能源替代效应与经济发展问题研究

赵晟楠

【摘 要】 能源市场中的供需缺口已成为世界焦点问题。我们基于经济增长理论和可持续发展理论，采用似不相关回归的方法，分析能源市场中各能源要素之间替代效应对经济发展的影响。结果发现煤炭、石油和电力均为正向的需求价格弹性，电力对煤炭和石油的交叉价格弹性存在替代效应。煤炭价格飙升导致电力企业成本提升以及石油对进口油的高依赖程度是变动的主要原因。当前应拓宽能源利用领域，来缓解能源缺口，需增强能源替代效应，保护生态环境，促进经济的可持续发展。

【关键词】 替代效应;能源效率;似不相关;交叉弹性

【中图分类号】 F426.2;F224 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2021）06-0048-03

一、引言

能源问题已经成为当今世界各国都高度关注的焦点问题。世界各国经济发展都需要能源投入，这种现象促使能源供给匮乏国家和地区制定相关国家战略来寻求解决办法。从经济发展历程中看出，对能源约束会阻碍经济发展，这点在发展中国家表现最为明显。我国在经济发展过程中也面临众多困难，比如能源需求和供给失衡，能源转型和效率提升，持续推进环境保护和可持续发展性等问题。改革開放除了带来经济发展巨大成就外，还伴随着能源大量投入。我国工业进程加快，迫使能源需求和能源生产缺口扩大。这种放大趋势近年来未得到显著改观，煤炭、石油以及电力在内的能源消耗也在持续飙升。当今正处于城镇化、工业化进程，能源需求刚性不会发生根本性转变。从能源发展趋势来看，如果对能源消耗总量不加以有效控制的话，到2030年，我国一次能源消费量将达到60亿吨标准煤，这是个灾难性的数字。

二、能源替代的路径

（一）以电代煤

以煤炭为首的化石能源是能源消耗中污染最为严重的能源。因此，为优化能源配置政策，应适当调整对煤炭相关产业扶持。目前，一些企业在蓄热式电采暖供热和风电新能源等额补贴电价得到政府政策扶持，也体现“电代煤”的巨大优势。

（二）以电代油

随着经济快速发展，以石油为主导的能源供给消费结构中短缺现象极为显著。“以电代油”技术最先适用在电动汽车上，但是数量十分有限，很难做到大规模使用推广。因此，积极推进电动汽车开发是推进经济开发和低碳化的主要目标。

（三）以电替电

利用市场机制提高投资效率，实现资源优化配置，资源优化配置存在多种问题，比如电力出口市场成员多、信息量大、技术水平低等。这些问题使得电力工程在技术层面难以实现，而且较高建设成本也使得电力资源配置空间相对狭窄。因此，需要充分发挥市场配置资源的基础性作用，促进电力资源优化和电能替代机制，打破垄断，促进竞争，提高效率。

三、研究方法与数据说明

（一）研究方法

1.价格相关性分析

为分析能源之间价格相关性，调取2004年至2017年煤炭、石油、电力的价格数据用以计算能源之间的价格弹性。以煤炭作为主要能源，油和电与其价格关系分别为0.8697和0.5859（见表1）。

2.需求弹性分析

我们选用Coloma的SEDS模型来估计，一方面保留对数线性模型在弹性测度的直观性，另一方面依靠能源之间的替代弹性，加入零次齐次性和对称性的假设。需求系统的估计方程为：

公式中模型的系数表示自需求价格弹性和替代弹性。为了能使模型回归结果更为准确，在模型系统中加入虚拟变量。改善后需求系统估计方程为：

在上式中，Qi为能源需求量，Pi为能源价格，Y为居民可支配收入，Si为能源人均消耗量，Dk为虚拟变量，ln（Qi（t-1））为能源上一年消费量的对数。

（二）数据来源与数据描述

1.数据来源

建模分析所选用2004-2017年《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国价格信息网》和WIND数据库相关数据来估计需求系统，数据涵盖三种能源需求、价格和居民可支配收入。

2.数据描述

煤炭、石油和电力产品消费量和价格统一折合成标准煤当量，计量单位均为万吨标准煤。我们先从历年统计年鉴中选取三种能源平均出厂价格指数，依据中国能源手册整理出2004年三种能源实际价格。随后，推算出2004-2017年整个样本区间内能源实际价格。

四、实证结果分析

（一）需求弹性估计

采用似不相关回归方法对三种能源需求系统进行联合回归。结果如表2所示。

从表2中可以得出，方程的R2表明模型有较强拟合优度，通过能源自需求价格弹性、替代价格弹性以及能源平均支出份额，计算出能源之间需求交叉价格弹性，如表3所示。

基于以上回归分析结果，使用煤、油、电作为初始产品，确定能源市场替代关系。煤炭自价弹性为0.0033，表明煤炭价格增加促进煤炭需求提升。从交叉价格弹性角度看，石油和电力对煤炭交叉价格弹性分别为0.0405和0.0355。这一指数表明煤炭与石油，煤炭与电力之间存在替代关系。

（二）趋势分析

煤炭、石油和电力三种能源在2004-2017年需求价格弹性和交叉价格弹性变化趋势如图1、图2所示。

从图中可以看出：从2005年到2017年煤炭需求价格弹性均为正数，并在2005年和2010年出现两次转折点。受国际金融危机影响，煤炭价格出现明显波动。煤炭需求价格弹性系数在2010年大于1，随后价格弹性趋于稳定。

石油资源在整个样本区间，需求价格弹性基本稳定。2010年随着经济逐渐回升，石油需求价格点弹性出现转折。虽然我国油价逐步实现与国际市场油价接轨，然而石油价格调整时间和浮动仍由政府来主导，石油生产企业依然保持着高强度垄断。所以，我国石油价格形成机制改革并没有完全实现。

电力需求价格弹性在样本区间内有明显波动，在2007年和2013年出现两次转折，因为受重工业加快增速影响，社会用电需求增长变快。2007年诸多电力企业效益稳定增长，利润增速达到2003年以来同期最高水平。

电力对煤炭和石油交叉价格弹性总体成替代关系。在国家能源发展战略行动计划推动下，通过转变能源利用方式，促进能源消费革命和供给侧改革。在2010年电力对煤炭价格变动反应灵敏程度高，替代性强，而对石油反应灵敏度低，替代性弱。2010年合理电价机制還尚未完善的情形下，煤炭价格持续上涨导致发电企业效益大幅度下降。同年我国也进行成品油价改革，与国际油价间接接轨，对进口油依存度逐步提升，这也造成电力对石油价格反映灵敏度低。

五、结论

我们运用2004-2017年能源数据，通过似不相关回归方法对能源替代效应进行实证研究。结果发现煤炭石油和电力均为正向需求价格弹性，电力对煤炭石油交叉价格弹性存在替代效应，为了更好完善能源市场，得出以下结论：

扩大能源利用领域，进一步实现能源完全利用。例如，将化石燃料或可再生能源之类一次能源转化为电能过程中通过扩展能源开发和利用范围，可以将发电过程中溢出热能、炼钢余热蒸汽等转换成方便使用的二次能源。将来当化石燃料枯竭时，我们最终将依靠所有种类可再生能源和新能源来解决能源供应问题。

工业现代化提供物质基础，促进文明建设。电力出现使得工农业大规模生产及生产自动化，劳动生产率、生产规模效益和产品质量提升成为可能。要适当调整电力能源结构，科学预判电力需求和未来发展趋势，鼓励调整能源市场结构，增加非化石能源和清洁能源使用项目，为保护生态环境提供重要条件。

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