不变价格能源投入产出表的编制与应用

李国荣,姜娇阳,夏千卉

(吉林财经大学 统计学院,吉林 长春 130117)

一、引言

改革开放四十年来,中国经济的快速发展为全球经济增长做出了卓越贡献,同时也因消耗能源量较大而面临国际舆论压力。事实上,中国一直致力于优化能源消费结构、降低单位GDP能耗,并实现了碳排放强度的持续下降[1]。习近平总书记在2015年11月巴黎气候变化大会和2020年9月第七十五届联合国大会一般性辩论上分别自主提出了“将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现”和“中国努力争取2060年前实现碳中和”的贡献目标。既定目标的实现需要以能源精细化利用为前提,而能源的精细化利用需要“摸清家底”,只有“摸清家底”才能找到节能减排的具体行动方向。投入产出技术是研究国民经济总体和行业之间以及行业和行业之间经济技术关联的主要方法。编制能源投入产出表,有助于从系统和结构的视角审视行业的能源消费情况,厘清行业间能源投入产出关系及其变化规律,进而可为整体能源消费结构优化与节能减排的行业政策制定提供科学的参考依据,同时也可作为数据基础,为探究能源安全问题提供新视角。

近年来,部分学者针对资源环境等特定领域编制了专业投入产出表并进行了应用分析,如环保投入产出表[2-3]、绿色投入产出表[4-5]、水资源投入产出表[6]、物质投入产出表[7]等。根据应用分析侧重点的不同,能源投入产出表主要分为两类:第一类是将煤炭采选业、石油和天然气开采业等不同类型的能源产品部门作为单独的部门,这类能源投入产出表侧重于分析不同类型能源产品间的消耗差异情况,如Liu等编制了2005年中国能源投入产出表并将其应用于不同类型能源产品的居民消费情况综合评价[8];宋辉和刘新建编制了1997—2007年中国能源投入产出表并将其应用于不同类型能源产品的能源利用效率分析[9]。第二类是将所有能源产品部门归并为一个能源部门,这类能源投入产出表侧重于分析整个能源部门与非能源部门之间的技术经济联系,在此类表格的编制中,不同学者对能源部门投入产品的计量单位有所不同,部分学者用实物型单位计量,如Park和Heo对1980—2000年韩国能源投入产出表的编制[10]、冯烽和白重恩对2015年广东省能源投入产出表的编制[11];还有部分学者用价值型单位计量,如徐盈之和彭欢欢对1997—2005年中国能源投入产出表的编制[12]、李杨和刘硕对2012年中国能源投入产出表的编制[13]。上述研究对投入产出表的编制与应用进行有益探索,但在编制过程中,能源部门的投入产品多以实物或价值型中的一种单位进行计量;在实证分析中,多是针对某一年份的静态分析,极少有跨时研究,即便涉及趋势变化分析,也受限于数据陈旧,无法反映近年来发展变化情况。

本文将所有能源产品部门归并为一个能源部门,编制以2010年为基期的2002年、2007年、2012年、2017年不变价格实物价值型能源投入产出表,并将其应用于各行业单位产出能耗及其变动情况的分析,为行业能源政策的制定提供科学的参考依据。与已有研究相比,本文主要有以下三个方面的贡献:①在能源投入产出表的编制方面,将能源部门的投入产品以实物和价值型两种单位计量,尝试在初始投入中纳入能源服务报酬,这样做可为测度能源、资本和劳动力对产出的贡献提供数据基础,丰富了表格的应用。此外,本文对编表方法与步骤进行了详尽介绍,提供了对能源投入产出研究的有效参考。②在实证应用方面,以往对行业单位产出能耗的研究大多忽视了对其变化趋势的分析。为此,本文通过测度2002年、2007年、2012年和2017年综合能耗系数,从系统和结构的视角审视各行业单位产出能耗及其变动情况,可为行业能源政策的制定提供更为科学的参考依据。同时,指出了编制的能源投入产出表的应用方向,以期对未来能源安全问题的研究有所启发。③在数据选取方面,使用最新公布的全国投入产出表数据,包括2002年、2007年、2012年和2017年,既可展现各行业能源利用状况的变化全景,又尽可能反映能源利用的最新情况,有助于为实证研究提供更为坚实的研究依据。

二、不变价格能源投入产出表的编制

迄今为止,尽管部分学者编制了能源投入产出表,但是对能源产品的投入多以实物或价值型中的一种单位计量,使所编制表格的应用受限。此外,以往鲜有研究对能源投入产出表的编制过程进行详尽介绍,对后续研究的参考价值较为有限。为丰富所编表格的应用范围,本文以中国统计局公布的2002年(122×122部门)、2007年(135×135部门)、2012年(139×139部门)和2017年(149×149部门)全国投入产出表为基础,利用相应年份的《中国能源统计年鉴》4—3工业分行业终端能源消费量(发电煤耗计算法)、5—2中国能源平衡表(发电煤耗计算法)及《中国统计年鉴2019》相关数据,在初始投入中尝试纳入能源服务报酬,编制了以2010年为基期的2002年、2007年、2012年和2017年不变价格实物价值型能源投入产出序列表,并对编表过程进行详尽介绍。

(一)基本表式

本文编制的能源投入产出表基本表式见表1。该表与现有能源投入产出表的区别主要有以下两点:一是将能源行业的投入产品以实物和价值两种单位计量;二是在初始投入中纳入能源服务报酬,并将初始投入整合后归并为能源服务报酬、资本报酬和劳动者报酬三部分。在能源投入产出表中将能源、资本和劳动力的初始投入数据独立展现出来,可以考察各行业能源、资本和劳动力要素投入对产出的贡献。

在表1中,根据行业的划分与单位计量方式的不同,将全国投入产出表的第一象限分成了六个部分、第二象限分成了两部分、第三象限分成了两部分。接下来对实物价值型能源投入产出表的每个象限的含义进行解释。

第一象限是中间投入为主栏与中间使用为宾栏交叉构成的象限,称为中间产品象限。该象限是整个能源投入产出表的核心,主要反映着非能源行业之间、非能源行业与能源行业之间相互依存与制约的技术经济联系。从列向看,I(1)中的元素表示某个非能源行业对另一个非能源行业产品的消耗量,I(2)中的元素表示能源行业对某个非能源行业产品的消耗量,I(3)和I(5)中的元素表示非能源行业对能源行业产品的消耗量,I(4)和I(6)中的元素表示能源行业对能源行业产品的消耗量,其中,I(1)、I(2)、I(5)、I(6)以价值型单位计量,I(3)、I(4)以实物型单位计量。

表1 实物价值型能源投入产出表的基本表式

第二象限是中间投入为主栏与最终需求为宾栏交叉构成的象限,称为最终产品象限。该象限主要反映着非能源行业间、非能源行业与能源行业间的社会经济联系,反映着产品的最终去向。从横向看,II(1)和II(2)分别表示非能源行业和能源行业的产品作为最终产品去向;从列向看,II(1)和II(2)共同表示用于消费、资本形成与出口的具体产品的构成情况。在该象限中,II(1)以价值型单位计量,II(2)以实物型单位计量。第一象限和第二象限共同反映了各行业产品的具体分配和去向。

第三象限是初始投入为主栏与中间使用为宾栏交叉构成的象限,称为初始投入象限。该象限主要反映着能源行业与非能源行业的最初投入构成情况。从列向看,III(1)和III(2)分别表示非能源行业和能源行业的能源服务报酬、资本报酬、劳动者报酬,都以价值型单位计量。第一象限和第三象限共同反映了各行业在生产中的投入来源和所使用的有效能源服务量。

(二)行业划分

编制2002年、2007年、2012年和2017年不变价格实物价值型能源投入产出序列表,需要确定四个年份的全国投入产出表与实物价值型能源投入产出表的行业对应关系。为此,本文以《中国能源统计年鉴》的行业分类为基准,参照国民经济行业分类标准(GB/T 4754—2017),考虑部门产品或服务的经济用途、消耗结构和生产工艺,以及部门之间的经济技术联系,将全国投入产出表的部门归并为1个能源行业和18个非能源行业,行业分类和代码见表2[14]。

表2 实物价值型能源投入产出表的行业分类和代码(1)因篇幅所限,各年份实物价值型能源投入产出表与全国投入产出表的行业具体对应关系本文不予列出,有兴趣的读者请联系作者。

对于能源行业,根据《中国能源统计年鉴》,能源行业包括煤炭采选业、石油和天然气开采业、电力蒸汽热水生产和供应业、石油加工及炼焦业、煤气生产和供应业共五个行业。但是全国投入产出表中,电力蒸汽热水生产和供应业对应电力热力生产和供应业、燃气生产和供应业两个行业。因此,本文的实物价值型能源投入产出表的能源生产与加工业(P19)由六个行业构成:煤炭采选业、石油和天然气开采业、电力热力生产和供应业、燃气生产和供应业、石油加工及炼焦业、煤气生产和供应业。

对于非能源行业,鉴于四个年份全国投入产出表的部门分类不完全对应,为使所编制的能源投入产出表的非能源行业保持一致,本文做出如下调整:将2002年全国投入产出表中木材及竹材采运业归并到农林牧渔业(P1)、采盐业归并到非金属矿采选业(P3)、玩具体育娱乐用品制造业和其他工业归并到造纸印刷及文教体育用品制造业(P7)。将2007年全国投入产出表中,起重运输设备制造业归并到金属制品业(P11)。将2012年全国投入产出表中其他制造产品、废弃资源和废旧材料回收加工品、金属制品机械和设备修理服务三个部门合并,统称为其他制造业(P14)。将2017年全国投入产出表中广播电视及卫星传输服务、互联网和相关服务行业归并到交通运输及仓储业、电信、计算机服务业和软件业(P13)。此外,所有年份的第三产业除被划分到交通运输及仓储业、电信、计算机服务业和软件业(P13)和批发零售住宿餐饮业(P17)的行业外,均被归并至其他服务业(P18)。

(三)数据计算

根据基础表式和行业划分情况,得到实物价值型能源投入产出表的具体表式(见表3)。表3中各矩阵元素的具体计算说明如下。

表3 实物价值型能源投入产出表的具体表式

1.ZNN、ZNE、ZNF、ZNI、ZN、TN、TE的计算

根据上述行业划分标准,对全国投入产出表中各非能源行业(P1-P18)的中间使用、最终需求、进口、总产出数据进行归并,得到ZNN、ZNE、ZNF、ZNI、ZN。对全国投入产出表中的非能源行业(P1-P18)和能源行业(P19)的总投入数据进行归并,得到TN、TE。

2.EEN、EEE、EC、ET、EF、EI、E的计算

EEN和EEE分别表示非能源行业和能源行业所消耗的能源量。对于非能源行业,EEN即为能源终端消费量,但是对于能源行业,EEE等于能源终端消费量(EC)与能源加工与转换的投入量(ET)之和。根据上述行业划分标准,归并《中国能源统计年鉴》4—3工业分行业终端能源消费量(发电煤耗计算法)和5—2中国能源平衡表中相应数据,得到EEN、EC、ET,将EC和ET相加,可以得到EEE。

EF和EI表示能源生产与加工业的产品最终使用去向,数据均来源于《中国能源统计年鉴》5—2中国能源平衡表。其中,EF中的消费等于生活消费;资本形成等于库存增减量的相反数与损失量、平衡差额之和;出口等于中国能源平衡表中的出口与境外轮船与飞机在境内的加油量之和的相反数。EI为年鉴中的进口与境内轮船与飞机在境外的加油量之和。总产出(E)等于EEN、EEE、EF、EI之和。

3.ZEE、VBN、VBE的计算

ZEE、VBN、VBE均属于能源行业投入其他行业产品的价值量数据。为估计出能源投入的产出弹性,本文将能源行业投入其它行业产品的价值量拆分成两部分:能源加工转换投入(价值量)和能源服务报酬。其中,能源加工转换投入(价值量)是指生产过程中因经济技术操作而消耗的能源,能源服务报酬是指行业使用的有效能源服务量。由于后者属于初始投入,因此将其转移至第三象限。

ZEE、VBN、VBE的数据按如下步骤计算:第一,根据行业划分情况,对全国投入产出表中能源行业在非能源行业、能源行业的中间投入分别归并,得到能源产品在非能源行业和能源行业投入的价值量(VBN和VEE)。第二,对VBN、VEE做如下拆分:对于非能源行业,由于不涉及能源经济技术加工,其能源加工转换投入(价值量)为,能源服务报酬为VBN;对于能源行业,将VEE拆分成能源加工转换投入(价值量)ZEE和能源服务报酬VBE。ZEE和VBE的计算见式(1)和式(2)。

(1)

(2)

4.VAN、VAE的计算

全国投入产出表的初始投入由固定资产折旧、劳动者报酬、生产税净额和营业盈余四部分组成。其中,劳动者报酬属于劳动投入,固定资产折旧和营业盈余属于资本投入,而生产税净额属于劳动和资本的共同投入[14]。为此,将生产税净额按照固定资产折旧和劳动者报酬的比例进行拆分,并分别合并到固定资产折旧和劳动者报酬中,从而得到表3中资本报酬和劳动者报酬数据(VAN、VAE)。

综合以上步骤,编制得到了2002年、2007年、2012年和2017年实物价值型能源投入产出序列表。但由于全国投入产出表是根据当年生产者价格进行编制,受价格波动等因素影响,不同年份之间的可比性较差。为使序列表在时间上具有可比性,本文参考吴开尧等的方法,根据《中国统计年鉴2019》3—3不变价国内生产总值中的数据,以2010年为基期,计算出2002年、2007年、2012年和2017年的调整系数分别为1.468 0、1.149 7、0.904 2和0.835 8[15]。将四个年份实物价值型能源投入产出表中的价值型数据分别乘以各年度调整系数,最终获得2002年、2007年、2012年和2017年不变价格实物价值型能源投入产出序列表(2)因篇幅所限,2002年、2007年、2012年和2017年不变价格实物价值型能源投入产出序列表不予列出,有兴趣的读者请联系作者。。

三、不变价格能源投入产出表的应用

所编制的不变价格实物价值型能源投入产出表,为探究行业间经济技术联系研究提供了重要思路。为审视各行业能源消费情况、客观把握行业间能源投入产出关系及其变化规律,本文以编制的能源投入产出表为基础,构建综合能耗系数测度模型,通过测度2002年、2007年、2012年和2017年综合能耗系数,对各行业单位产出能耗及其变动情况进行分析,以期为整体能源消费结构优化与节能减排的行业政策制定提供科学的参考依据。与以往针对某一年份的静态分析不同,本文还关注了单位产出能耗的变化趋势。

(一)模型建立

综合能耗系数是衡量单位产出能耗的重要指标,主要包括直接综合能耗系数和间接综合能耗系数。其中,直接综合能耗系数是指行业生产单位产品对能源的直接消耗量,反映着该行业的能源利用技术水平;完全综合能耗系数是指行业生产单位产品对能源的直接和间接消耗量之和,反映着该行业单位产出总耗能情况;完全综合能耗系数和直接综合能耗系数的比值,反映着该行业对能源产品的间接消耗情况。对直接综合能耗系数和间接综合能耗系数的科学测度,有助于客观把握行业间能源投入产出关系及其变化规律,识别出高能耗行业和高间接能耗行业。直接综合能耗系数和间接综合能耗系数的具体测度方法如下。

1.直接综合能耗系数

非能源行业的直接综合能耗系数表示每单位价值量的非能源产品对能源的直接消耗量,单位是吨标准煤/万元;能源行业的直接综合能耗系数表示每单位实物量的能源产品对能源的直接消耗量,单位是吨标准煤/吨标准煤。非能源行业和能源行业的直接综合能耗系数的求取分别见式(3)和式(4)。

(3)

(4)

式(3)和式(4)中,AEN表示非能源行业的直接综合能耗系数矩阵,AEE表示能源行业的直接综合能耗系数矩阵;i为能源行业标号,j为产出行业标号;aijEN表示第j种非能源产品的直接综合能耗系数,aijEE表示能源产品的直接综合能耗系数;eijEN表示矩阵EEN中的各位置元素,eijEE表示矩阵EEE中位置元素,tjN表示矩阵TN中的各位置元素,e表示矩阵E中位置元素。

2.完全综合能耗系数

为了避免因一次能源与二次能源间相互转化而导致的大量重复计算,本文对完全综合能耗系数的求取采用陈锡康和杨翠红的计算方法[16]:非能源行业的完全综合能耗由直接综合能耗、通过消耗非能源产品对能源的各种间接消耗、非能源产品消耗的能源产品在生产过程中对非能源产品的消耗中造成的对能源的间接消耗三部分相加而得;能源行业的完全综合能耗由直接综合能耗、通过消耗非能源产品对能源的各种间接消耗两部分加和而成。

TNE=AEN+(AENANN+AENANEAEN)+AEN(ANN+ANEAEN)2+…=AEN(I-ANN-ANEAEN)-1

(5)

式(5)中,第一项AEN表示非能源行业的直接综合能耗;第二项AENANN+AENANEAEN中的AENANN表示非能源产品通过消耗非能源产品而对能源产生的消耗,AENANEAEN表示非能源产品直接消耗的能源产品在生产过程中消耗的非能源产品对能源的消耗,两者相加就是非能源产品通过消耗能源和非能源产品的造成的第一次间接综合能耗;之后以此类推。为便于数据计算,将上述各项合并化简为AEN(I-ANN-ANEAEN)-1。

能源行业的完全综合能耗系数TEE的计算见式(6)所示,其单位是吨标准煤/吨标准煤:

TEE=AEE+(AEN+AENANN+AEN(ANN)2+…)ANE=AEE+AEN(I-ANN)-1ANE

(6)

式(6)中,第一项AEE表示能源行业的直接综合能耗;第二项AEN(I-ANN)-1ANE表示能源产品通过消耗非能源产品而对能源产生的间接消耗。

(二)实证分析

表4给出了四个年份中国各行业综合能耗系数的测度结果。从2002—2017年整个时期来看,各个行业的直接综合能耗系数均有所下降,这说明国民经济各行业的能源利用物理效率得到普遍改善。其中,直接综合能耗系数降幅最大的三个行业分别为其他制造业、化学工业、非金属矿物制品业,其2017年每万元产出的直接能源消费分别比2002年减少了1.304 5、0.618 4、0.466 5吨标准煤。从长期来看,这三个行业能源利用技术的进步效果最为显著。

按能源投入产出表的时间节点将2002—2017年划分为三个短时期分析:第一,2002—2007年,这一时期中国进入新型工业化探索期,所有行业的直接综合能耗系数明显降低,能源技术水平显著提升;第二,2007—2012年,能源技术水平在上一阶段得到显著提升后,部分行业进一步提升技术水平变得愈发困难。而且,工业化发展正处于中末期,以高消耗、粗犷发展为特征的非金属矿采选业、金属冶炼及压延加工业等行业更是出现了直接综合能耗系数不降反增的现象;第三,2012—2017年,有8个行业的直接综合能耗系数增大,其中,农林牧渔业、食品制造及烟草加工业、纺织业的直接综合能耗系数增大,因为这些行业的技术进步多为劳动偏向型技术进步,行业日趋机械化与自动化的生产增加了动力能源消费。金属矿采选业、化学工业、金属冶炼及压延加工业、金属制品业、能源生产与加工业的直接综合能耗系数增大,一方面是因为这些行业的生产设备大更新频率低,设备老化影响技术水平;另一方面是因为这些行业中新加入的低技术企业拉低了整个行业的平均能源技术水平。

表4 中国各行业综合能耗系数测度结果

近期数据更能体现能源消费情况,因此本文对2017年直接综合能耗系数、完全综合能耗系数及二者比值展开分析。各行业的综合能耗系数具有典型异质性,无论是直接综合能耗系数还是完全综合能耗系数,化学工业、非金属矿物制品业、金属冶炼及压延加工业、水的生产和供应业都位居前四,这四个行业生产单位产品的耗能量最大,属于高能耗行业,理论上应该缩小这些行业的结构比例,而水的生产与供应业受资源与需求的约束,基本上为固定行业,因此较难自主缩小其结构比例,不过随着节水管理的实施,水的生产与供应业的结构比例有缩小可能。

2017年完全综合能耗系数与直接综合能耗系数比值最大的两个行业是建筑业和交通运输设备制造业,这两个行业属于高间接能耗行业,是大幅拉动能源消费的行业。2017年建筑业、交通运输设备制造业的完全综合能耗系数分别为0.662 6吨标准煤/万元、0.642 4吨标准煤/万元,直接综合能耗系数分别为0.044 7吨标准煤/万元、0.060 1吨标准煤/万元,完全综合能耗系数是直接综合能耗系数的10余倍。即这两个行业虽然直接综合能耗不大,但由于其生产过程用到的中间产品耗能量大,从而导致完全综合能耗较高。如建筑业,虽然其自身直接综合耗能不高,但是由于该行业的生产需将大量的非金属矿产品、金属矿产品、化工产品和水作为中间产品,且这些中间产品对能源依赖性较强,导致建筑业成为高间接能耗行业。在推进节能减排的过程中,需加强关注此类高间接能耗行业,提前规划且适当限制其发展的规模与速度。

四、研究结论与应用展望

(一)研究结论

尝试在初始投入中纳入能源服务报酬,编制以2010年为基期的2002年、2007年、2012年和2017年不变价格实物价值型能源投入产出序列表,并以此为基础,通过测度直接综合能耗系数和完全综合能耗系数,对中国各行业单位产出能源消费及其变化情况展开分析。研究表明:

第一,从2002—2017年的长期来看,化学工业、非金属矿物制品业、其他制造业是能源利用技术进步最大的三个行业。从2012—2017年的短期来看,农林牧渔业、食品制造及烟草加工业、纺织业因行业日趋机械化与自动化的生产增加了动力能源消费,从而导致直接综合能耗系数增大;金属矿采选业、化学工业、金属冶炼及压延加工业、金属制品业、能源生产与加工业,因生产设备老化和低技术企业的加入拉低了整个行业的平均能源技术水平,从而导致直接综合能耗系数增大。

第二,化学工业、非金属矿物制品业、金属冶炼及压延加工业、水的生产和供应业属于高能耗行业。其中,水的生产与供应业受资源与需求约束,难以自主减小结构比例。因此,建议通过减小化学工业、非金属矿物制品业、金属冶炼及压延加工业的结构比例,优化能源消费结构,实现节能减排。

第三,建筑业和交通运输设备制造业属于高间接能耗行业,主要通过间接消耗大量能源密度大的中间产品,大幅拉动能源消费。因此,应加强关注此类高间接能耗行业,提前规划、适当限制这两个行业的发展规模和速度,避免出现因其产能过剩,而使水泥、钢材、玻璃等中间产品的生产行业出现产能过剩的现象,从而有效缓解能源匮乏和环境污染压力。

(二)应用展望

本文编制的不变价格实物价值型能源投入产出序列表在能源经济学领域具有较为乐观的应用前景,对其未来应用作以下展望:

第一,从行业或国民经济总体层面,测算各生产要素对产出的贡献。由于本文编制的不变价格实物价值型能源投入产出序列表将能源服务报酬、资本报酬、劳动者报酬的初始投入在第三象限中单独体现,因此可将该表作为数据基础,通过构建要素生产函数,测算各行业或国民经济总体的能源要素投入、资本要素投入、劳动要素投入对产出的贡献,有助于厘清经济增长的驱动因素。

第二,将该表作为数据基础,与其他模型结合对能源安全问题进行实证测算和科学预测。例如,与LMDI分解模型、要素生产函数相结合,测算中国各行业能源回弹效应,量化能效提升对能源消费总量的影响;或者与RAS投入产出更新技术相结合,实现在不同经济发展规模、不同能效改善情况的情景下,预测中国未来的能源需求和二氧化碳排放路径,对促进社会经济的持续健康发展具有重要的实践意义。

第三,本文编制的不变价格实物价值型能源投入产出序列表是以全国作为测算范围,可为省际不变价格实物价值型能源投入产出序列表的编制提供参考。利用省际不变价格实物价值型能源投入产出序列表的数据和投入产出模型,对中国不同省份的行业能源消费情况进行分析和比较,对不同省份的能源安全问题进行测算和预测,进而得出中国省域间能源消费结构和能源安全问题的异同,也可从省际层面提供对中国能源消费情况更全面的认识。