基于灰色关联度的能耗强度影响因素分析

韩中合　祁　超

(华北电力大学，保定　071003)

基于灰色关联度的能耗强度影响因素分析

韩中合祁超

(华北电力大学，保定071003)

〔摘要〕日益严重的能源短缺和环境污染对降低能耗强度提出了更高的要求。本文分析了产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构对能耗强度的作用机理，并进行了因果关系检验。建立了基于灰色关联度的能耗强度影响因素模型，得出在这6个因素中，与能耗强度的关联度由大到小分别是能源价格、产业结构、能源消费结构、能源转化效率、城镇化水平和对外贸易结构。根据模型结果，提出了合理制定能源价格，加快产业结构转变，改变能源结构，提高能源转化效率和城镇化水平的建议。

〔关键词〕能耗强度灰色关联度影响因素作用机理

引　言

巴黎气候大会通过《巴黎协定》要求各缔约国加强对气候变化威胁的全球应对。就中国而言，全球最大的CO2排放量使中国政府面临国际社会的巨大压力，在向联合国提交的应对气候变化国家自主贡献文件中，提出到2030年左右CO2排放达到峰值，将继续采取多种措施降低能耗强度、发展清洁能源，坚定不移地走绿色可持续发展道路。能耗强度，指单位国内生产总值消耗的能源量，是综合反映能源利用效率和经济增长质量的重要指标。降低能耗强度，必须先探讨影响能耗强度的因素及其作用大小，为此，本文建立了基于灰色关联度的能源效率影响因素模型，分析了影响能耗强度的各因素与能耗强度的关联程度，并结合模型结果给出了降低能耗强度的建议。

1　灰色关联分析基本原理及步骤

灰色关联度描述系统发展过程中因素间相对变化的情况，是因素间关联性大小的量度，如果两个因素在发展过程中相对变化态势一致性高，则两者的灰色关联度大，反之，灰色关联度则小。灰色关联分析对样本量的多少和样本有无规律都同样适用，不会出现量化结果与定性分析结果不符的情况[1]。其具体分析步骤如下：

(1)确定反映系统行为特征的参考数列和影响系统行为的比较数列；

(2)对参考数列和比较数列进行无量纲处理；

(3)求参考数列与比较数列的灰色关联系数；

(4)求参考数列与比较数列的关联度；

(5)关联排序。

2　基于灰色关联度的能源效率影响因素分析

2.1能耗强度因素选取及表征指标

针对能耗强度影响因素，国内外学者从不同的角度出发，探索了影响能耗强度的诸多因素。这些因素按所属范畴，主要划分为经济因素、能源因素和社会因素。经济因素包括产业结构和对外贸易结构等。史丹等研究表明产业结构变动是影响我国能耗强度的主要因素[2]；齐志新等研究表明工业轻重结构变化对能耗强度有重要影响，并提出2003年我国能耗强度反常上升是由于重工业比例的增加[3]；陈芳等研究表明对外开放水平提高有利于降低能耗强度[4]。能源因素包括能源消费结构、能源转化效率和能源价格等。向其凤等研究表明能源结构影响能源效率，能源结构调整是实现节能减排的重要途径[5]；有研究表明中国能耗强度下降主要是各部门能源使用效率提高的结果[6]；胡宗义等研究表明提高能源价格在短期和长期均能显著降低能耗强度[7]。社会因素包括城镇化水平等。阚大学等研究表明城市化会通过各种渠道使能源效率得到提高[8]；刘耀彬等研究表明中国城市化水平的提高有利于提高能源的利用效率[9]。本文综合考虑影响能耗强度的3类因素，探究产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源价格、能源转化效率和对外贸易结构与能耗强度的关系。考虑到数据的可获取性，关于这6个因素的评价指标，本文用第二产业生产总值占国内生产总值的比值表征产业结构，用城市人口比例表征城镇化水平，用煤炭占一次能源的消费比例表征能源消费结构，用能源价格指数表征能源价格，用能源加工转化效率表征能源转化效率，用货物进出口总额占GDP的比重表征对外贸易结构。以我国2000～2013年的数据为样本，具体数据见表1。

表1　能耗强度影响因素及评价指标

数据来源：《中国统计年鉴2014》。

2.2作用机理分析及Granger因果关系检验

2.2.1作用机理分析

(1)产业结构对能耗强度的作用机理。由于不同产业部门的能耗强度不同，能耗强度高的产业在国民经济中占得比例越高，总的能耗强度就越高，所以产业结构调整改变了不同能耗强度的产业在国民经济中的比例，从而改变了能耗强度。

(2)城镇化水平对能耗强度的作用机理。一方面，农村居民和城镇居民用能方式存在本质的不同，城镇居民能源消费种类以电能和汽车燃料为主，利用效率高，农村居民对煤炭等低品质的能源利用较多，且利用方式多为小炉子燃烧，能源利用效率低；另一方面，城镇化水平的提高意味着社会的发展进步，社会的发展进步推动了能源利用技术的进步，使能源转化效率提高。

(3)能源消费结构对能耗强度的作用机理。能源不仅有量的差别，也有质的差别，即所谓的能源品质。能源品质在很大程度上决定了该能源的利用效率，相对煤炭而言，石油和天然气品质高，利用效率也高。能源品质高的能源占能源消费总量的比重越高，能源总体利用效率就越高，能耗强度就越低。

(4)能源转化效率对能耗强度的作用机理。人类对能源的利用均需要转化，将能源中的化学能转化为热能、光能、电能等其他形式的能量再利用，由于能源转化效率无法达到100%，故每经过一次能量转化，就有一部分能量被浪费。提高能源转化效率，就能减少在转化过程中的能量浪费，从而降低能耗强度。

(5)能源价格对能耗强度的作用机理。能源价格对能耗强度的作用可以分为直接作用和间接作用。直接作用方面，能源作为一种基本生产要素，是企业成本的重要组成部分，能源价格的提高导致企业生产成本的提高，由于能源、劳动力、资本等生产要素在一定范围内有替代性，在能源价格提高时，企业为了获得最大利益，会倾向于在一定范围内用劳动力和资本等其他生产要素替代能源，减少能源投入，从而降低能耗强度；间接作用方面，能源价格的提高会促进企业改进生产技术和改变能源消费结构，通过推进技术进步，增加高效率能源的利用量，降低生产成本，从而也降低了能耗强度。

(6)对外贸易结构对能耗强度的作用机理。对外贸易结构的改变会引起产业结构、能源价格、能源消费结构等的变化，进而影响能耗强度，另外，对外贸易水平的提高意味着更多的先进技术和先进管理机制的交流，这些都能提高我国的科技水平，进而提高能源效率。

2.2.2Granger因果关系检验

为了进一步确认这6类因素对能耗强度有影响，在通过ADF检验证明序列随时间平稳后，进行Granger因果关系检验，检验结果见表3。表中，X0表示能耗强度，X1～X6分别表示产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构。由表2可知，取Granger因果关系检验常用的10%显著性水平，产业结构与能耗强度、能源消费结构与能耗强度存在双向Granger因果关系，城镇化水平、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构均是能耗强度的单向Granger原因。

表2　Granger因果关系检验结果

2.3能源效率影响因素灰色关联模型建立与求解

作用机理分析及Granger因果关系检验结果均表明产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构是能耗强度的影响因素，下面通过模型建立和求解给出各因素与能耗强度的关联度和关联序。

2.3.1确定比较数列和参考数列

本模型中，能耗强度为参考数列X0，影响能耗强度的因素：产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构分别为比较数列X1，X2，X3，X4，X5，X6。

2.3.2数据无量纲处理

由于参考数列和比较数列数据的量纲不同，为了消除量纲影响得到正确结论，结合本模型数据特点，采用下式对数据进行无量纲化：

全面采集数据。一是采集副科级以上单位和党员干部基础数据，主要用于日常监督和建立廉政档案；二是采集市纪委信访、案管、审理等业务数据，用于评价党员干部廉洁守正情况；三是采集组织部、宣传部、财政局、公安局等协同治理单位评价数据；四是采集两代表一委员名单、财政供养人员名单、涉农资金、涉农项目、城乡低保等相关数据。目前，共采集数据500余万条，夯实了政治生态评价系统的数据基础，确保“画像”的全面性和精准性。

(1)

得到无量纲化后的数据：

2.3.3求参考数列与比较数列的绝对差

(2)

根据式(2)得到参考数列与比较数列的绝对差：

2.3.4求参考数列与比较数列的灰色关联系数

根据参考数列与比较数列的绝对差，得到绝对差二级最小min min=0，二级最大max max=0.733，取分辨系数ρ等于0.5代入(3)式，得到灰色关联系数ζi(k)如表4所示。

(3)

2.3.5求参考数列和比较数列的关联度

因为关联系数ζi(k)是能耗强度X0与影响因素Xi在k时刻的关联程度值，所以它的数不止一个，不便于进行整体性比较，根据(4)式求其平均值，作为各影响因素与能耗强度关联程度的数量表示，即关联度：

(4)

2.3.6关联排序

各影响因素与能耗强度的关联程度，主要是用关联度的大小次序描述，而不仅是关联度的大小。根据关联度得到各影响因素与能耗强度的关联序如表4所示。

表3　各影响因素灰色关联系数

表4　各影响因素灰色关联度

3　结论及建议

3.1结论

(1)产业结构、城镇化水平、能源消费结构、能源转化效率、能源价格和对外贸易结构均是能耗强度的影响因素，与能耗强度的关联度由大到小分别是能源价格、产业结构、能源消费结构、能源转化效率、城镇化水平和对外贸易结构。

(2)能源价格、产业结构、能源消费结构、能源转化效率与能耗强度的关联度均超过了0.75，表明能源价格、产业结构、能源消费结构、能源转化效率与能耗强度有很强的关联性，是影响能耗强度的关键因素。

(3)相比其他4个因素，城镇化水平、对外贸易结构与能耗强度的关联性相对较小，但关联度也都超过了0.5，表明城镇化水平和对外贸易结构也是影响能耗强度的不可忽视的因素。

3.2建议

(1)建立合理的能源价格形成机制。从模型结果来看，能源价格与能耗强度之间的关联程度最高，合理的能源价格能降低能耗强度。长期以来，受计划经济的影响，我国的能源价格形成机制基本是国家指令性定价。煤炭方面，尽管1984年开始就制定了煤炭价格双轨制，实行政府定价和市场调节两种价格形成机制，但直到2007年，国家发改委下发了《关于做好2007年跨省区煤炭产——运——需衔接工作的通知》，煤炭价格市场形成机制才算基本构建；石油方面，虽然原油价格已经与国际接轨，但成品油价格仍然没有放开，市场对能源的优化配置作用没有充分发挥。能源作为一种特殊的生产要素，不仅具有经济价值，还具有存在价值和环境价值，加快建立能源价格的正确评估和核算体系，替代国家指令性定价，使能源价格正确反映生产成本、社会成本和环境成本。同时，充分发挥财政作用，调整因能源价格变动导致的利益不公平分配。

(2)加快产业结构转变，降低高耗能产业比重。产业结构与能耗强度的关联程度仅次于能源价格，是影响能耗强度的重要因素。就能耗强度而言，由高到低分别为第二产业、第一产业和第三产业，故调整产业结构，大力发展第三产业能有效降低能耗强度。同时，注重调整第二产业内部结构，减少高耗能产业比重以降低能耗强度。

(3)改变能源消费结构，减少煤炭等低品质能源的使用，增加石油和天然气的比例，大力开发新能源如太阳能、风能、核能等。另外，通过科技进步和管理提升提高能源转化效率，提高城镇化水平，加强对外交流及技术引进，均是降低我国能耗强度的有力举措。

参考文献

[1]王治祯.灰色系统及模糊数学在环境保护中的应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2007

[2]史丹.结构变动是影响我国能源消费的主要因素[J].中国工业经济,1999，(11)：38～43

[3]齐志新，等.工业轻重结构变化对能源消费的影响[J].中国工业经济,2007，(2)：35～42

[4]陈芳，等.对外开放与能源消耗强度——基于中国省级面板数据的研究[J].山东财经大学学报,2015，(6)：52～59

[5]向其凤，等.中国能源结构调整及其节能减排潜力评估[J].经济与管理研究,2014，(7)：13～22

[6]吴巧生，等.中国工业化中的能源消耗强度变动及因素分析——基于分解模型的实证分析[J].财经研究,2006，(6)：75～85

[7]胡宗义，等.能源价格对能源强度和经济增长影响的CGE研究[J].财经理论与实践,2008，(2)：91～95

[8]阚大学，等.我国城市化对能源强度的影响——基于空间计量经济学的分析[J].当代财经,2010，(3)：83～88

[9]刘耀彬.中国城市化与能源消费关系的动态计量分析[J].财经研究，2007，(11)：72～81

[10]刘小丽．基于价格指数的中国能源强度分解方法研究[J]．工业技术经济，2013，(11)：107～112

[11]李玮.区域节能潜力理论与实证研究[M].北京：经济管理出版社，2012

(责任编辑：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

〔中图分类号〕F206

〔文献标识码〕A

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

作者简介：韩中合，华北电力大学能源与动力工程学院教授，博士。研究主向：能源利用与节能。祁超，通讯作者，华北电力大学能源与动力工程学院硕士研究生。研究方向：能源利用与节能。

收稿日期：2016—04—11