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关键词:低碳经济;3E系统;系统仿真;产业结构;能源结构;系统动力学;污染物排放;环境承载能力;可持续发展
中图分类号:F206 文献标识码:A 文章编号:1007-2101(2013)05-0084-06
全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战是“低碳经济”提出的大背景。随着全球人口和经济规模的不断增长,能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识,不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害,大气中二氧化碳(CO2)浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。中国作为一个能源生产和消费大国,如何保持能源、经济和环境协调可持续发展是摆在我国面前的一项重大战略课题。我国能源—经济—环境系统总体协调程度比较低,能源、环境、经济三者之间的矛盾比较突出。从能源结构上看,我国的一次能源储量、能源生产和能源消费间的结构性矛盾,随着中国工业化进程和城市化进程的推进越来越突出,国内石油和天然气的生产供需缺口越来越大,使我国日渐成为石油天然气的进口大国。从产业结构看,我国的产业结构呈现出以工业,尤其是以碳基为主的重工业化的突出特点。从生态环境看,以化石能源为主的传统能源结构导致能源生产和消费中排放大量的烟尘、废水以及固体废物等污染物引发环境质量的急剧恶化,由能源消费结构和方式造成的严重环境污染带来的经济损失占GDP的2%~3%。鉴于我国能源—经济—环境系统发展中存在的这些问题,迫切要求对经济增长方式、能源开发利用、环境保护等可持续发展问题进行科学研究,制定切实可行的经济发展规划、能源替代战略、环境保护措施,为能源—经济—环境系统提供理论支持。
一、文献综述
近年来,越来越多的学者意识到能源、经济以及环境之间的相互作用对于解决能源问题的重要影响,开始将三者结合起来综合考虑能源问题,从而形成了3E系统理论的研究框架,并取得大量的理论与实践成果。能源问题的研究涉及多个学科领域,不同专业的学者选择了不同的研究视角与方法,得到的结论也有所差别,然而,他们的研究大多使用数量经济学、系统工程以及运筹学的方法对能源、环境、经济三者之间的关系和内部规律进行定量分析。
日本长冈理工大学从3E的理论框架出发提出了3Es-Model,模型描述了能源、环境和宏观经济之间的数量关系,可以在给定节能、碳税、促进能效等减排方案的条件下,预测经济、能源、环境三者的发展趋势,为决策者制定相关政策提供参考。国外的一些学者和机构深入研究了能源问题与可持续发展的能源—经济—环境3E体系,例如,联合国开发计划署、世界能源理事会以及联合国可持续发展委员会等国际机构都曾经以可持续发展理论为指导,对世界面临的能源现状、发展趋势以及能源与经济、社会、环境的协调发展等问题进行了深入的分析和讨论。
随着我国经济的发展,相关政府部门也意识到了能源、经济、环境协调发展对我国实现可持续发展的重要意义。1984年,原国家计委和国务院能源办公室牵头,组织了我国相关领域近70名专家,花费五年的时间,完成了我国“广义能源效率战略工程”项目的研究,这是我国首次组织如此多的科研人员探讨能源、经济、环境三者间的协调发展问题。万红飞等人(2000)在John Byrme研究的基础上,分析了能源、环境、经济三者之间的关系,并选择二氧化碳和二氧化硫的排放量作为主要指标,构建了能源、经济、环境三者的关联模型。王俊峰(2000)的研究首先探讨了自然资源与经济、人口、环境之间的关系以及3E系统内各子系统之间的矛盾规律,并在此指导下提出了能源结构优化的原理和计算方法。迟春洁从3E系统的角度来研究能源安全问题。可见,国内外的众多学者对能源—经济—环境系统从多个角度进行了有益探索,取得了大量的理论成果,对缓解和解决我国的能源、经济、环境问题具有重要意义。
二、能源-经济-环境系统构建
(一)能源—经济—环境系统的界定
能源—经济—环境系统是指在社会、经济、文化、生态背景下,各种系统要素有机结合在一起所形成的能源—经济—环境复合系统,该系统包含若干个子系统,这些子系统分别拥有不同的属性。在能源—经济—环境系统内部,子系统是相互作用、互为影响的,系统内部也同时和系统外部的环境发生着交换关系,可以表示为:
MSIS?奂{S1S2……Sm,Ei,Ci,Fi,Rel,O,Rst,T,L}(m?叟2)(1)
公式(1)中Sm表示第m个子系统;Ei、Ci、Fi分别表示第i个子系统的要素、结构和功能;Rel是系统的关联集合,是能源—经济—环境系统(MSIS)的相关关系集,Rel包括了能源—经济—环境系统各个子系统之间的关联关系、各个子系统内部要素之间的关联关系,以及能源—经济—环境系统(MSIS)与国民经济可持续发展系统之间的关联关系;O是能源—经济—环境系统的系统目标集;Rst是系统的限制约束集;T、L分别为时间向量、空间向量;m是子系统的数目。
(二)能源-经济-环境系统的构成
根据系统的层次性,将能源—经济—环境系统分解为经济驱动子系统、能源支持子系统、环境承载子系统、社会发展子系统和政策调控子系统五个子系统。每一个子系统内部又包含着若干要素,各要素在系统运行中分别发挥着不同作用。能源—经济—环境系统并不是一个封闭的系统,在分析时不能离开国民经济这个大系统去分析,必须考虑整个系统各环节之间、系统与国民经济各部门之间的相互关系。能源系统与环境、技术水平和生态系统有密切关系,在当前资源、环境与发展之间矛盾日益突出的情况下,能源—经济—环境系统承载着经济增长、能源利用和环境保护的多重压力。研究系统时必须统筹考虑能源与社会经济、技术、环境等诸多因素,不仅研究各因素之间的相互联系、相互依存、相互制约,而且要将其形成的有机整体作为一个完整的、处于运动变化中的大系统。
三、能源—经济—环境系统因果关系分析
本文引入系统动力学(System Dynamics简称“SD”)来描述能源—经济—环境系统各子系统间的因果关系。因果关系是系统动力学方法建模的基础,是对能源—经济—环境系统要素与关系的一种真实写照。
(一)因果关系的总体描述
整个系统中,经济驱动子系统对整个系统的发展起推动作用,能源支持子系统起支持作用,环境承载子系统起缓冲作用,社会发展子系统起能动作用,政策调控子系统起引导、管理和监督的作用。整个系统协调、有序的运行,通过系统内各要素的相互作用和配置使系统实现最优。这就要求首先必须要建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系,能源发展必须和经济发展、资源开发利用、生态保护相适应,相协调。其中,资源开发利用主要包括资源的进一步勘探开发、资源利用技术的进步、利用效率的提高、发展和利用替代能源、利用进口资源等。能源增长必须维持在资源承载能力内,在能源发展的同时,自然资源基础得到维持和加强,对可再生资源利用的前提是不破坏其再生机制。能源发展对环境改变要在环境承载极限内同步进行能源建设与环境保护,恢复并维护好自然生态系统的良性循环。通过国家政策、法律、法规和市场机制等有效调控,弱化甚至消除系统内各子系统间的消极影响,充分利用和促进系统内各子系统间的积极关系,实现系统的良性循环。根据以上描述,能源—经济—环境系统各子系统关系如图1所示。
(二)因果关系涉及的宏观变量
能源—经济—环境系统模型的建立涉及的因素很多,对这些因素加以分析将成为构建能源-经济-环境系统模型的基础。在建立能源—经济—环境系统因果关系模型的过程中,可分别以各子系统的发展为主线来确定系统模型涉及的变量。能源—经济—环境系统模型涉及的主要变量有以下几个方面:
1. 经济驱动子系统涉及的变量。经济驱动子系统涉及的变量主要包括:GDP、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、工业增加值、资本形成总额、人均社会消费品零售额、货物与服务净出口、财政收入、国内旅游收入、外商直接投资、城乡居民人均可支配收入、最终消费支出、固定资本形成总额等。
2. 能源支持子系统涉及的变量。能源支持子系统涉及的变量主要包括:能源生产总量、能源消费总量、煤炭生产量、煤炭消费量、石油生产量、石油消费量、天然气生产量、天然气消费量、单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、能源加工转换效率、储采比、能源消费弹性系数、能源生产弹性系数等。
3. 环境承载子系统涉及的变量。环境承载子系统涉及的变量主要包括:二氧化硫(SO2)排放量、二氧化碳(CO2)排放量、废水排放量、工业废水排放量、工业废水排放达标率、工业烟尘排放量、工业烟尘排放达标率、工业粉尘排放量、工业粉尘排放达标率、工业固体废物产生量、工业固体废物处置量等。
4.社会发展子系统涉及的变量。社会发展子系统技术模块涉及的变量主要包括:科学家和工程师数、研究与试验发展经费支出、技术市场成交额、人才密度指数、R&D经费支出占GDP比重、科技活动经费筹集总额等;人口模块主要包括:人口总量、出生率、死亡率、自然增长率、人口增加数、人口减少数、迁出人口、迁入人口、就业人员、第一产业就业人员、第二产业就业人员、第三产业就业人员等。
5. 政策调控子系统涉及的变量。政策调控子系统涉及的变量主要包括一些政策性参数:环保投资、科技投资、科技投资比例、环保投资比例、第一产业投资比例、第二产业投资比例、第三产业投资比例工业固体废物综合利用率、工业环境污染治理投资总额、工业污染治理投资等。
(三)因果反馈回路分析
系统的行为模式与特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[7]。本文在系统综合分析的基础上,确定系统的结构层次,结合整个系统自身的结构特点,在确定了各子系统的层次结构之后,建立的能源—经济—环境系统因果反馈回路,如图2所示。
四、系统仿真与预测
(一)系统仿真
本文运用系统动力学方法对能源—经济—环境系统进行仿真和预测。系统动力学是处理信息反馈系统的动态行为的方法论。作为其研究对象的实际系统一般都是高阶次、非线性、多重反馈的复杂系统。它把研究对象划分为若干子系统,并且建立起各个子系统之间的因果关系网络,立足于整体以及整体之间的关系研究。系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型——流图和构造方程式,进行仿真试验,由此来验证模型的有效性,从而为战略与决策的制定提供依据。被称为“政策实验室”。本文即运用系统动力学将能源—经济—环境系统划分为五大子系统,分析系统结构与行为模式之间的关系,以采取相应的策略调整系统结构,起到干预和控制系统,改善系统行为模式的作用。
本文以河北省为例对能源—经济—环境系统SD模型的检验,选取了模型回路中重要指标,GDP、能源消费量、人口数量和污染物排放量等进行仿真值和实际值的比较,来检验模型与河北省能源—经济—环境系统实际运行的拟合程度。在仿真过程中,取DT=1年,初始时间为2000年,仿真的完成时间为2009年,共计10年。通过VENSIM PLE软件编写仿真程序,模拟河北省能源—经济—环境系统运行情况,得到2000—2009年河北省GDP、人口总量、能源消费量、工业固体废弃物排放量等指标的仿真值、实际值及误差值如图3所示。
(二)参数检验与灵敏性分析
根据前文选定的系统输出和响应指标,对所建立的能源—经济—环境仿真模型进行了检验,变量仿真值误差率基本控制在-10%~10%。检验结果显示模型与河北省能源—经济—环境系统运行实际的拟合程度较高,因数据选取时间区间仅为10年,个别变量短期内有较大幅度的波动,所以出现个别变量模拟结果误差超过10%的情况,这是一种正常现象,因为能源—经济—环境系统本身就存在许多不确定性因素,有时由于国家政策、自然灾害或其他外部环境的影响,导致有些变量的统计数据在某一时点上波动较大;在用线性回归的方法确定变量关系时,表现在模型中就会出现个别误差较大的情况。可以说,系统仿真结果能够达到理想状态,数据结果有效可信,说明本文所建立的能源—经济—环境系统仿真模型成立。
灵敏性分析是指当系统中某个影响因素发生较小变化时,某效果指标发生较大变化,这时我们说该效果指标对此因素敏感;反之,当系统中影响因素发生大变化时,其效果指标发生较小变化,这时我们称某效果指标对此因素不敏感。那么,当影响因素发生同样变化时,效果指标变化大的方案就是敏感性强的方案,效果指标变化小的方案为敏感性弱的方案。本文能源—经济—环境系统模型建立的最终目的就是通过调试寻找模型中较为灵敏的参数,从而帮助我们找到政策作用点,为制定最佳政策提供参数依据。为测试系统的灵敏度,通过改变模型中计划生育率、能源消费弹性系数、GDP增长率等常数参数-5%~5%的变化幅度显示:模型的行为曲线在振幅大小上有所改变,但模型的行为变化趋势并未出现大的变动,对GDP、能源消费量、人口总量、污染物排放量的灵敏度都在合理的范围之内。其中人口总量对于各指标的灵敏度较低,其他因素变化不会对人口数量产生较大影响。三次产业能源消费、单位工业增加值能耗、三次产业万元单位增加值对能源消费弹性系数灵敏度较高。能源消费相对于二氧化碳排放量、人口总量较灵敏,这是由于能源消费量和污染排放量会随着GDP的变化而发生较大调整,环境污染治理量则与每万元投资污染治理系数密切相关,敏感度值较高。而人口数量对于各项指标的灵敏度均极低,接近于0,人口模型相对具有更高的稳定性,因此灵敏度会偏小。
(三)系统分析与预测
通过参数检验与灵敏性检验后,可以运用该模型对河北省能源—经济—环境系统的未来运行情况进行预测,从而为政府经济决策提供有效的依据。根据河北省能源—经济—环境系统模型的仿真,预测在其他条件不变的情况下,河北省“十二五”及2020年河北省GDP、人口总量、能源消费量及工业固体废弃物将会不断提高,其结果如图4所示。
五、情景分析与政策模拟
系统动力学作为一种仿真结构模型,可以测试各种虚拟假设条件的变更对系统行为产生的影响,它既能预测出主要变量的发展趋势,还可以为科学决策提供参考。它能很好地展示在各种不同政策下,模型所代表的真实系统将产生何种行为模式。在能源—经济—环境系统中,经济的快速发展必然会导致对能源需求的增加,高耗能产业的扩张又会加剧环境的进一步恶化,而政府的政策调控在一定程度则会对经济、能源、环境起到一定的积极作用,从而使整个系统良性运行,系统内部不断优化和完善,子系统有序平衡发展,使整个能源—经济—环境系统协调发展。
(一)情景分析
能源—经济—环境系统是一个复杂的巨系统,很多因素会使整个系统的变化具有不确定性。在能源—经济—环境系统分析方面,传统的趋势外推的预测方法只能预测当影响因素按过去的轨迹变化时的需求,无法考察过去发生过或将来要发生的情况,预测结果往往具有片面性。而情景分析法与一般的趋势外推的预测方法的不同在于:它并不是要预测未来,而是设想哪些类型的未来是可能的,通过描述在不同的发展路线下各种“可能的未来”,可以考虑影响能源—经济—环境系统动态变化的各驱动因素的不确定性。本文设置四种情景:
1. 基准情景。此情景是用来作为仿真实验的对照。该情景是指对系统当前的发展模式不作干涉,系统中的所有模型、参数都不改变,在计算机上运行仿真实验并以此来设计调控参数。
2. 高速发展情景。经济发展速度在基础情景之上加速增长3%,2009年增速为15%,能源消费弹性系数增长至8%,原煤占比增加95%。在此情景下讨论能源消费量、经济发展速度对能源消费的变化影响。
3. 缓慢发展情景。经济发展速度在基础情景之上减速3%,2009年降至8%,能源消费弹性系数降低0.1,降至0.6,原煤占比降至80%。在此情景下讨论能源消费量,经济发展速度对能源消费的变化影响。
4. 可持续发展情景。此情景下2020年GDP比照2000 年翻两番,能源生产及消费按照规划发展进程发展。在此情景下将经济增长速度、能源消费弹性系统等指标设定为:GDP增速9%,原煤占比80%,能源消费弹性系数0.65。
针对以上四种情景,利用系统动力学模型对河北省GDP、能源消费总量、工业废水排放量、工业SO2排放量等参数进行模拟研究,讨论经济发展速度对能源效率、能源消费量、国内生产总值等指标的变化影响。经过系统在计算机上进行反复的调试和运行后,得到在不同方案下的系统运行情况,如图5所示。
(二)政策模拟
在能源—经济—环境系统中,政策是由系统的结构与参数组成,而政策的变化通常情况下只改变信息影响与行动的程度。政策发生变更,这时系统中大多数状态变量的值只发生微小变化,这时如果对系统中的政策作用点施加影响其结果并没有什么改变。也就是说,如果一个系统对大多数参数的变化都不敏感,就意味着系统对政策变动不敏感。但是,通常情况下,在任何系统中,我们总能找到少数参数或政策作用点,这些参数的变化对系统的行为会产生很大的影响。一旦作用于这些作用点之一的政策发生变化,那么其作用将会在系统中进行放射性传播。
本文设定河北省国内生产总值增速在可持续发展情景下保持9%的增速,因为自2003年以来,河北省GDP年增长率始终保持在10%~12%,变化幅度不大。因为受到多种因素的影响和限制,河北省GDP增长不会发生太大变化。从长远来看,由于经济惯性在一定时期内长期存在,这个速率仍将会保持相当长的一段时间,这是符合经济系统实际运行情况的。在四种情景设定下,可以看出:污染物在环境中的积累量以指数形式增长而非线性增长,这说明每年环境污染治理量的增速小于排放量的增速。现实中,由于生产不断扩大、治理不完善、政策存在漏洞等原因,虽然政府对环境污染治理投入越来越多的资金,但治理结果却不尽如人意,污染排放量始终大于污染治理量。可以说,我们每年正在将越来越多的污染物投放到自然中。如果环境污染积累量不断增长,能源的开发不顾资源的承载力,这种发展是不科学、不协调的。
六、能源—经济—环境系统协调发展对策建议
随着河北省经济社会的快速发展,能源需求增长也在急剧加大,能源的瓶颈制约矛盾越来越突出,能源长期稳定地供给成为敏感问题和政府制定能源政策的基点。但能源特别是不可再生能源对人类来说是稀缺的、有限的,因此在一定程度上影响着人类的经济发展方式。长期以来,河北省粗放型的经济发展方式使得对能源利用不合理,造成大量二氧化碳、二氧化硫、工业烟尘、粉尘的排放,全省范围内的资源开发和污染物排放已经超过了环境的承载能力。因此,制定科学合理的能源—经济—环境协调发展战略,使有限的能源发挥最大的效应,为全面建设小康社会提供支持和保障。
1. 优化经济驱动子系统。应进一步调整产业结构,转变经济发展方式;改造传统产业,促进节能环保,同时加速整合高耗能产业,构建淘汰落后产能的长效机制。
2. 深化能源支持子系统。降低煤炭消费量,增加清洁能源消费,同时优化调整能源结构,积极开发利用生物质能和太阳能。
3. 改善环境承载子系统。应不断强化社会公众的环保意识,大力发展循环经济,全面加强资源节约和环境保护,同时拓宽融资渠道,加大环保资金的投入。
4. 改进社会发展子系统。提升科学技术水平,加快发展新兴产业;加大科技开发,进一步改善能源消费的品种构成。
5. 强化政策调控子系统。强化能源、环境的规划约束和管理机制,建立资源使用权的交易机制和排污权交易制度,提高环境治理投资效果。
总之,优化能源结构、产业结构是实现低碳背景下能源—经济—环境系统协调的重要保证,也是河北省能源—经济—环境系统实现协调可持续发展的必由之路。调整经济结构,转变经济发展方式,提高能源生产利用效率则是实现节能降耗的直接途径。因此,应进一步加强政策激励和制约两方面的调控作用,为实现能源—经济—环境系统协调发展创造良好的制度环境。
参考文献:
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我国是一个人口众多的国家,对于人们赖以生存的资源、能源的合理利用问题也成了急需解决的问题。而目前众多的人口给我国的生活环境带来了巨大的污染,能源的浪费也使我国的能源状况出现了危机,下面我们就对我国目前的环境状况作以分析。
我国人口众多,而可利用土地面积却在急速的下降。在一些地区因为沙化、建房用地、土地荒芜等,我国平均下来每年都要减少将近五百万亩的可用地。可耕地逐渐减少,但是所需要的粮食还要增加,所以就出现了在耕地中出现化肥、农药、除草剂等的过分使用,不仅破坏了土壤特有的微生物结构,使耕地土壤的质量急剧下降,还给环境带来的很大影响。
目前我国虽然已经步入小康阶段,并且在教育方面也制定了相关的政策,但是还会有整体知识水平不高的一些农村乡镇。由于发展急迫,而且专业性的技术不到位、设备不完善、环境保护意识也不强,在乡镇建立工厂的同时,造成了地方性的环境严重破坏问题。例如,一个造纸厂污水排放污染了一条河;皮革厂的建立严重污染了地方的空气;个别地区还会出现冶炼把大片空地搞得寸草不生的现象。由于我国的监督制度目前还不能每个地方都会做到位,就造成了这些地方环境一直处于严重污染状态的问题。
目前我国的能源还是以煤为主的,在工业中和民用中的煤的用量都是很大的。在短期内把煤改为其他燃料还不是很现实,燃煤对我们环境造成的污染还是要持续。与此同时,还有一些偏远地方还砍伐树木作为燃料,不仅仅对环境造成了破坏,还对我国生态循环造成了很大破坏。
最后也是最重要的即是我国目前对污水处理的体系建立的还不够完备,国家还不能提供对我国污水完全处理的资金用量。我国工业生产污水加上人们的日常生活污水,据相关专家估计每年要拿出几十亿才能对这些污水做到较为合理的处理,目前我国还没有这个实力。
二、目前我国能源利用状况与我国经济现状
我国是一个人口大国,虽然有能源含量很丰富,但是平均到个人的量却是少得可怜,而且还有各地能源分布不均匀、使用效率普遍不高、受污染相当严重等状况。在一定程度上可以说存在这些问题的原因并不完全是技术的不够完备,还可能是因为管理体制的不科学以及我国经济体系不够完备等等原因。在专业技术方面对新资源的开发还没用制定出较为完善的制度,如此一来就对新能源的开发带来了很大的影响。
目前我国能源的利用对外的依存含量日渐增高已经成为了一个公认的事实,最近海关公布的相关数据有一次提醒了我国市场,随着当下我国从海外进口能源的含量逐渐地增加,从而使我国能源的对外依存含量也迅速升高。相关科研专家认为,伴随着我国科技和经济的快速发展,能源的产量和人均耗能量已经十分不对称,日后煤、油、天然气从海外进口的趋势是避免不了的,所以我国能源对外依存量的上升也在继续着。这样的能源发展趋势。对我国经济以及国防各方面的发展是很不利的。
就目前世界能源逐渐减少的趋势来看,这些生活能源终有一天会用完,所以在此过程中,我们要珍惜这些可利用的能源,做到合理科学的利用,不浪费。最重要的还是努力开发新的可利用能源,代替目前逐渐减少的能源,才能从根本上解决世界能源问题。
三、对新能源开发与我国综合经济协调发展的若干建议
在对“十一五”规划期间,我国在新能源的开发方面取得了较大成就,然而也暴露了很多不容易发现的问题。为了从本质上加强我国新能源开发的发展力度和推动新能源发展的变革,建立一个安全、可靠、环保、经济的适合我国国情的现代化能源发展新体系,我们从以下几个方面提出建议,希望会对我国的新能源开发和环境保护有所帮助。
(一)对新能源开发的发展规划要加强
目前,由于政府的职能变换不是很到位,重视相关项目的发展,从而忽略了相对应的规划问题。能源发展规划和现实中能源的开发相差太大,规划不仅落后而且还没有相关的约束管理,致使能源开发过程中发展无序化、资源浪费现状很严重。新能源的开发面临难并网、难调峰、难消纳等现实问题。所装设备多但是发电量却很少、运转速度很快但是产生效益却不容乐观,有些地区没有资源开发的条件,但是也盲目的跟随别的地区构建能源开发基地。因此我们在对新能源的来发进行发展规划时,要从战略全局的统一、科学、长远的的角度出发,对战略决策的约束力度和严肃性要加以强化。
在进行规划时首先我们需要解决的是电源和相关的电网配套的问题,要对相关项目发展的有效性做到保障,必须送的出去。其次,要对新能源的发展和传统能源的科学环保的利用之间的关系做到合理的处理。同时要把新能源的开发和相关产业的发展做到合理调整,对发展的分布形式、和新能源的就地消纳给予鼓励。最后我们要学会因地制宜,对新能源开发产地要做到科学有效的利用,对于一些偏远地区交通不发达不利用运输,无法进行就地消纳的,我们要做到合理的缓解,从而避免对新能源的开发带来不必要的浪费。还有就是地方性的能源发展规划也必须严格按照国家规划要求进行。
(二)节能排减是新能源开发的基础
针对我们开发所要利用的资源和对环境带来的影响,所以我们必须要严格按照节能排减的开发原则,加强对一些耗能高、排放高、效率低的能源开发技术的有效改造力度。同时我们还要加强能源发展合同化的管理理念,从而对通过拉闸限电这类的行政方式推行节能减排的方式做到有效的避免。我们还要结合东西方的科学寂静发展水平与环境容纳量,对节能减排的指标做到有效安排,坚决避免一刀切的方式。
(三)掌握新能源开发与经济协调发展的关键所在
对新能源的开发最关键在其技术上。近年来,虽然我国对新能源的开发也有较为多的研究,但是我们却始终没有掌握核心技术,在新能源的开发上核心技术及其设备我们还是在依靠海外进口。所以,这就要求我们的政府要根据新能源发展要求对相关的科学发展体系做到更加的完善,从而加强能源开发的基础技术和核心技术的攻克。在一定程度上政府要增加相对应的科研的资金投入和政府对新能源开发的扶持力度,要建立健全新能源开发的标准,坚强能源开发的监督和检测力度。在遵循市场服务机制的前提下,吸引社会各界人士积极参与新能源的开发,增加企业自觉投入的税收优惠,从而对新能源相关科研成果的研究做到有效加强。
[关键词] 能源供给 经济增长 协整分析
能源是人类生存和发展的重要物质基础,是维系中国经济社会持续快速发展的重要保障。正确认识能源供给与经济发展之间的内在关系,对于深入把握当前我国能源供给现状、科学规划能源发展战略都具有十分重要的意义。
一、数据协整分析
本文采用协整分析方法,就宏观经济运行与能源产量、各类能源产量以及能源缺口量之间的关系,进行量化评价。所涉及数据为:①国内生产总值(LGDP1)、能源生产总量(LE),时间跨度为1978年至2005年;②国内生产总值(LGDP2)、煤炭产量(LC)、石油产量(LO)、天然气产量(LN)、水电产量(LH),时间跨度为1978年至2004年;③国内生产总值增长率(LRGDP)、能源缺口量占能源总产量比重(LEG),时间跨度为1992年至2005年。(以上数据均选取对数值)。
1.ADF检验
根据数据处理需要,采用ADF检验,对所涉及数据进行平稳性检验,并做相应处理,以消除虚假回归。经检验(见表1),所有数据均满足协整分析要求。
表1 ADF检验结果
数据说明:***代表1%的显著水平,**代表5%的显著水平,下表同。
2.Granger检验
根据数据处理需要,采用Granger检验,对以上三类变量内部的相互影响关系进行分析。根据检验结果(见表2),LGDP1变动会引起LE变动,LGDP2变动会分别引起LC、LO、LN变动,LRGDP变动会引起LEG变动,但LGDP2却与LH之间不存在这一关系。
表2 Granger检验结果
3.协整检验
在ADF检验、Granger检验的基础上,采用EG检验进行协整分析,以进一步明确变量之间的因果关系及其长期稳定性(见表3)。
表3 协整方程系数估计结果
同时,再次采用ADF检验,对协整方程(1)至(5)残差的平稳性进行检验。经检验(见表4),除方程(4)外,其余4个方程均为平稳序列。即,LGDP1与LE,LGDP2分别与LC、LO,以及LRGDP与LEG之间的因果关系,具备长期稳定性。
表4 协整方程系数估计结果
分析表3中的DW值可以发现,协整方程(1)至(3)的误差项存在正自相关。这主要是由于我国能源产业经济影响具有一定滞后性,致使协整方程中部分重要解释变量有所忽略造成的。这里引入广义最小二乘法,在协整方程中加入自回归项AR(1)、AR(2),对这一影响进行滤除。表5表明,通过添加自回归项,协整方程误差项的自相关问题得以解决,同时,经调整后的协整方程的拟合优度有所提高,标准误差有所下降。
表5 广义最小二乘法估计结果
二、基本分析结论
依据协整分析结果,我国能源供给的宏观经济影响主要呈现出以下特点:
首先,从长期看,国内生产总值变化会引发能源生产总量,以及各类能源产量的变化,且其变化方向是一致的。同时,受我国能源结构比例影响,GDP对于煤炭产量的影响要高于对石油的影响。
其次,从短期看,能源生产总量、煤炭产量、石油产量均会受到自回归项影响,其中滞后一期的AR(1)对能源生产存在正向影响,而滞后二期的AR(2)则对能源生产存在反向影响,且滞后二期系数的绝对值小于滞后一期的系数,这说明我国能源生产具有很大的惯性。因此,在经济增长和能源生产惯性的双重作用下,我国年能源生产总量、煤炭产量和石油产量都将会持续增加。
再次,我国现阶段能源生产缺口对经济发展影响不大,且随着经济增长率的提升,缺口会逐渐缩小。通过能源进口,可以弥补由于能源生产不足造成的缺口。
2002年以来,随着我国经济的迅速增长,能源需求呈现出大幅攀升态势,能源缺口量不断提升(见表6)。造成这一现实情况与以上协整分析存在较大差异的主要原因在于:本文仅是从宏观经济角度考察能源供求情况,而未涉及价格因素,但在现实中,由于我国能源价格形成机制还不能实现完全市场化配置,扭曲的能源价格不能直接反映能源供求情况,致使能够被经济增长弱化的能源缺口不降反升,从而抑制了能源供给的提升,造成现实数据与协整分析的不一致。以石油价格为例,目前我国原油价格已与国际市场价格接轨,而国内成品油价格却仍由国家发改委调控,中石油、中石化等企业的价格自主调控范围很小。因此当国际油价上涨时,国内原油价格随之调整,但成品油价格却滞后于这一调整,造成原油和成品油价格“倒挂”,严重影响了国内企业成品油的生产能力。
表6 2005年至2006年我国主要一次能源缺口情况统计表
资料来源:根据《BP世界能源统计2007》有关数据整理,省略。
三、主要政策建议
随着未来中国经济的持续高速发展,对能源供给的拉动作用将逐步加大,能源消费需求将不断提高。为此,迫切需要从宏观层面,统筹协调经济发展与能源供给的关系,逐步建立起适应我国国情的能源供求保障机制。
1.完善能源供给结构
只有充分利用各种可以规模利用的能源资源,才能优化能源结构,满足未来能源需求。发达国家已经完成了化石能源的优质化,现在又开始大力发展低碳能源,向更高层次的能源优质化推进。我国能源也需要走多元发展的道路,加快能源结构调整,增加石油供应,显著提高天然气、核能、可再生能源在能源生产和消费中的比重,努力做到新增能源供应以高效能源、清洁能源、新能源和可再生能源等低碳或无碳优质能源为主。
2.理顺能源价格机制
各种常规能源特别是化石能源,大都是不可再生资源。能源价格应当充分反映资源稀缺程度,反映市场供需状况,反映生态保护和环境治理成本,这样才能向各类市场主体传递正确信号,从根本上促进能源节约和合理利用。应完善能源产品价格形成机制,逐步与国际能源市场互接互补;还应完善资源有偿使用制度、生态环境补偿机制,体现资源所有者、使用者和公共环境保护者的权利与义务,促进能源资源利用效率的提高,弥补能源资源开发带来的生态环境损失。
参考文献:
关键词:能源消耗 经济增长 单位能耗GDP
一、引言及文献综述
改革开放三十多年来,中国经济得到了持续、全面迅猛的发展。2010年,中国GDP超越日本,成为“世界第二”。中国经济的快速发展,伴随着能源的大量消耗。英国石油(BP)的《世界能源统计年鉴》显示,2010年,中国超过美国成为世界上最大的能源消费国,中国的能源消费量占全球的20.3%,超过了美国19%的全球比重。能源的大量消耗造成了一系列的环境问题,从而抑制了经济的进一步增长以及人民的生活质量的提高。为了保持经济的平稳、可持续发展,提高人民的生活质量,国家提出了调整产业结构、转变经济发展方式等一系列措施。本文通过对基于行业下的能源消耗与经济增长的研究,提出相应的行业发展及能源有效利用政策,具有重要的现实意义。
关于能源消耗与经济增长的实证研究,国内外学者研究的相对较多,但是国内外学者的研究主要倾向于它们之间的格兰杰因果关系的研究。在国外,J.R.Moroney①探讨GNP与能源消耗的关系时发现,经济健康发展的国家,人均能源消耗的增加不会带来人均经济产出的同比增长;Yang、Glasure和Chang②③等也对此问题进行过研究。在国内,郭怡④通过对福建省1978—2007年能源消耗总量EC和GDP进行实证分析,研究结果表明,二者是单向因果关系;徐小斌、李传昭、徐锦绣、徐小凤⑤基于中国东西部地区的省级面板数(1986—2005年)分析,得出了中国东部地区能源与经济增长之间的关系较之西部地区更为密切的结论;肖涛、张宗益⑥以我国1990—2008年的能源消耗与经济增长数据为基础,得出了无论是长期还是短期,能源消耗与经济增长关系都存在从能源消耗到经济增长的单向因果关系的结论。
综上所述,大多数学者认为,存在着能源消耗到经济增长的单向因果关系。本文在此基础上,以中国六个主要行业1996—2009年能源消耗与经济增长数据为基础,运用固定效应变系数模型,得出各个行业单位能源消耗对经济增长不同的拉动作用,这对于我国合理调整行业结构,保证经济的持续发展有重要的指导作用。
二、模型选择与数据来源
(一)模型的选择
面板数据模型分为混合模型、变截距模型和变系数模型,为了确定采用哪种模型,常用协变分析进行检验,即主要检验两个假设。
假设1:截距和斜率在不同的截面样本点上和时间上都相同。
H1∶yit=α+xitβ+μit (1)
假设2:斜率在不同的截面样本点上和时间上都相同,但截距不相同。
H2∶yit=αi+xitβ+μit (2)
检验假设1的统计量为:
■ (3)
检验假设2的统计量为:
■ (4)
其中S1为变系数模型的残差平方和,S2为变截距模型残差平方和,S3为无个体影响模型残差平方和。若接受假设1,则采用混合模型;若拒绝,则需要检验假设2,若接受假设2,则采用变截距模型,若再拒绝,则采用变系数模型。
情形2和情形3又分为固定影响和随机影响两种,这时需要通过Hausman检验来确定采用哪种形式。豪斯曼检验的原假设和备择假设是:
H3:个体效应与回归变量无关(个体随机效应回归模型)
H4:个体效应与回归变量相关(个体固定效应回归模型)
如果接受H3,则需建立个体随机效应回归模型;反之,则需建立个体固定效应回归模型。
考虑到对数化不仅不会改变变量间的固有关系,而且还能消除序列中存在的异方差,结合面板数据的一般形式,本文建立GDP与能源消耗量(EC)之间的双对数模型:
lnGDPit=α+αi*+βiln(ECit)+uit (5)
式(5)中,GDPit代表第i个行业第t年的生产总值;ECit代表第i个行业第t年的能源消耗量。α为六个行业的平均自发GDP,αi*为第i个行业自发GDP对平均自发GDP的偏离,βi代表线性趋势项的系数,即第i个行业单位能耗的GDP,uit代表随机干扰项。
(二)数据来源与处理
本文选取我国六大行业1996—2009年的数据为研究数据,其中六大行业分别为:农林牧渔业、工业、建筑业、交通运输仓库和邮电通信业、批发与零售贸易与餐饮业、其他行业,其中其他行业包括:金融业、房地产业等行业。为了研究的方便,依次用代码:NLMY、GY、JZ、JY、PLC、QT代替。行业的GDP数据来自《中国统计年鉴—2010》,所采用的单位是亿元;行业的能源消耗量数据来自《中国能源统计年鉴—2009》、《中国统计年鉴—2010》,所采用的单位是万吨标准煤,用字母EC表示。
为了提高模型的有效性,需要对变量进行平稳性检验。对六大行业1996—2009年GDP与EC分别取对数、一阶差分、二阶差分后的检验结果如下表1。
由表1知六大行业的GDP、能源消耗取对数的数据及一阶差分后的数据均不平稳,而二阶差分后的数据均平稳,因此LN(GDP)、LN(EC)均为二阶单整,满足协整研究的前提条件。然后还需要对LN(GDP)与LN(EC)进行协整关系检验,以确定它们之间的长期均衡关系,本文采用Kao协整检验,其检验结果如下表2。
检验结果拒绝了非协整的原假设,说明GDP与能源消耗存在长期的均衡关系。
三、实证结果
运用EVIEWS 7.0软件,对模型(5)进行估计,得出混合模型、变截距模型和变系数模型的残差平方和S1=0.9000,S2=1.1576,S3=36.4314,再由式(3)、(4)可得出统计量F1=284.2512,F2=4.1216,且F2>F0.05(10,72),F1>F0.05(5,72),因此应建立变系数模型。而Hausman统计量的值是36.600607,对应的概率为0.0000,拒绝了随机效应的原假设,应建立固定效应模型。综上,本文应建立固效应变系数模型,估计结果下如表3:
由表3可知,各个行业的截距项和单位能耗GDP均不相同,本文主要考虑单位能耗GDP。单位能耗GDP不相同,说明了各个行业单位能耗对GDP的拉动作用不同。其中单位能耗GDP较高的是其它行业和建筑业,其它行业一万吨标准煤的能源消耗可以产生1.926218亿元的GDP,建筑业万吨标准煤的能源消耗可以产生1.749906亿元的GDP;单位能耗GDP较低的是农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业,农林牧渔业一万吨标准煤的能源消耗只能产生1.274422亿元的GDP,交通运输仓库和邮电通信业一万吨标准煤的能源消耗也只能产生1.482499亿元的GDP。由于金融业、房地产业、建筑业对能源的需求量相对较低,而利润相对较大,因此单位能耗的GDP相对较高;而农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业需要消耗大量的水电、石油、煤炭等能源,且GDP的产出相对较低,因此单位能耗的GDP相对较低,这与现实是相符合的。
四、结论与政策建议
(一)主要结论
第一,能源消耗与经济增长之间存在正相关的关系。由表2可以清楚看到,我国六大行业每个行业的单位能耗GDP都为正数,且都大于1。这说明一万吨标准煤的能源消耗量必然会推动一亿元以上GDP的增长,表明我国能源对GDP具有很明显的拉动作用。
第二, 其它行业和建筑业单位能耗的GDP较大,而农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业单位能耗的GDP较小。这说明金融业、 房地产业、 建筑业在同样的能源消耗下对GDP的拉动作用大,而农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业同样的能源消耗下对GDP的拉动作用小。
第三,由上述实证分析可以看出各个行业的能源对经济增长的截距项各不相同。这与我国六大行业起步条件、基础状况以及国家的行业、产业政策密切相关。
(二)政策建议
由以上分析可知,能源消耗对经济增长有巨大的推动作用,但是能源的过量消耗会造成一系列的环境问题和经济问题,从而反过来抑制经济的进一步发展。因此为了在减少能源消耗同时保持经济的持续增长,本文提出以下政策建议:
第一,调整行业结构, 加快金融业、房地产业、建筑业行业的发展,适当放松农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业行业的发展。从以上分析可知, 单位能耗的GDP, 其它行业、建筑业较高, 农林牧渔业和交通运输仓库和邮电通信业较低, 这样的调整有利于提高能源的利用效率, 在减少能源消耗的同时, 保持经济的平稳较快发展。
第二,逐步建立起科学合理的地方政府业绩考核指标体系, 引导地方政府将经济发展由总量扩张为主转向质量提高为主, 经济增长方式从粗放型增长为主转向集约型增长为主, 工业化从规模扩大为主转向结构升级为主。
第三, 提高科技水平, 改善能源利用率, 增加单位能耗的GDP。经济的增长离不开能源, 但是不能过度的消耗能源, 我们可以在保证经济增长的同时,通过提高能源利用率,来减少能源的消耗。坚持依靠科技进步降低单位能耗, 不断提高能源利用效率, 保持地方经济的可持续发展。
第四, 大力发展新型能源。根据我国的实际, 大力发展风能、太阳能、核能等新型能源, 这些能源不仅比较干净, 还可以克服煤、油、气常规能源具有的污染环境和不可再生的缺点。
参考文献:
①Moroney J R. Output and energy:an international analysis [J]. Energy,1989(10):118
②Yang H Y. A Note on the Causal Relationship between Energy and GDP in Taiwan[J]. Energy Economics, 2000(22):309—317
③Cheng B S, LaiTW. An Investigation of Co—integration and Causality between Energy Consumption and Economic Activity in Taiwan[J]. Energy Economics,1997(19):435—444
④郭怡. 能源消耗与经济增长—基于福建省的实证分析[J].实证分析,2008(8):141—142
⑤徐小斌,李传昭,徐锦绣,徐小凤. 中国东西部省份能源消耗与经济增长关系比较研究——基于面板数据的协整分析[J].科技进步与对策,2008(5):132—134
⑥肖涛,张宗益. 基于协整与VECM的能源消耗与经济增长关系研究——来自中国的经验:1990—2008年[J].软科学,2011(2):7—10
⑦易丹辉. 时间序列分析方法与应用 [M].北京:中国人民大学出版社,2011:250—251
⑧高铁梅. 计量经济分析方法与建模: Eviews应用及实例[M]. 北京:清华大学出版社,2006
【关键词】经济增长 能源消费 相关性 重庆市
本文选取1978~2009年的煤炭、石油、天然气、水电消费经济数据(单位:万吨标准煤),与重庆GDP(单位:亿元)数据来研究经济增长与能源消费之间的关系。利用1978以及1979年以后数据进行移动平均处理对1979年数据估测。为消除物价变动的影响,对GDP进行物价平减处理。分别以gdp、tec、oil、coal、gas、ew表示重庆地区生产总值、能源消费总量、石油消费总量、天然气消费总量以及水电能源消费总量(单位:万吨标准煤)。同时为减轻可能存在的多重共线性以及降低数据的波动性以便对协整方程进行解释,本文将其各个指标取对处理。
重庆经济增长与能源消费之间关系的实证分析
对数据进行ADF单位根检验。本文采用ADF单位根检验法对重庆1978~2009年lngdp、lntec、lnoil、lncoal、lngas、lnew经济数据进行平稳性检验(见表1)。结果表明原变量均是非平稳的时间序列,但是其一阶差分序列变量都是平稳的,所以他们均是非平稳的一阶单整序列I(1)。
协整分析。协整关系是指变量间的长期稳定均衡关系。一般有两种研究方法:基于大样本的Engel-Granger两步法以及基于VAR模型采用极大似然法检验变量之间协整关系存与否的Johansen检验法(JJ检验法)。第一,经济增长与能源消费总量之间的协整检验。鉴于1978~2009之间的样本容量大于30,我们采用EG两步法对lngdp与lntec之间协整关系进行检验。第一步利用OLS法估计方程为lngdp=-6.505705+1.591032lntec,t=(36.74754)(方程1)。其中R2=0.977542,说明方程的拟合程度较好,t统计量显示变量系数值通过10%显著水平检验从而证实了变量lngdp对lntec的优良解释能力;第二步首先定义残差序列resi=lngdp+6.505705-1.591032lntec,然后对该残差序列进行单位根检验(表2),结果表明在SIC原则下,其在10%水平上是显著的,从而可以得出GDP与能源消费总量具有长期均衡关系的结论。对协整方程实证分析表明:排除投资、出口以及能源之外消费对重庆经济增长的影响,长期来看经济增长的弹性系数为1.59,经济增长对能源消费的依存度较高。
第二,对重庆GDP增长与能源消费结构关系的协整分析。由于1978~2009年间涉及32个样本,应采用JJ检验法对lngdp与lncoal,lnoil,lngas,lnew的长期关系进行检验。因为JJ检验对VAR模型最优滞后阶数选取比较敏感,应采取相关准则确定最优滞后阶数。根据Johansen协整检验的最优滞后阶数比无约束VAR模型的最优滞后阶数小1的结论,首先应确定无约束VAR模型的最优滞后阶数,鉴于LR、FPE、AIC、SC、HQ五个指标中有四个指标最优滞后期数为1,可以确定Johansen协整检验的最优滞后阶数为0。参考能耗时间序列皆为I(1)的结论并根据检验的相关原则,我们选取不含截距项c和含有趋势项t的模型对多变量VAR模型进行显著性为1%上的检验,根据最大特征根与迹检验结果结果,得出一个符合条件的协整方程:
Lngdp=0.249497lncoal-0.004691lnoil+0.629444lngas+0.440221lnew+0.004982t(方程2)
对方程的实证分析表明:排除其他经济增长影响因素变动,实际能源消费中煤炭资源支出每增加1%经济增长约为0.25%,可见煤炭资源的消费对经济增长有正向作用,然而因经济增长核算体系的改革煤炭资源消费对经济贡献并不明显;石油能源消费每增加1%,经济增长下降0.005%,可能是由于石油能源的开发挤占了对经济贡献度较大的能源开发预算而达不到政策目的,石油能源消费与经济增长关联度不大。天然气能源消费每增加1%经济增长0.63%,对经济增长有明显的正效应,这是由于城市居民生活能源消费结构的优化,开始以天然气以及电力等清洁能源为导向;水电能源消费支出每增加1%经济增长0.44%,显示出了清洁能源在促进经济增长方面强大后劲。
格兰杰因果检验
采用Granger因果关系检验法对重庆能源消费结构与GDP之间的granger因果关系进行检验。
对能源结构与经济增长granger因果关系的实证分析及政策建议