我国制造业能源消费变化趋势的因素分析——基于规模、效率与结构的三维视角

陆平，乔标

（中国电子信息产业发展研究院规划所，北京，100142）

我国制造业能源消费变化趋势的因素分析
——基于规模、效率与结构的三维视角

陆平，乔标

（中国电子信息产业发展研究院规划所，北京，100142）

从“规模-效率-结构”三维视角，对2004年至2014年我国制造业能源消费变化趋势进行因素分解，结果表明规模扩张是制造业能源消费需求上升的主要推力，效率提升、产业结构调整对能源消费具有抑制作用。效率提升对于制造业能源消费下降的贡献最大，但效率提升速度趋于减缓态势，产业结构优化仍存在一定潜力。构建面板变系数模型分析制造业内部能源差异，石油加工、冶金、化工等行业能源自发消费和边际消费系数较高，是能源消耗的主力。通过情景分析，预测“十三五”时期我国制造业能源消费需求变化趋势。

制造业；能源消费；因素分解

引言

制造业是发展国民经济、保障国家安全、改善社会民生的重要基石，当前，我国提出了制造强国建设的三个十年“三步走”的战略，并出台了《中国制造2025》作为第一个十年行动纲领。随着制造业的不断发展，制造业对能源的消费需求也在不断增加。根据2014年数据，我国总能源消费总量中，制造业的能源消费占比达57.5%，是我国最大的能源消费经济部门。制造业对能源消费增长主要决定于制造业规模增长、能源消费效率、产业结构变化三个因素。如果其他因素保持不变，制造业规模增长势必带来制造业能源消费总量的增加，而能源消费效率提升、产业结构调整都将会导致制造业能源消费总量的减少。

从已有文献来看，一些学者对我国的能源强度进行了研究，韩智勇[1]将能源强度变化分解为结构因素和效率因素，研究表明1998至2000年间，我国能源强度下降的主要动力来源于行业能源利用效率的提高。王玉潜[2]、吴巧生[3]、高振宇[4]等学者得出产业内能源效率的提高是我国能源强度下降的主要因素的结论。刘凤朝等[5]研究得出我国能源消费强度下降是各产业能源使用效率提高和产业结构调整综合作用的结果，相对效率因素，结构因素对能源消费强度的影响波动较大。李力[6]根据1995至2006年数据，指出结构因素和效率因素均有节能降耗的作用，贡献率分别为7.5%和38.5%，其中效率因素的作用更为突出。孙海[7]等测算了1994至2006年我国制造业中能源消耗强度中结构因素和效率因素的变化情况，结果表明两者对降低能源消耗强度都有正面作用，能源使用效率提高作用略大于产业结构调整作用。徐盈之[8]等通过构建能源消耗的LMDI分解模型，结果表明规模效应是影响我国能源消耗变化的主要原因，结构效应在一定程度上增加了我国的能源消耗,技术效应是实现我国节能降耗的主要力量。

为了分析我国制造业能源消费的影响因素及预测能源消费的新趋势，本文基于我国2000年至2014年的统计数据，从规模、效率与结构三个维度，揭示新时期下我国制造业能源消费变化趋势的内在动因，并分析我国制造业细分行业的自发能源消费水平及边际消费倾向的差异性。

一、数据特征

我国制造业的能源消费变化趋势主要呈以下几方面特征：

第一，我国制造业能源消费逐年增加，在能源消费结构所占的比重最大。制造业一直是我国能源消费大户，占我国能源总消费量达一半以上。2014年制造业的能源消费总量占我国全部能源消费总量的57.5%。近年来，我国制造业对能源的消费在不断增加。2014年我国制造业能源消费达245051.39万吨标准煤，2000年至2014年平均增速达8%，增速较高的时期集中于2003至2005年、2013年。

图1 2000年至2014年我国制造业能源消费总量及增速

图2 2000年至2014年制造业能源消费占比

第二，能源消费存在较大的行业差异。制造业细分行业的能源消费大户主要集中于：黑色金属冶炼及延压加工业（占制造业总能源消费量的比重达28%）、化学原料及化学制品制造业（19%）、非金属矿物制品业（15%）、石油加工炼焦及核燃料加工业（8%）、有色金属冶炼及延压加工业（7%）、纺织业（3%）。

图3 制造业细分行业能源消费占比

第三，我国制造业的能源消费强度呈

现逐年下降的变化趋势。从单位产值所消费掉的能源数据看，产值采用主营业务收入数据，2000至2014年间，我国制造业能源消费强度总体呈现下降态势。黑色金属冶炼及延压加工业、非金属矿物制造业表现出较快的能源消费强度下降速度，而有色金属冶炼及延压加工业、石油加工及炼焦业下降幅度相对较小。

图4 2000至2014年制造业分行业能源消费强度变化趋势

二、主要研究方法

（一）因素分解

能源消费总量首先被分解为能源消耗强度因素、规模因素。能源消耗强度是指单位产值所消耗的能源数量，规模因素是指制造业产值规模的扩张。

Et表示t时期制造业总的能源消费量（万吨标准煤），et表示t时期的制造业能源消耗强度（万吨标准煤/亿元），Yt表示t时期制造业的总名义产值（亿元）。将Et和Yt分别按照制造业细分行业进行分解，即

由此可以将et进行分解，得到式(2)，表示i行业在t时期的名义能源消费强度（万吨标准煤/亿元），即名义效率因素；sit表示i行业t时期的名义产值占制造业总名义产值的比重，即名义结构因素。

制造业能源消耗指标由效率因素、结构因素以及规模因素构成，式(7)、(8)分别代表t时期能源消费总水平、变化率的因素分解。

（二）面板变系数模型

制造业内部不同行业的能源消费呈现差异，由于行业规模扩展是行业能源消费量提升的最主要原因，我们选取制造业细分行业的能源消费量作为被解释变量，行业的实际产出（以2003年价格水平调整后的主营业务收入）作为解释变量。考虑到制造业的不同行业特征将导致其能源消费的差异，如采用常系数模型进行估计，势必会产生估计偏差。因此，不能设定各个行业的能源消费边际系数为不变，当数据特征不满足常系数模型设定时，采用面板变系数模型较为合适。

为确定适用模型之前，需要进行以下方面的检验：一是变系数模型适用性检验，检验模型设定为斜率随个体变化的模型是否合理，可采用Swamy统计量来进行变系数模型适用性检验，如果检验结果拒绝了零假设，模型应设定为系数随个体变化的面板数据模型；二是检验模型应设定为确定性变系数模型还是设定为随机系数模型，可将系数与解释变量无关作为原假设，如果原假设不被拒绝，则应设定为随机系数模型，否则应设定为确定系数模型。设定制造业各行业能源消费的随机系数模型形式如下：表示i行业在t时期的能源消费量，表示i行业在t时期的产出（主营业务收入），α0为制造业平均能源消费水平，αi为i 行业能源消费对制造业总体能源消费水平的偏离度，代表各行业发展中能源消费差异性，βi为i行业的边际能源消费系数，vi为随机向量且满足条件期望E(vi|xi)=0与条件协方差矩阵Var(vi|xi)=Σ(对角矩阵)，α0、αi、β和βi为待估参数。

三、研究结果

（一）变化趋势的因素分解

制造业能源消费的变化取决于制造业产值规模的变化、分行业的能源消费效率的变

化以及行业结构的变化。如表1所示，2014年我国制造业能源消费量是2003年能源消费量的2.383倍，制造业规模是2003年水平的6.796倍，效率因素、结构因素分别为2003年水平的0.389与0.902。表明在影响制造业能源消费量变化的因素中，规模扩张因素是制造业能源消费量连年攀升的最主要原因，而能源消费效率提升、产业结构优化使得制造业对能源的消费需求降低。

从规模因素看，2004至2014年我国制造业规模虽逐年增加，但增速总体上呈放缓趋势。从效率因素看，制造业能源消费效率的提升导致能源消费需求的缩减，但值得注意的是，能源消费效率的提升速度趋于减缓。从结构因素看，高耗能行业比重下降也能够起到降低能源消费需求的作用，从2004至2014年的逐年变化趋势来看，产业结构调整在降低制造业能源消费方面仍具有潜力。

表1 制造业能源消费变化趋势分解

（二）细分行业能源消费差异性分析

图5 累计效率与结构因素的变化趋势

根据计量模型估算结果，我国能源自发消费较高的行业主要集中在黑色金属冶炼及压延加工业（23180）、非金属矿物制品

业（16355）、化学原料及化学制品制造业（16189）等，属于资本、技术密集型的高能耗工业。在边际消费系数方面，石油加工炼焦及核燃料加工业（0.8039）、黑色金属冶炼及延压加工业（0.7989）、化学原料及化学制品制造业（0.4735）排名前三，表明这些行业的发展严重依赖能源，应成为制造业节能减排的重点领域。综合比较各个行业的能源自发消费水平和边际能源消费系数可得，石油加工炼焦及核燃料加工业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、有色金属冶炼及压延加工业等行业能源自发消费水平和边际消费倾向都处于较高的水平，是我国制造业能源消费的主力。

表2 面板变系数模型估计结果

（三）“十三五”时期制造业能源消费的总体趋势判断

在对制造业规模增长、能源消费效率、产业结构变化趋势和特点的估计基础上，预测“十三五”期间我国制造业能源消费变化趋势。一是在制造业规模增长方面，2003至2014年间，我国制造业规模（主营业务收入）的年均增速达18.2%，2014年的增速达到最低，约为9.7%，考虑到制造业作为我国经济增长的重要支撑，设定至2020年期间制造业规模年增速10%。二是在能源消费效率方面，自2010年后推五年，2014年我国制造业单位产值（主营业务收入）能源消费量已累计下降30.3%，该数据接近于《工业绿色发展规划》[9]中总结的“十二五”（2011至2015年）期间规模以上企业单位工业增加值能耗累计下降28%。虽采用不同的统计指标，但两者随时间的变化幅度相接近，情景设计中采用规划中确定的2020年累计降速18%（相比于2015年）的效率目标。三是在产业结构方面，2020年六大高能耗行业占制造业总主营业务收入之比累计下降3个百分点。

表3 制造业能源消费趋势情景设计

根据不同的情景设定，基期为2003年，计算2015至2020年的制造业的能源消费量的累计增长率，结果如图6所示。如果制造业能源消费效率、产业结构没有改善，那么2020年由制造业所消费的能源总量将是2003年水平的4.2倍。如果制造业能源消费效率、产业结构达到工业绿色发展规划目标，那么2020年由制造业所消费的能源总量仍将达到2003年水平的3.3倍。能源消费效率提升、产业结构调整仍不足以抵消制造业规模扩张所带来的能源消费需求的上升。

图6 情景模拟结果

四、主要结论

本文将制造业能源消费变动趋势的影响因素分解为规模、效率及结构因素。结果表明：（1）制造业规模扩张是制造业能源消费总量上升的主要驱动力，能源消费效率提升、产业结构调整对制造业能源消费需求有负向影响。当前，能源消费效率的提升是制造业能源消费量下降的最大驱动力，但值得注意的是，能源消费效率的提升速度趋于减缓。从变化趋势来看，产业结构优化的作用越加明显，仍存在较大潜力。（2）石油加工、金属冶炼、化学制品等行业具有较高的能源自发消费水平及边际消费倾向，是制造业中能源消耗的主力，应作为重点实现节能降耗，避免高能耗成为行业发展的约束条件。（3）如果“十三五”时期我国制造业能源消费效率、产业结构调整能够达到工业绿色发展规划目标，那么2020年我国制造业所消费的能源量仍将达到2003年水平的3.3倍左右。

[1]韩智勇, 魏一鸣, 范英. 中国能源强度与经济结构变化特征研究[J]. 数理统计与管理, 2004, 23(1):1-6.

[2]王玉潜. 能源消耗强度变动的因素分析方法及其应用[J]. 数量经济技术经济研究, 2003(8):151-154.

[3]吴巧生, 成金华. 中国能源消耗强度变动及因素分解:1980—2004[J]. 经济理论与经济管理, 2006, 2006(10):34-40.

[4]高振宇, 王益. 我国生产用能源消费变动的分解分析[J]. 统计研究, 2007, 24(3):52-57.

[5]刘凤朝, 潘雄锋, 徐国泉. 基于结构份额与效率份额的中国能源消费强度研究[J]. 资源科学, 2007, 29(4):2-6.

[6]李力, 王凤. 中国制造业能源强度因素分解研究[J]. 数量经济技术经济研究, 2008(10):66-74.

[7]孙海, 王元地, 许正权. 我国制造业能源消耗强度变化的因素分解——基于结构份额和效率份额视角[J]. 科技进步与对策, 2009, 26(20):62-65.

[8]徐盈之, 张全振. 中国制造业能源消耗的分解效应:基于LMDI模型的研究[J]. 东南大学学报(哲学社会科学版), 2011, 13(4):55-60.

[9]工业和信息化部. 工业绿色发展规划(2016-2020年).工信部规〔2016〕225号.

陆平(1988-)，江西省，北京科技大学博士，中国电子信息产业发展研究院规划研究所，研究方向：创新与产业演化。

乔标(1978-)，男，安徽阜阳人，经济学博士，中国电子信息产业发展研究院规划研究所所长、研究员，研究方向：工业经济和产业规划。

Factor Decomposition of Energy Consumption Trend in Chinese Manufacturing Industry——From the Three Dimensional Perspectives of Scale, efficiency and Structure

Ping Lu, Biao Qiao
(Strategic Planning Institute, China Center for Information Industry Development, Beijing, 100142, China)

This paper decomposes energy consumption trend of China’s manufacturing industry into scale of expansion, efficiency and structure respectively from 2004 to 2014. Results shows that the scale of expansion is the main thrust of rising energy consumption of China’s manufacturing industry.Improvement of the efficiency and adjustment of industrial structure have an inhibitory effect on energy consumption. Efficiency is the biggest contribution to the decrease of energy consumption in manufacturing industry, but the efficiency is slowing down, and the optimization of industrial structure still has some potential. Based on varying coefficient panel model, we find energy consumption and marginal consumption coefficient of petroleum processing, metallurgy, chemical industry and other industries are the main energy consumption industries.Through scenario analysis, we estimate the energy consumption trend in Chinese manufacturing industry in 13th Five-Year period.

Manufacturing; Energy Consumption Trend; Factor Decomposition

F275

A

2095-7866 (2016) 06-608-09

经济论坛 URL: http//www.iereview.com.cn

10.11970/j.issn.2095-7866.2016.06.001