第一节
化石能源产业技术创新能力测度

近年来，我国能源产业积极实施“互联网+”战略，在利用现代通信和控制技术提升行业信息化、智能化水平方面取得了一定成绩。“新基建”——5G网络、人工智能、工业互联网、特高压电网等领域成为未来发展重点，能源行业既能为“新基建”提供基础性保障，也是其重要的应用领域，能源与新技术结合的智能化趋势将成未来发展方向。在一系列政策推动下，能源产业智能化将进入发展的黄金时期。

智能化将激活能源产业供需两端。从需求侧来看，能源产业是智能化的物质支撑。5G建设和商用的快速发展将带来大量光纤光缆、基站耗材、电子化学品和功能性材料需求，拉动石油石化工业发展。从供给侧来看，能源产业是智能化的重要应用端。数据中心是能源行业智能化的基础，未来我国有望陆续建立煤炭、石油、新能源等大数据平台，为推动能源行业高质量发展提供支撑；人工智能在能源行业的应用也在持续升温。智能化将全面降低能源产业成本并促进能源产业的融合与创新。

一、分地区化石能源产业智能化水平测算

化石能源产业的智能化程度可以通过化石能源产业与信息通信产业的融合度加以反映。目前测算产业融合度的方法有很多，本书采用耦合协调度函数进行产业融合度测算。“耦合”原本是一个物理学概念，在通信、软件工程、机械工程等领域有其特定的含义。随着学科之间的融合发展以及科研水平的不断提高，“耦合”这一概念被广泛运用到社会科学等领域的科学研究中。在人文社科领域，耦合度多被用来评价两种及以上系统之间相互影响、相互作用、相互依存的程度。但系统之间既有良性互动，也会存在负向影响，只有两系统均发展良好，才能够起到彼此促进、共同发展的作用。

将信息通信产业和化石能源产业看作两个复杂的子系统，分别构建两个子系统的评价指标体系并得到信息通信产业和化石能源产业各自的综合指数，通过构建耦合协调度函数进行系统间融合度的测算。

（一）耦合度函数

其中， C 代表两系统的耦合度， S ₁ 、 S ₂ 分别代表两系统各自的综合指数（通过构建两系统的评价指标体系得到）。耦合度 C 的数值越接近于1，说明两系统之间的关联性越强，当耦合度 C 的数值等于1时，表明两系统之间的关联性最强并达到了一种良性共振的耦合阶段，而当耦合度 C 的数值等于0时，则表明两系统之间并无关联，彼此之间不存在相互影响与干扰，处于一种无序、各自发展状态。

但是，系统的耦合度只能表明各系统之间随时间推进的动态发展进程的关联性，却很难反映各系统的整体发展水平。为了避免类似假性耦合现象的发生，在耦合度模型的基础上引入耦合协调度模型，以便衡量系统之间的耦合协调发展关系。

（二）耦合协调度函数

其中， D 代表两系统的耦合协调度， D 的取值范围为［0，1］，数值越大，说明两系统之间的耦合协调关系越强，两系统相互作用、相互影响的效果越显著，当耦合协调度等于1时，两子系统达到良性互动的最优协调发展阶段，耦合协调度等于0则表明两系统之间没有必然联系，对彼此的现状和未来发展没有影响。 T 为两系统整体的综合评价指数，是两系统各自评价指数的加权和， α 、 β 为各子系统的权重，且满足 α + β =1，本书将 α 、 β 均设为0.5。

（三）两系统评价指标体系构建

分别构建信息通信产业和化石能源产业的评价指标体系如表3-1所示。信息通信产业的评价指标体系从以下四个方面构建：发展规模、通信基础设施、用户普及程度和人力资本。其中，发展规模方面包括电子信息制造业主营业务收入、软件业务收入、信息技术服务收入以及电信业务总量四个指标；通信基础设施方面包括互联网宽带接入端口数、光缆线路总长度、移动电话基站数三个指标；用户普及程度方面包括移动互联网用户数、企业每百人使用计算机数、移动电话用户数以及移动电话普及率四个指标，人力资本方面包括软件、信息技术服务业从业人数以及软件研发人数两个指标。

化石能源产业的评价指标体系从以下三个方面构建：产业规模、物质资本投入和人力资本投入。其中，产业规模方面包括发电量，能源消费量，采矿业销售产值，石油加工、炼焦和核燃料加工业销售产值，能源深加工业销售产值，能源装备制造业销售产值，电力、热力、燃气及水生产供应业销售产值七个指标；物质资本投入方面包括能源工业投资，采矿业固定资产投资，石油加工、炼焦和核燃料加工业固定资产投资，能源深加工业固定资产投资，能源装备制造业固定资产投资，电力、热力、燃气及水生产供应业固定资产投资六个指标；人力资本投入方面包括采矿业用工人数，石油加工、炼焦和核燃料加工业用工人数，能源深加工业用工人数，能源装备制造业用工人数以及电力、热力、燃气及水生产供应业用工人数五个指标。

（四）测算结果

选取上述评价指标2011—2019年我国30个省级行政区（西藏及港澳台除外，下同）的数据，其中，信息通信产业各指标数据来自《中国信息产业年鉴》《中国统计年鉴》《中国通信年鉴》，化石能源产业各指标数据来自《中国工业统计年鉴》《中国固定资产投资年鉴》，部分缺失数据采用插值法进行补充。化石能源产业评价指标体系中的能源装备制造业指装备制造业中与能源产业密切相关的五个行业，分别为金属制品业、通用设备制造业、专用设备制造业、电气机械及器材制造业和仪器仪表机器制造业。能源深加工业指化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业。利用变异系数法赋权后得到两系统的评价指数，如表3-2所示。根据上述耦合协调度公式计算得到的各地区化石能源产业与信息通信产业的融合度如表3-3所示。

2011—2019年我国30个省级行政区化石能源产业与信息通信产业耦合协调度均值见图3-1。

由表3-4可知，江苏已实现化石能源产业与信息通信产业耦合，两系统处于极协调阶段。浙江、广东化石能源产业与信息通信产业已进入磨合阶段，实现中等程度的协调发展。山东化石能源产业与信息通信产业开始初步磨合，处于低度协调阶段。北京、天津、河北、山西、内蒙古、上海、安徽、福建、河南、湖北、湖南、重庆、四川、陕西各省份进入两系统初协调阶段，即将步入磨合期。其余各省份的化石能源产业与信息通信产业未表现出融合发展迹象，两系统仍处于失调阶段。从图3-2中可以看出，广东、江苏、浙江、山东的化石能源产业与信息通信产业耦合协调度一直保持在较高水平。北京、河北、上海、安徽、福建、河南、湖北、湖南、重庆、四川、陕西的化石能源产业与信息通信产业耦合协调度处于中等水平，其中，北京、河北、安徽、福建、河南、湖北、重庆、四川、陕西近几年的增长趋势较明显，其他地区变动不大。我国30个省级行政区的化石能源产业与信息通信产业耦合协调度整体上保持上升趋势，但吉林、青海、宁夏出现下滑趋势。海南、青海、宁夏的化石能源产业与信息通信产业耦合协调度始终在低位徘徊。

二、分行业化石能源产业智能化水平测算

同样采用上述耦合协调函数法测算化石能源产业各行业与信息通信产业的融合度，以此反映化石能源产业各行业的智能化水平。由于数据所限，只能考察全国化石能源产业各行业的情况。

信息通信产业与化石能源产业各行业的评价指标体系如表3-5所示。化石能源产业子行业选择了煤炭行业、石油行业和天然气行业，各行业的评价指标体系均从产业规模、物质资本投入和人力资本投入三个维度构建，其中，煤炭行业的评价指标包含了煤炭开采和洗选业以及煤炭开采和洗选辅助业；石油行业的评价指标包含了石油开采业、精炼石油产品制造业、石油钻采专用设备制造业以及炼油、化工生产专用设备制造业；天然气行业的评价指标包含了天然气开采业以及燃气生产和供应业。信息通信产业评价指标与前文一致。

同样采用变异系数法赋权得到各系统的评价指数，利用耦合协调度公式计算得到化石能源产业各行业与信息通信产业的融合度，即为化石能源产业各行业的智能化水平，结果如表3-6所示，变化趋势如图3-3所示。

总体来看，我国化石能源产业中智能化水平相对较高的是天然气行业，2015年之前，石油行业的智能化水平最高；2015年起，天然气行业的智能化水平提升飞快，同时，煤炭行业的智能化水平也有所突破，在2018年和2019年超过了石油行业的智能化水平。从变化趋势上看，天然气行业的智能化水平始终保持快速增长态势，石油行业的智能化水平则在2015年后出现波动，整体增长迟缓，煤炭行业的智能化水平在2017年后大幅增长。