能源利用效率测度方法改进模型及实证分析

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3.0 赵德峰 2024-11-19 11 4 1.76MB 64 页 15积分
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第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 问题的提出
能源战略问题是世界各国普遍关注的一个重要战略问题。随着现代社会经济
的发展和人民生活水平的提高，人类的能源消耗迅速增长，其增长速度大大超过
人口增长速度。在二十世纪的100年里，世界一次能源的年消耗量从20亿吨标准煤
增长到200亿吨标准煤，足足增长了10倍。据能源专家预测，以目前的消耗速度，
地球上已探明的储藏量使用年限不容乐观，其中：煤大约还能维持200年，石油大
约40年，天然气约60年。而且全世界的石油产量，很可能在2020年左右达到峰值，
并从此以后开始下降，人类正面临着日益严峻的能源危机。
因此，世界许多的国家开始关注并着手研究能源的可持续性问题，特别是自
1973年能源危机爆发后，各个国家就特别重视能源和经济的关系问题，其中有一
些国家逐步把对国家能源效率的评价和监控看作其能源战略的一个重要组成部
分。在环境方面，1997年，在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》缔约
方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都
议定书》，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。2009年12月在
丹麦首都哥本哈根举行的联合国气候变化大会则进一步达成了为使全球升温不超
过2摄氏度而减少碳排放的协议，该协议还就发达国家实行强制减排和发展中国家
采取自主减排等相关问题作出了具体的安排。这些都表明了近年来，全球各国对
温室效应和可持续发展问题关注逐渐加深。对和中国一样处于经济持续快速发展
而且能源的消费剧烈增加的发展中国家来说，要减少温室气体排放的同时维持经
济发展，提高能源效率就成为了一项重要的措施，这表明了提高能源效率已经也
成为了保障国家能源安全的一项重要战略举措。国际上越来越多的能源部门或机
构开始致力于能源效率的科学评价指标体系的研究工作。
长期以来，国际上普遍使用能源消费弹性系数和能源强度作为度量能源利用
效率的指标。这两个指标中的能源指的是包括煤、石油、天然气等在内的非可再
生能源和包括水电、风能、太阳能和核能在内的可再生能源，指标中的另一个因
素是国内生产总值。但是如今随着新能源在我国乃至整个国际上的广泛的利用，
为了真实地反映能源的利用效率，集中体现我国的能源消费结构，应该从总的能
源消费量中剔除新能源的部分来考虑能源的利用情况。而且，由于经济发展必然
消耗能源、矿物资源和水资源，因而往往会导致能源、矿产资源和水资源的减少，
与此同时经济发展不可避免的排放废气物质，造成土地、水和空气的污染，导致
能源利用效率测度方法改进模型及实证分析
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环境质量的下降，所以应该把资源环境对经济发展所产生的这些负面影响反映到
其中。本文就通过对两个因素的改进，来改进能源利用效率的测度方法。
§1.2 研究意义
本文对能源发展建设的内在机理问题尤其是如何科学反映能源利用效率统计
测度进行深入系统的研究，改进了能源利用效率的测度方法，其中包括能源消费
弹性系数和能源强度这两个指标，从而能更好地度量能源利用效率，因此具有一
定的学术价值。
本文的现实意义在于应用改进后的能源消费弹性系数和能源强度指标实现能
源利用效率的度量，综合反映了环境和新能源对能源利用效率的影响。运用所得
出的改进后的能源消费弹性系数和能源强度，对我国历年的情况进行的实证研究,
能更真实地反应我国的能源利用现状，能体现出我国能源结构是否合理等情况，
从而为我国合理安排能源结构，制定能源方面的方针政策起到积极的作用。这同
时也为我国建立一种以市场为导向、以传统产业经济为基础、以经济与环境的和
谐为目的绿色经济形式，或是以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式，
进而实现我国经济的可持续发展提供一些参考意见。
§1.3 研究框架
本文内容分六章进行论述，具体如下:
第一章绪论。包括论文的研究背景，意义，结构，研究方法和特色。
第二章阐述了能源利用效率相关理论的国内外研究现状。
第三章对能源利用效率的核算方法进行了改进。首先给出能源的定义和分类，
并分别对可再生能源和非可再生能源的开发和利用现状进行了详细阐述，然后介
绍剔除新能源消费量之后的新的能源消费总量的核算方法。其次介绍剔除了物价
因素并且考虑了资源和环境因素的 GDP（即绿色 GDP）的定义及其核算方法。最
后得出改进后的能源消费弹性系数和能源强度的核算方法。
第四章以第三章为基础和依据，对我国 1997-2007 的能源利用效率进行分析。
首先介绍我国传统的能源消费的现状及特点，计算得出了我国的可再生能源消费
量和不可再生能源消费量，并把不可再生能源消费量与传统的能源消费总量进行
了简单比较；其次，计算得出了我国的实际 GDP，之后分析了我国资源损耗和环
境污染的情况，并最后计算得出了我国的绿色 GDP；再次，综合前面计算得到的
我国可再生能源消费总量，不可再生能源消费总量和绿色 GDP 最终得出绿色能源
第一章 绪论
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消费弹性系数，绿色能源强度和非绿色能源消费弹性系数，非绿色能源强度，并
将其分别与传统的能源消费弹性系数和能源强度进行比较分析；最后，运用统计
软件 SPSS 和EVIEWS 对我国长期情况下的能源利用效率进行分析，并对我国 2020
年的能源利用效率进行简单预测。
第五章，政策方面的建议。依据分析的结果就如何提高我国能源利用效率提
出一些对策和建议。
第六章，结论与展望。归纳本文的结论，指出本文中存在的局限性，并对今
后的研究工作进行展望。
具体框架如图 1-1:
第一章 绪论
研究的背景、意义、内容、方法和创新点
第二章 国内外相关理论研究
国内外能源效率相关理论的研究综述
第三章 能源利用效率测度
方法的改进
对能源强度和绿色能源弹性系数两个指标
进行了改进
图 1-1 论文框架图
计算并分析我国的能源利用效率，同时对未
来的能源利用效率进行预测
就如何提高我国能源利用效率提出一些对策和
建议
归纳全文，展望未来
能源利用效率测度方法改进模型及实证分析
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§1.4 研究方法
（1）用价值估计的方法，对损耗的自然资源和环境成本的价值进行估计。
（2）在应用改进后的能源消费弹性系数时，利用实证分析方法，运用 SPSS
和Eviews 统计软件对我国能源利用的情况进行分析。
（3）运用比较分析法，将改进后的能源消费弹性系数和能源强度与我国传统
的能源消费弹性系数和能源强度进行比较分析。
§1.5 创新点
本文从方法论的角度对能源利用效率的指标进行了改进，即考虑了能源消耗
量的核算中新能源的因素，同时用绿色 GDP 替代传统意义的 GDP，并应用新的能
源消耗弹性系数和能源消费强度，计算得出了 1997-2007 年我国的（非）绿色能源
消耗弹性系数和（非）绿色能源强度，为今后开展能源消耗弹性系数和能源强度
的核算提供新的方法。
第二章 能源利用效率的国内外理论支撑
5
第二章 能源利用效率的国内外理论支撑
§2.1 国外相关研究现状
能源效率对实现可持续发展目标具有非常重要的意义。如今国际上普遍使用
“能源效率”来代替在20世纪70年代能源危机后提出来的“节能”。Encyclopedia
Britannica(1974)对效率的定义是“经济学中产出与生产所需投入的比例”[1]。也就
是说，它把能源效率解释为经济系统的产出与作为生产要素的能源投入的比例。
在1995年出版的《应用高技术提高能效》中，世界能源委员则把“能源效率”定
义为“减少提供同等能源服务的能源投入”。美国学者Paterson（1996）则提出:
“能源效率是指使用较少的能源可以提供相同的活动或服务”[2]。Ishiguro and
Akiyama（1995）的研究认为:“能源效率概念特指一个经济体中提供能源服务所
需的能源量”，他把整个经济体中能源服务与经济增长和能源效率联系起来，并
且用一个公式把它们之间的关系表示出来[3]。公式如下：
△N／△G=（△N／△N
S
）×(△N
S
／△G）
其中△N为能源消费，△G为经济产值，△N
S
为能源服务需求水平。
博舍别叶夫(Bosseboeuf D)（1997）等则从两方面定义了的能源效率：经济上
的能源效率和技术上的能源效率[4]，其中前者指的是用相同或更少的能源获得更多
产出或更好的生活质量，后者则是指由于生活方式的改变、技术进步或者是管理
的改善等从而导致特定能源使用的减少。
亚太能源研究中心(APERC)（2000）指出，能源效率指标的基本任务是后果评
估、目标评价和在同等群体中的相对形势评估[5]。它认为能源效率指标可以在对不
同的能源方面的政策、项目和节能投资等进行评价的基础上，比较分析过去和未
来的发展情况，从而可以得出当前的状况，这为更加有效地推广技术和工序方法
提供了帮助。同时，还可以通过建立能源效率指标，在剔除外部影响的基础上，
比较相似的能源消费过程，从而能够相对静态的分析并确定相对的改善的空间和
发展的潜力。
经过国际能源组织和国家能源管理者的多年合作和努力，很多国家和部门已
经基本建立了能源效率指标框架。国际能源组织（1997）提出了一个指标金字塔，
说明了能源效率指标概念上是从金字塔顶部向下逐步分解[6]。Phylipsen等（1998）
在前面的基础上稍作了修改，进一步说明了数据的集合水平对应相应的能源效率
分析水平[7]。
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总而言之，不同领域国外的专家和学者对能源效率这个概念的理解和其所给
出的评价指标是不一样的。但概括地讲，能源效率评价指标可分为三大类：物理
意义下的热力学指标、经济意义下的实物型指标和经济意义下的价值型指标[8]。
从宏观上来说，我们比较常用的是价值型能源效率指标，而以下两种则是我
们最常采用的。一个是单位国内生产总值能源耗指标，也就是我们所说的能源强
度，通常我们可以用能源消费总量与国内生产总值的比值来表示，我们可以将其
作为从最宏观层面上对能源效率的变动情况进行的评价的指标；另一个就是能源
消费弹性系数指标，它也是一个宏观指标，通常我们将其用能源消费年平均增长
率与国内生产总值年平均增长率的比值来表示。一般来说，这两个值越低就表示
能源效率越高。这两个指标比较而言，能源消费弹性系数更适合不同的国家或者
不同的地区之间的能源效率的比较，但在指标的稳定性方面能源强度更好。
§2.2 国内相关研究现状
在国内，各专家和学者的研究则主要集中在对能源消费弹性系数这个指标的
定义和改进方面。
首先，按照定义，我们可以通过三种方法确定能源消费弹性系数[9]：第一种方
法是逐年计算法。该方法是在收集年度数据的基础上通过计算当年的能源消费增
长率和经济增长率的比值来计算当年的能源消费弹性系数。该方法较为常用，但
是仍存在问题，其计算出来的结果往往不稳定，甚至波动极大，从而不能及时发
现问题并进行调整；第二种方法是算术平均法。该方法的计算方法与第一种方法
基本相同，不同的是该方法所取数据的时间长度为一段时间，这个时间长度不只
是局限于一年，可能几年或者十几年；第三种方法是几何平均法。该方法又称平
均速度增长法或水平法，该方法是基于一定的时间间隔内平均增长速率来计算的，
也就是通过计算该时期内的能源消费年均增长速度与国民经济生产总值年均增长
速度的比值来确定能源消费弹性系数。我们可以发现后两种方法也存在一定的局
限性，用后两种方法求得的能源消费弹性系数只取决于初始年份及期末年份的数
据，并不反映中间年代的变化。
黄湘宁（1997）提出以一次能源消费量年增长速度与国民经济年增长发展速
度的比值这一相对变化率的计算方法来替代原有的能源消费弹性系数的计算方法
[10]。他认为伴随着各类产品质量的逐渐提高和产品结构的逐步调整，许多高附加
值的产品出现了。与此同时，人们的节能意识不断增强，这使得我国的经济增长
的同时能源消费却有逐渐下降的趋势，这使得能源消费弹性系数这个指标为负数，
从而不能反映出能源消费与经济增长的之间的内在关系，进而也就不能使用计算
第二章 能源利用效率的国内外理论支撑
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得到的能源消费弹性系数对国家或地区的经济发展和能源需求进行预测和指导。
而新的替代指标不论是从直观性，适用范围还是从可比性都比原来的指标更好，
当能源消费增长速度和经济增长速度有一方出现负值或增长率为零时，新的指标
仍然可以客观、真实地反映能耗和经济发展这两个经济量的相对关系。
其次，还可以用能源强度法来计算能源消费弹性系数[9]。由前面的分析可知,
能源强度是指一个国家单位国内生产总值所消耗的能源，即单位国内生产总值所
消耗的能源量。该方法将能源消费弹性系数视为一个函数，该函数就可以由能源
消费量、经济增长量和能源强度这三个变量来表达，具体表达式如下：
E=
G
N
×
0
0
N
G
=
G
N
×
0
1
D
其中△N表示能源消费增量，△G表示经济增量，D
0
表示基年的能源强度。由
此可见，在已知基年能源强度的条件下，通过能源强度法可以得到能源消费弹性
系数。这表明了能源强度是与能源消费弹性系数密切相关的一个指标值。
在此基础上，韩智勇（1993）等提出了基于结构份额与效率份额的能源强度
分析方法[11]，他将能源消费量(万吨标准煤)和国内生产总值(亿元人民币)分别按
照三次产业进行分解，进而得出总体能源强度为各产业的能源强度的加权值，权
重为该产业产值占国内生产总值的比重，具体表示如下：
E=∑E
i
Y
i
其中: i= 1，2，3；E为总体能源强度，E
i
表示第i次产业的能源强度，Y
i
表示
第i次产业产值占国内生产总值的比例。由该公式推断出总体能源强度主要取决于
两个因素,一个是各产业的能源强度, 另一个是产业结构，它们分别反映了各产业
能源利用效率的高低和在国民经济总量中所占的比重。
史丹（2003）等也提出了产业结构变动与经济增长互为因果, 能源消费的变
动不仅是由于经济增长的拉动,而且也受产业结构的影响[12]。在这基础上还计算了
加入结构因素的能源弹性系数。
再次，还可以用计量模型法计算能源消费弹性系数。首先设一个函数,
㏑Q=M
0
+M
1
㏑P
t
+M
2
㏑Q
1
_
t
+S
t
其中，Q为需求量，P为价格水平。在该模型中回归系数本身就是弹性，所以
Q关于P的短期弹性和长期弹性分别为M
1
和M
1
/（1-M
2
），当我们用GDP替换P，
与些同时用能源消费量替换Q，那么就能得到能源的短期和长期收入弹性系数，即
上面所述的能源弹性系数[9]。然而，由该模型所得出的能源弹性系数仍然有不少问
题，比如说在各种能源特别是石油方面的适用性方面以如何选择回归期方面仍有
摘要：

第一章绪论1第一章绪论§1.1问题的提出能源战略问题是世界各国普遍关注的一个重要战略问题。随着现代社会经济的发展和人民生活水平的提高，人类的能源消耗迅速增长，其增长速度大大超过人口增长速度。在二十世纪的100年里，世界一次能源的年消耗量从20亿吨标准煤增长到200亿吨标准煤，足足增长了10倍。据能源专家预测，以目前的消耗速度，地球上已探明的储藏量使用年限不容乐观，其中：煤大约还能维持200年，石油大约40年，天然气约60年。而且全世界的石油产量，很可能在2020年左右达到峰值，并从此以后开始下降，人类正面临着日益严峻的能源危机。因此，世界许多的国家开始关注并着手研究能源的可持续性问题，特别是自...

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