我国能源结构优化研究现状及展望

，，

(1.国家能源投资集团有限责任公司，北京 100011；2.清华大学 热能工程系，北京 100084；3.中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083)

面对碳减排的国际形势和国内政策要求，许多专家学者从国家层面出发，在能源结构影响因素及优化模型方面进行了大量的研究，并提出了调整能源结构的基本战略。本文将对我国能源结构优化的相关研究进行综述和总结，并对下一步研究提出展望，以期促进我国能源结构研究工作。

1 能源结构优化研究文献检索分析

1.1 数据来源与处理

在CNKI全文数据库以“能源结构”并“结构优化”为“主题”，可检索到1990—2016年收录的973篇能源结构优化研究相关文献，见表1。利用CNKI(新版KNS6.6))中计量可视化分析工具对各年度文献的发表情况进行分析，如图1所示。可知，历年刊载的学术论文数量有明显的上升，这是我国能源结构优化研究得以发展的具体体现。

表1 我国能源结构优化研究文献检索统计

注：核心期刊为北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊。

1.2 论文时序分布特征与能源结构研究进展

学术论文的数量、质量以及学术交流活动的活跃度在很大程度上反映一个学科或领域的研究进展。如图1所示，将能源结构优化研究文献时序分布分为三个阶段：“平稳期”、“缓慢上升期”和“急速上升期”。1990—2000年，中国能源结构优化研究相关文献较少，总数22篇，年均仅2篇，核心期刊9篇，能源结构优化研究处于初级平稳阶段；2001—2008年，论文的数量和质量有所提升，2008年文献数量已达27篇，能源结构研究处于缓慢上升期；2008以来，特别是《京都议定书》和《坎昆协定》签订以来，越来越多的专家学者开始致力于能源结构优化研究，论文的数量和质量均有较大提高，2016年文献数量高达149篇，报纸期刊78篇，占比52.3%，能源结构优化舆论导向明确，我国能源结构优化研究进入一个快速发展阶段。

图1 能源结构优化研究文献时序分布特征

1.3 关键词共现网络分析

关键词共现可以有效地反映学科领域的研究热点，为科学研究提供辅助支持。关键词共现网络图如图2所示，基于CNKI数据源，对我国能源结构优化研究文献集进行关键词共现频率分析，其中节点大小表示该词出现的频率，连接线的粗细表示两个节点词的共现频次。可以看出，“能源结构”出现的频率最高，“碳排放”“低碳经济”次之，高频词还有“能源效率”、“能源消费”、“经济增长”、“产业结构”等等。“能源结构”主要跟“低碳经济”、“碳排放”、“优化”共现频次较多。对高频词汇归类分析，将能源结构研究方向分为“能源结构特征”、“影响因素”、“优化模型”和“优化对策”等方面。文献高频词归纳分析见表2。

图2 关键词共现网络图

研究方向高频词能源结构特征能源效率影响因素经济增长、产业结构、能源消费、碳排放优化模型优化、结构优化优化对策低碳经济、可持续发展、节能减排

2 我国能源结构优化研究现状

2.1 我国能源结构特征及存在问题

研究我国能源结构特征及成因，分析能源结构存在的问题，是能源结构优化调整的前提，对于我国能源结构转型有积极的理论与实践意义。

邓志茹，范德成[1]总结了我国能源结构存在的诸多问题，提出能源资源禀赋特征、经济社会发展的需要以及对能源环境、社会成本的忽视是能源结构不合理的主要原因。罗斐，罗婉婉[2]认为我国能源资源赋存特点决定了以煤为主的能源消费结构和石油的对外高依存度。翁非[3]认为资源禀赋条件、社会经济发展水平、扭曲能源价格体系以及可再生能源发展瓶颈是阻碍我国能源结构刚性变动的主要原因。陈淮[4]认为能源供需不平衡是造成我国能源结构不平衡的关键原因，而解决此问题的关键是减少煤炭比重，通过国际市场增加油气进口，以调整供给结构。周德群[5]认为形成我国能源结构刚性的主要原因是过于注重国内煤炭资源的开发，忽视了国际市场油气的进口，在能源平衡模型中忽视了环境因素。

上述研究大多集中于定性分析能源结构的不合理表现，而定量评价方法相关的研究较少，缺乏一套科学系统的评价指标来对能源结构的优化程度进行测度。

2.2 我国能源结构的影响因素研究

为进行能源结构优化，制定科学合理的能源发展规划，就必须对能源结构影响因素及影响机理进行研究，把握其影响途径。

学者们对能源消费结构影响因素的研究主要集中在以下两方面：一是单一因素与能源消费结构的关系，包括经济增长，产业结构，能源价格等等。其中，郑和平[6]认为经济增长是导致天然气和石油消费增加的原因，而煤炭、电力消费和经济增长不存在互为因果关系。陈建宏[7]提出能源消费是影响CO2排放的主要影响因素之一。林伯强，牟敦国[8]运用CGE模型探讨了化石能源价格对能源结构的影响，认为能源价格上涨对能源结构有紧缩作用，其中煤炭的紧缩所用是石油的2～3倍。

单一因素与能源消费的双变量关系检验并不能考虑到能源消费的全部影响因素，同时各单一因素对能源消费的影响路径也难以准确刻画。范德成，王韶华，张伟[9]通过路径分析法明确了能耗量约束、碳排放约束、经济增长、人口、产业结构等因素对能源消费结构的影响机理，认为能耗量约束与GDP增长是是抑制煤炭消费比重增长，促进一次能源消费结构优化的主要因素。柳亚琴，赵国浩[10]对能源消费结构的影响因素进行路径分析，认为碳排放量约束对能源消费结构优化的直接影响较大，能源消费量约束、经济发展水平、能源价格和能源禀赋对能源消费结构优化起着间接推动作用。曾胜[11]利用灰色技术对能源消费结构的影响因素进行关联度分析，其中能源价格对能源消费结构的影响最大，产业结构次之。

我国学者利用不同的技术方法对能源结构影响因素进行研究，归纳可知，影响我国能源结构的影响因素主要包括经济增长、能耗约束、碳排放约束、产业结构、能源价格、人口等。

2.3 能源结构优化模型研究

2.3.1能源结构预测模型

张峰玮[12]运用能源弹性系数法对中国“十三五”能源发展趋势及需求进行分析。傅瑛，田立新[13]将混沌动力学原理和经济学原理结合，构建了能源生产函数的哈维尔摩模型，对我国能源生产总量作了短期预测。陈延超，牛东晓[14]构建了马尔科夫链模型对吉林省终端能源结构比例进行预测。薛黎明，侯运炳等[15]构建了ARIMA模型，预测了我国能源消费总量、煤炭消费总量及非化石能源消费量。高涓，孙文基[16]基于变结构协整法对我国能源消费总量与GDP数据协整分析，以其长期均衡关系来预测我国能源消费结构。徐军委，刘志华[17]基于灰色系统模型G(1，1)预测了我国能源生产、消费结构。赵柳榕，田立新[18]考虑油气的消费变化对煤炭消费的影响，构建了能源结构的Logistic模型，对西部能源结构进行调整和优化。宋春梅[19]利用情景分析法对各种情境下的能源需求和能源结构进行研究。高志远[20]构建了能源结构CGE模型，分析了能源价格波动对能源产出、能源消费及宏观经济变量的影响。

为了克服单一能源预测模型的缺陷，许多专家学者构建了组合预测模型。梁巧梅，魏一鸣[21]等将情景分析法和投入产出发相结合，对不同情景下的能源需求和能源强度进行预测分析。张婷[22]构建了灰色神经网络组合模型对我国2020年能源需求量进行预测。邓志茹[23]运用趋势外推法和G(1，1)模型变权重组合法对我国煤炭、石油、天然气及电力供求量进行预测分析。张丽峰[24]综合运用系统动力学模型、灰色系统模型、向量自回归模型、变权重组合预测模型，对我国中长期能源需求和供给进行系统、全面的预测。何立华[25]运用情景预测、G(1，1)预测和多元回归组合预测模型对山东一次能源消费量及相关变量进行预测，并用马尔科夫链模型预测了能源消费结构的变化趋势。

综上所述，能源结构预测方法主要包括情景预测法、弹性系数法、趋势外推法、投入产出法、马尔科夫链时间序列预测法、灰色预测法、回归分析法和神经网络预测法等，见表3。

表3 能源需求预测方法

2.3.2 能源结构优化模型

邱立新等[26]运用多目标决策方法，以能源投资最小、环境污染治理费用最小为目标函数，构建中国能源结构优化模型。向其凤、王文举[27]以资本、劳动和能源为投入要素，建立了超越对数生产函数模型，研究能源内部替代问题，并构建了内部替代约束和供给约束下的能源结构优化模型。林伯强、姚昕、刘希颖[28]考虑节能和碳排放约束建立了能源结构战略调整模型，而后通过构建一般均衡模型(CGE)评估不同能源结构成本的宏观经济影响。

能源结构优化转型的可行性取决于能源与非能源生产要素以及能源要素间的可替代性[30]，部分专家学者通过构建超越对数生产函数来模拟研究能源间的替代关系。杭雷鸣[29]运用计量经济学构建超越对数成本函数研究了中国能源、资本与劳动之间的相互替代性。于立宏，贺媛[30]构建了超对数成本函数和AES替代弹性理论模型对能源、资本和劳动三种生产要素，以及煤、石油、天然气三种能源的相互替代性进行估算分析。杨宏林，王一金[31]构建了一个包含能源替代与环境质量的内生增长模型，研究两者对经济增长的影响。王明益[32]构建了包含能源要素和时间趋势变量的超越对数生产函数研究山东省能源之间的替代弹性。郝永达[33]采用超越对数成本函数估算了我国八大经济区域资本与能源间的相互替代效应。

3 研究展望

综上所述，近年来在我国能源结构优化方面已经开展了大量的研究工作，成果主要集中在我国能源结构特点及问题、能源结构影响因素、能源结构优化模型及建议对策等方面，但在能源结构优化路径及能源结构优化效果评价方面研究较少，建议未来一段时间对以下几个方面内容加强研究：

1)能源结构转型路径优化研究。能源结构转型是一个漫长而又庞大的系统工程，能源结构转型的可能方式方法也很多，部分学者对美、德典型的能源结构转型路径作了分析比较，以期从中汲取经验教训。但中国与两国有着不同的社会制度、处于不同的发展阶段、能源禀赋特征也不同。因此，结合我国以煤为主的能源结构现状，开展我国能源结构转型路径优化的研究已势在必行，旨在为我国能源行业发展提供借鉴和参考，为我国能源结构转型升级指明方向。

2)能源结构评价体系研究。许多专家学者从多个角度对我国能源结构的不合理性进行分析，但仅限于定性的探讨，缺乏定量的科学评价。构建一套完整的能源结构评价指标体系，对我国能源结构现状及优化效果进行评价，对不同地区的能源结构进行水平比较，对能源优化对策作出定量评估，对我国能源结构转型升级具有重大指导意义。

3)区域经济能源结构研究。现有能源结构问题的研究主要基于国家层面提出，而我国工业化和城市化程度存在较大差异，且能源品种分布不均，考虑区域经济发展，省级区域层面的能源结构研究相对较少。

4)基于碳交易的能源结构优化研究。巴黎协定以来，关于低碳经济、碳约束下能源结构优化的研究越来越多。2018年，全国碳排放权交易市场正式启动，这是促进节节能减排、增强竞争力的制度机遇，也是一个能源结构绿色转型的大好机遇。碳税政策优化我国能源产业结构问题研究对于促进能源结构优化，加速可再生能源替代具有重大理论意义。

4 结 语

1)我国能源结构主要特点为：“富煤、贫油、少气”的能源赋存特点决定我国以煤为主的能源结构和石油对外高依赖度的局面；能源开发利用的科学技术和管理水平较低，以及能源的严重浪费，导致了单位GDP能耗较高；可再生能源核心技术落后，成本高，市场小；能源供求不平衡，资源约束日益加剧；能源价格体系扭曲，资源配置效率低下等。

2)能源结构的预测方法主要包括宏观系统模型、马尔科夫链、多目标决策法、情景分析法、灰色理论等。宏观系统模型、多目标决策法考虑因素较多，构建较复杂，数据获取难度较大；马尔科夫链方法预测能源结构只适用于短期；情景分析法对于宏观情景的设定比较笼统，预测精度难以保证。

3)影响能源消费结构的因素主要包括能源价格、能源禀赋、经济增长、人口、产业结构、能源消耗量、碳排放约束等。综合考虑上述因素，提出切实可行的优化对策，包括优化煤炭定价机制，发展环保洁净煤技术，充分利用天然气资源，合理开发石油资源，大力发展可再生能源，优化和调整区域能源结构、健全法律法规、加强国际合作等。

4)能源结构转型是一个漫长而又庞大的系统工程，结合我国以煤为主的能源结构现状，洁净煤技术是我国能源结构转型过渡的关键，对能源结构转型路径研究，明确洁净煤技术与可再生资源的能源发展技术路线，具有重大现实意义。另外构建能源结构评价体系，不仅理论上能够完善能源结构优化研究系统，还可以对我国能源结构优化工作进行定量评价，具有重大指导意义。