能源生产能源消费与能源结构灰色关联分析
[摘要]我国能源结构的不断优化在很大程度上取决于能源生产结构、能源消费结构的低碳化演进。文章基于我国2000-2011年能源数据，采用灰色关联分析法定量考察能源结构与能源生产结构、能源消费结构以及能源消费行业结构和生活能源消费结构的灰色关联度，重点从能源消费、能源生产方面对我国能源结构的现状及问题进行了系统分析，并从能源消费、能源生产、能源政策等方面有针对性地提出对策建议。
[关键词]能源生产；能源消费；能源结构；灰色关联度
[中图分类号]F426.2[文献标识码]A[文章编号]1006-5024（2015）02-0020-04
[DOL]10.13529/j.cnki.enterprise.economy.2015.02.004
[基金项目]国家社科基金项目“能源结构调整背景下我国铀资源安全态势与保障体系研究”（批准号：13BJY061）；国家社科基金项目“我国核电项目的社会稳定风险评估及协同治理机制研究”（批准号：14BGL132）
[作者简介]朱青，东华理工大学资源与环境经济研究中心副教授，硕士，研究方向为能源经济与政策；
罗志红，东华理工大学资源与环境经济研究中心副教授，博士，研究方向为财政理论与政策；
花明，东华理工大学副校长，资源与环境经济研究中心教授，博士生导师，研究方向为能源经济、循环经济。（江西南昌330013）
Abstract：TheoptimizationofChina'senergystructurelargelydependsonthelowcarbonevolvementofenergyproductionstructureandenergyconsumptionstructure.Basedontheenergydatafrom2000t02011inChina，thispaperadoptsthegreycorrelationanalysismethodtoqualitativelystudythegreycorrelationdegreeamongenergystructure，energysupplystructure，energyconsumptionstructure，energyconsumptionindustrystructureandlivingenergyconsumptionstructure，systematicallyanalyzesthepresentsituationandtheexistingproblemsinenergyconsumptionandenergyproductionofenergystructureinChina，andfinallyputsforwardsomecountermeasuresandsuggestionsofenergyconsumption，energyproductionandenergypolicy.
Keywords：energyproduction；energyconsumption；energystructure；greycorrelationdegree
一、引言
2014年6月13日召开的中央财经领导小组第六次会议明确指出，面对能源供需格局新变化和国际能源发展新趋势，加快推动能源生产和消费革命是保障国家能源安全的长期战略。改革开放30多年来，伴随着我国工业化、城镇化进程的不断推进和深化，能源消费总量不断增大。根据2013年7月发布的《2013年BP世界能源统计回顾》（BPStatisticalReviewofWorldEnergyJune2013），从2009年开始，中国一次能源消费量连续4年位居世界第一。同时，我国能源结构性问题也十分突出，主要表现在：一是能源资源禀赋具有多煤、少油、少气的特点，能源生产和消费结构高碳化特征显著。长期以来，我国一次能源生产和消费结构中，煤炭占比一直居高不下，虽然已从新中国成立初期的95%左右下降到2013年的67.5%，但仍大大高于29.3%的世界平均水平，使得我国能源效率与发达国家甚至一些发展中国家仍存在较大差距。二是石油对外依存度高，可再生能源发展缓慢。2000-2012年期间，我国能源生产总量从13.5亿吨标准煤增加到33.18亿吨标准煤，其中原煤的占比从73.2%提高到76.5%；原油占比有所下降，从17.2%下降到8.9%；天然气、水电核电风电的占比分别从2.7%、6.9%提高到4.3%、10.3%。同期，我国能源消费总量从14.55亿吨标准煤增加到36.17亿吨标准煤，其中煤炭占能
源消费总量的比重从69.2%下降至66.6%，石油消费占比从22.2%下降到18.8%，天然气和水电核电风电消费占比分别从2.2%、6.4%提高到5.2%、9.4%；石油对外依存度高达50%以上，可再生能源占比远低于OECD国家的平均数。三是能源消费结构产业分布不均衡。2012年第二产业能源消费占比最高，为69.8%左右，第三产业能源消费占比次之，为28.3%，第一产业能源消费占比最低，仅为1.9%。其中，工业消费的焦炭、原油、煤炭、电力、天然气、燃料油分别占各类能源消费总量的100%、100%、95%、74%、64%、62%。可见，煤炭占比过高、可再生能源占比偏低、原油对外依存度高、第二产业能耗偏高等能源结构性矛盾，已经成为制约我国能源发展的关键瓶颈。特别是随着全球气候变化、地缘政治等因素对国际能源形势影响的不断深化，以及国内资源和环境约束的进一步加剧，使得节能减排形势日益严峻，能源控总量、调结构、保安全面临全新的挑战。如何通过不断调整和优化能源结构，转变能源生产和能源消费方式，提高能源利用效率，维护国家能源安全，支撑国家经济社会长期稳定可持续发展，是当前我国能源结构调整和优化的战略目标和重要任务。
二、文献回顾
国内外学者围绕能源结构调整和优化展开了一系列研究，其中国外相关研究主要集中于定量分析不同类型能源之间的替代关系或者互补关系。Pindyck、Roberts.（1977）、c.T.Jones（1996）汁量分析了主要发达国家的能源消费价格弹性[1]和能源间的替代效应[2]；Mar和Bakken（1981）利用经典控制论的思想改进了能源―经济模型，并用此模型研究了一次能源结构的变化[3]。Andrikopoulos等（1989）研究发现加拿大的一些行业里，煤炭、石油和电力多数情况下是相互可替代的[4]。而Harvey和Marshall（1991）发现，英国的石油和电力之间是可替代的，煤炭和石油之间则是互补的[5]。Cho等（2004）使用1981-1997年的季度数据，采用两阶段超对数成本函数对韩国的要素间替代关系与能源间替代关系作了联合估计，分析了要素间替代与能源间替代的反馈效应[6]。HengyunMa等（2008）基于1995-2004年中国能源数据，分析中国能源的替代效应，并将技术要素引入影响因素分析[7]；DouglasR.Boh（2011）认为计量分析方法与数据的不同会导致能源弹性效应的不同[8]。国内对于这一问题的研究更为丰富，既有定性研究，也有定量分析。郭纹廷（2005）认为结构调整是解决能源瓶颈的重要前提，产业结构调整可以提高能源效率，降低能源消耗；并通过对历史数据的分析，认为水电和天然气等洁净能源在一定程度上可以代替石油，经济发展要求能源消费结构由以煤为主转向以油、电、气为主，在社会用能结构方面，生活能源消费比例呈上升趋势[9]。杭雷鸣等（2006）基于能源效应分析模型，计量分析了我国能源的替代效应和互补效应[10]。倪斌（2004）从节能环保技术人手，分析提高能源效率的合理路径[11]。刘畅等（2008）提出能源相对价格的变化对能源效率提高的重要性[12]。邱立新等（2006）利用多目标决策方法，对我国各地区最优能源结构进行了预测，认为我国能源结构将趋向多元化，一次电力作为替代能源的作用凸显，应提高煤炭转化成电力的比重[13]。林伯强等（2010）构建了能源结构战略调整模型，认为最优一次能源结构应该考虑节能和碳排放约束，以及由此造成的经济成本对宏观经济系统的影响[14]。毕清华等（2013）进一步指出煤炭的清洁、高效利用水平对于我国能源效率提高、能源强度降低的重要意义[15]。
通过对现有文献的梳理可以发现，从能源间替代关系的视角探讨能源结构调整和优化具有重要意义，但应注意不同国别、发展阶段、行业及长短期效应等前提条件的差异性，总体而言，上述研究更侧重于从能源生产结构角度对能源结构调整进行分析，但事实上能源结构不仅包括能源生产结构，还包括能源消费结构，能源消费结构还可细分为能源消费行业结构与生活能源消费结构，而我国具有能源资源禀赋天然不均衡和产业结构高碳化的特点，从能源消费结构角度人手探讨能源结构调整问题则更具现实针对性。考虑到能源生产或消费结构内部各要素间的关系具有典型的灰色特性，本文将基于灰色关联理论，利用灰色关联分析法，从侧重能源消费侧同时兼顾生产侧的研究视角，对我国能源结构调整叫题进行系统分析。
三、我国能源结构的灰色关联分析
（一）我国能源结构的灰色关联分析理论模型
首先，根据能源结构定义，选择准确反映能源状态的映射量及能源结构的有效因素，通过算子作用，对相关数据进行无量纲化处理，即始点零化像过程。即设Xi、与Xj，为等长度1-时距序列，则X'i，与x'j，的始点零化像分别为：
其次，分别|si|、|sj|与|si-sj|，|s’i|、|s’j|与|s’i-s’j|。即：
最后，计算灰色绝对关联度、灰色相对关联度、灰色综合关联度pij。即：
其中，θ∈[0，1]，θ值的大小取决于研究系列数据的绝对量与变化速率的考虑，本文取0.5。
（二）变量说明与数据来源
能源结构是指一国在一定时间内能源生产或能源消费中各类能源的构成及其比例关系，它直接影响国民经济结构，反映居民生活水平。一般而言，能源结构可以分为能源生产结构和能源消费结构。为了清楚地了解能源的生产与消费状况，并结合历年可查的统计数据，本文主要考察能源生产结构、能源消费结构、能源消费行业结构与生活能源消费结构。
能源生产（消费）结构是指在能源生产（消费）总量中原煤、原油、天然气、水电核电风电能源的构成状况，以能源生产（消费）总量为母系列，以原煤、原油、天然气、水电核电风电能源生产量（消费量）为子系列。
能源消费行业结构主要考察能源消费总量中第一产业、第二产业和第三产业能源消费状况，以能源消费总量为母系列，以第一产业、第二产业、第三产业消费量为子系列。
生活能源消费结构指居民在生活过程中煤炭、煤油、液化石油气、天然气、煤气、热力、电力等能源消费构成。考虑到煤油、煤气、热力、电力均需用煤，因此，分别将其按照1.4714千克标准煤/千克、0.6143千克标准煤/立方米、0.03412千克标准煤/百万焦耳、0.1229千克标准煤/千瓦小时折算成万吨标准煤单位，并将其与煤炭一次产品消费量加总为煤炭消费总量，从而以生活能源消费总量为母系列，以居民生活消费的煤炭、液化石油气、天然气为子系列。
本部分的数据全部根据中国统计年鉴（2001-2013）整理得到，其中，能源生产（消费）结构的数据选择区间为2000-2012年，能源消费行业结构与生活能源消费结构的数据选择区间为2000-2011年。
（三）灰色关联分析结果
1.能源生产结构的灰色关联分析
从能源生产结构的灰色关联分析结果来看，原煤、水电核电风电、天然气、原油与能源总量的综合关联度分别为0.9296、0.6978、0.6528、0.5659，原煤生产量与能源生产总量的关联性最强，水电核电风电类能源产量与能源生产总量的关联性次之，天然气产量与能源生产总量的关联性位列第三，原油产量与能源生产总量的关联性最小（见表1）。
表1我国各类能源生产与能源生产总量的灰色关联度
通过能源生产结构分析表明，基于我国自然资源禀赋的特点，再加上我国长期实行的高碳经济发展模式，我国能源生产主要以原煤为主，但是由于我国煤矿开采缺乏先进的技术，煤矿回采率较低，并且严重破坏我国的土地资源；天然气和水电核电风电清洁能源生产增长速度较快；原油的采储比并不高而导致原油生产增长速度较慢，与能源生产总量的关联度远远小于其他能源。
2.能源消费结构的灰色关联分析
基于煤炭与能源消费总量的灰色关联度分析，其绝对关联度、相对关联度、综合关联度在所有能源消费中均为最高，分别为0.8492、0.9957、0.9224。石油能源消费比重虽然有所下降，但仍然是能源消费的第二大能源，其与能源消费总量的绝对关联度、相对关联度、综合关联度在所有能源消费中仅次于煤炭，分别为0.5791、0.8640、0.7215。虽然其绝对关联度远低于煤炭，但是石油消费增长速度较快，与能源消费总量的关联效应不断增强。水电、核电、风电能源消费的绝对关联度、相对关联度、综合关联度均位列第三，分别为0.5451、0.8606、0.7029，略低于石油。天然气消费水平最低，其与能源消费总量的关联度最小，天然气的绝对关联度、相对关联度、综合关联度仅为0.5267、0.7129、0.6198。具体情况见表2。
3，能源消费行业结构的灰色关联分析
通过比较第一产业、第二产业和第三产业与能源消费结构的关联效应，第二产业的绝对关联度、相对关联度、综合关联度最大，分别为0.8650、0.9970、0.9310；第三产业的绝对
关联度、相对关联度、综合关联度次之，分别为o.6359、0.9735、0.8047；第一产业的绝对关联度、相对关联度、综合关联度远远低于第二产业和第三产业，仅为0.5009、0.60120.55105（见表3）。因此，应进一步合理优化产业结构，走集约式、低能耗发展道路，推动传统重化工业优化升级，缓解我国能源消费困境。
4.生活能源消费结构的灰色关联分析
从我国各类生活能源消费量与能源消费总量间的灰色关联度来看，液化石油气的综合关联度最大，为0.7501；煤炭的综合关联度次之，为0.7062；天然气的综合关联度最小，仅为0.5653。其中，煤炭生活能源消费量与能源消费总量的绝对关联度最大，为0.6701；液化石油气的相对关联度最大，高达0.9742；天然气的绝对关联度和相对关联度均为最小（见表4）。这些数据进一步表明，长期以来我国居民能源消费存在对煤炭能源的刚性需求，但是对煤炭类能源产品的需求增速不断放缓；液化石油气能源产品的消费需求增速最快；天然气能源产品的消费需求明显不足。
表4我国各类生活能源消费量与能源消费总量的灰色关联度
通过对我国能源结构的灰色关联度分析可以发现，从整体来看，能源生产结构、能源消费结构、能源消费行业结构、生活能源消费结构均具有典型的“高碳化”特点，皆以化石能源为主，并且能源生产结构与消费结构并不存在完全的对称性。例如，石油在生产结构与消费结构中的关联度排名分别为第四、第二，表明石油生产与消费存在供需矛盾，对石油能源的刚性需求和供需非均衡，将提高我国石油的对外依存度，可能导致能源安全隐患。另外，对能源消费结构的分项分析结果表明，高能耗的重化工业是我国能源消费的主要产业，第三产业的能源消费强度进一步加强，居民生活能源消费主要集中在液化石油气和煤炭能源方面，对清洁能源消费不足，能源需求侧管理有待加强。
四、结论与建议
（一）加快推进能源消费结构的调整和优化
首先，加快构建能源消费强度和消费总量双控制的新机制，有效落实节能优先方针，把节能贯穿于经济社会发展全过程和各领域，坚决抑制能源不合理消费和过度消费。其次，着力推进产业结构低碳化，加快淘汰落后产能、化解过剩产能的步伐，推动传统产业转型升级，加强技术创新和政策扶持，积极培育和壮大战略性新兴产业，提高能源利用效率；积极发展第三产业，提高三次产业比重，降低能源消耗。最后，树立勤俭节约的消费观，逐步建立生活能源绿色消费的长效机制，引导公众践行绿色环保、低碳节能的生活方式，加快形成能源节约型社会。
（二）积极推动能源生产结构的调整和优化
首先，通过技术创新促进煤炭资源的清洁生产和循环利用，提高煤炭资源的利用效率和附加值，减少煤炭资源生产过程中对环境的破坏程度。其次，大力实施“以气代煤”、“以气代油”的能源替代战略，大力增加天然气的供应。最后，通过税收、财政补贴、金融等政策，促进再生能源的科技创新，促进新能源健康发展，从而不断减少对煤炭能源的依赖。
（三）建立健全石油资源的战略储备机制
首先，加快建立健全完备的石油储备法律体系。其次，加快构建以政府储备为主、企业商业储备为辅的国家石油战略储备体系、再次，利用“一带一路”能源合作战略机遇，加大与中亚、中东、美洲、非洲等油气的合作力度。最后，充分发挥各种资本市场力量，多渠道融通石油储备资金，降低财政负担，有效控制石油战略储备成本和降低储备风险。
（四）构建多元化供需结合的能源政策体系
首先，切实改变长期以来形成的过度注重化石能源供给的单一化政策体系，推动形成以化石能源高效清洁利用，以及清洁能源和可再生能源大规模、分散化利用相结合的多元化政策体系转型。其次，努力扭转以往能源政策（包括供给政策和需求政策）主要集中在制造业、建筑业和电力供应领域的不利局面，将政策视野扩展到以能源需求为主的服务业领域，特别是在需求侧，对能源合同管理等能源服务业应给予更多关注。
参考文献：
[1]Pindyck，RobertS..Interfuelsubstitutionandindustrialdemandforenergy：aninternationalcomparison[J].Review