中国居民间接生活能源消费的结构分解分析.pdf

第30卷第6期2008年6月资 源 科 学RESOURCES SCIENCEVol.30,No.6June,2008文章编号:1007-7588(2008)06-0890-06收稿日期:2008-01-28;修订日期:2008-03-06基金项目:北京市人才强教计划:“构建有中国特色循环经济理论和技术支撑体系创新团队”;国家自然科学基金重点项目:“中国城市化进程的资源环境基础研究”(编号:40535026)。作者简介:李艳梅,女,内蒙古乌兰察布人,博士,讲师,主要从事能源经济和循环经济研究。E2mail:liyanmei1979 中国居民间接生活能源消费的结构分解分析李艳梅1,张 雷2(11 北京工业大学循环经济研究院,北京 100022;21 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)摘 要:居民生活能源消费可分为直接和间接消费两部分,一般来说,后者远远大于前者。因此,在经济快速发展,能源消费迅猛增长的背景下,分析居民间接生活能源消费的变动趋势及原因,对于寻找节能途径与对策具有重要意义。本文以1987年2002年为样本期,运用投入产出方法,构建结构分解分析模型,对中国居民间接生活能源消费的增长原因进行了实证分析。结果表明:促使间接生活能源消费增加的因素有居民消费总量增加、消费结构变化、城乡消费比例变化和中间生产技术变化,而起到抑制能源消费增加的因素唯有以直接能源消耗系数大幅下降为标志的节能技术进步。可见,由于我国正值工业化和城市化的中期阶段,居民消费变化和产业结构演进都成为能源消费上升的重要拉动因素,因此必须提倡适度合理的消费方式,促进生活节能;同时加快调整以重化工业为主导的产业结构,发挥结构节能效应。关键词:生活能源消费;直接;间接;投入产出;结构分解分析 目前,中国正处于工业化和城市化的中期阶段,能源消费快速增长,供需矛盾日益突出。2002年下半年出现的能源“三荒”充分表明,能源的供给不足,已成为我国工业化和城市化发展的瓶颈之一。中国能源消费快速增长的原因,一方面在于工业化中期阶段经济总量不断扩大,高耗能的重化工业部门发展较快;另一方面由于正值城市化的中期阶段,居民消费水平不断提高,消费结构日益升级,对能源消费的拉动作用不断增强。已有研究多从工业化阶段的经济增长、产业结构演变等社会生产角度对能源消费增长的原因进行分析,而从居民生活消费角度进行的分析较少。实际上,在城市化快速发展的中期阶段,居民消费对能源需求增长的间接拉动作用同样不可忽视。本文将分析居民间接生活能源消费的增长趋势及原因。1 居民间接生活能源消费的含义和计算111 能源消费的含义能源既是生活活动中的一种必需品,又是生产活动所需的一种基本生产要素,几乎任何商品和服务的生产都需要使用能源,即对任何商品和服务的消费都会间接消费能源。因此居民生活能源消费可以分为直接消费和间接消费两部分,直接生活能源消费是指居民对能源商品的直接购买和消费量,如用于炊事、照明、取暖等的燃料和电力消费量;间接生活能源消费是指为提供居民生活所需的非能源商品和服务而消耗的能源。如消费者购买一辆小汽车,生产小汽车需要钢铁,炼钢过程中会消耗电力;而且炼钢过程中还会消耗生铁,在生铁的生产过程中也会消耗电力;而在生铁的生产过程中还会消耗冶金设备,在冶金设备的生产过程中还会消耗电力,这个过程可以无限下去,从而消费者购买一辆小汽车会引起许多次的能源间接消费。112 能源消费的计算居民直接生活能源消费量可在相关统计年鉴中查出,而居民间接生活能源消费的计算则需要借助于投入产出方法1,2。间接能源消费计算公式:Ei=D(I-A)-1Yc(1)式中:Ei为居民间接生活能源消费量;D为直接能源消耗(投入)系数矩阵,由1n个dj构成,dj=EjXj,表示第j部门生产单位产值对能源的消耗量;(I-A)-1为列昂惕夫逆矩阵,也称完全需要系数矩阵,表示第j种产品增加一个单位的最终使用时,对第i种产品的完全需要量;Yc为居民消费列向量。2 居民间接生活能源消费增长的结构分解分析模型211 能源消费的影响因素将(1)式中的居民消费列向量Yc进一步展开:Yc=McScFc(2)式中:Fc为居民消费需求总量,为一个总数;Sc为居民消费需求构成系数列向量,因为居民消费需求分为城镇居民消费需求和农村居民消费需求,所以Sc为21的列向量,其元素sj为第j类居民消费需求占居民消费需求总量的比例;Mc为居民消费需求支出系数矩阵,反映居民消费需求支出结构,每一类居民消费需求都有一组支出系数,所以为Mc是n2的矩阵,其元素mij表示第j类居民消费需求中消费第i部门的产品的比例,j=1,2(j=1表示城镇居民,j=2表示农村居民)。将(2)式代入(1)式,则有Ei=D(I-A)-1Yc=D(I-A)-1McScFc(3)上式右端的5个因子D、(I-A)-1、Fc、Sc、Mc共同影响间接生活能源消费量Ei。其中D为直接能源消耗系数,表示各部门生产单位产值对能源的消耗量,因此其变化可以表征各部门生产的节能技术进步状况对能源消费的影响;(I-A)-1为列昂惕夫逆矩阵,表示第j种产品增加一个单位的最终使用时,对第i种产品的完全需要量,而由于几乎每种产品的生产过程都需要消耗能源,因此列昂惕夫逆矩阵的变化,会影响到产品中间生产过程对能源消耗量的大小,而居民间接生活能源消费量恰恰是通过最终消费产品的中间生产过程而消耗掉的能源,所以(I-A)-1可以表征中间生产技术变化对居民间接生活能源消费的影响效应;后3个因素表示居民消费因素的影响,Fc表示居民消费总量、Sc表示城乡消费比例、Mc表示居民消费结构(图1)3。212 能源消费变动结构分解分析模型结构分解分析模型是利用投入产出技术发展起来的一种较为成熟的分析方法,并且在能源研究领域中得到了广泛的应用4,5。结构分解分析模型是以投入产出表为基础的比较静态分析方法,其核心思想是将经济系统中某因变量的变动分解为有关各独立自变量各种形式变动的和,以测度各自变量对因变量变动贡献的大小6。间接生活能源消费EiD 节能技术(I-A)-1 中间生产技术Yc 居民消费Fc 消费总量Sc 城乡消费比例Mc 消费结构图1 间接生活能源消费的影响因素Fig11Factors of indirect household energy consumption结构分解分析模型通常有4种形式:保留交叉项;不保留交叉项,将其以不同权重方式分配给各自变量;加权平均法;两极分解法或中点权分解法。方法 中由于交叉影响的存在,因此无法说明某个自变量对因变量的全部影响;方法 在合并交叉项时,存在权重不匹配问题;方法 在理论上比较完善,但是计算量较大;方法 是方法 的近似解,而且比较直观。因此本文采用方法 中的两极分解法进行结构分解分析7。直接生活能源消费是能源投入产出表中的外生变量,直接通过能源消费表中的数据获得。而间接生活能源消费是能源投入产出表中的内生变量,由经济系统中的各种结构与数量因素决定。因此可以运用结构分解分析方法对间接生活能源消费量变动Ei进行结构分解。根据(3)式,以上标1,0分别表示计算期和基准期。如果从计算期(即1期)开始进行分解,有:Ei=D(I-A)-11M1cS1cF1c+D0(I-A)-1M1cS1cF1c+D0(I-A)-10MS1cF1c+D0(I-A)-10M0cScF1c+D0(I-A)-10M0cS0cFc(4)如果从基期(即0期)开始进行分解,有:Ei=D(I-A)-10M0cS0cF0c+D1(I-A)-1M0cS0sF0c+D1(I-A)-11McS0cF0c+D1(I-A)-11M1cScF0c+D1(I-A)-11M1cS1cFc(5)取(4)式和(5)式的算术平均值,可得:Ei=12D(I-A)-11M1cS1cF1c+D(I-A)-10M0cS0cF0c+12D0(I-A)-1M1cS1cF1c+D1(I-A)-1M0cS0cF0c+12D0(I-A)-10McS1cF1c+D1(I-A)-11McS0cF0c+12D0(I-A)-10M0cScF1c+D1(I-A)-11198第30卷第6期李艳梅等:中国居民间接生活能源消费的结构分解分析M1cScF0c+12D0(I-A)-10M0cS0cFc+D1(I-A)-11M1cS1cFc(6)令g(D)=12D(I-A)-11M1cS1cF1c+D(I-A)-10M0cS0cF0c,表示直接能源消耗系数变化D所表征的节能技术进步状况对居民生活间接能源消费变动的影响;g(I-A)-1)=12D0(I-A)-1M1cS1cF1c+D1(I-A)-1M0cS0cF0c,表示列昂惕夫逆矩阵变化(I-A)-1所表征的中间生产技术变化对居民生活间接能源消费变动的影响;g(Mc)=12D0(I-A)-10McS1cF1c+D1(I-A)-11McS0cF0c,表示居民消费需求支出系数变化对居民生活间接能源消费变动的影响;g(Sc)=12D0(I-A)-10M0cScF1c+D1(I-A)-11M1cScF0c,表示城乡消费比例变化对居民生活间接能源消费变动的影响;g(Fc)=12D0(I-A)-10M0cS0cFc+D1(I-A)-11M1cS1cFc,表示居民消费需求总量变化对居民间接生活能源消费变动的影响。于是(6)式可写为:Ei=g(D)+g(I-A)-1)+g(Mc)+g(Sc)+g(Fc)(7)式(7)右端的5个构成项表示5个因素变化对间接生活能源消费量变动的影响,其贡献值及贡献率如表1所示。3 实证分析311 样本期选择和数据来源根据数据的可得性以及研究目标的需要。本文选择1987年1992年、1997年2002年作为样本期。能源投入产出表的编制,是以1987年和1992年的30部门可比价投入产出表,以及1997年的40部门和2002年的42部门不变价投入产出表为基础,结合 中国统计年鉴 中分行业能源消费表的部门分类,将1987年和1992年的投入产出表归并为17个部门,将1997年和2002年投入产出表归并为28个部门,然后在一般投入产出表的下方增加能源投入项,做成4个年份的能源投入产出表。其中,一般投入产出表以货币单位万元计量;能源投入以实物单位万吨标煤计量。表1 间接生活能源消费影响因素变化的贡献值及贡献率的计算公式Table 1Contribution value and ratio formula of influencefactors to indirect household energy consumption影响因素变化表征变量贡献值贡献率节能技术变化Dg(D)g(D)Ei中间生产技术变化(I-A)-1g(I-A)-1)g(I-A)-1)Ei消费结构变化Mcg(Mc)g(Mc)Ei城乡消费比例变化Scg(Sc)g(Sc)Ei消费总量变化Fcg(Fc)g(Fc)Ei1987年和1992年的30部门可比价投入产出表数据直接引自李强和薛天栋(1998年)主编的 中国经济发展部门分析兼新编可比价投入产出序列表。1997年和2002年的28部门不变价投入产出表是根据现价投入产出表转换而来的,转换步骤如下8:(1)确定各行业的国内生产总值指数(以1990年不变价为基准),以下简称不变价指数。其中,工业部门按照当年价格(现行价)1990年不变价格计算指数;农业指数由 中国工业经济统计年鉴2003提供的国内生产总值指数(1978年=100)中1997年(或2002年)第一产业指数1990年第一产业指数而来;建筑业、交通运输仓储邮电通信业、批发和零售贸易餐饮业不变价指数计算过程与工业部门相同;第三产业不变价指数由1997年(或2002年)第三产业指数1990年第三产业指数得来;已知交通运输仓储邮电通信业、批发零售贸易餐饮业的现行价和1990年不变价,推算出其他行业现行价及不变价,并计算不变价指数。(2)用各行业1997年、2002年的总产出调整系数分别去除对应年份相应行业在投入产出表中所处行的每一个数字。(3)对产出行求和,计算总产出。同时根据总产出=总投入,获得各产业总投入数据,用以计算中间投入。而各行业的增加值又等于总产出减去中间投入。312 计算结果计算结果表明,居民间接生活能源消费量远远大于直接消费量,1987年2002年,间接生活能源消费量是直接生活能源消费量的23倍(表2)。由此可见,居民生活部门除了直接以燃料或电力的298资 源 科 学第30卷第6期形式消费能源商品外,还会通过消费其他非能源商品和服务而间接消耗能源,并且间接消耗的能源数量更大。313 能源消费变动结构分解分析由表3的计算结果可知,居民部门的间接生活能源消费量在1987年1992年期间增加了0188108t标煤;而在1997年2002年,却表现出减少趋势。那么间接生活能源消费量的变化是受到哪些因素的影响呢?利用上述构建的SDA模型,分别对1987年1992年和1997年2002年两个时期的间接生活能源消费变动量 Ei进行结构分解。结果表明,促使间接生活能源消费增加的因素有消费总量变化、消费结构变化、城乡消费比例变化和中间生产技术变化;促使间接生活能源消费减少的因素只有节能技术变化。并且在1987年1992年,前4个因素的贡献值合计超过了节能技术变化贡献值的绝对值,因此间接生活能源消费增加;而在1997年2002年,前4个因素的贡献值合计仍然小于节能技术变化贡献值的绝对值,因此间接生活能源消费减少(表3)。1987年1992年和1997年2002年,居民消费总量均大幅上升,分别增加37%和24%。使其成为导致间接生活能源消费增加的首要原因,贡献值和贡献率在4个促进间接生活能源消费增加的影响因素中均居首位。居民消费结构变化的贡献值和贡献率也为正值,是推动间接生活能源消费增加的一个因素。样本期内,居民消费部门结构变化中,比重明显下降是农业、食品制造和烟草加工业、纺织业等部门;而比重明显上升的是化学工业、机械电气电子设备制造业等部门。说明随着工业化和城市化的发展,居民消费结构升级,对耗能的耐用品的消费不断增加,而对衣、食等基本商品的消费下降,但对服务业的消费水平还较低。因此居民消费结构变化对间接生活能源消费的增加依然起着促进作用。居民消费的城乡比例变化也促进了居民间接生活能源消费的增加。由于城镇居民的人均消费水平高于农村居民,因而其人均间接生活能源消费量也远高于农村(表4)。随着城市化的发展,城镇人口不断增加,会导致城市的间接生活能源消费总量越来越高于农村。除了居民消费的总量、结构因素外,同样起到促进间接生活能源消费增加的因素还有中间生产技术变化,该因素表征着由于产业结构调整而显示出的表219872002年中国居民的直接与间接生活能源消费T able 2Direct and indirect household energy consumption in 198720021987199219972002直接(108t标煤)1143115611641170间接(108t标煤)3107319551104185间接 直接2110215031102180表319872002年间接生活能源消费变动的原因分析Table 3Reason of indirect household energy consumptionchange in 19872002影响因素贡献值(108t标煤)贡献率(%)19871992199720021987199219972002消费总量变化11091106124-421消费结构变化0127014831-189城乡消费比例变化010201093-35中间生产技术变化0175011785-67节能技术变化-1125-2105-142812表419872002年城乡居民消费比较T able 4Consumption comparison betw een urban and rural in 19872002年份人均消费量(元)人均间接生活能源消费量(t标煤)间接生活能源消费总量(108t标煤)农村城镇 城镇 农村农村城镇 城镇 农村农村城镇城镇 农村19876021 198210012101482131173113401819927031 636213012401602152104119201919971 5443 283211012901682142143216711120021 2634 4153150118016831811423143214中间消耗技术效应。我国正处于工业化中期阶段,工业部门,尤其是高耗能的重工业部门,如建筑材料及其它非金属矿物制品业、金属冶炼及压延加工业以及化学工业在G DP中的比重不断增加,因此,产业结构的变化也成为促使生产能源消费增加的显著因素。而起到抑制能源消费增加的因素唯有以直接能源消耗系数大幅下降为标志的节能技术进步。样本期内,各部门的直接能源消耗系数几乎全部大幅度下降(见下页图2、图3)。如1987年1992年建筑材料及其它非金属矿物制品业的直接能源消耗系数从915t标煤104元下降到416t标煤104元,降幅达52%;1997年2002年煤气的生产和供应业直接能源消耗系数从513t标煤104元下降到214t标煤104元,降幅达55%。直接能源消耗系数的下降,显示出各部门节能技术的进步,即生产单位产出所需要消耗的能源减少,因此如果总产出不变的话,那么生产能源消费会相应减少。实证分析表明,1987年1992年和1997年2002年期间,节能技术变化的贡献值分别为-1125108t标煤和-2105108t标煤,说明如果其他因素保持不变,由于节能技术的变化将使间接生活398第30卷第6期李艳梅等:中国居民间接生活能源消费的结构分解分析图31997年2002年各部门直接能源消耗系数的变化Fig13Direct energy consumption coefficient change in 19972002图21987年1992年各部门直接能源消耗系数的变化Fig12Direct energy consumption coefficient change in 19871992能源消费减少相应数量。而且,就贡献值和贡献率的绝对值来看,节能技术变化影响是5个影响因素中最大的,说明节能技术变化对间接生活能源消费变动的影响最为显著。从而使得在居民消费总量不断扩大、消费结构日益升级的情况下,间接生活能源消费不至于增幅太大。4 结论(1)中国正处在城市化快速发展的中期阶段,由于居民消费总量不断扩大、消费结构日益升级以及城镇消费比重逐步上升,导致为满足居民对其他非能源商品和服务的消费所间接消耗的能源增加。目前我国正处在对住房、汽车、家电等耐用消费品的消费高潮阶段,因此对居民消费对能源的间接消耗很大。今后随着城市化的进一步发展,这部分需求还将增加。因此必须提倡适度合理的消费方式,而不能为了经济增长而一味的刺激消费。在城市化发展进程中,居民消费增加对能源消费的拉动作用也不可忽视,因此必须提倡节约型的消费方式,促进生活节能。(2)中国正处于工业化中期阶段,重化工业在产业结构中的比重不断增加。而且诸如化学工业、金属冶炼及压延加工业、机械工业等重化工业都是能源密集型的产业,单位产出的能源消耗强度很高。因此,在工业化的中期阶段,重化工业比重不断增加的产业结构演进格局,不但不利于节能,反而成为能源消费上升的重要拉动因素。这与利用产业结构调整节能的目标相距甚远,因此利用产业结构节能的任务还任重而道远。(3)起到抑制能源消费增加的因素唯有以直接能源消耗系数大幅下降为标志的节能技术进步。可见节能技术进步在提高能源利用效率、降低单位产出的能源消耗方面,已经发挥了重要的作用,利用技术进步节约能源消费已被证明是一条有效的途径。参考文献(References):1 Clark W.Bullard and Robert A.Herendeen.The energy cost ofgoods and servicesJ.Energy Policy,1975,3(4):268278.2 Shonali Pachauri and Daniel Spreng.Direct and indirect energyrequirements of households in India J.Energy Policy,2002,30(6):511523 3 李艳梅.中国城市化进程中的能源需求及保障研究D.北京:北京交通大学,2007.LI Yan2mei.Energy Demand andSupply in the Process of Chinas UrbanizationD.Beijing:BeijingJiaotong University,2007.4 Lin X,Polenske KR.Input2output anatomyof Chinas energy use changesin the 1980sJ.Economic Systems Research,1995,7(1):6784.5 Mukhopahyay K.Chakraborty D.Indias energy consumption changesduring 19731974 to 19911992J.Economic Systems Research,1999,11(4):423438.6 Pablo Mu?oz J.and K laus Hubacek.Material implication of Chileseconomic growth:Combining material flow accounting(MFA)andstructural decomposition analysis(SDA)J.Ecological Economics,2008,65(1):136144.7 李景华.SDA模型的加权平均分解法及在中国第三产业经济发展分析中的应用J.系统工程,2004,(9):6973.LI Jing2hua.A weighted average decomposition method of sda model and itsapplication in Chinese Tertiary Industry Development J.SystemsEngineering,2004,(9):6973.498资 源 科 学第30卷第6期 8 梁进社,郑蔚,蔡建明.中国能源消费增长的分解J.自然资源学报,2007,22(6):853864.LIANGJin2she,ZHENG Wei,CAIJian2ming.The decomposition of energy composition growth inChinaJ.Journal of Natural Resources,2007,22(6):853864.Structural Decomposition Analysis of Chinas IndirectHousehold Energy ConsumptionLI Yan2mei1,ZHANGLei2(1.Institute of Recycling Economy,Beijing University of Technology,Beijing100022,China;2.Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing100101,China)Abstract:Household energy consumption includes direct and indirect energy consumption,with indirectenergy consumption usually higher than direct energy consumption.This papers analysis indicates thatindirect energy consumption of Chinese households is 23 times that of direct energy consumption.In thecurrent context of rapid growth in economic development and energy consumption,it is critical to apply anenergy2saving approach to analyze household changes in indirect energy consumption and the underlyingreasons.Based on energy input2output tables,we constructed an SDA model for 19872002 andanalyzed trends in indirect household energy consumption.The paper decomposes the increase in indirectenergy consumption into five factors:gross consumption,consumption structure,urban2rural proportion ofconsumption,intermediate input2output coefficient,and direct energy consumption coefficient whichcaptures advances in energy2saving technology.The results indicate that increasing gross consumption isthe main reason for growth in indirect household energy consumption,as this factor has the highestcontribution value and ratio.Gross consumptions contribution value is more than 100Mtce during both19871992 and 19972002,meaning that with all other factors unchanged,the increase in grossconsumption would cause an energy consumption increase of more than 100Mtce.At the same time,theconsumption structure and urban2rural proportion of consumption also contribute to an increase in indirecthousehold energy consumption.In response to industrialization and urbanization,the structure ofconsumption shifts from primarily food and clothing to durable commodities,and urban consumption ishigher than rural.The other factor promoting growth in indirect energy consumption is the change in theintermediate input2output coefficient,which also has a positive contribution value and ratio,indicatingthat increases in the proportion of heavy industry also boost energy consumption.Energy2saving technologyadvancement is the only factor which causes a decline in indirect household energy consumption.Formany industries,energy consumption per unit of production is decreasing.As China continues to undergoindustrialization and urbanization,shifts in consumption patterns and evolution of industrial structure areimportant factors affecting energy consumption.We should encourage energy conservation measures and atthe same time,adjust the industrial structure to shift from heavy industry to service industries.Key words:Household energy consumption;Direct;Indirect;Input2output;Structural decompositionanalysis598第30卷第6期李艳梅等:中国居民间接生活能源消费的结构分解分析