我国工业能源强度变动的影响因素分解分析——基于LMDI分解法

刘 叶，王 磊

(1. 南开大学 国际经济研究所，天津 300071; 2. 天津市生物工程职业技术学院，天津 300462)

我国工业能源强度变动的影响因素分解分析
——基于LMDI分解法

刘 叶1，王 磊2

(1. 南开大学 国际经济研究所，天津 300071; 2. 天津市生物工程职业技术学院，天津 300462)

本文首先重新定义了能源强度的概念，在此基础上，将终端能源消费定为考察对象，采用LMDI分解方法，将工业整体能源强度变动分解为能源消费结构调整、行业调整、部门调整和技术变动四部分。研究表明，技术变动是影响我国工业能源强度最主要的因素，行业结构和部门结构变动次之，而能源消费结构调整对工业行业能源强度变化的影响并不明显。因此，政府通过制定相应的产业发展政策，出台措施鼓励工业企业提高技术水平，有助于推动我国工业节能事业的发展。

能源强度；LMDI分解；结构调整

引言

改革开放至21世纪伊始，我国在较长的时间内经济快速增长与能源强度递减并存。这一问题引起了国外学者对中国统计年鉴经济增长相关统计数据和能源消费量的真实性和可靠性的质疑[1]。而进入新世纪之后，能源强度却一转下降趋势反而大幅攀升，再次激起了政府和学者对中国能源强度问题的关注。到底中国能源强度经历着怎样的变化？背后的影响因素主要有哪些？深入研究这一问题，对我国经济社会可持续发展具有十分重要的指导意义。

本文首先界定能源强度的概念——能源强度是单位增加值的能耗水平。从国家(或地区)总体来看，能源强度等于该国(或地区)GDP总量与能源消费总量之比；从产业(或部门或行业)层面来看，能源强度等于该产业(或部门或行业)的增加值与能源消费量之比。在此强调指出：一、能源强度指的是单位增加值而并非单位产出的能耗水平，以克服重复计算带来的影响。例如，随着垂直非一体化形式的发展，外包作为一种新兴业态逐渐流行起来，若采用“单位产出能耗水平”的计算方法，受重复计算的影响，境内外包往往导致总产出水平被人为高估，进而能源强度被人为低估。二、本文所考察的能源消费量为终端能源消耗量，而不包括加工转换损失和运输损失。本文认为：在终端，单位增加值所耗费的能源多少才能真正反映能源强度高低。同时，本文所考察的能源仅包括商业能源，而未考虑柴薪、秸秆等非商业能源。

一、研究现状

国内外对我国工业能源强度的定量研究成果基本包括指数分解和实证研究两大类。

在实证分析方面，Fisher-Vanden[2]利用1997-1999年的工业企业面板数据，得出促使中国能源消费强度下降的因素包括能源相对价格的上升、企业产权改革、能源研发支出和产业结构调整等。李廉水和周勇[3]以1993-2003年间35个工业行业为样本，用非参数的DEA-Malmquist生产率方法对全要素生产率(TFP)进行分解，并将广义技术进步分解为科技进步、纯技术效率和规模效率三部分，然后采用面板技术估算了这三个部分对能源强度的影响作用。此后，魏楚和沈满洪[4] [5]将整个国民经济体系作为研究对象，以能源、资本和劳动为生产投入的三要素，沿用DEA方法分解出能源技术效率指标，同时将结构调整划分为产业结构、工业结构、产权结构、要素结构和能源结构五种要素，然后基于1995-2006年29个省、市及自治区面板数据来考察结构调整对能源技术效率的影响。

指数分解方法能够将能源强度变化分解为结构调整和技术变动两种因素，为分析能源强度变化背后的影响因素提供了非常重要的分析框架。具体来看，指数分解方法主要有Laspeyres、Divisia、Paasche、Fisher等, 而在应用研究中采用Laspeyres和Divisia分解方法的最多，Laspeyres完全分解和对数平均Divisia分解由于没有分解剩余且易于计算，而受到学者的广泛青睐。在指数分解方面，吴巧生、成金华[6]以及齐志新、陈文颖[7]均运用Laspeyres指数分解方法以我国整个国民经济体系作为研究对象，将其分为第一、二、三产业，以此来考察1980-2004年间我国能源强度的变动及其影响因素，研究表明，我国能源使用效率大幅提高，其主要受各产业能源使用效率提高的影响，而结构份额对能源消耗强度的影响较小，甚至少数年份影响作用为负。

二、本文研究思路

本文认为上述研究主要存在以下问题：

一是能源强度概念理解存在偏差，导致指数分解和实证分析指标选取不合理，进而影响估计结果。国内外很多学者将能源强度等同于总产值与能源消费总量之比，这是不科学的(上文已经提到，在此不再赘述)。二是在能源强度指数分解方面，很多学者或忽视了能源替代的问题，或存在因国民经济分解层次较低而导致的结构调整作用低估[2]。另外，还有部分研究存在因采用的分解方法不善而导致参差处理不合理或无法解释的问题，进而导致能源强度分解存在较大偏差。三是通过非参数DEA和DEA-Malmquist生产率方法分解出技术进步，然后考察其对能源强度的影响，这种方法本身就备受质疑[8]，以此为基础对能源效率进行回归分析，其结果的合理性令人难以置信。

在终端能源消费数据方面，我国统计年鉴中仅对工业的终端能源消费有统计；在增加值数据方面，我国统计年鉴中对第一产业的增加值一直没有统计。为此，本文仅对工业整体能源强度变化的影响因素进行考察。

本文借鉴Chunbo Ma和David Stern[9]的LMDI(对数平均的Divisia指数)分解方法，这种方法是一种完全分解法，不存在分解剩余无法解释的问题。本文应用其LMDI分解方法，将工业整体能源强度影响因素分解为：能源替代作用、行业调整作用、部门调整作用和能源利用技术变动的作用。

本文将我国工业分为10个部门39个行业。其中，按照部门性质，本文的部门以及相应行业的具体分类如表1所示：

表1工业10部门39个行业的分类

说明：由于“其他采矿业”、“木材及竹林采运业”、“其他制造业”“废弃资源和废旧材料回收加工业”等四个行业的工业增加值和终端能源消费，2002年以前或没有统计，或二者统计口径不一致，因此，2002年以前的相关统计数据均未包括上述四个行业。

此外，为了考察不同能源类型间的替代作用，终端消费能源被分为油品、煤、天然气、电力和其他五大类，其中，煤包括原煤、洗精煤和其他洗煤，油品包括原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气以及其他石油制品，电力包括水电、核电以及煤和天然气发电等，其余的均包括在其它内(如焦炭、焦炉煤气、其他煤气和焦化产品以及热力)。

三、指数分解方法和样本指标说明

工业能源强度具体分解如下：

(1)

式中：E为工业整体的能源消耗量；Ejkm为j部门的k行业能源消费中第m种能源消费量；Ejk为j部门k行业能源消费总量；AVjk为j部门k行业增加值；AVj为j部门总的增加值；AV为工业总增加值。

(1) 式两边同除以AV，则有：

(2)

式中：I为工业总体能源强度；Fm为能源消费结构，即在j部门的k行业能源消费中第m种能源消费所占比重；Ik为能源利用技术水平，即j部门的k行业的能源强度；Sk为行业结构，即k行业增加值在相应的j部门中所占比重；Sj为部门结构，即j部门增加值在整个工业中所占比重；

将(2)式对时间t进行微分后改写为增长率的形式，再对时间从t-1到t期进行积分，得到：

(3)

ΔI表示工业整体能源强度的年度变化，ΔIfm,ΔItec,ΔIind,ΔIset分别表示能源消费结构变动、能源利用技术变动、行业结构变动和部门结构变动。

具体数据指标包括：我国工业39个行业历年终端能源消费量和工业增加值。由于从1998年开始，中国工业统计范围改为全部国有企业及年产品销售收入500万元以上企业，工业产品数据没有再按全社会口径范围进行统计。另外，1998年和2004年工业39个行业的工业增加值数据无法找到，因此本文样本涉及的时间区间为1999-2007年(2004年除外)，全部数据取自2000至2008年的《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》及《中国城市(镇)生活与物价年鉴(2006)》。为了保证统计结果的可比性，我们把以当年价格统计的各行业工业增加值均按1998年该行业产品不变价格进行调整(对于某些年份没有相应物价指数统计的行业未进行此项调整)，不同类型的终端能源消费折合成标准煤，行业终端能源消费总量的统计采用电热当量法。

四、分解结果及基本分析

1. 能源强度年度变化

从工业整体来看，1999-2007年间，年度变化均呈下降态势。这意味着，工业部门每增加1元需要耗费的能源量年均下降0.03千克，这体现了能源消费结构调整、能源利用技术变动、行业结构调整、部门结构调整的共同作用(详细情况，如表2所示)。

表2 1999-2007年间能源强度变化的分解结果

从表2可以看出，在1999—2000年后，能源强度下降速度趋缓。笔者认为，这一方面与我国工业化进程加快和重化工业的加速发展有关；另一方面，与技术进步速度趋缓有关。

2. 能源消费结构变动效应

能源消费结构变动在2005-2007年间对能源强度下降的作用微乎其微，在其他年份的作用也很微弱。因为一方面，不同能源消费占能源消费总量的比重变动较小，以煤炭为例，在1999年，煤炭在能源消费当中所占比重为38.9%，在2000-2003年间呈下降趋势，而在2003-2005年间呈上升趋势，从2002年30.0%上升到2005年达33.6%，之后呈下降趋势，到2007年下降到28.1%，但总的来看，1999-2007年间，煤炭在总的能源消费中年均下降速度仅为1.4%。

另一方面，不同行业的产品能源消费结构变动不大，以能源消费量最大的黑色金属冶炼及压延加工业为例，其煤炭、天然气、电力、油品和其他能源消费分别从1999年的18.7%、0.1%、8.6%、3.9%和68.7%，到2007年分别调整为10.7%、0.5%、11.7%、1.1%和75.9%，年均变化量仅在0-1%范围内波动。

3. 技术变动效应

在影响能源强度变化的诸多因素中，技术变动都是最大的影响因素。

2005-2006年间，由于各工业行业能源强度普遍表现为小幅上升，导致此期间技术变动表现为负技术进步。除了2005-2006年间，技术变动均表现为技术进步，即不同行业的产品总体上单位能耗水平在下降，而且技术进步效应在1999-2000和2000-2002年间表现尤为突出，贡献率均在90%以上。例如，我国乙烯综合能耗从1980年2013 kgce/tn(约为日本的2倍)，1995年下降到1277 kgce/tn，至2003年下降到889.8 kgce/tn(约为日本的1.4倍)；吨钢能耗水平从1980年1201 kgce/tn(约为美日英等发达国家的1.5倍)，1995年下降到976 kgce/tn，2003年下降到726 kgce/tn(略高于同期日本吨钢能耗水平)。

但是，很显然，与上世纪90年代末相比，进入新世纪以来，技术进步的作用在减弱。一方面，从技术供给方面看，可能受研发能力的制约，技术进步的空间在缩小；另一方面，从技术需求方面看，可能受更新技术设备成本较高的影响，高新节能技术的需求仍然有限。

4. 部门结构调整效应

部门结构调整是影响能源强度变化的又一重要因素。在2003-2005年间，煤炭工业、油气及核燃料工业和金属冶炼等三大高能耗的工业部门在工业体系中所占比重明显上升，导致部门结构调整效应推动了能源强度的提高。除2003-2005年间外，部门结构调整对能源强度的下降具有推动作用，尤其在2005-2006年间，究其原因，也主要是与上述三大高能耗部门在工业体系中所占比重不同程度的下降有关。

统计数据显示，在1999-2007年间，“石油加工、炼焦及核燃料加工业”、“煤炭开采和洗选业”、“有色金属矿采选业”、“黑色金属冶炼及压延加工业”、“有色金属冶炼及压延加工业”以及“化学原料及化学制品制造业”等6个重工业化部门在快速扩张，以2003年-2004年间为例，上述部门的总产值增长速度就分别达到31%、48%、37%、42%、43%和34%。此六部门显然属于重要的能源和原材料相关的生产部门，其快速扩张是适应我国工业化进程加快和重工业迅速发展的需要。由于此六部门的能源强度一直在整个工业体系中居于最高水平，这必然会直接引发能源消费量的急剧扩张，以及能源强度下降速度趋缓。

5. 行业结构调整效应

在1999-2000和2003-2005年间，行业结构调整对能源强度下降具有一定的推动作用，但是贡献率很低，作用微乎其微。除此之外，行业结构调整对能源强度的影响均表现为提升作用。例如，在2005-2006和2006-2007年间，“非金属矿物制品业”、“有色金属冶炼及压延加工业”、“化学原料及化学制品制造业”、“金属制品业”、“黑色金属矿采选业”、“ 交通运输设备制造业”等能源消耗较大的行业在其所在部门中所占比重相对上升，导致能源强度略微提高。但是从绝对量上看，行业结构调整的影响最高仅为0.0452，实质影响很小。这或许表明，我国行业结构调整的政策尚未发生有效作用。

五、结论与启示

工业能源强度变化取决于能源消费结构、行业结构、部门结构以及技术水平。其中，技术水平是最主要的影响因素，部门结构变动对能源强度变化的影响次之，行业结构和能源消费结构对工业行业能源强度变化影响并不明显。为此，本文给出如下政策建议：

1. 提高每个行业的技术水平，是降低我国能源强度的关键所在。“化学原料及化学制品制造业”、“非金属矿物制品业”、“黑色金属冶炼及压延加工业”、“石油加工、炼焦及核燃料加工业”和“有色金属冶炼及压延加工业”等行业基本上是能源消耗最大和能源强度最高的五大行业，鼓励这些行业积极开展高新节能技术的研发创新，并采用先进的生产技术，降低能耗水平，是缓解我国当前能源紧缺的重要手段。

2. 制定有效的产业发展政策，深化行业调整规划，发挥经济政策的宏观调控和引导职能，有助于抑制我国工业能源需求的过快扩张。在工业化过程中，重化工业的快速扩张必然会引发能源消费需求急剧扩大。政府可以通过制定产业发展政策，积极鼓励“交通运输设备制造业”、“通信设备、计算机及其他电子设备”、“医药制造业”等附加值相对较高而能源强度相对较低行业的发展，降低工业体系部门结构和行业结构不合理对能源形成的过度依赖。

[1] Jonathan E.Sinton. Accuracy and Reliability of China’s Energy Statistics[J].China Economic Review. 2001(12):373-383

[2] Fisher-Vanden.Karen,Jefferson.Gary.H.Liu,Hongmei.Tao,Quan .What Is Driving China’s Decline in Energy Intensity?[J].Resoure Energy and Economics,vol.28, 2006: 77-97

[3] 李廉水,周勇.技术进步能提高能源效率吗？——基于中国工业部门的实证检验[J].管理世界,2006(10):82-89

[4] 魏楚,沈满洪.能源效率及其影响因素:基于DEA的实证分析 [J]. 世界经济,2007(08):66-76

[5] 魏楚,沈满洪.结构调整能否改善能源效率——基于中国省级数据研究[J].世界经济,2008(01):77-85

[6] 吴巧生，成金华.中国能源消耗强度变动及因素分解:1980-2004 [J].世界经济,2006(10):34-40

[7] 齐志新,陈文颖.结构调整还是技术进步?——改革开放后我国能源效率提高的因素分析[J].上海经济研究,2006年(06):8-16

[8] 林毅夫,任若恩.东亚经济增长模式相关争论的再探讨[J].经济研究,2007(08):4-11

[9] Chunbo Ma.David I. China’s changing energy intensity trend: A decomposition analysis[J]. Energy Economics ,issue 3,vol.30 ,2008:1037-1053

DecomposingAnalysisofInfluencingFactorsofChina’sIndustrialEnergyIntensity

LIU Ye1, WANG Lei2

(1.Institute of International Economics,Nankai University,Tianjin 300071,China;2.Tianjin Institute of Biological Engineering,Tianjin 300462,China)

This paper first defines the concept of energy intensity. By using LMDI decomposition methods, the paper decomposes the change of overall industrial energy intensity into the the energy consumption structural adjustment, technical change, sector structure and industry structure adjustment.This study shows that the technical change is the most important factor in influencing China’s industrial energy intensity, and the change in industry structure and departmental structure ranks the second, while the structural adjustment of energy consumption to influence the change of industrial energy intensity is not obvious. Therefore, the government makes relevant policies for the development of industries and introduces measures to encourage industrial enterprises to improve their techonology. This helps to promote the development of energy saving industry.

energy intensity；LMDI decomposition；structural adjustment

2009 - 06 - 11

2009 - 10 - 13

1.刘叶(1982-)，女，南开大学国际经济研究所博士生；

2.王磊(1979-)，男，天津市生物工程职业技术学院讲师。

F407.2

A

1009-105X(2009)04-0066-05