我国能源消费弹性系数和能源消费结构的实证研究

一 背景介绍

近年来，我国经济发展迅速，中华人民共和国国家统计局（2016）的数据表明，我国GDP从2007年的270232.3亿元上升至2016年的742585.5亿元，平均每年增长11.98%。但与此同时，能源消费总量也逐年提高，由2007年的311442.00万吨标准煤上升至2016年的436000.00万吨标准煤。2011年达到了7.32%的能源消费总量增长率。其中以煤炭、石油和天然气为主的化石能源仍然是我国的主要能源。《BP世界能源统计年鉴》（2017）的数据表明，我国（包括港台地区）2016年石油消费量占世界总计石油消费量的14.3%，同年美国的比例是20.3%；2016年天然气消费量占世界总计天然气消费量的6.5%，同年美国的比例为22%；2016年我国煤炭消费量占世界总计煤炭消费量的51.8%，同年美国的比例为9.6%。而众所周知，这三者中煤炭和石油对环境的污染影响是比较大的。我国近年来大量使用化石能源给生态环境带来了严重后果。谢梓翰（2017）的研究发现，我国全年PM2.5平均值是世界卫生组织标准的4倍，空气质量不容乐观。2015年全年二氧化碳排放占全球二氧化碳排放总量的27.32%，温室效应严重。出现酸雨的城市占城市总数的40.24%，酸雨发生频率显著上升。因此，我国能源消费结构转型升级刻不容缓，而能源消费结构转型则离不开产业结构的转型升级。

郝宇等的研究发现，“《“十三五”及2030年能源经济展望》报告对新形势下的中国能源经济发展特征和趋势，提出了能源‘新常态’的概念，在能源‘新常态’的背景下，‘十三五’期间中国煤炭消费量有可能达到峰值，石油需求占比下降，对外依存度基本稳定”（郝宇等，2016：3）。报告中还提出了相关的政策建议，大致可以提炼为以下几点：首先提出能源消费长期计划，按照先煤炭后非化石能源的顺序调整能源消费比重。其次，降低能耗要加速产业升级，优化产业结构。再次，制订计划要结合实际情况，因地制宜。最后，加强财政支持和技术支持。

本文的研究内容可以概括为以下几个方面。首先，计算出近10年的能源消费量增长率以及GDP增长率，计算近10年能源消费弹性系数以进行逐年比较。其次，总结我国的能源消费结构，并探究能源消费结构的变化，并与其他国家相对比。最后，探究我国三次产业的能源消费量和能源消费结构，并延伸到各次产业能耗较大的行业。本文的目的在于通过指标的计算和分析探究如何才能使我国能源结构和能源消费更加合理健康，并如何通过改变产业结构改变能源消费结构。

我国目前环境问题非常严重，酸雨、PM2.5一类的污染现象在大多城市都存在。治理污染固然重要，但引起这些环境污染的过度碳排放、大量使用矿石能源的问题才是根源所在。改善和优化产业结构有助于经济和环境的共同发展，因此，积极思考和探讨怎样优化能源结构和产业结构是非常有意义的。

二 文献综述

我国能源储量相对充足，但能源消费总量也在不断增长。谢梓翰（2017）的研究发现，我国能源消费结构有“富煤贫油少气”的特点，煤炭消费占比在70%左右，远高于世界平均水平，造成污染较为严重。与此同时，虽然再生能源如风能、水电和天然气的消费比重有所上升，但总体比重相比煤炭、石油仍然较小。这说明我国目前的能源消费结构有待改进，应该减少煤炭的使用，提高天然气、可再生能源的使用。同时根据赵培培（2017）的研究可以得知，虽然我国目前产业结构在不断优化，但是高耗能行业占比高，同时居民用能也在不断增长，整体产业结果还有改进空间。本文所使用的指标为能源消费弹性系数即能源消费量增长率与GDP增长率的比值。根据苏璟等（2008）的研究，若能源消费弹性系数数值小于1，则说明本年度单位GDP能耗较上年较低。若大于1，则说明本年度单位GDP能耗较上一年高。

从研究方式来说，为了研究能源消费结构和经济增长之间的关系，孙大岩（2017）采用科布道格拉斯生产函数拟合得到模型，再进行实证研究，主要包括单位根检验、协整检验、误差修正模型。刘卫东等（2016）使用定基能源消费弹性系数作为指标，通过选定基期同时折算GDP实际增速和能源消费增速，两者相除后得到指标具体数值，然后再进行单位根检验、格兰杰因果检验和协整分析，发现影响能源消费弹性系数的因素有产业结构、能源结构、能源价格、技术进步和城镇化水平。而吴海瑾（2006）则将产业结构作为能源消费弹性系数上升的主要因素进行详细论证，认为第一、二产业发展拉动经济增长和第三产业相对滞缓是系数上升的主要动力，工业重型化发展趋势是动因，生活、交通、建筑等能源新增长是加速器。

刘卫东等人所提到的城镇化水平可以解释为城镇人口增加，带来的生活、交通、建筑等方面的能源消费。因此，关于影响能源消费弹性系数的因素主要是在技术水平、能源价格方面产生了观点分歧。本文认为，二者同样可以被列为因素之一，但需要区分直接影响因素与间接影响因素。比如产业结构、能源结构可以被列为直接影响因素，而能源价格通过影响能源需求改变能源消费结构，从而影响弹性系数的因素则可以被列为间接影响因素。同样，技术进步促进劳动生产率的提高，从而降低产品能耗、能源消费量，改变能源需求量，对能源消费结构和能源价格产生影响，使能源消费弹性系数降低。间接影响因素主要通过影响直接影响因素改变能源消费弹性系数，应该在分类时加以区分。

本文主要探究产业结构与能源消费弹性系数。不同产业对能源消费的需求是不同的，对经济增长的刺激程度也不同。根据刘卫东等（2016）的研究，从轻工业向以重工业为中心的转变阶段，其能源消费增长速度大于经济增长速度，因此能源消费弹性系数增大；越是以服务业为中心，能源消费弹性系数就越低。孙大岩（2017）的研究也同样认同这一观点，但是他认为当第一产业比重较大，其能源消费弹性系数数值会具体到小于1；以第二产业为主导时，其能源消费弹性系数大于1，第三产业的发展使系数逐渐减缓至1以下。孙大岩的结论是通过比较过去的数据、总结规律得到的，缺乏实际的计算和验证，缺乏一定的说服力。

根据上文可以发现，我国的能源消费结构与产业结构都可以通过调整得到优化。首先，在改善能源消费结构方面，根据孙大岩（2017）的研究，要大力发展科技创新，促进技术进步，推动重点人才工程建设。其次，赵培培（2017）提到，最重要的是鼓励使用清洁能源，如水电、风电、光热发电、地热能、生物质能、潮汐能等，减少化学能源使用，最终控制化学能源消费总量。再次，政府应完善政绩考核内容，建立节能降耗长效机制。鼓励低能耗、高附加值企业发展。最后，为了降低生活、交通的能源损耗，鼓励低碳生活、绿色交通等理念也是十分重要的。从产业层面看，顾海兵、张帅（2017）的研究提出提高第三产业比重是非常重要的，此外，要调整第二产业内部结构，需要通过降低能耗、能源强度大的行业来减少生产能源消费。

三 方法与数据

3.1 方法

本文所采用的指标为能源消费弹性系数，其计算公式如下：

能源消费弹性系数=能源消费量增长率/GDP增长率。

该式反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间的比例关系。

本文主要探究的是能源消费结构和产业结构之间的关系，能源弹性消费系数是不脱离经济生产的情况下衡量能源使用情况的重要指标，相对客观，且适用于本文讨论的目的。对于产业结构的探究则需要在指标计算公式的基础上对分子“能源消费量增长率”做出创新和改变。本文通过文献调查，发现大多文献都主要探究为什么产业结构和能源消费结构能够影响能源消费弹性系数以及怎样实现产业结构转型升级。而本文的研究方式提出将能源消费量增长率按照产业区分为第一产业、第二产业以及第三产业能源消费增长率，通过对比来探究产业结构的科学性和改进方向。

此外，为了更好地分析我国现在的能源消费结构的不足，我们还应针对不同能源的使用情况做出具体区分，由于不同能源使用效率和污染情况差异较大，可以再一次区分为煤炭、石油、天然气的能源消费情况，将能源消费结构与其他国家进行对比。另外，本文还将计算结果与三次产业的煤炭、石油、天然气使用情况相结合，得到第一、二、三产业的能源消费结构，有利于从经济角度以及环境角度对产业结构的升级提出建议。

3.2 数据

首先，将计算能源消费弹性系数需要的外生变量作为能源消费量和GDP。对于能源消费总量，本文从中华人民共和国国家统计局选取2007～2016年的数据。关于GDP选择了实际GDP而不是名义GDP。将由此计算出的能源消费量增长率和GDP增长率作为内生变量。三大产业的能源消费总量均来自国家统计局“分行业能源消费总量”一栏。第一产业指农业、林业、畜牧业、渔业和农林牧渔服务业。第二产业指采矿业，制造业，电力、煤气及水的生产和供应业，建筑业的加总。第三产业指除第一、二产业以外的其他行业，主要包括交通运输、仓储邮政、批发零售、住宿餐饮业和其他。三大产业能源消费结构通过计算可得。

其次，中国以及其他国家的煤炭、石油、天然气能源消费总量情况主要从2017年《BP世界能源统计年鉴》中获得。

本文主要的数据是中华人民共和国国家统计局统计数据以及《BP世界能源统计年鉴》。前者是国务院直属机构，主要职责是公布一些概念性的标准制度，比如国民经济行业分类和生产统计指标数据。BP是一家位于伦敦的石油天然气企业，为世界各地的客户提供光热能源和运输燃料。《BP世界能源统计年鉴》是BP每一年都会发布的出版物和报告之一，中国网站的统计年鉴分为新闻稿、新闻稿中文版和中国专题三个部分。该公司发布的其他出版物和报告还有《BP世界能源展望》。数据详细清晰，以客观的口吻描述世界能源生产和消费的情况。

各产业煤炭、石油、天然气使用单位分别是万吨、万吨和亿立方米，而能源总消费量的单位是万吨标准煤，因此需要进行单位换算。可知：吨标准煤=各能源消耗量×折标系数。煤炭、石油、天然气的折标系数分别为0.7143、1.4286、13.3。

四 实证结果

4.1 如何调整能源消费弹性系数

本文总结了2007～2016年这10年的实际GDP与能源消费总量数据，以每年的数据与次年之差除以每年数据可得2008～2016年实际GDP增长率以及能源消费增长率，并根据公式：能源消费弹性系数=能源消费量增长率/GDP增长率，计算出2008～2016年能源消费弹性系数如表1所示。

从表1中可以看出，实际GDP逐年增长，全距为493953.2亿元。而实际GDP增长率在2010年达到顶峰后有所回落，保持相对平稳的下降趋势。随着经济的增长，我国每年消耗能源总量逐年上升，能源消费总量增长率在2011年达到顶峰后迅速下跌。能源消费弹性系数波动较大，2008～2011年逐年上升，2011～2015年逐年下降，2016年有所回升但是幅度不大，整体呈下降趋势。另外，我国近10年的能源消费弹性系数一直保持小于1的数值，这说明本年单位GDP能耗较上一年降低。

由图1可推测，由于实际GDP增长率在一段时间内非常平稳，其变化幅度非常微小，所以能源消费弹性系数变化趋势与能源消费总量增长率保持一致。为了证明这一点，本文使用散点图计算能源消费弹性系数与能源消费总量增长率的线性相关性。

根据计算可得二者决定系数R ² =0.9634，这意味着因变量能源消费弹性系数的变异有96.34%是由自变量能源消费总量增长率决定的。同时，实际GDP与能源消费弹性系数之间的相关性也可以同理计算出，即R ² =0.5703，较能源消费弹性系数与能源消费总量增长率之间的决定系数低。因此，本文认为，相对实际GDP增长率而言，能源消费总量增长率对能源消费弹性系数的影响更大，我国目前想要改变能源消费弹性系数从改变能源消费总量增长率入手更为有效。

4.2 如何调整能源消费结构

根据国家统计局2007～2016年数据，我国能源消费主要是煤炭、石油和天然气的消费，三者共同占据我国能源消费总量的90%以上。根据表2，计算出三种能源消费量占总消费量的比例，可得出我国能源消费结构如图3所示。

总体而言，我国长期以来一直以煤炭消费为主，其占比超过60%。但其消费占比呈下降趋势，由2007年的72.5%下降至2016年的62%，全距为12.5%。消费量排在第二位的是石油消费，平均占比17.24%，远远小于煤炭消费量，但是石油总体消费量呈上升趋势，全距仅为1.9%，上升幅度较低。天然气消费占比最小，平均为4.66%，总体呈上升趋势，全距为3.4%。众所周知，煤炭、石油和天然气一类的化石燃料燃烧会产生大量温室气体和有毒物质，对环境破坏严重。从污染程度看，煤炭最为严重，石油次之，天然气相对污染较轻。总体而言，我国以煤炭为主导的能源消费结构是有待改进的。

为了进一步探究我国能源消费结构的合理性，本章从《BP世界能源统计年鉴》查找了其他5个国家的能源消费数据。以2012、2014、2016年为例，如图4、图5、图6所示。

本文从美洲、澳洲、欧洲、亚洲、非洲分别选取不同国家，包括发展中国家以及发达国家。从数据中可以看出，不同国家的能源消费结构是有很大不同的。2012年德国、韩国均以石油消费为主，煤炭消费其次，天然气使用较少但占比远远高于南非与中国。2012年南非和中国的能源消费结构类似，以煤炭消费为主，其占比是石油、天然气消费总和的3倍有余。美国的能源消费结构是很特殊的，是6个国家里唯一一个天然气消费超过煤炭消费的国家。天然气较煤炭、石油更为清洁，二氧化硫和粉尘排放较少，对环境较为友好。因此，减少煤炭消费，提升石油、天然气消费，改善能源消费结构十分重要。

2014年，各国石油消费占比变动不大，煤炭消费除韩国小幅上升外其余5国均有所下降，其中，澳大利亚、南非、中国煤炭消费占比下降较为明显，可见三国在改善能源消费结构方面空间大且效果显著。天然气消费占比在美国、澳大利亚、南非、中国有所上升，但美国、南非及中国的上升幅度较小，不到1%。2012～2014年天然气消费占比增长量的6国平均值仅为0.47%，可见，要提升天然气消费占比是很困难的。

2016年，6个国家全部缩减了煤炭消费占比，除韩国以外的其余5国天然气消费占比均有提升。美国、韩国、中国加大了石油消费占比，德国、南非、澳大利亚减少了石油消费占比。

将各国2016年数据中煤炭、石油和天然气占比写成x∶y∶z的形式，再统一变化成 ，可以更清晰地比较 、 和1的大小从而推测能源消费结构的三种不同模型。

由此，本文将能源消费结构分为三个阶段，第一阶段以中国和南非为例，煤炭消费为主，石油其次，天然气最少。第二阶段以德国、澳大利亚、韩国为例，石油、煤炭、天然气依次减少。第三阶段以美国为例，石油为主，天然气其次，煤炭再次。

从能源消费变化来看，中国、南非以及美国的变化趋势更相似，都是煤炭消费减少，天然气消费增加，石油消费保持稳定。德国和澳大利亚的变化趋势类似，煤炭和石油消费减少，天然气消费增加。中国在短期内要想改善能源消费结构可以借鉴德国以及澳大利亚的变化趋势，向第二阶段转变，因此应尽可能降低煤炭的消费量占比，提高石油和天然气消费量占比。但是由于前文已经阐述过，短期内提高天然气消费占比是很困难的，所以降低的煤炭消费主要由提升的石油消费来弥补，天然气消费占比无法在短期内快速提升。长期来看可以参考美国的变化趋势，也就是达到第二阶段后为向第三阶段转变，应进一步降低煤炭消费占比，维持相对稳定的石油消费占比，并且继续提升天然气消费占比。

4.3 通过调整产业结构改善能源消费结构

要想探究如何降低煤炭使用占比，提升石油及天然气占比，就要先了解不同产业中这三类资源的使用情况。本文三次产业划分遵循了国家统计局的规定：第一产业为农业、林业、畜牧业、渔业和农林牧渔服务业。第二产业是指采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业，主要采集工业以及建筑业两栏数据。第三产业是指除第一、二产业以外的其他行业，主要采集交通运输、仓储邮政、批发零售、住宿餐饮以及其他这四栏数据。

第一产业石油消费在统计局中数据即为空白，本文理解为数据缺失。总体上第一产业能源消费量少，对整体结构影响不大。

第二产业能源消费总量自2012年至2015年一直占据80%左右的能源消费总量，是能源消费的主体。虽然第二产业能源消费占比逐年降低，但比例变化不明显。因此，适当降低第二产业份额是合理的。第一产业能源使用量最少，且占总消费量比例不稳定。对整体能源消费和能源结构影响不大。第三产业能源使用量占总消费量的比例呈上升趋势，且第三产业天然气的使用比例最高，可以进一步扩大天然气的使用比例，通过提高石油消费占比来降低煤炭消费比例。

不难看出，要改变能源消费结构，从第二产业与第三产业入手更加快速有效。第二产业4年来一直以煤炭消费为主，煤炭使用比例非常高，在90%左右。我国煤炭消费大部分是第二产业的消费结果。降低第二产业煤炭消费占比迫在眉睫。根据图7和图8可以发现，我国煤炭消费增长率变为负数表示我国第二产业的煤炭消费量正在逐步减少，取而代之的是石油以及天然气消费量的上升，这与上文提到的向第二阶段转变方式相契合。第三产业的能源消费结构在2014年出现改善，煤炭、石油消费增长率大幅下降，天然气的消费增长率大幅提升，而煤炭基本不变，石油消费继续减少，天然气使用比例继续上升。虽然到2015年我国第三产业仍然以煤炭消费为主，但天然气使用比例已经有显著上升。

为了更进一步说明如何调整煤炭使用量，本文调查了分行业能源消费量。第二产业煤炭消费主要由制造业和电力、煤气以及水生产和供应业完成。第三产业煤炭消费主要由批发零售业、住宿餐饮业完成（见表6）。因此，从这三个行业入手降低煤炭消费量最为理想。

总的来说，在短期内要进入第二阶段就要大幅度降低煤炭消费占能源总消费量的比例，提升石油消费占比和天然气消费占比。首先，我国应减少第二产业煤炭的消费比例，以制造业和电力煤气等供应业为首要对象；其次，要提高采掘业、电力煤气及水生产和供应业的石油消费比例；最后，应整体提升第二产业及第三产业的天然气消费比例。

五 结论与建议

5.1 总结

本文探讨了我国的能源消费弹性系数，得出相比实际经济增长，我国先从改变能源消费量和能源消费结构入手更为有效的结论。以此为目的，本文研究如何改变能源消费结构，结合其他国家数据得到三种能源消费结构模式，为我国短期和长期的能源结构发展提出建议。本文认为通过产业结构调整可以有效优化我国能源消费结构，以第二产业和第三产业为主要目标，并细化到各产业中能源消费较多的行业。最后，本文针对讨论的问题和结论提出了我国短期内能源结构和产业结构优化升级的建议以及具体措施。

能源的消费问题涉及方方面面，对经济和环境的发展都是至关重要的。不当的能源消费可以导致重大损失，但合理的、有规划的能源消费可以促使国家健康、可持续发展。因此，探讨能源的学科是值得人们学习和实践的，也是必须学习和实践的重要领域。

5.2 建议

本文在实证结果中提到，我国现在仍然处于能源消费的第一阶段，即以煤炭消费为主，石油和天然气消费占比低。因此，首要做法是提高石油和天然气消费占比，降低煤炭消费，向能源消费的第二阶段转变。这样的转变主要依靠我国产业结构的调整，而且围绕第二产业和第三产业展开。首先，第三产业的能源消费结构是优于第二产业的能源消费结构的，天然气消费占比是三次产业中的最大值，我国应大力发展第三产业。其次，在行业领域，我国应降低第二产业煤炭消费高的行业的能源耗费量，比如制造业和电力煤气等供应业，短期内以石油代替这些行业的煤炭消费。提高第二产业总体石油消费比例，其中可以大幅度提高采掘业、电力、煤气及水生产和供应业的石油消费量。整体上第二、三产业都应该上调天然气的消费占比。根据2017年《BP世界能源统计年鉴》，在过去的几年里，中国大力去产能等的政策调整和经济的下降使得能源密集型行业有所疲软，其中钢铁和水泥产业尤为明显。这种现象表现出了中国经济和能源结构的转型。另外，除了本文研究的煤炭、石油和天然气三种能源外，我国应大力开发和利用清洁能源如太阳能、风能等。最重要的一点是，不论是第一、二、三产业或是任意某个行业，都应节约使用不可再生能源，煤炭、石油、天然气均在此列。

要进行产业结构升级、降低能耗必须要结合我国实际情况。前文提到我国是一个“富煤贫油少气”的国家，这对我国不断降低煤炭消费占比、提升石油及天然气消费占比形成不利条件。虽然能源可以依靠进口，但过高的能源对外依存度显然是不利于国家安全的。因此，国家应把握每个阶段我国能源对外依存度的合理区间，我国为了使能源自给能力保持在85%左右，既要不断加强自身资源开发利用力度，积极研究替代能源，也要加强与他国的合作，确保能源消费有所保障。

世界各国在推进能源消费结构优化和产业调整时有许多经验值得我国借鉴。本文主要选取英国和美国作为例子。根据王健康、王慧青（2007）的研究，首先，调整产业结构要充分发挥市场对资源的有效配置作用，避免过多的政府干预。其次，重视高新技术产业这一重要推动力。再次，重视教育和人才的引进培养。我国《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》表示，我国坚持创新驱动战略，同样充分发挥市场在能源资源配置中的决定性作用。可见虽然各国国情是不一样的，但经验值得借鉴，也能达成共识。最后，本文认为要减少能源消费总量，降低能源消费增长率，生活消费一栏也不能忽略，政府可以通过宣传、教育、鼓励低碳生活和绿色出行，培养低碳生活观念，减少日常生活和交通中的能源损耗。 QZfxJ4o3KjvWzW0vzuTnoLAqZj4Oamx8KB4AsvJfGxFWJQiv3Vtki+lIJzm+Ng9Q