行业层面的完全能源消耗强度变动情况。结合本文研究结论，可以从产业结构调整、技术改进、政策制定等多方面制定提高能源效率的政策建议。首先，工业在陕西省三大产业比重大，其具有能耗较髙污染较大的特点，能耗和污染较小的高新技术产业及第三产业所占比重较小，省际综合能源效率水平较低。应当积极发挥政府的宏观调控、资源配置作用，通过三次产业布局的再调整逐步完善产业结构，逐步加大对能耗较少的高新技术产业和服务业的投资，并降低工业部门中能耗较高部门占比，从而有效的提高我省能源效率。具体来说，（1）农业部门，交通运输、仓储和邮政业部门作为低能耗部门，其完全能源消耗强度的降低主要原因是能源生产技术的提高，因而可以通过对能源消耗结构的调整及对能源利用技术的提高，来提高能源利用效率：一方面引入可再生、新型能源，替代传统能源，另一方面，加大对能源技术开发的投入，升级节能技术。（2）工业部门作为高能耗部门，其完全能源消耗强度的降低主要归功于能源生产技术，可以通过调整能源消耗结构和能源利用技术，来提高能源利用效率。另外，工业部门的间接能源消耗系数较高，应对工业内部结构进行合理优化，减少对能耗较高的中间产品的消耗，将有效提高能源效率。（3）建筑业部门作为高能耗部门，其完全能源消耗强度的降低主要归功于净输出结构效应和能源技术效应，可以在调整能源消耗结构及提高能源利用技术的同时，注意调整其产品的输入、输出结构，减少高能耗、低附加值产品的输出规模，多输出附加值高的产品。（4）批发、零售业和住宿、餐饮业部门作为低能耗部门，其完全能源消耗强度的降低可以归功于生产技术效应、最终需求结构效应、能源技术效应多方面的原因，而最终需求结构中又以消费结构效应贡献最大。可从提高行业生产技术、引导大众合理消费及提高能源利用技术等方面，来提高能源利用效率。（5）其他服务行业部门作为低能耗部门，其完全能源消耗强度的降低主要源于能源技术效应和最终需求结构效应，可从引入新型能源技术、引导大众合理消费和理性投资等方面提高能源利用效率。最后，应健全和完善相关法律制度，坚决落实节能减排政策，倡导企业和个人绿色节能的生产和生活方式：可从财政、金融、税收政策等多方面入手，对企业进行扶持，同时借助各类传媒的力量加大对节能降耗等环保政策的宣传力度，提高企业和个人自觉节能降耗以及环境保护的意识。

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Study on Energy Efficiency of Shaanxi Province Based on Input-output Technology

CAO DONG, LIU JINGXIAN, ZHANG SICHEN

Shaanxi Province is one of the first low-carbon pilot provinces in China. Its energy consumption is large and the efficiency is low. This analysis is helpful to improve the energy efficiency and achieve sustainable development. In this paper, the energy input and output table of Shaanxi Province from 2002 to 2012 is compiled, and the energy efficiency is analyzed from both provincial and sectoral levels. The direct energy consumption co-efficiency, indirect energy consumption co-efficiency, and total energy consumption co-efficiency are calculated. In addition, the energy consumption intensity of Shaanxi is analyzed based on the structural decomposition analysis.

Input-output analysis; structural decomposition; energy efficiency; energy consumption intensity

F127.41

A

1008-472X(2016)06-0036-09

2016-09-21

国家自然科学基金资助项目（71303181）、国家留学基金委公派高级研究学者及访问学者项目（201406965014）、教育部人文社会科学研究项目（11YJC790004）、博士后面上基金项目（2014M550864）、中央高校基金科研业务费专项资金资助项目（7214566601）

曹 栋（1982-），女，湖南益阳人，西安电子科技大学经济与管理学院副教授，研究方向：经济增长、环境及能源金融等；

刘璟娴（1994-），女，重庆人，西安电子科技大学经济与管理学院金融学研究生，研究方向：环境及能源金融。

本文推荐专家：

肖皓，湖南大学经济与贸易学院，副教授，研究方向：能源环境与贸易政策、一般均衡模型及应用等。

柴建，西安电子科技大学经济与管理学院，教授，研究方向：计量经济及宏观经济模型开发与应用，能源经济与金融。