基于可比價投入產出表的浙江省能源強度分析

馬躍，馮連勇

（中國石油大學（北京）經濟管理學院，北京市 昌平區 102249）

0 引言

全球能源危機和氣候變化形勢日益嚴峻，能源的基礎性和戰略性地位受到了廣泛的關注[1-2]。碳中和即氣候治理后的零碳排放狀態[3]，隨著“雙碳”目標的提出，中國的節能減排工作變得更加艱巨，分析能源強度變動因素，有助于能源利用效率政策的制定，這在一定程度上能夠平衡經濟發展與能源消耗之間的矛盾。

自Leontief和Ford運用投入產出模型測算美國能源消費相關問題以來，基于投入產出分析的結構分解分析方法（structural decomposition analysis, SDA）被廣泛應用于能源領域[4-8]。Lin等基于投入產出方法結合結構分解分析，解釋了1981—1987年間生產技術變化是導致中國能源消費變化的主要原因，能源效率提高導致能源強度下降[9]；Garbaccio等基于投入產出表運用結構分解方法研究了影響中國能源強度變化的因素，發現能源消耗強度降低的主要因素是技術進步，經濟結構的變化導致能源使用的增加[10]；Liu等利用能源投入產出表結合結構分解分析確定了出口中內含能源變化的關鍵因素[11]；Zeng等研究發現出口和基礎設施建設是導致中國能源強度上升的原因[12]；房斌等基于投入產出分析利用結構分解模型，研究了人口增長、效率及生產結構等因素對中國能源消費的影響[7]；張珍花等運用投入產出模型研究中國產業的能源消耗效率，并從實證角度對中國三次產業的能源消耗效率進行分析[13]；李玲等基于投入產出表利用結構分解分析方法，探索了影響中國能源強度變動的主導因素[8]；林伯強等構建全球能源投入產出數據庫，對2000—2014年間全球能源效率變動進行分析，研究表明經濟增速越高能源強度下降越快，且消費品的能源強度下降速度要快于投資品[14]?；谕度氘a出分析的結構分解方法是定量分析影響能源強度變動因素的有效工具[6]。但以上研究大都選取國家層面的投入產出數據進行分析，鮮有文獻對省級區域進行系統分析。

浙江省作為中國東部沿海省份，經濟發展較快，在中國省域層面具有代表性。在區域層面的研究中，大量學者選取浙江省從不同角度進行分析，如謝倫裕等以浙江省為例，對比分析城鄉家庭能源消費與影響因素[15]；劉波基于矩陣轉換技術、成分數據分析方法和時間序列預測模型，預測了浙江省2005—2017年間的投入產出序列表[16]；吳唯等以浙江省為例，基于LEAP模型探討區域低碳發展路徑[17]；史新紅等以浙江實際運行數據為算例，分析了不同市場參與方式下的新能源消納量和系統發電成本[18]。但鮮有文獻對浙江省能源強度相關內容進行系統研究。浙江省近年來積極推進能源轉型，發展低碳經濟，在碳中和背景下研究其能源強度及其影響因素在中國省域層面具有典型代表性，對提高能源效率、促進能源轉型具有重要的指導意義，同時也為其他省份展開類似研究提供參考借鑒。本文的創新點主要有：①在研究方法上，本文將投入產出表調整成六大部門，在此基礎上編制可比價能源投入產出表，并結合SDA方法進行研究；②在研究對象上，有別于以往研究大都基于國家層面，本文以浙江省為研究對象，深入分析一個省的能源消費情況和能源強度變動因素；③在研究視角上，從能源類別和行業類別這兩個不同的角度測算能源技術效應、產品技術效應和最終需求結構效應等對能源強度變動的影響。

1 理論方法

能源投入產出分析是以投入產出表為依托發展起來的，是其在能源領域的拓展應用，源于經濟社會發展對能源的依賴[19]，與標準的投入產出表不同，能源投入產出表引入了能源消耗，如表1所示。

表1 能源投入產出表Table 1 Energy input-output table

表1中：zij表示第j部門對第i部門產品的需求量；Yi表示第i部門產品的最終需求；xi表示第i部門總產出；xj表示第j部門總投入；vj表示第j部門最初投入；ekj表示第j部門對第k類能源的需求量；表示對第k類能源的最終使用；ek表示第k類能源總產出。

1.1 直接消耗系數與完全消耗系數

在投入產出表中，記aij為直接消耗系數，表示第j部門生產單位產品對第i部門產品的直接消耗量，定義如下[20]：

由直接消耗系數aij組成的矩陣稱為直接消耗系數矩陣，記為A。

完全消耗系數[20]是指為了得到最終產品對各部門產品的直接消耗和間接消耗之和，記作bij，由完全消耗系數bij組成的矩陣稱為完全消耗系數矩陣，記為B，其計算公式如下[20]：

用矩陣形式表示為 B=A+BA，即

式中：(I-A)-1為Leontief逆矩陣或完全需求系數矩陣，記為L。lij表示完全需求系數矩陣的元素（完全需求系數），反映的是為了獲得單位最終產品各部門所需要生產的產品數量[20]。

1.2 各類能源消耗系數

完全能源消耗系數表示最終產品對各類能源的直接和間接消耗量之和，記作，由組成的系數矩陣稱為完全消耗系數矩陣，記為Be，計算如下：

矩陣形式可表示為

直接能源消耗系數表示部門j產出單位產品直接消耗的第k類能源數量，記為計算如下：

間接能源消耗系數表示部門j產出單位產品需要的中間產品消耗的第k類能源數量，通過完全消耗系數與直接消耗系數求得，主要受到中間產品消耗影響，對間接能源消耗系數高的部門可以提高中間產品的利用效率或用低耗能中間產品代替高耗能中間產品以達到節能減排的目的。

1.3 能源強度與結構分解模型

本文采用能源強度表示能源效率[14]，能源強度的定義為單位生產總值的能源消耗，記為Ie，則有

式中：Y為最終需求；G為生產總值。

結構分解模型 （SDA）核心思想是以投入產出分析中的恒等式為基礎，將經濟系統中因變量的變動分解為各獨立自變量的變動之和，以衡量自變量對因變量變動的貢獻大小[21]，一般有保留交叉項、加權平均法和兩極分解法等形式。本文采用兩極分解法，分別用0期和1期作為分解基期進行分解[8,20-23]。先從需求角度，對2007—2017年浙江省能源強度的變動進行分解，測算各效應對5類能源強度變動的影響[24-25]。記M=Y/G，M表示最終需求結構系數矩陣，代表j部門的最終需求占生產總值的比重，則Ie=AeLM可以分解為[20]：

式中：0表示基期，1表示報告期，Δ表示報告期相對于基期的變化量，如ΔIe表示能源強度的變化量，后文出現Δ亦表示同等含義。等式最右端分別表示能源技術效應、產品技術效應和最終需求結構效應。由式 （8）可知，能源技術效應通過直接能源消耗系數變化體現，反映對能源的直接消耗情況，體現能源技術水平的高低；產品技術效應通過直接消耗系數變化體現，反映產品生產技術水平的高低；最終需求結構效應則反映最終需求結構變動對能源強度變動的影響。同樣，記Iei為第i部門的能源強度，則有：

式中：aej表示j部門的直接能源消耗系數；lji表示完全需求系數矩陣第i列的各元素；Yi表示第i部門的最終需求；Vi表示第i部門的增加值。記Ni=Yi/Vi，則部門能源消耗強度Iei可以分解為

等式最右端分別代表能源技術效應、產品技術效應和最終需求結構效應，若令第i部門最終需求Yi=Wi+Ki+Pi，Wi、Ki和Pi分別代表第i部門最終消費、資本形成和凈輸出，則進一步可將最終需求結構效應分解為

基于以上公式，可以得到能源強度各影響因素的變化對各部門能源強度變動的影響。

2 實證分析

本文在浙江省2007、2012和2017年的投入產出表和相應的能源平衡表的基礎上，對原投入產出表的部門劃分進行重新調整，將其合并為六大部門，即農業、工業、建筑業、貨運郵電業、商業飲食業和其他服務業；將能源種類分為五大類，即煤炭、石油、天然氣、電力和其他能源（后文能源消耗量均折算為標準煤），分別編制對應年份的能源投入產出表。為使不同年份的投入產出表具有可比性，將現價能源投入產出表轉換為可比價能源投入產出表，以2012年為基年，采用價格指數縮減的方法進行處理①本文用農業總產值指數表示農產品的價格指數；用工業品出廠價格指數表示工業產品價格指數；用商品零售價格指數表示商業飲食業的價格指數；用交通和通信價格指數表示貨運郵電業價格指數；其他部門的價格指數用增加值縮減指數近似表示[25-26]。。

2.1 能源消耗系數測算

基于能源投入產出表計算浙江省2007、2012和2017年直接能源消耗系數、間接能源消耗系數和完全能源消耗系數，結果見表2?？梢钥闯龈髂攴莨I、建筑業和貨運郵電業的完全能源消耗系數相對較高，農業、商業飲食業和其他服務業完全能源消耗系數相對較低；建筑業直接能源消耗系數較低，間接能源消耗系數比較高，這與建筑業在生產活動中消耗的中間產品大多是高耗能產品情形相吻合；針對浙江省工業部門，其直接能源消耗系數小于間接能源消耗系數，表明工業部門在生產過程中消耗了大量能耗較高部門生產的中間品，從而間接能源消耗較高，這得益于輕工業是浙江省的傳統優勢行業，加之近年來浙江省產業結構向外延伸，部分制造業向外省轉移。據《浙江省節能降耗和能源資源優化配置“十四五”規劃》顯示，浙江省高耗能行業裝備和管理現代化步伐明顯加快，石油石化、化纖印染、電力熱力、水泥等重點行業能效水平領跑全國。同時據《浙江省國民經濟和社會發展公報》顯示，規模以上工業中高技術、高新技術、戰略性新興產業增加值呈逐步上升趨勢，浙江省的產業結構不斷優化升級。貨運郵電業涵蓋交通運輸、倉儲、郵電等行業，往往需要大型機械設備，這些設備在運行過程中會有大量的直接能源消耗，同時在制造維修保養過程中亦需要消耗大量高耗能中間品，導致其直接能耗系數和間接能耗系數都比較高。不同行業的直接能源消耗系數與間接能源消耗系數變化不同。

表2 浙江省2007—2017年各部門能源消耗系數Table 2 Energy consumption coefficients of Zhejiang Province from 2007 to 2017 t/萬元（以標準煤計）

為了分析影響浙江省完全能源強度變動的因素，本文利用結構分解分析分別對2007—2012年、2012—2017年、2007—2017年浙江省完全能源強度變動進行結構分解，同時測算能源技術效應、產品技術效應和最終需求結構效應對煤炭、石油、天然氣、電力及其他能源的能源強度變動的影響和其對6部門能源強度變動的影響，結果見表3—表10。

2.2 完全能源強度結構分解

由表3可以看出，浙江省完全能源強度在2007—2017年減少了0.102 63 t/萬元，這是由能源技術效應導致的，說明能源強度的降低主要來自于能源技術的提高；2012—2017年間完全能源強度減少了0.041 15 t/萬元，且3種效應均起到了正面效應，能源技術效應仍起到主導作用。這符合浙江省高耗能行業能效水平領跑全國的基本事實，能源利用效率的不斷提升加之GDP的增長導致完全能源強度不斷下降。

表3 浙江省完全能源強度變動結構分解Table 3 Decomposition of complete energy intensity in Zhejiang Province t/萬元（以標準煤計）

2.3 分能源類別結構分解

由表4可以看出，除天然氣外，其他4類能源的能源強度總量均呈下降趨勢，能源技術效應、產品技術效應和最終需求結構效應在不同時期對能源強度變化的影響存在差異，本文以2007—2017年的變化為例，分析各效應對5類能源的能源強度變動的影響。

表4 2007—2017年3種效應導致的各能源強度變動量Table 4 Variations in energy intensity due to three effects from 2007 to 2017 t/萬元（以標準煤計）

煤炭能源強度變動的影響因素：2007—2017年間，煤炭能源強度總量下降了0.075 6 t/萬元，3種效應均帶來了正面影響，其中影響最大的因素是能源技術效應，其使得煤炭的能源強度總量減少了0.070 3 t/萬元，產品技術效應使得煤炭的能源強度總量減少了0.004 3 t/萬元，最終需求結構效應使得煤炭的能源強度總量減少了0.000 9 t/萬元。這主要是由于在此期間煤炭年消費量波動很小，但消費占比呈下降趨勢，得益于能源結構優化升級。

石油能源強度變動的影響因素：2007—2017年間，石油能源強度總量下降0.035 1 t/萬元，能源技術效應使得石油的能源強度總量減少了0.061 2 t/萬元，產品技術效應和最終需求結構效應帶來了負面效應，分別使得石油的能源強度總量增加了0.016 7 t/萬元、0.009 3 t/萬元。這說明直接能源利用效率的提高導致的石油節約量大于產品技術效應和最終需求結構效應導致的石油消費的增加量。

天然氣能源強度變動的影響因素：2007—2017年間，天然氣能源強度總量增加了 0.013 4 t/萬元，這一結果有別于文獻[25]對四川省的研究，天然氣能源技術效應使其能源強度總量增加了0.013 5 t/萬元，部分原因在于能源結構調整、“煤改氣”等政策的持續推進使得浙江省天然氣消費量增長較快，但能源技術水平短期內未得到提升。

電力能源強度變動的影響因素：2007—2017年間，電力能源強度總量減少了0.005 1 t/萬元，且3種效應均帶來了正面影響，其中影響最大的因素是產品技術效應，導致電力的能源強度總量減少了0.002 9 t/萬元，最終需求結構使得能源強度總量減少了0.001 8 t/萬元，能源技術效應使得電力的能源強度總量減少了0.000 4 t/萬元，該因素的影響最小。

其他能源的能源強度變動的影響因素：2007—2017年間，其他能源整體利用量比較少，但消耗強度呈下降趨勢，且3種效應均帶來了正面影響。

2.4 分部門結構分解

經濟系統中的各部門存在差異，其能源強度及其影響因素也存在不同，為詳細了解其特征，本文同時從部門角度，對引起浙江省六大部門能源強度變化的影響因素進行了結構分解分析。

由表5可以看出：農業部門在2007—2017年間能源強度減少了0.060 1 t/萬元，其中起主要作用的是最終需求結構效應，其次是能源技術效應，其中最終需求結構效應中的投資結構效應和凈輸出結構效應對能源強度的降低起主導作用。

表5 農業部門能源強度變動的結構分解Table 5 Decomposition of energy intensity in agriculture sector t/萬元（以標準煤計）

由表6可以看出：工業部門在2007—2017年間能源強度減少了0.249 1 t/萬元，3種效應均起到正面作用，其中能源技術效應作用最大，最終需求結構效應中，凈輸出結構效應起到正面作用，消費結構效應和投資結構效應增加了能源強度。據《中國統計年鑒》，該時期浙江省能源消耗總量呈持續上升趨勢，說明耗能產業是拉動GDP的主要增長點，其潛在原因涉及這一時期高新技術、戰略性新興產業的增加帶動了技術的進步。

表6 工業部門能源強度變動的結構分解Table 6 Decomposition of energy intensity in industrial sector t/萬元（以標準煤計）

由表7可以看出：建筑業在2007—2017年間能源強度增加了0.017 1 t/萬元，最終需求結構效應起到決定性作用，其次是產品技術效應，只有能源技術效應降低了能源強度。在最終需求結構效應中消費結構效應、投資結構效應和凈輸出結構效應均增加能源強度。

表7 建筑業部門能源強度變動的結構分解Table 7 Decomposition of energy intensity in construction sector t/萬元（以標準煤計）

由表8可以看出：貨運郵電業在2007—2017年間能源強度減少了0.3715 t/萬元，其中能源技術效應作用最大，其次是最終需求結構效應，產品技術結構效應增加了能源強度。最終需求結構效應中消費結構效應降低了能源強度，其他2種效應增加了能源強度。

表8 貨運郵電業部門能源強度變動的結構分解Table 8 Decomposition of energy intensity in freight and postal services sector t/萬元（以標準煤計）

由表9可以看出：商業飲食業在2007—2017年間能源強度減少了0.012 8 t/萬元，其中最終需求結構效應增加了能源強度，這主要是由凈輸出結構效應決定的，能源技術效應和產品技術效應均降低了能源強度，其中能源技術效應起到的效果最為明顯。

表9 商業飲食業部門能源強度變動的結構分解Table 9 Decomposition of energy intensity in commercial catering sector t/萬元（以標準煤計）

由表10可以看出：由于產品技術效應和最終需求結構效應的原因，其他服務業在2007—2017年間能源強度增加了0.176 2 t/萬元。只有能源技術效應降低了能源強度。在最終需求結構效應中凈輸出結構效應降低了能源強度，但是效果不明顯。

表10 其他服務業部門能源強度變動的結構分解Table 10 Decomposition of energy intensity in other service sector t/萬元（以標準煤計）

3 結論與建議

本文編制了浙江省2007—2017年可比價能源投入產出表，計算了各年份的直接能源消耗系數、間接能源消耗系數與完全能源消耗系數，同時采用結構分解分析從能源技術效應、生產技術效應及最終需求結構效應等角度研究了浙江省層面、5類能源層面以及6部門層面的能源強度變動情況?；谝陨戏治鲅芯康玫饺缦陆Y論。

1）浙江省6部門中，除其他服務業外，其余5部門完全能源消耗系數均呈下降趨勢；2007—2017年浙江省能源強度整體呈現出下降趨勢，能源技術效應是導致這一結果的主要因素。

2）分能源類別來看，最終需求結構效應總體上降低了浙江省各類能源強度，說明浙江省近年來積極調整最終需求結構。能源技術效應是影響5類能源消耗強度變動的主要因素，這表明直接能源利用效率的提高對浙江省能源強度的影響高于生產技術效應與最終需求結構效應之和。但天然氣對浙江省能源強度的下降起到負面作用。

3）分部門來看，能源技術效應使得6部門能源強度下降。對于工業部門，3種效應均使得能源強度下降，同時最終需求結構效應中凈輸出結構效應起到了一定促進作用；對于建筑業及貨運郵電業，產品技術效應增加了能源強度；對于商業飲食業及其他服務業，最終需求結構效應均增加了能源強度。

基于上述結論，可采用以下措施提高浙江省能源效率：①能源技術效應是導致近年浙江省能源強度下降的主要因素，因此要進一步采取措施促進產業結構從高耗能行業向低耗能行業轉變，不斷優化產業結構；②對于高耗能的部門，通過調整能源消耗結構和促進技術升級等手段，提高其能源利用率；③積極參與全國碳市場的構建，發展清潔能源機制，采用新興技術，進一步優化能源結構。