我国化石能源可持续发展路径选择：国际比较研究

向　铮　刘希玉　肖丁丁



我国化石能源可持续发展路径选择：国际比较研究

向铮刘希玉肖丁丁

摘要：目前我国正处于建设创新型国家、经济结构调整转型和发展速度换档的“三期叠加”时期，在产业升级过程中，保障能源的安全供给和可持续发展是一个重要的战略目标，也是一项重要课题。从我国现阶段能源结构来看，短期内无法彻底摆脱对化石能源的依赖，因此，借鉴发达国家能源发展经验，对我国化石能源可持续发展有着重要的参考价值。基于国际比较，由多元统计模型的回归结果可知，高能源储备与大量碳排放是能源可持续发展中的“零和博弈”，应从体制机制上进行调整，通过制定更加全面的能源政策规划对我国能源结构进行调整以促进其有序发展。

关键词：化石能源； 可持续发展； 指标设计； 主成分分析

一、引言

2016年3月23号，委内瑞拉的天塌了。曾经的产油大国，沦落成了石油进口国。委内瑞拉拥有全球最大的原油储量，比沙特还要多，差不多相当于伊朗和伊拉克两国储量之和，是俄罗斯的三倍。在石油美元的支撑下，曾经，委内瑞拉的汽油全球最便宜，比瓶装水还便宜。当石油不值钱之后，一切都变了。委内瑞拉80%的收入来自石油，70%以上的商品需要进口①http://qoofan.com.访问时间：2016年3月23日。。石油价格如自由落体一样断崖式坠落之后，迅速发生了货币贬值。委内瑞拉货币全称“强势玻利瓦尔”，显示了在石油经济繁荣背景之下的骄傲和自负。如今“玻利瓦尔”由2.15兑换1美元，迅速贬值成6.3兑换1美元②http://www.cb.com.cn/economy/2016_021811159118.html.访问时间：2016年3月23日。。黑市上，你需要拿出700多元“玻利瓦尔”才能换回1美元。按2014年的官方汇率，委内瑞拉的人均GDP达到1.6万美元，比中国富裕。但如果按照目前黑市的价格折算，委内瑞拉的人均收入连中国的50分之一都没有③http://qoofan.com.访问时间：2016年3月23日。！由这个例子可以看出对于化石能源对于一个国家乃至世界经济的影响。

我国作为世界上最大的能源生产国和消费国，2014年能源消费总量达42.6亿吨标准煤，比上年增加0.9%，同比增长2.2%，约占世界能源消费总量的22.4%，排名世界第一④BP Statistical Review of World Energy 2014, London:British Petroleum Press，2014.原始数据来源于中国国家统计局2014年《国民经济和社会发展统计公报》。北京:中国统计出版社，2015年。。随着产能过剩问题日益凸显，国际油价不断下跌，煤炭市场持续低迷，在旧规律与新特征的摩擦中，“新常态”的能源格局也在悄然形成。以特许经营(牌照、指标、路条等)的发展模式及对市场进行管控的管理模型正面临严峻挑战。在中央财经领导小组第六次会议上，针对经济发展“三期叠加”的特征，习近平同志提出了“推动能源技术革命”和“推动能源体制革命”的要求。因此，如何在现有条件下因势利导，提高能源决策中的科学性、合理性与高效性，为政策制定者提供参考，便是本文研究展开的出发点与着眼点。

二、文献评述

前期有关能源领域的可持续发展研究多与能源供应密切相关，在2005年之后，研究重点开始逐步向能源消费领域倾斜。

三、模型建立及其理论依据

(一)指标设计

表1指标定义

根据上述指标定义，采储比反映在当前生产力水平下资源储备可维持使用的年限，因此可视为测度能源储备可持续发展度的量纲；生产/消费比反映国内资源在能源消费中的占比，可用来监测当前能源消费水平上对于外来资源的依赖度；碳排放量根据每种化石能源消耗时的碳排放转换系数计算，估测化石能源消费中的二氧化碳排放量，是对环境退化指标作出的描述。

(二)模型构建

在决定化石能源可持续发展综合水平的过程中，各种化石能源因在能源结构中的地位不同而发挥不同的影响力。因此，为了体现能源结构对化石能源可持续发展综合水平的影响，同时也为了简便计算，本文构建了化石能源可持续发展指标的简单加权平均模型(见公式1.1)。

(公式1.1)

其中：i代表计算化石能源可持续发展综合指标的各种化石能源构成；可持续发展能力指数反映各种化石能源的可持续发展能力水平。

对于可持续发展能力指数的计算，本文依具体情况选用主成分分析法(PCA)或是同等加权法。主成分分析法在如今的计量经济学中是一种公认的较为实用的统计工具。因为在进行一般性统计的过程中，对某些信息的重复统计是无法避免的。为避免因互相关联的因素导致对问题的误判，使用主成分分析法，利用相关性矩阵剔除指标间信息的重叠部分，得到更加能够体现影响力的权重，分清指标主次(见公式1.2)。同等加权法平均化各指标权重，可应用于主成分分析法不适用的情形(见公式1.4)。

……(公式1.2)

主成分i可持续发展能力指数为主成分i各指标权重与指标值乘积之和(见公式1.3)；n为所选取的主成分数。

……(公式1.3)

其中，j=1,2,3，分别代表采储比、生产/消费比以及碳排放量指标。

……(公式1.4)

其中，i=1,2,3，分别代表采储比、生产/消费比以及碳排放量指标。

四、实证分析

(一)数据来源与指标处理

本文分析所指的化石能源特指石油、天然气和煤炭，所有数据均来自英国石油2014年统计年报，所涉及指标，如石油、天然气、煤炭的储量、产量及消费量均为截至2013年末统计数据，单位以百万吨计。碳排放量指标的计算是根据每种化石能源消耗时的碳排放转换系数得出，石油、天然气、煤炭的碳排放转换系数分别为0.84、0.64和1.08。对于计算后的取值，本文以计算后数值的倒数作为研究参照，即碳排放量越低，则可持续发展能力越强。

各指标的标准化处理方法见公式1.5。

……(公式1.5)

其中，Xnor为标准化取值；Xact为实际值；Xmax为该能源品种最大值；Xmin为该能源品种最小值。

(二)实证过程

1.化石能源相关性矩阵与主成分分析

基于上述获取数据及构建模型，利用SPSS软件工具，首先，使用主成分法分析可得化石能源(石油、天然气、煤碳)的相关性矩阵(表2)及主成分值(表3)。

表2化石能源相关性矩阵

表3主成分结果

根据相关性矩阵可以发现，对于石油能源，采储比与生产/消费比相关性较强(0.612)，且表现为正向相关。也就是说，石油储备较多的国家对于国外能源的依赖性较低，石油作为主要能源产品的地位毋庸置疑。此外，采储比与碳排放率呈负相关，而生产/消费比与碳排放量相关性较差，仅为0.178。对于天然气能源，采储比与生产/消费相关性差(0.130)，表明天然气的储备与开采并不存在明显的正向关系，比如日本基本没有天然气资源，其国内需求主要通过进口LNG予以满足；美国虽然天然气消费量高，调峰需求大，相应的天然气储备规模也大，但其消费主要依靠的是商业储备。其采储比与生产/消费比均与碳排放率呈负相关，天然气作为仅次于核能的清洁能源，在环境可持续发展方面的能力可见一斑。对于煤炭能源，采储比与生产/消费比及碳排放率均呈现负相关关系，但因其碳排放系数为1.08，说明按照此方法计算煤炭主成分与实际存在偏差，因此，煤炭的可持续发展能力指数选择使用同等加权法进行计算。

由主成分结果分析可以看出，石油的方差在第一主成分中可达54.361%的贡献率，第一主成分和第二主成分累计贡献率可达88.164%。而对于天然气，第一主成分和第二主成分累计贡献率为71.135%，未能超过85%，所以天然气的可持续发展能力指数亦需要使用同等加权法进行计算。

2.可持续发展能力指数与可持续发展综合指标计算

根据公式1.3和公式1.2，可计算得出主成分分析法下各化石能源(石油、天然气、煤炭)可持续发展能力指数。如，石油的可持续发展能力指数计算如下：

(1)可持续发展能力指数(石油1)=0.817*采储比+0.907*(生产/销售比)+0.220*碳排放率；

(2)可持续发展能力指数(石油2)=-0.281*采储比+0.035*(生产/销售比)+0.966*碳排放率；

(3)可持续发展能力指数(石油)=*可持续发展能力指数(石油1)+可持续发展能力指数(石油2)。/2；

即,可持续发展能力指数(石油)=0.295采储比+0.471(生产/销售比)+0.593碳排放率。

同理可得天然气、煤炭的可持续发展能力指数。

运用公式1.4，可计算得出同等加权法下各化石能源(石油、天然气、煤炭)的可持续发展能力指数。

即，可持续发展能力指数(石油、天然气、煤炭)=1/3*采储比+1/3*(生产/消费比)+1/3*碳排放率。

最后，根据公式1.1，可进一步得出化石能源可持续发展水平综合指标。

化石能源可持续发展综合指标=(石油在能源结构中占比)*可持续发展指数(石油)+(天然气在能源结构中占比)*可持续发展指数(天然气)+(煤炭在能源结构中占比)*可持续发展指数(煤炭)

据此，可得主成分分析法和同等加权法之下，可持续发展综合指标数据如下，见表4。

表4同等加权法与主成分分析法下化石能源可持续发展综合指标国别排名

续表4

方法1(同等加权)方法2(主成分分析法)厄瓜多尔0.29814厄瓜多尔0.4295阿塞拜疆0.26445阿塞拜疆0.3212伊朗0.25136立陶宛0.2777委内瑞拉0.23167委内瑞拉0.2579沙特阿拉伯0.22988沙特阿拉伯0.2534阿联酋0.22349伊朗0.2526阿尔及利亚0.165610阿联酋0.2469立陶宛0.157511阿尔及利亚0.2087哈萨克斯坦0.149312土库曼斯坦0.1702土库曼斯坦0.131613哈萨克斯坦0.1672哥伦比亚0.108614哥伦比亚0.1552巴西0.101015新西兰0.1333丹麦0.090316丹麦0.1332俄罗斯0.088117也门0.1164新西兰0.079418阿曼0.1099也门0.077119尼日利亚0.1085埃及0.076320巴西0.107444美国0.033623俄罗斯0.094452中国0.023349美国0.033457德国0.007455中国0.023859德国0.0094

因为涉及国家较多，选取排名前20的国家及中国、美国、德国、俄罗斯4个对国际能源发展趋势影响力较大的国家作为样本进行比照。对表格进行读取可知，通过平均同等加权法对化石能源可持续发展指标进行测度后，卡塔尔以0.4394位列榜首，其也是在同等加权法模式下得分唯一超过0.4的国家，挪威、厄瓜多尔、阿尔及利亚分别以0.3972、0.3957和0.1656成为了欧洲、美洲和非洲可持续发展能力得分最高的国家。中美德俄四国在平均加权法测度下排名为俄罗斯(0.0881)>美国(0.0336)>中国(0.0233)>德国(0.0074)，且除俄罗斯外，均未进入前20名排序。通过主成分分析法进行加权后对化石能源可持续发展指标进行测度，得出挪威以0.5330排名第一，卡塔尔(0.4984)排名第二,厄瓜多尔(0.4295)排名第四，阿尔及利亚(0.2087)排名第十一，四大洲排名第一的国家均未易主，中美德俄的排名为俄罗斯(0.0944)>美国(0.0334)>中国(0.0238)>德国(0.0094)。

(三)结果分析

根据上表可持续发展水平综合指标，指标分布可划分为大于0.2，介于0.1-0.2之间,小于0.1三个区间(见图1)。以此为基础,将各个国家化石能源可持续发展能力大致分为高、中、低三组，并以分区间比对的方式将两种方法得出的结论进行比较得出，可持续发展能力较高的国家分别为方法1中的1-9位，方法2中的1-10位；具有中等可持续发展能力的国家为方法1中的10-15位,方法2中的11-16位；可持续发展能力较弱的国家为方法1中的16-60位及方法2中的17-60位。而且进一步发现，卡塔尔、挪威、科威特、厄瓜多尔、阿塞拜疆、伊朗、委内瑞拉、沙特阿拉伯和阿联酋无论使用哪种方法都位列高可持续发展组。因上述国家均为石油产出大国，由此可见，化石能源可持续发展综合能力的界定，石油能源的可持续发展能力指数是最主要的判断依据。值得注意的是，立陶宛在方法1中出现在中可持续发展能力组，但在方法2中却跃升至高可持续发展能力组，这是因为主成分分析法能够对影响石油能源可持续发展能力指标进行消除重叠部分信息处理，足可见，单纯运用石油能源的可持续发展能力指数作为化石能源可持续发展综合指标的判断的确有失偏颇。

图1　同等加权法与主成分分析法下化石能源可持续发展综合指标国别对比图

根据上述折线图所表示的60个国家化石能源可持续发展能力综合指标，可以看出，总体上看，两种方法得出的数据趋势非常接近。但若将两种方法的结论进行比对，可以发现，阿塞拜疆、哥伦比亚、丹麦、厄瓜多尔、科威特、加蓬、罗马尼亚、沙特、文莱、土耳其和委内瑞拉11个国家排名未发生变化；排名下跌最厉害的国家为乌克兰(-9)、澳大利亚(-10)、加拿大(-10)和印度(-11)；排名上升最多的国家为芬兰(+9)、匈牙利(+9)和瑞典(+11)。如排名散点图(图2)所示，总体上看，排名发生较大变化的国家均位于中可持续发展能力组。当然，虽然排名发生变化的国家较多，但发生组别变化的仅有立陶宛、巴西、丹麦和新西兰4个国家，剩余的56个国家无论使用方法1还是方法2进行测度排序，均保持在组别内变化。

图2　同等加权法与主成分分析法下各国排名变化离散图

(四)小结

综合上述分析我们可以发现以下三点规律，一是化石能源可持续发展能力较强的国家在中亚、中欧、拉美和北非四个地区集中出现，这种分析结果应与上述地区为传统石油产出区域有关，可见对石油产业的合理规划和研究将对化石能源可持续发展起到更加显著的作用。二是在消除冗余信息后，北欧国家在化石能源可持续发展能力方面进步迅速，瑞典上升了11个名次，芬兰和匈牙利均上升了9个名次，得出即使不在资源储量上占据绝对优势，利用内部资源的有效配置，也可以提高本国化石能源的可持续发展能力。三是中美德俄四国均未能在化石能源可持续发展领域有较高排名，说明能源大国并不等于能源强国。

五、研究结论与展望

(一)结论

本文利用同等加权法和主成分分析法两条路径对世界60个国家的化石能源可持续发展水平进行对比和测度。通过对比发现，使用主成分分析后统计结果有普遍上升的趋势，进而做出判断，一个更为完善的能源综合规划，对化石能源可持续发展有提升作用。研究结果表明，化石能源依旧在我国能源结构中占主导地位，而能源在经济和社会发展中的重要性和战略地位也促使我们不得不对它的发展进行思考分析。化石能源是一个全球化程度较高的市场，借鉴和汲取国际经验，对我国下一步在国际体系中的竞争发展和保障自身的能源战略安全都有着重要的意义。

能源的可持续发展可以更加注重国内资源的优化配置。参照我国数据来看，截至2013年世界石油、天然气、煤炭的人均可采储量为34吨、2.7万立方米和125吨，我国人均可采储量为2吨、0.34万立方米和174吨*原始数据来源于中国国家统计局2014年《国民经济和社会发展统计公报》。北京：中国统计出版社，2015年。。仅煤炭人均储量略高于世界人均水平，石油和天然气人均储量远低于世界平均值。所以，虽然煤炭是碳排放量最高的化石能源，但能源资源的不均衡迫使我国必须通过对科技的改良和进步来促进化石资源的可持续发展。

针对我国是能源使用大国但并非强国，且通过统计分析结果得出化石能源可持续发展能力并不十分强劲的现状，将能源供应行业转移至境外也不失为一个选择。通过分析可以看出，俄罗斯和美国自身的化石能源可持续发展评分并不强，但这两国对世界天然气、石油市场价格的影响力却十分巨大。从产业经济学的角度上来看，一般的产业价值链都是从对资源的攫取开始，经过粗加工、深加工、品牌营销最终达到金融的顶端。作为化石能源行业主力的资源采掘行业，不排除在特定时期产生暴利的可能性，但其做到极致也仍处于价值链底端，从我国化石能源可持续发展水平测度结果来看，逐步将资源获取行业转移至海外资源禀赋较强国家，逐步提高自身的产业高度将是未来的选择。

(二)建议

在利益均沾面前，历史上从未一统过的欧洲国家可以结成欧盟，海湾地区也形成了OPEC。对于我国而言，多民族国家统一和繁荣的保证是依靠内部创业带来最广泛的可能。如果将改革开放看做第一次内部创业，摸着石头过河，而今，在能源与经济、生态的和谐的发展中寻找利益均衡点就是我们亟需考虑的现实问题。

1.调整能源结构。首先是建立可持续能源供应体系。2013年中国东、中、西部能源消费量分别为20.8亿吨、11.8亿吨和11.7亿吨标准煤，分别占全国的47%、26.7%和26.3%。山东、河北、广东、江苏、河南、辽宁和四川均超过2亿吨，海南、青海和宁夏均低于5000万吨标准煤*原始数据来源于中国国家统计局2014年《国民经济和社会发展统计公报》。北京：中国统计出版社，2015年。。由此得出，在较长时间内，化石能源依然是我国工业经济发展的基石，应考虑如何在保障供给的前提下，引入清洁、可再生能源对传统能源进行补充和替代,逐步形成可持续的能源供应体系。

其次是转变能源消费方式。从行业看，2013年中国能源消费主要集中在第二产业，钢铁、有色、建材、化工四大高能耗行业消费量约占能源消费总量的38.9%，而一产、三产和居民生活能源消费占能源总消费比例的1.9%、15.7%和11%*原始数据来源于中国国家统计局2014年《国民经济和社会发展统计公报》。北京：中国统计出版社，2015年。。转变能源消费方式,重点是提高二次能源在终端能源消费中的比例。首先应提高一次能源向二次能源的转化比例,提高能源利用率；其次是在工业自动化领域发展电气化交通，以此替代内燃机的使用。

2.改革能源管理体制。首要问题是要完善能源行业法制体系建设。目前，能源行业的市场制度主要包括能源法律法规和税收制度。对于前者，我国的能源立法主要是以调整某一能源行业关系的能源单行法为主,缺乏全面体现能源战略和政策导向、从整体上调节各能源行业关系的基础性法律,且法律条文可操作性差、实施效果不佳。应对部分法律法规的重新清理、修改和新立，部分行业标准应予以废除。

3.加快能源市场体系建设。在纵向上,系统设计和协调推进各能源行业在政府职能改革、产业结构改革和企业化改革三方面的进度。在横向上,协调统一各能源行业间的改革进程。合理放松能源市场准入,加速推进价格机制与市场接轨；打破能源生产与贸易领域垄断,鼓励社会资本、民间资本投资能源领域,增强能源供应的布点能力；放松政府对能源价格的行政管制,在妥善处理不同利益群体关系、充分考虑社会各方面承受能力的情况下,积极稳妥地推进能源价格改革,逐步完善石油、天然气、煤炭等能源产品的定价机制,使之能够及时反映国际市场价格变化和国内市场的供求关系。

4.强化能源安全。实现能源安全，主要就是做好石油能源安全。根据本文的分析结果，采储比与生产/消费比对于石油发展可持续性的影响很大。因此，应建立能源预警应急机制,探索石油战略储备多元化的方法。从2003年起，我国开始建设战略石油储备,但石油储备二期基地完成后也仅可达到30d,与美国的300d、日本的169d相比，差距巨大。据人民网报道，2015年2月10日，习近平在中央财经领导小组第九次会议上提出了“加快完善石油战略储备制度，推进能源价格、石油天然气体制等改革，大力发展非常规能源”的议题。并进一步指出，保障能源安全，要明确责任、狠抓落实、抓出成效，密切跟踪当前国际能源市场出现的新情况新变化，趋利避害，加快完善石油战略储备制度，大力发展非常规能源*http://politics.people.com.cn/n/2015/0210/c70731-26541813.html.访问时间：2016年2月1日。。

5.中国企业“走出去”，紧密联系海外市场。通过对化石能源可持续发展的分析结果，化石能源可持续发展较强的国家主要分布于中亚、中欧、拉美和北非地区，而这些地区的经济发展水平相对我国较弱，美国可以在伊拉克战后推行石油换食品的政策，我国也可以利用强大的基建能力与之进行资源的兑换。而且在资源禀赋尤为丰厚的中亚、北非国家多信仰伊斯兰教，相较于的西方宗教，我国作为拥有伊斯兰教分布的国家，在民族接纳程度和文化互融上又具备先天优势。可以将获取更为廉价的海外资源作为战略目标，甚至进行原材料就地转化，通过品牌策略提升产业的附加值，在原材料价格高时直接出售原材料盈利，原材料市场价格低时通过产品的低成本盈利，以纵向一体化对冲国际市场风险。

紧紧围绕习近平总书记提出的“四个革命，一个合作”能源工作总要求，本文认为，能源的可持续发展离不开强大的化石能源储备，但大量的化石能源消费会增大碳排放量，单一的能源结构和对外部能源的依赖会加剧能源安全问题，从而进一步反向影响可持续发展能力，这是一个悖论。我国能源系统复杂,涉及能源品种、空间和时间等多个维度,关乎能源生产、流通和消费各个环节,覆盖从国家上层建筑到下层能源生产单位和用户,并且易受国际大环境的影响。可持续发展是一个动态的过程，应将能源战略视为整体概念，有效融入国家发展战略之中。要有效地推进能源结构调整、能源管理、市场体系建设、能源安全等各方面的工作,以合理、有效的政策为导向为能源可持续发展提供支撑和保障，以构建清洁、高效、安全、可持续的现代化能源体系为发展目标。

[责任编辑：贾乐耀]

The Sustainable Development Path Choice of Fossil Energy in China：Research of International comparison

XIANG ZhengLIU Xi-yuXIAO Ding-ding

(College of Management Engineering, Shandong Normal University, Jinan 250014, P.R.China)

Abstract:With the process of economic transformation, ensuring the safety of energy supply and sustainable development is an important and strategic issue for China. For China’s current energy structure, it is valuable for China to use the experience of developed countries of energy sustainable development for reference. The multi-statistical regression model shows that high amount of energy reservation and a large number of carbon emissions making a ‘zero-sum game’ in energy sustainable development, which should be adjusted at levels of systems and mechanisms. A more comprehensive energy policy plan is suggested to adjust China’s energy structure so as to promote its sound development.

Keywords：Fossil Energy; Sustainable development; Index design; Principal component analysis

收稿日期：2015—10—16

作者简介：向铮，山东师范大学管理科学与工程学院博士研究生(济南250014)；刘希玉，山东师范大学管理科学与工程学院教授，博士生导师(济南 250014)；肖丁丁，山东师范大学管理科学与工程学院讲师(济南250014)。