能源经济学第4章-能源效率.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,能源经济学,第四章 能源效率,1,目录,4.1,能源效率的内涵,4.2,能源效率的测度,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.4,能源强度的分解,2,目录,4.1,能源效率的内涵,4.2,能源效率的测度,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.4,能源强度的分解,3,4.1,能源效率的内涵,所谓,“,效率,”,，通常指产出量与投入量的比值。,世界能源理事会,认为，能源效率是能源的服务产出量与能源使用量（或投入量）的比值。,实际工作中,，有时采用相对效率概念，评价对象之间进行横向比较，或者评价对象自身进行历史比较；有时也采用目标能源消费量与实际能源消费量的比值，该比值越接近于,1,，则表明效率越大。改善能源效率就是要以尽可能少的能源投入来获得尽可能多的服务产出量。,目前各界对能源效率概念的认识基本上是一致的。但是，,能源效率的内涵，仍然是值得深入讨论的问题。,4,4.1,能源效率的内涵,能源效率不是一个孤立地度量结果，它,与经济、社会、环境、技术等密切相关,。,5,能源效率,经济,社会,环境,技术,4.1,能源效率的内涵,能源效率分析的原则,成本或利润原则,支出或效用原则,供应保障原则,可持续利用原则,能源效率的内涵在于,所消耗的能源量对于维持或促进整个经济、社会和环境系统可持续发展的贡献量,。,6,4.1,能源效率的内涵,在不同的发展阶段，对,“,贡献量,”,的理解和度量也会有所不同。,7,(1),在宏观层面上，能源效率的涵义不仅于它的工程技术或热力学方面的效率涵义。,更在于它的经济、社会和环境系统可持续发展涵义。,(2),改善能源效率，不仅可以体现在用能设备的改进方面。,还可以体现在其他诸多方面，即便在一些常用的能源效率统计指标中未能体现出来。,(3),有些能源活动，尽管直接带来的服务产出量没有变化、消耗的能源量也没有变化，但是对于维持或促进可持续发展做出了更多贡献，也可以视为改善了能源效率。,目录,4.1,能源效率的内涵,4.2,能源效率的测度,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.4,能源强度的分解,8,4.2,能源效率的测度,能源效率指标在能源效率政策制定和评估中扮演着重要角色。在实践中，通常力图采用,一个一维指标,来刻画能源效率。,该指标应该力求达到以下三点：,9,能涵盖大部分信息,不会出现较大偏误,能满足通常的应用需求,4.2,能源效率的测度,满足上述三点的能源效率指标,，在有的情况下是不可接受的,，因为：,采用不同的测度方法或指标，对能源效率的度量值可能不同，特别是在进行国际或区域比较时；,在很多情况下，采用单位产值能耗或单位增加值能耗等指标，只是从统计核算上得到能耗水平结果，所获取的信息量也很有限，并不,具有决策支持的功能。,采用不恰当的测度指标，还可能会导致不同的用能行为。,10,4.2,能源效率的测度,11,（,1,）,每种能源效率测度指标都是隐含了一定的假设条件，都有其优缺点和适应范围。,（,2,）,从能源效率的内涵来看，服务产出不仅要核算有用量（,+,），也要核算有害量（,-,），关键是看对于维持或促进整个经济、社会和环境系统可持续发展的贡献量。,（,3,）,能源投入是异质的，各类能源还是不完全替代的。,（,4,）,各国的资源禀赋、基础条件和发展阶段不同，很难准确地、定量地判断我国的单位,GDP,能耗是发达国家的多少倍。,4.2,能源效率的测度,（,1,）,每种能源效率测度指标都隐含了一定的假设条件，都有其优缺点和适应范围,不同的应用领域有不同的核算方法，由此会有不同的能源效率测度指标。,每种指标都是基于一定的假设条件，都有其优点，也有其局限性。如果这些假设条件远未满足，则可能对能源效率测度造成较大偏差，形成错误或者有偏误的判断，从而可能造成决策失误。,在实践中，,具体采用什么方法，还依赖于数据的可获得性。,目前常用的能源效率指标有单位,GDP,能耗、单位总产值能耗、单位增加值能耗、单位产品能耗、工序能耗等，这些指标也都基于了一定的假设。,12,4.2,能源效率的测度,（,2,）,从能源效率的内涵来看，服务产出不仅要核算有用量（,+,），也要核算有害量（,-,），关键看对于维持或促进整个经济、社会和环境系统可持续发展的贡献量,在一国或地区的宏观测度中，服务产出一般用国内（地区）生产总值指标；对于一个行业或部门，一般采用总产值或增加值指标；对于一个具体的产品，一般采用产量指标。,由于各国的服务产出结构不同，即使总产值或增加值数值相同、技术发展水平相同，对能源的消耗量也会大不相同。在很多情况下，由于客观条件的制约，也可能导致服务产出量差别较大,。,13,4.2,能源效率的测度,（,3,）,能源投入是异质的，各类能源是不完全替代的,从能源投入的角度来看，能源效率的大小或者优劣，取决于如何度量能源投入量。要提供同样能源服务量，可以有不同的能源投入结构。,在市场经济环境下，各类能源的差异在一定程度上可以通过,相对价格,来体现；各类能源存在一定的替代弹性，这种,替代弹性往往也不是恒定的,。,在核算能源投入量时，更加科学的方法是,不仅要考虑各类能源所蕴含的,“,能量,”,，还要考虑它们的相对价格、成本和不完全替代性。,14,4.2,能源效率的测度,（,4,）,各国的资源禀赋、基础条件和发展阶段不同，很难准确、定量地判断我国的单位,GDP,能耗是发达国家的多少倍,目前在单位产出能耗的国际比较方面，结论存在较多差异。按照世界银行,(WorldBank,2009),和国际能源署,(IEA,2009),的数据，依据汇率法，,2007,年我国的单位,GDP,能耗是美国的,4,倍多；而依据购买力平价法（,PPP,）则仅比美国高出,70%,（采用新调整的购买力平价系数）。,现有研究结论的差异有基础数据质量、统计口径、能源及原材料质量、数据可获得性等方面的原因，也有研究方法不尽科学合理的原因。,15,目录,4.1,能源效率的内涵,4.2,能源效率的测度,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.4,能源强度的分解,16,4.3,能源效率的测度指标与方法,常见能源效率测度指标,能源宏观效率,能源实物效率,能源物理效率,能源价值效率,17,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.3.1,能源宏观效率,4.3.2,能源实物效率,4.3.3,能源物理效率,4.3.4,能源价值效率,18,4.3.1,能源宏观效率,在测度一个国家、地区或行业的总体能源效率水平时，目前最常用的是,单位,GDP,能耗,这一宏观指标，通常也定义为,“,能源强度,”,，这里将其,倒数,定义为能源宏观效率,(,energy macro-efficiency,),。,单位增加值能耗越低，能源宏观效率就越高。,19,4.3.1,能源宏观效率,在有些文献中，有时把单位,GDP,能耗的倒数定义为,“,能源生产率,”,。严格来讲，二者是略有区别的。,在计算单位,GDP,能耗时，包含了居民生活直接用能；在计算能源生产率时，从生产法,GDP,核算的角度来看，不包括居民生活直接用能。在我国，由于居民生活直接用能所占比重较小，能源生产率与单位,GDP,能耗倒数的差别很小，在地区的横向或纵向比较中，通常不会造成较大偏误。,20,4.3.1,能源宏观效率,能源宏观效率是一个有偏的测度指标，没有考虑到能源与其他要素的替代弹性。,为了克服或减少上述局限性，有时需要采用其他能源效率指标。,从微观经济学的视角来看，有的文献把能源宏观效率称为,“,能源经济效率,”,有些不恰当。,21,4.3.1,能源宏观效率,从生产法,GDP,的核算视角来看，,GDP,是各行业增加值的累计值，,能源消耗总量也是各行业能耗的累计值，而且各行业还可以进一步分解，直至到产品层次。,只要数据可获得，能源宏观效率的变化必然可以分解为产业结构的变化和各行业内部宏观能源效率的变化，即通常所指的结构份额和效率份额。,Divisia,方法是迄今为止最好的一种的指数分解方法。,Trnqvist,指数法是其离散化的处理形式之一。,Diewert(1976),在研究指数理论时已严格证明，对于线性齐次超对数生产函数和单位成本函数，,Trnqvist,数量指数和价格指数均是准确的（,exact,）。根据定义，在只考虑生产用能时，能源宏观效率满足线性齐次性假设,。,22,4.3.1,能源宏观效率,在国际比较中，由于国际货币体系的原因，经济产出量要换算成同一货币单位进行度量。通常的转换方法有,市场汇率法（,MER,）和购买力平价系数法（,PPP,）,等。,理想地讲，,PPP,法更合适，但是其测算比较困难。简单地直接把国内外数据放在一起进行比较，得到的结论有时并不科学或者全面。,23,4.3.1,能源宏观效率,简单地直接把国内外数据放在一起进行比较，得到的结论有时并不科学或者全面。例如，,依据汇率法，,2007,年我国的单位,GDP,能耗为,5.78,吨标准油,/,千美元（当年价格），是,OECD,国家的,3.8,倍；如果依据世界银行的,PPP,数据，则为,2.75,吨标准油,/,万美元，是,OECD,国家的,1.7,倍。,右图,是两种不同货币转换方法下的,“,金砖,五,国,”,和部分,OECD,国家单位,GDP,能耗，发达国家多数是在,45,对角线附近，但中国、印度等发展中国家离对角线距离较远。,24,金砖,五,国和部分,OECD,国家,2016,年单位,GDP,能耗,(IEA,，,2018b),4.3.1,能源宏观效率,耶鲁大学的,Nordhaus(2007),针对汇率法和基于世界价格的,PPP,法存在的问题，提出了一种介于二者之间的,Superlative-PPP,法,，用于全球能源,-,经济,-,环境建模。,25,4.3.1,能源宏观效率,2007,年,12,月，世界银行发布了,2005,年全球国际比较项目（,ICP,）的研究结果，对之前的,PPP,系数进行了修订。,发达国家市场的一体化程度较高、统计体系相对完善，使用,PPP,系数对发达国家的单位,GDP,能耗进行比较，结果相对可靠。,在使用世界银行的,PPP,数据对中国与发达国家的单位,GDP,能耗进行比较时，得到的序数值相对有意义，而基数值的意义相对较小。,26,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.3.1,能源宏观效率,4.3.2,能源实物效率,4.3.3,能源物理效率,4.3.4,能源价值效率,27,4.3.2,能源,实物,效率,定义：,通常把所采用的单位产品能耗、工序能耗定义为,能源实物效率,(,energy physical efficiency,),例如吨钢综合能耗、吨钢可比能耗、吨炼铁能耗、发电煤耗、吨水泥能耗等。,28,4.3.2,能源,实物,效率,能源实物效率,比较适合用于具有相同生产结构的企业间进行比较，反映微观经济组织的技术装备和管理水平。,目前我国很多企业或行业协会推广的,“,标杆能效法,”,即以单位产品能耗为基础。,在,“,十五,”,期间，我国能源宏观效率出现了下降局面（发电煤耗法），但主要耗能产品的能源实物效率仍然在下降，特别是钢铁、铜、水泥、平板玻璃等产品。,29,4.3.2,能源,实物,效率,在进行单位产品能耗、工序能耗的国际或企业比较时，仍然需要统一口径。,例如，我国与发达国家的工序吨钢能耗计算口径存在较大差别,。,按照热当量法，我国主要耗能产品单耗较高，除了技术装备水平的原因以外，原材料质量、能源消费结构也是重要原因。如果不考虑到这些因素，可能会高估我国的节能潜力,。,30,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.3.1,能源宏观效率,4.3.2,能源实物效率,4.3.3,能源物理效率,4.3.4,能源价值效率,31,4.3.3,能源,物理,效率,能源物理效率是指能源的热效率,(,energy thermodynamics efficiency,),，其计算的理论基础是热力学定律。,根据能源流的不同环节，通常可以分解为能源开采、加工转换、贮运、终端利用效率。,32,4.3.3,能源,物理,效率,能源物理效率还可划分为热力学第一定律效率、热力学第二定律效率。,依据,热力学第一定律,（能量转换和守恒定律），过去二十多年来我国的能源物理效率有了显著提高，,2005,年能源开采效率、中间环节利用效率、终端利用效率分别为,33.2%,，,68.4%,和,52.9%,，总的物理效率为,13.0%,。,2007,年我国发电及电站供热效率为,40.24%,，炼焦效率为,97.78%,，炼油效率为,97.17%,。,33,4.3.3,能源,物理,效率,热力学第二定律,指出，能量转换是有方向的。,根据卡诺定理，由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环效率,，记为,c,由于现实中高温热源的绝对温度,T,1,不可能为无穷大，低温,T,2,热源的绝对温度不可能为,0,，因此,c,1,，热能不可能全部转换为机械功，依据第二定律计算的热效率要更低（通常用,“,有效能,”,来计算）。,34,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.3.1,能源宏观效率,4.3.2,能源实物效率,4.3.3,能源物理效率,4.3.4,能源价值效率,35,4.3.4,能源,价值,效率,由于各类能源的异质性或品质差异，即使是相同热当量的能源，其功效也会不同。有的地区或企业，虽然耗能量较低，但消耗的大多为优质能源（如天然气、净调入的电力），其能源成本并不低。,为了对各类能源进行加总，除了可以采用热当量系数作为权重，还可以,采用价格作为权重,，由此可以计算能源的价值效率,（,energy value efficiency,）。,36,4.3.4,能源,价值,效率,如果能源服务产出量也用价值量测度，那么把能源价格效率,与其他效率指标结合起来进行国际比较，可以发现各国能源宏观效率或实物效率存在差异的部分原因。,在计算不同国家或地区的能源消费价值量时，需要统一价格口径。,在对能源价值效率进行纵向比较时，由于能源价格变化，有时效率值变化会很大。,因此，,能源价值效率更适用于横向比较。能源价值效率的优势还在于其国际比较不受各国汇率或,PPP,的影响。,37,4.3.4,能源,价值,效率,从动态性来看，能源价值效率,有时也可以定义为设备全生命周期内的服务产出与能源成本比值,。,例如，购置节能灯，虽然在短期内需要一次性支付较多成本，但在灯泡的长期使用中节约了更多能源，实际上也提高了能源价值效率。,38,4.3,能源效率的测度指标与方法,39,能源效率测度指标,常见,能源宏观效率,能源实物效率,能源物理效率,能源价值效率,其他,能源要素利用效率,能源要素配置效率,能源经济效率,目录,4.1,能源效率的内涵,4.2,能源效率的测度,4.3,能源效率的测度指标与方法,4.4,能源强度的分解,40,4.4,能源强度的分解,近年来，有关能源宏观效率的研究文献中，相当一部分是能源强度的分解研究，即把能源强度的变化分解为部门结构的变化和各部门能源强度的变化。,在各类分解方法中，,Divisia,方法,最符合经济学涵义。,41,4.4,能源强度的分解,42,假设国民经济划分为,个部门，,表示时期，,，,，,分别表示整个国民经济的增加值、能源消费量和单位,GDP,能耗，,；,分别表示部门,的增加值、能源消费量和部门强度，,；,表示部门,的增加值占,GDP,的比重，,。,反映技术水平，,反映部门结构或产业结构。,4.4,能源强度的分解,43,单位,GDP,能耗,等于各部门能源强度,的加权平均值，权重就是各部门增加值占,GDP,的比重,：,两边对时间,t,求微分,：,4.4,能源强度的分解,求线积分，得到,为积分路径，表示在时间区间,（0，T）,内的曲线段。,上,式的线积分与积分路径无关,。,44,4.4,能源强度的分解,采用,Sato-Vartia,指数法,，,单位,GDP,能耗的绝对变化,可以分解为结构效应,和强度效应,：,其中,，,，,，,是余值部分，一般情况下接近于零。其中，,45,4.4,能源强度的分解,部门划分的细化程度会对结果造成影响，,按行业门类、大类、中类、小类划分，结果均有所不同,，这也是当前大多数文献的研究结果存在较大差异的重要原因之一。,一般而言，,划分得越细，各部门的单位增加值能耗就越可以反映技术水平，得到结果也越精确,，但是所需要的数据量也越大。,46,4.4,能源强度的分解,从产业结构视角分析能源宏观效率或能源强度变化的原因，在一定程度上只是对统计数据的另一种表述，仅仅回答了,“,是什么,”,，未能回答,“,为什么,”,，得到改善能效的政策启示自然是优化产业结构和加强技术进步。,但是，这对于宏观决策的支持作用并不是很大，因为产业结构变化、技术进步在很大程度上是内生的，仍然需要研究引导产业结构变化的内在原因。,47,本章小结,有关,能源效率问题,的研究仍在不断推进，为力求研究成果更具科学性和实用性，还可从多个方面进一步深化。,在,能源经济总量关系,研究方面，需要注意结构异质性问题，特别是能源结构变化造成的影响。,能源结构,不仅仅可以采用物理量（热当量）来测度，还可以采用经济量（成本）来测度。如果采用后者，则我国的能源消费是以石油为主的，而非煤炭。,针对不同的具体问题和基础数据,，采用多类能源效率测度指标进行比较测算，以避免单一指标带来的信息显示偏误。,48,本章小结,能源效率的内涵在于所消耗的能源量对于维持或促进整个经济、社会和环境系统可持续发展的贡献量。因此，,促进经济社会可持续发展与改善能源效率，前者是目的，后者是手段,，不能本末倒置。,能源宏观效率、能源实物效率、能源物理效率、能源价值效率等,各类描述能源效率的指标，具有各自的理论基础或假设条件、相互关系、优缺点或适应范围。,任何单一指标都不可能完整地反映能源效率水平。,49,本章小结,在应用能源效率指标时，,应根据实际需要进行遴选,，并对所采用的指标或数据可能造成的偏误有较为充分的估计。在使用能源效率指标时，还需特别注意各类能源的异质性和不完全替代性对计算结果的影响。,不论何种指标，在进行横向或纵向比较时，都需要尽可能统一数据口径。,尽管能源宏观效率是有偏的，但进行中长期研究仍然是比较合适的。在多数研究中，对能源效率指标绝对值的关注较少；更关注的是能源效率横向或纵向比较，以及不同主体能源效率的差距、能源效率的变化方向和速度。,50,思考题,1,如何理解能源效率的内涵？,2,为什么发达国家的单位,GDP,能耗比中国的低？,3,单位,GDP,能耗下降越快是否就越好？,4,在能源强度进行分解时需要注意些什么？,51,拓展阅读,52,日本的企业能源经理系统,日本的,节能法,规定所有重点耗能企业都应聘用具有合适资质的,能源管理控制官员（能源管理士）,能源管理士负责监督和提交所需的,能源利用报告,，以及,中长期节能方案,，包括对于完成,目标进度的评估,能源管理士及其助理利用,“,评判标准,”,、,日本节能手册,及一系列,特定技术指南和资料,指导其工作,所有能源管理士都应获得资质，证明具有担任此岗位的能力，,日本节能中心（,ECCJ,）,具体负责举行能源管理士的资质考试,