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目前约有20种关于能源的定义，主要都从来源、形态、种类和用途等方面对能源进行定义。例如：《科学技术百科全书》从能源的来源对能源进行了定义，认为“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”。《大英百科全书》从能源的形态和用途进行了定义，将能源定义为“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。《日本大百科全书》从能源的种类角度对能源进行了定义，认为“能源是在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来做功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体”。中国的《能源百科全书》也从能源的形态和作用方面对能源进行了定义，定义为“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源”。《现代经济词典》则从能源的种类来定义能源，认为“能源是能够产生机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的自然资源”。《中国电力百科全书·综合卷》综合了《现代经济词典》和《大英百科全书》对能源的定义，认为“能源是自然界中，能转换成热能、光能、电能和机械能等能量的资源，它是生命赖以生存和发展的一种物质基础”。第12届世界能源大会也对能源进行了定义，认为“能源是使一系统能够产生外部活动的能力”。物理学认为“能源是能够释放能量的物质”。可见，能源是一种呈多种形式的且可以相互转换能量的资源。确切地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。
综合上述定义，根据研究需要，本书将从经济学角度对能源进行定义，认为能源是可以转换为生产生活所需动力和燃料的某种物质或形式。
根据社会经济的发展，能源可以分为很多种类，且随人类社会进步其种类不断增多，范围不断扩大。
按照不同的来源方式，能源可分为一次能源和二次能源。一次能源是指“自然界存在，可以直接获取成为可用能源而不改变其基本形态的能源，又称初级能源”。煤炭、石油、天然气等都属于一次能源。二次能源是指“由一次能源经过加工转换，形成另一种形态的能源，又叫次级能源”。电力、汽、煤、柴油等均属二次能源。
按照开发和使用情况，能源可分为常规能源和非常规能源。常规能源是指“在一定历史时期和科学技术水平下，已经被人们广泛使用的能源，如水力、煤炭、石油、天然气等”。非常规能源是指“随着科学技术进步新发现的能源资源或利用先进技术新开发的能源产品，又称新能源。如太阳能、海洋能、地热能、风能、生物能、核聚变材料等”。
根据以上对能源的分类，由于本书重点研究能源消费与经济增长之间的数量关系，同时考虑能源消费相关数据的可得性，本书的能源主要是指一次能源，包括煤炭、石油、天然气、水电和核电等。能源消费总量则是各种一次能源按照一定折算系数换算为标煤的总和。
原国家能源领导小组办公室认为：“能源强度亦称单位产值能耗，是指一个国家或地区、部门或行业单位产值一定时间内消耗的能源量，通常以吨（或公斤）油当量（或煤当量）/美元（或万元）来表示。一个国家或地区的能源强度，通常以单位国内生产总值耗能量来表示。它反映经济对能源的依赖程度，受一系列因素的影响，包括经济发展阶段、经济结构、经济体制、技术水平、能源结构、城镇化、人口等。”
本书认为，能源强度是衡量一国、地区或行业经济对能源依赖程度的指标，通常以单位GDP（地区生产总值或行业增加值）所消耗的能源总量来表示，具体用公式表示为：
本书的能源消费总量指一个国家或地区所消费的全部一次能源量折算为标煤的总和，其中包括生活能源消费和生产能源消费。
生活能源消费指居民生活中所消费的一次能源总量，主要指家庭衣食住行用能，主要包括家庭炊事、照明、出行、取暖降温、文化娱乐等所消耗的能源。生活能源消费不直接参与国民经济价值创造，除受到经济发展水平的影响外，还受人口、城镇化率、气候条件和生活习惯等的影响。
生产能源消费指用于各行业生产所投入的能源总量，直接参与国民经济价值创造，可以由各行业能源消费量加总得到。影响生产能源消费的因素主要有经济发展水平、技术水平、经济结构和气候条件等因素。由生产能源消费可以定义生产能源强度。
能源是人类赖以生存和发展的物质基础，与国民经济休戚相关。能源经济是指涉及能源的各类产业经济的总和，是国民经济的重要组成部分。具体来讲能源经济是指那些产生能量物质的生产、交换、分配和消费的经济活动。
能源对一国经济在不同阶段有不同的作用。从国际上看，在经济发展的起步阶段，由于经济高速增长主要来源于自然资源的支撑，从而使自然资源供应趋于紧张，以矿石和石油为代表的生产资料价格不断上涨，推动世界各国制造业成本不断攀升。这一时期的矛盾集中体现在自然资源短缺对经济增长的约束。
随着新一轮经济增长浪潮的来临，技术进步在经济增长中扮演着比自然资源更重要的角色。科学技术的进步促进了可替代资源的出现，以能源为代表的自然资源对经济增长的约束不再表现在数量上，而是表现在利用效率上。由于技术进步对经济增长的重要性，能源等自然资源贫乏的国家的经济增长远远超过自然资源富饶的国家。这一时期，沙特阿拉伯、伊朗、委内瑞拉和尼日利亚等石油大国经济增长几乎处于停滞或倒退状况。而同期，亚洲部分自然资源贫乏的岛国和地区却实现了经济快速增长，迅速形成了以印度尼西亚、泰国、中国香港、新加坡和韩国为代表的亚洲新兴经济体。可见，这一时期，能源等自然资源储量的多少对经济增长不再起决定性作用；相反，技术创新和制度创新才能实现更快的经济增长。但即使在这一阶段，能源等自然资源对经济增长仍然不可或缺，只是能源等自然资源对经济增长的约束由数量转化为利用效率的提高。
从人类经济社会的发展史来看，能源等自然资源始终是经济发展中不可或缺的基本要素。随着经济的发展和社会的进步，人类对能源等自然资源的消耗最终将使有限的储藏面临枯竭。当人类认识到这一点时，就不断开始对能源等自然资源和经济增长之间的关系进行研究，并试图实现在自然资源的约束下保持经济的快速和可持续增长。
本书将基于资源（这里主要指能源）在一国经济中的重要作用，在资源约束经济增长理论和能源经济学理论指导下，力图全面揭示中国能源强度与经济结构之间的数量规律。相关的理论基础主要包括：资源约束下的经济增长理论和能源经济学相关理论。
（1）新经济增长理论简述
新增长理论出现在20世纪80年代中期，其代表经济学家主要是罗默（Paul Romer）和卢卡斯（Robert Lucas）。
新经济增长理论（New Economic Growth Theory）的重要内容之一是把新古典增长模型中“劳动力”的定义扩大为人力资本投资，即人力不仅包括劳动力数量，还包括劳动力的质量，这些统称为“人力资本”。以此为基础，罗默提出了技术进步内生增长模型。新增长理论模型中的生产函数是：
Y=F（K，L，H，t）（2-3）
其中：
Y——总产出；
K——物质资本存量；
L——劳动力投入量；
H——人力资本（无形资本）存量；
t——时间。
（2）资源、环境约束下的经济增长理论
20世纪70年代，西方发达国家相继爆发了两次“石油危机”，各国经济学家意识到包括能源在内的自然资源并不是永不枯竭、取之不尽的。在这一大背景下，经济增长模型中开始引入资源约束，人们开始探索在这些约束下的最优增长路径。在新经济增长理论指导下，许多经济学家发现，在原有资本、技术和人力之外，还有一些经济发展所必需的自然资源约束经济增长，例如承载经济增长的自然环境约束和支撑国民经济增长的各种自然资源，如能源、重要矿产资源等。在原有新经济增长理论研究的框架下，通过引入各种自然资源约束，发展了新经济增长理论。
大量的研究成果涌现在20世纪70年代，代表人物主要有Vousden（1973）、Dasgupta和Heal（1974）、Solow（1974）以及Stiglitz（1974）。20世纪90年代以后，这一研究领域再次受到学者们的重视，主要代表人物有Common和Perring（1992）、Schou（1996）以及Smulders（1995）等。随后，经济学家进一步对能源经济学问题进行了深入研究，主要侧重于研究能源等资源对经济增长的间接影响，代表人物有Barbier（1994）、Goletti（1994）、Boyce（1987）以及Wallich（1994）等。
国内彭水军和包群
（2006）系统探讨了在人口增长、自然资源不断耗竭约束条件下内生技术进步促进长期经济增长的动力机制。此外，洪水峰和杨昌明
（2005）、陈林生和李刚
（2004）以及关凤峻
（2004）也研究了经济发展与自然资源开发的关系。王海建
（2000）、刘凤良
（2002）等利用模型分析法，对资源约束下经济增长进行了研究。
21世纪初，Romer
定义了“增长尾效”的概念：“假设在没有资源限制的情况下，经济有一个潜在增长速度，资源的限制必然使得经济增长速度降低，这就是所谓‘增长尾效’。”
Romer原始的增长尾效模型并没有单独考虑能源的影响，只考虑了土地和自然资源的影响，其模型为：
Y（t）=K（t）
α
R（t）
β
T（t）
γ
［A（t）L（t）］
1-α-β-γ
（2-4）
其中：α>0，β>0，γ>0，α+β+γ<1
R——表示生产中可利用的资源；
T——表示土地数量；
α——表示资本生产弹性；
β——表示资源生产弹性；
γ——表示土地生产弹性。
众多学者以此为基础，在模型中引入了能源的影响。如1995年，Noel研究了美国能源对经济增长的影响，他利用1889—1992年的数据，对美国石油和经济增长进行协整检验，发现它们之间存在长期稳定的协整关系，原油对美国经济增长影响显著。此后，一些研究学者在此模型基础上加入了能源因素，研究了在能源约束下中国经济的“增长尾效”。
（1）能源经济学概念的产生和发展
能源经济学的概念起源于19世纪70年代。在19世纪石油危机爆发之前，经济学家并没有关注能源，能源并没有被当成一种生产要素，而仅仅被认为是原材料。20世纪70年代以来爆发的两次石油危机，使西方国家经济增长率大幅下降，以石油为代表的能源才引起经济学家的普遍重视。他们认为，石油和能源是经济增长的重要约束条件，于是开始研究能源对经济增长的约束及它们之间的关系，能源经济学概念由此产生。
能源经济学被定义为“利用经济学的理论和方法研究能源在开发、利用过程中的各种现象及该现象演变规律的一门新兴边缘性学科，是能源科学与经济科学交叉而形成的应用经济学分支”。
但不同经济学者对能源经济学的概念仍有不同理解。较有代表性的几种观点为：
迈克尔·G.韦布认为：“能源经济学是研究能源资源的配置及社会生产与消费过程中能源转化等问题的一门科学。”
里查德·艾登认为：“能源经济学是研究能源的可利用性及其与经济活动相关性的科学。”
而菲利浦·G.莱伯则认为：“能源经济学是研究能源政策制定，包括能源价格确定原则的科学。”
（2）能源经济学的发展及其研究重点
从诞生以来，能源经济学经历了几个发展阶段，在每个阶段，对能源经济学研究的侧重点各不相同：
第一，20世纪70年代之前，这一阶段经济发展的背景是，以石油和煤炭为代表的化石能源供给充裕。能源经济学研究的重点领域是对各种能源如何进行生产、加工、转换和运输等，其实质是研究各种能源的开发利用。
第二，20世纪70年代中期，这一阶段经济发展的背景是，西方发达国家相继爆发了两次大规模的石油危机。人们开始意识到能源供给是有限的，以大量能源资源支撑的经济增长已难以为继。这一阶段能源经济学研究的重点是如何提高能源利用效率，并开始研究能源与经济增长的关系等问题。
第三，20世纪80年代中期，这一阶段的经济发展背景是，大量化石能源消费带来的环境问题日益严重。能源消费引起的环境污染等问题逐渐引起人们重视，能源、环境和经济三者关系的问题开始成为这一时期能源经济学研究的重点，人们试图通过研究寻求三者的协调发展和经济的可持续发展。
（3）当前能源经济学研究的重点
近期对能源经济学研究开始引入大量的计量模型，利用能源生产、能源需求和能源价格等变量，主要研究集中在以下两个方面：
①能源与经济关系的研究。探索能源对经济增长的数量约束，通过在经济增长模型中引入能源要素得到经济的均衡增长路径。研究能源消费对环境的影响以及相关的政策措施。研究影响能源利用效率的因素以及如何提高能源利用效率等，进行能源政策分析。
②能源供需和能源安全的研究。估计能源需求函数，建立能源需求模型。根据煤炭、石油等能源的产量变化以及国际形势变化，考察影响能源供给的因素。研究能源进口、替代与国家能源安全等。
本书梳理的有关新经济增长理论和能源经济学的理论研究大多是将能源作为一种生产要素引入经济增长模型，研究在能源约束下的经济增长问题。其出发点和立足点一般是通过研究能源在经济增长中与其他要素的共同作用，寻求经济可持续发展的途径。但关于能源和经济增长关系的研究目前尚未形成完整的理论体系，仍有待不断深入和拓展。国内关于经济增长中能源利用效率问题的研究起步较晚，多数还停留在定性分析。部分学者运用增长模型来阐述资源、环境与经济可持续发展的问题以及能源利用效率提高的问题，深化了对能源消费和经济增长、资源合理利用和可持续发展等的研究。中国工业化进程中对能源的大量消耗仍将不可避免，吸收并消化国内外研究成果，在经济增长和能源经济学的有关理论指导下，研究中国经济结构与能源强度的数量关系，促进中国经济结构调整、提高能源利用效率、推进经济可持续发展是摆在中国能源经济研究者面前的一项重要课题。