减少能源消耗的方法范文

导语：如何才能写好一篇减少能源消耗的方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】对数平均D氏指数法；结构效应；效率效应

一、引言

能源危机和环境污染严重，已经成为全球发展所面临的共同难题。目前，人类生产和生活中大量使用的煤、石油、天然气等化工能源，正在以惊人的速度减少，并将最终枯竭。中国是一个人口众多、生态环境脆弱，资源相对不足的发展中国家。改革开放以来，中国经济的高速发展取得了令世界瞩目的成就，但同时也令人担忧――发展中消耗了太多的能源和原材料。目前我国的单位GDP能耗高出世界平均水平70%，而单位建筑面积采暖能耗比发达国家高出2至3倍。这种以高物耗、高能耗、高污染、粗放经营为特征的传统发展模式，使得经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，已经严重制约了我国经济的可持续发展。面对越来越严峻的能源问题和环境污染，如何尽快的转变生产方式、生活和消费方式，如何让节能和环保意识深入人心,如何让节能减排成为全社会的自觉行动,日益成为中国实现可持续发展的现实课题。

近年来，随着曲靖市经济社会持续快速的发展，能源消费不断增加，节能降耗任务繁重。曲靖市人民政府节能减排目标规定：“十一五”期间单位GDP能耗要下降17%，年均下降5.6%，这是一项艰巨的任务。本文以2005年以来曲靖市宏观经济数据为例，采用LMDI方法，研究曲靖市经济增长中的能源消费变化，主要回答一下问题：（1）能源消费增量中有多少是由于经济总量的扩大导致的？（2）三次产业结构的调整和能源使用效率的变化对能源消费的影响如何？并据此提出降低能源消费的政策建议。

二、能源消费的分解的LMDI方法

降低单位GDP的能源消耗量主要从两方面进行，一为效率节能（或称为技术节能），即单位产品能耗下降；二为结构节能，即产业、行业、产品结构、地区结构、贸易结构、能源结构等变化引起的能耗的变化。度量能源使用效率的一个常用指标是能源消耗强度。能源消耗强度，也叫单位能耗，是指生产单位国内生产总值所消耗的能源量，即能源消耗强度=能源消费量/国内生产总值，单位是“吨标准煤/（万）元”。能源消耗强度变动的原因可以分解为：“结构效应”和“效率效应”。所谓结构效应是指由于能源消耗强度不同的产业之间结构的变动而对总能源消耗强度的影响；效率效应则是指在产业内部由于技术进步、组织改进或学习效应等原因所引起的产业内单位能耗变动进而对总体能源消耗强度所产生的影响。通过调整经济结构(产业结构、产品结构、降低高能耗行业比重、增加高附加值产品比重)实现节能是提高能源效率的有效措施之一。

经济增长中的总能源消费由多个产业的能源消费构成，可以设定：

如果考虑某地区在时间序列上从第0期到第T期能源消费的变动，可以采用“加和分解”和“乘积分解”两种方法分解，即：

ΔEtot = ET - E0 = ΔEout + ΔEstr + ΔEeff + ΔEres （3）

（4）

其中“加和分解”是将能源消费变动用相加方法分成4个部分：ΔEout为产出效应，表示在产业结构和产业内部能源消耗强度不变情况下仅由于产出变动而引起的能源消费量的变动；ΔEstr为结构效应，表示在产出水平和产业内部能源消耗强度不变情况下仅由于产业结构变动而引起的能源消费量的变动；ΔEeff为效率效应，表示在产出水平和产业结构不变情况下仅由于产出变动而引起的能源消费量的变动；ΔEres为分解的余项，表示能源消费变动中无法用以上三种效应分解的部分。

“乘积分解”是将能源消费变动用相乘方法分成4个部分：ΔDout、ΔDstr、ΔDeff和ΔDres，分别表示乘积分解下的产出效应、结构效应、效率效应和余项,它们的含义与加和分解ΔEout、ΔEstr 、ΔEeff和ΔEres相对应，只是表示形式变为相对于期初水平的商值。

分解分析的关键在于对式(3)和式(4)右侧每一项计算中乘子的选取，一方面要具有合理的经济学含义，另一方面要使余项尽可能减小。根据分解中乘子权重选取的差别，常用的能源消费分解方法可以分为L氏指数法和D氏指数法。在探讨合理的分解方法过程中，Ang指出对数平均D氏指数方法（logarithmic mean Divisia index，LMDI）是目前各种方法中相对更为合理的一种。在计算中，这种方法可以将余项完全分解,即使ΔEres=0和Dres=1。其中（3）式和（4）式右侧的计算如下：

这种分解方法可以适用于计算多个产业总能源消费分解中的结构效应和效率效应。

三、曲靖市经济增长中能源消费的实证分析

1.变量和数据

本文使用的数据来自于《曲靖市统计年鉴》（2005-2008）。使用的主要变量是曲靖市生产总值、三次产业增加值、规模以上工业企业增加值（按2005年可比价计算），以及相对应的能源消费总量。其中，能源消费总量是指用于生产过程的能源消费量，不包括生活用能源消费，具体见表1和表2。

2008年曲靖市生产总值增长了12.4%，每万元生产总值能耗从2005年的1.87吨标准煤下降到2008年的1.7吨标准煤，下降了0.17吨标准煤/万元，2006、2007和2008三年中，全市单位GDP能耗累计下降了9.09%，完成了下降17%目标的53.47%，今后两年节能目标任务仍然比较艰巨。2008年能源消耗总量为1102.04万吨标准煤，比2007年（1035.97万吨标准煤）增加了66.07万吨标准煤，比2006年（949.37万吨标准煤）增加了152.68万吨标准煤，比2005年（822.96万吨标准煤）增加了279.07万吨标准煤。

2.曲靖市能源消费的加和分解与乘积分解

曲靖市的能源消耗总量的增加，有多少是由于经济总量的增加导致的？有多少是由于产业结构的变化引起的？产业内能源使用效率的影响又如何？为了回答以上的问题，我们利用LMDI方法对曲靖市经济增长中的能源消费进行分解，分解结果见表3～4。

3.曲靖市能源消费分解结果分析

上述分解结果表明：

第一，2008年与2005年相比，单位能耗下降了9.09%，能源消耗总量增加了279.07万吨标准煤，增长了33.9%。曲靖市经济总量从2005年的440.97亿元增长到2008年的646.89亿元，如果单位能耗水平不变（2005年），2008年能源消费总量将增加366.23万吨标准煤，增长46.70%；实际上，2008年能源消费总量仅增加了279.07万吨标准煤，增长33.9%。究其原因：一方面是曲靖市产业结构变动使能源消耗增加了45.71万吨标准煤，增长4.90%，曲靖市三次产业结构调整体现了对能耗下降负的影响；另一方面是能源使用效率的提高使能源消耗减少了132.87万吨标准煤，减少12.98%，能源使用效率体现了对能耗下降正的影响。

第二，2008年与2006年相比，单位能耗下降了8.6%，能源消耗总量增加了152.68万吨标准煤，增长了16.1%。究其原因：由于曲靖市经济总量的扩大使能源消耗增加了244.8万吨标准煤，产业结构变动使能源消耗下降了2.92万吨标准煤，能源使用效率的提高使能源消耗减少了89.2万吨标准煤。结构调整和使用效率的提高使能源消耗减少了92.12万吨标准煤。三次产业结构调整和能源使用效率体现了对能耗下降正的影响，对应的乘积分解中的结构效应和效率效应分别为99.72%和91.66%，两者综合作用使单位能耗下降了8.6%。

第三，2008年与2007年相比，单位能耗下降了5.56%，能源消耗总量增加了66.07万吨标准煤，增长了6.38 %。究其原因：由于曲靖市经济总量的扩大使能源消耗增加了124.92万吨标准煤，产业结构变动使能源消耗下降了11.58万吨标准煤，能源使用效率的提高使能源消耗减少了47.27万吨标准煤，结构调整和使用效率的提高使能源消耗减少了58.85万吨标准煤。三次产业结构调整和能源使用效率体现了对能耗下降正的影响，对应的乘积分解中的结构效应和效率效应分别为98.92%和95.67%，两者综合作用使单位能耗下降了5.56%。

四、主要结论及政策建议

本文利用LMDI方法对曲靖市经济增长中的能源消费进行了分析，得出：曲靖市经济总量的扩大是能源消费增长的主要原因，三次产业能源使用效率的提高是能源节约的主要原因，但产业结构的调整导致了能源消费的增长；为此，提出以下建议：

第一，采用LMDI方法建立“能源消费分解指数体系”。全面监控曲靖市经济增长、产业结构转变和产业内能源效率变动对能源消费和单位能耗的影响。由于剔出了产出效应和结构效应的影响，效率效应在地区之间具有更强的可比性，可以作为能源效率监控的主要目标和制定政策的主要依据。

第二，针对各产业内企业单位设定能耗标准，加强各产业内部的节能效率监督和控制。对于那些既是工业经济的支柱又是能源消费大户的部门，如电力、热力的生产和供应业和有色金属冶炼及压延加工业等，要建立最高能耗限制和最低能耗下降速度的限制指标，定期检查和监督，避免这些产业为了追求经济增长速度而粗放式的扩张。既要保增长，又要促降耗。政府要从政策和资金上给予单位能耗低和单位能耗下降快的企业以支持，大力推进节能技术进步，鼓励节能降耗技术改造，建立和完善节能管理制度，提高产品技术含量，积极探索发展循环经济的模式和方法，通过资源利用的最优化，实现资源的高效利用和循环利用。

第三，在遵循经济规律的条件下，引导产业结构向低耗能方向调整，提高经济运行的整体质量。各级政府要按照国家产业发展的指导原则，结合本地实际制定产业发展规划、突出重点，按照又快又好发展的要求，推进产业结构的调整和经济结构的优化，坚决按照国家规定“关、停”一些落后产能企业，限制既缺乏市场竞争又高耗能企业的发展。同时，要推进技术创新，引进先进技术和设备，实现节能降耗目标，提高经济运行质量。

参考文献：

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作者简介：

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与现有研究文献相比,本文的创新与研究特色体现在以下几个方面:(1)对钢铁工业产品和能源刚性需求的考虑。在现有文献中大多没有考虑到我国钢铁工业能源和产品需求刚性特征,这两个因素可以说对我国钢铁工业碳排放和制定减排策略尤为重要。(2)方法创新。本文采用钢铁工业的五大工序的能源消耗和产出数据,根据各种能源的碳排放因子,来计算各工序的碳排放数据,计算结果更为准确。(3)确立了钢铁工业碳排放与其影响因素之间的关系。本文依据日本学者YoichiKaya提出的Kaya[16]恒等式将钢铁工业的碳排放量分解为各因素之和,确立了每一个影响因素与碳排放量之间的关系。

模型和数据

1模型与数据

钢铁工业二氧化碳排放总量的数据来源于二氧化碳信息分析中心和中国能源统计年鉴,其他数据均来源中国钢铁统计年鉴、中国统计年鉴以及国泰安数据库,样本区间为1981~2010年,采用的计量分析软件为Eviews7•0。根据前文的评述,结合日本学者YoichiKaya提出的Kaya恒等式和林伯强、刘希颖的研究将钢铁工业的碳排放分解为4个主要影响要素:CP(工业增加值碳强度)、EP(能源消耗强度)、GE(能源消耗经济效益强度)和PE(钢铁消耗量),以解释钢铁工业的经济活动与碳排放之间的关系。其中,CO代表钢铁工业二氧化碳排放量,EC代表钢铁工业的能源消耗量,GP代表钢铁工业的增加值,PR代表钢铁消耗量,CP=CO/GP表示工业增加值碳强度,EP=EC/PR表示能源消耗强度,GE=GP/EC表示能源消耗经济效益强度(具体如表1所示)。本文针对我国工业化的特征,利用协整方法分析我国钢铁工业碳排放与各个影响因素之间的长期均衡关系。通过建立我国钢铁工业二氧化碳排放量与产业增加值强度(CP)、能源消耗强度(EP)、能源消耗经济效益强度(EP)和钢铁消耗量(PR)之间的协整方程来探究这4种因素与钢铁工业二氧化碳排放之间的长期均衡关系:CO=f(CP,EP,GE,PR)(2)其中,本文对二氧化碳排放量的计算做详细说明,二氧化碳排放量为生产钢铁产品过程中的直接排放量和间接排放量之和,在生产钢铁过程中燃料消耗直接排放的二氧化碳和工艺过程中排放的二氧化碳称为直接排放。将因耗外购电力、外购焦炭、进口钢铁而导致的二氧化碳排放称为间接排放。其直接排放的计算方法与参数设定参照林伯强[8]和涂正革[17]的设定方法,燃煤、焦炭和天然气燃烧的碳排放分别等于其能源消费量、能源转化率和二氧化碳排放系数三者的乘积之和。

2模型求解

在时间序列的数据研究中,我们会经常遇到本身是非平稳的经济变量。但是,它们的线性组合确有可能是平稳序列。这种平稳的线性组合被称为协整方程,且可被解释为变量之间的长期稳定的均衡关系[18]。对于多个变量之间的协整关系检验通常采用的是Johansen协整检验方法,它是一种以VAR模型为基础的检验回归系数方法。其P阶的VAR模型具体形式如下:Yt=A1Yt-1+A2Yt-2+……+ApYp-1+BXt+εt(4)其中,Yt是k维的非平稳的I(1)向量,Xt是d维的确定性的外生变量。(1)在进行协整检验之前,必须对每一个变量进行平稳性检验,只有在得出序列为平稳性序列之后,才能对其进行协整检验分析。本文在综合考虑前人研究的基础上采用ADF(AugmentedDickey-Fuller)检验和PP(Phillips-Perron)检验两种检验方法。通过Eviews7•0得出所有变量均在5%的显著水平下达到二阶平稳(结果如表3所示),满足建立协整方程的必要条件。(2)本文采用Johansen协整检验方法,依据Eviews7•0的检验结果,在5%的水平下,提取一个协整方程如下(括号内为标准差)如式(5)所示:根据式(5)可以看出,所有变量系数均符合其经济意义,且在5%的置信水平下通过t统计量检验,R2为0•997189说明模型的整体拟合度较高。另外,也可以看出在1981~2010年间,我国钢铁工业的碳排放量与工业增加值碳强度、能源消耗强度、能源消耗经济效益强度和钢铁消耗量有着稳定的均衡关系。并且从影响度的大小来看,对钢铁工业的碳排放影响最为显著的是工业增加值碳强度和能源消耗强度,其次为能源经济效益强度和钢铁消耗量。其中,工业增加值碳强度、能源消耗强度和钢铁消耗量每增加1个百分点分别会带动钢铁工业的碳排放同向变动0•686个百分点、0•251个百分点和0•173个百分点,而能源消耗经济效益强度增加1百分点会带动钢铁工业的碳排放反向变动0•242个百分点。可见,未来政策调整的重点应该在于降低钢铁工业增加值碳强度和提高能源消耗经济效益强度这两个影响指标。并且根据式(5)降低工业增加值碳强度能够为我国钢铁工业碳减排带来显著的效果。

钢铁工业碳排放的影响因素分析

1钢铁工业二氧化碳排放量:现状及原因

我国钢铁工业一直以来作为我国高能耗、高排放产业之一,其每年的能源消耗量约占我国能源消费总量的15%,占工业能源消费总量的23%左右,如1981~2010年间其能源消费总量从6496万吨标煤增长到61982•12万吨标煤,增长了8•54倍多,年均能源消耗量为1900万吨左右。相应的随着能源消耗量的增长,钢铁工业的碳排放也在大幅度的增长。据本文计算显示,我国钢铁工业二氧化碳排放量从1981年的15915•2万吨增长到2010年的151856•19万吨,年均增长率为8•35%。对此,本文认为有以下几种原因:(1)近几年以来,我国经济的高速增长,特别是2003~2005年我国GDP增长率都在10%以上,高速的经济增长带动了我国钢铁工业的快速发展,我国钢铁消耗量从2000年的14742•14万吨增加到2010年的81270•31万吨,增长了4•51倍。由上文钢铁消耗量与碳排放的关系可知,钢铁消耗量的增加导致了碳排放的快速增长;(2)我国正处于工业化发展的后期和城市化进程中,对钢铁产品需求量也逐步的加大。由此同理可知,工业化和城市化进程中的碳排放量也将逐渐加大;(3)目前我国钢铁工业的生产方式还是粗放型的生产方式,在钢铁工业中还没有大规模采用降低二氧化碳的技术。因此,在我国钢铁工业粗放型增长阶段中,碳排放必然也呈现快速的增长趋势。从不同发展阶段来看,1981~1994年我国钢铁工业二氧化碳排放量增长了0•86倍,年均增长率为4•92%;1995~2010年我国钢铁工业二氧化碳排放量增长了4•01倍,年均增长率为11•13%,比1981~1999年阶段年均增长率高6•21个百分点。可见,钢铁工业规模的扩大对钢铁工业碳排放增幅的贡献逐步增大。从不同工序来看,炼铁工序是钢铁生产中能耗最大的工序,其单位产品能耗约占整个钢铁过程的70%。2005年重点钢铁企业中炼铁工序单位产品的碳排放量为936•81千克/吨,分别是焦化工序和烧结工序的3•16倍和7•07倍。2009年随着对节能减排的重视,重点钢铁企业炼铁工序的单位产品碳排放量有所下降为830•78千克/吨,分别是焦化工序和烧结工序的3•52倍和7•39倍。但从不同工序来说,炼铁工序碳排放分别与焦化工序碳排放、烧结工序碳排放相比有所提高。

2工业增加值碳强度与碳排放

(1)按照1978年价格计算,我国钢铁工业增加值从1981年的91•07亿元,增长到2010年的3068•16亿元,年均增长率为14•91%。根据涂正革[17]的研究,在其他条件不变的情况下,因产业增加值的逐年扩大导致其碳排放量的增加称为碳排放的理论增长规模。1981~2010年我国钢铁工业增加值的年均增长率约为15%,相应地,钢铁工业碳排放的年均增长率理论上应该为10•29%。这也就是说,如果不考虑其他因素,按照目前我国钢铁工业增加值的增长速度,其碳排放量理论上年均增长速度为10•29%。(2)分阶段来看,1981~1994年我国钢铁工业增加值年均增长率为13•9%,理论上带动二氧化碳年均增量为1517•58万吨;1995~2010年间我国钢铁工业增加值的年均增长率为15•72%,理论上带动我国钢铁工业二氧化碳排放年均增长量为1715•64万吨,比1981~1994年间的年均增长量多了198•06万吨。可见,钢铁工业增加值的扩大对其碳排放量增幅的贡献逐步增大。但是,根据我国钢铁工业的实际发展现状,目前我国钢铁工业的过剩产能将超过2亿吨,按照每吨钢材产能投资5000元计算,中国钢铁工业的投资浪费已达1万亿元之多,特别是近几年我国钢铁工业的吨钢利润只有同期国外企业的1/3~1/5[19]。因此,未来从降低我国钢铁工业增加值这一途径来降低其碳减排的空间和潜力不大。但是,若在维持我国钢铁工业增加值增长率的前提下降低其碳排放量(如提高技术水平),仍有较大的潜力。

3能源消耗强度、能源消耗经济效益强度与减排能力

能源消耗强度和能源消耗经济效益强度利用的高低反映能源利用效率水平,能源消耗强度的降低和能源消耗经济效益强度的提升代表着我国钢铁工业技术水平的提高。我国钢铁工业能源消耗强度和能源消耗经济效益强度分别从1981年的2•16吨标煤和140•19元下降和上升到2010年的0•76吨标煤和495•01元,下降了和上升了64•81%、253•1%。而钢铁工业能源消耗强度的下降和能源消耗经济效益强度的提升与我国钢铁工业节能减排技术的推广应用密不可分。因此,节能减排技术的提高是我国钢铁工业能源消耗强度下降和能源消耗经济效益强度提升的主要影响因素。我国钢铁工业能源消耗强度和能源消耗经济效益强度自1981~2010年有了较大幅度的下降和提升,1981年分别为2•16吨标煤和140•19元,2010年分别下降和上升为0•76吨标煤和495•01元,年均下降率和上升率分别为3•1%和5•83%。根据式(5)理论上能源消耗强度和能源消耗经济效益强度的下降导致碳排放的年均下降率分别为0•53%和1•41%。分阶段分析,1981~1994年间,我国钢铁工业能源消耗强度和能源消耗经济效益强度年均下降率和上升率分别为4•26%和8•44%,而能源消耗强度下降和能源消耗经济效益强度上升导致碳排放的年均下降率分别为0•73%和2•04%。1995~2010年我国钢铁工业能源消耗强度和能源消耗经济效益强度年均下降率和上升率分别为2•15%和3•71%,从而导致钢铁工业碳排放年均下降率分别为0•37%和0•89%。而在我国钢铁工业碳排放下降的拉动因素中,节能减排技术拉动占居着重要因素,如:近几年来,我国钢铁工业采用的转炉负能炼钢技术可使吨钢产品节能23•6kg标煤,减少烟尘排放量10mg/m3;电炉优化供电技术可节约用电10~30千瓦时/吨,电炉炼钢生产效率提高5%左右。按照目前我国所处的经济发展阶段,能源消耗强度不可能无限的下降。根据涂正革的研究,我国目前的能源消耗强度仍然处于一个很高的水平。2006年中国单位GDP能耗为世界平均水平的3倍,巴西的3倍,美国的4•5倍,日本的9倍,在全球30个主要国家和地区的排名中倒数第4。因此,提高技术水平降低能源消耗强度,作为我国钢铁工业实现低碳排放的主要途径,仍有较大的空间。

4钢材消耗量与减排空间

钢铁工业是我国国民经济发展的重要产业。改革开放以来,我国经济高速发展,经济规模迅猛扩大,带动着我国消费结构的升级和基础设施投资的加大以及城市化进程的加快,这也是我国工业化发展的必经阶段,也是我国工业化和城市化的快速发展时期。因此,这段时期对我国钢材产量的需求也呈现快速的增长态势,据有关资料统计,1981~2010年由于我国工业化和城市化所带动的钢材消耗量增长了26•07倍,并导致二氧化碳排放增长了33985•25万吨。分阶段来看,1981~1994年间我国钢材消耗量年均增长率为11•08%,带动碳排放的年均增长率为2•77%;1995~2010年我国钢材消耗量年均增长率为13•82%,带动碳排放年均增长率为3•46%。然而,根据我国目前的经济发展概况,吴文东[20]利用组合模型对我国钢材需求量的结果进行了预测,结果表明我国钢材需求量在2020年将达到6•6亿吨左右,并在5~10年内将保持这一水平。何维达[21]也预测了我国钢铁工业未来3年的国内市场需求增长率分别为38•96%,40•82%和45•32%。这主要是因为国内需求的拉动、国内制造业和建筑业的迅速发展、机电产业以及房地产业、交通运输业等等都为我国钢材需求量提供了广阔的市场。因此,未来我国钢材消耗量也必将随之增长。可见,未来提高我国钢材生产的技术水平,降低钢材消耗强度,是当前我国钢铁工业碳减排的重要任务。

主要结论与政策含义

1主要结论

通过以上分析,可以得到几个基本结论:(1)我国国民经济已经进入工业化的快速发展阶段,城市化、房地产等产业的快速发展,拉动钢材消耗迅猛增长,而随之的能源消耗需求也与日俱增,碳排放量迅猛增长,这是我国面临的巨大的挑战之一;(2)我国公布了到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%的减排目标,这一目标对钢铁企业乃至整个钢铁工业将产生巨大且深远的影响,这是我国面临的巨大挑战之二。以此为背景,本文通过考察1981~2010年我国钢铁工业碳排放的趋势和特征,采用Jo-hansen协整检验方法研究了二氧化碳排放量和工业增加值碳强度、能源消耗强度、能源消耗经济效益强度和钢铁消耗量4个主要影响因素之间的关系。结果表明:从影响度的大小来看,对钢铁工业的碳排放影响最为显著的是工业增加值碳强度和能源消耗强度,其次为能源经济效益强度和钢铁消耗量。其中,工业增加值碳强度、能源消耗强度和钢铁消耗量每增加1个百分点分别会带动钢铁工业的碳排放同向变动0•686个百分点、0•251个百分点和0•173个百分点,而能源消耗经济效益强度增加1百分点会带动钢铁工业的碳排放反向变动0•242个百分点。

2政策建议

(1)适度降低我国钢铁工业的增长速度,转变其增长方式,是我国钢铁工业碳减排的重大战略选择。根据前文的研究,可以说我国钢铁工业高速增长是碳排放量增长的最大影响因素。1981~2010年我国钢铁工业的增长规模为2977•09亿元,导致钢铁工业碳排放理论上增长37•28亿吨。平均而言,钢铁工业增加值每增长一个百分点,碳排放量增长25•58万吨。因此,在保证我国钢铁工业增加值增长的前提下,适度的缩小其发展规模,实现粗放型的增长方式向技术推动型方式的转变是降低其碳排放的首要战略选择。

(2)开发清洁能源技术,增加清洁能源的比例结构,是减少我国钢铁工业碳排放的重要途径。目前,我国钢铁工业以煤为主的能源消费结构导致能源消耗碳强度一直居高不下是我国钢铁工业碳减排的主要障碍。1981~2010年我国钢铁工业的平均能源消耗强度为1•25,这也就是说我国钢铁工业能源消耗1吨标煤,释放出的二氧化碳为1•25吨。总体来看,我国钢铁能源消耗强度呈现下降趋势,但是相对于大量的碳排量来说能源消耗强度的下降所带动的碳排放下降量非常的微弱。与此同时,我们也应该看到钢铁工业能源消耗强度的下降主要是依靠钢铁工业能源消耗结构调整的结果。

篇3

内容摘要：随着能源危机的多次爆发，世界各国对国内能源非常重视，我国是一个发展中国家，主要靠廉价劳动力和能源消耗来促进国内的经济发展，能源过度消耗给我国带来了很多问题，如环境恶化、二氧化碳的排放量增加等。我国的经济增长模式与我国的环境变化存在着尖锐的矛盾。因此，我国必须减少能源的过度消耗，提高其利用率，减少对环境污染物的排放量。要提高能源的利用率我们就需要提高自身的技术水平，及时进行生产设备的更新。我们需要使用低碳能源来替代高碳能源，以减少二氧化碳的排放量。将我国的经济增长方式由粗放型转变为集约型，以提高我国能源的利用率、改变产业结构的方法，促进我国经济的增长。本文对我国能源消耗、产业结构与区域经济增长模式转变关系进行了研究，并得出结论。

关键词：能源消耗 产业结构 经济增长模式 环境污染

引言

关于能源消耗、产业结构与经济增长模式转变的关系，调整产业结构与能源结构是经济增长模式转变的关键因素，产业结构的调整就是加强第二、三产业的发展，第二产业是国民经济的基础，增加电子信息等高端产业的发展，提高生产技术，以促进第二产业的蓬勃发展。从根源上提升能源的利用率，减少含碳污染的排放量。能源结构的调整主要是能够大力发展新能源，在一定成度上减少含碳污染物的排放量，减少环境污染。

本文是根据2001年到2010年十年间的相关数据，对我国能源消耗、产业结构与区域经济增长模式的关系进行研究。经过研究发现，由于各区域的资源、产业结构不相同，进而各区域的经济增长模式也不相同。

我国区域能源结构和产业结构

（一）能源结构

随着我国经济的快速发展，我国能源的消耗量也不断增长，数据显示我国能源的消耗量已经连续多年居世界前列。现在我国的能源消耗最多的就是高碳能源，高达90%，如表1所示，在高碳能源消耗中始终位居第一的就是煤炭这种不可再生资源的消耗，所以能源消耗过大也就说明煤炭能源的消耗过大，而我国以煤炭能源消耗为基础的能源结构在相当长的时间里是很难得到改善的。我国的石油产量低，但是消费却很大。即使现在的消耗量在逐年下降，但依然还有将近五分之一的石油需要进口来满足国民需求。我国现在面临的局势就是：水电能源的开发有限，并且会对我国生态环境造成相当大的影响，核电的能源是巨大的，但是开发需要面临很大的安全问题。我国的地域辽阔，物种丰富，所以我国太阳能、风能、生物质能等可再生新能源的含量大，但是我国目前对这些可再生能源的利用率还不到10%，所以我们可以尽最大可能的开发新能源。如果我国对能源结构进行改善，可以增加新能源和洁净能源的使用，减低高碳能源的使用（见表1）。

我国的资源分布不均匀，致使我国各地区的资源结构存在着不同。我国的煤炭资源主要是分布在贵州、山西、陕西、内蒙古西部等地区，所以这些地区的能源消耗主要是以煤炭的消耗为主。天然气资源主要是分布在西南和西北等地区。水资源主要分布在中南、西南、西北等地区，即长江中上游的支流和西南的许多河流，这些地区的水资源占我国总水资源的90%，并且在三峡水电站投入使用之后，对华中和华东地区的电力资源具有巨大的提升作用。核电资源主要是分布在东部沿海地区。所以中南、西南、西北、东部沿海等地区能源结构的主要特点为不以煤炭为主要能源。

（二） 产业结构

我国经济经过长期的快速发展，到2010年时，我国已经成为了世界的第二经济体，主要是由于我国第二产业的快速发展，尤其是从1999年第二次重工业开始。但是我国的经济依然还是消耗高、投入高、污染高、效率低的发展模式，主要还是依靠投资贸易和出口贸易来促进增长。经济增长模式转变的关键在于优化产业结构，如表2所示，是我国2001年与2010年各地区的产业结构。

根据数据显示，我国产业结构状况为：第一产业在产业结构中所占的比率下降，第二、第三产业在产业结构中所占的比率上升。但是第三产业在我国的发展还是不甚理想，不能够很好的适用于现在人们的生活需求。在我国第二产业发展中，依然过度依赖能源、资源，虽然能源的消耗增大，但是利用率却没有提高，造成了资源浪费，我国的产业结构依然需要进一步优化。在区域产业结构上，各地区的产业结构具有较大的差异，本文以京沪的产业结构变化为例，说明如何实现第二产业的比率降低，第三产业的比率提高。北京将高消耗能源、高污染的产业向周边地区转移，或者是关闭，并且在技术创新与提高方面有了很大的突破。对于上海来说，由于长三角制造业的中心已经不在上海，转移到了江、浙地区，第二产业的转移，促进了第三产业的发展。

经过十年的发展，我国很多地区的第二产业占有率明显上升，尤其是江西、内蒙古、河南和重庆。其中江西的变化最大，第二产业的占有率从2001年的35%增长到了2010年的51%，增长了16%。内蒙古经过十年的发展，第一产业的占有率明显下降，第二产业的占有率增加了12.8%，第三产业的占有率增加了2.7%，促进了经济的增长。河南是传统的农业大省，其第二产业十年间增加了9.5%，但是第三产业却有所下降，是由于太过依赖自身能源的原因。

能源消耗与经济增长的关系

本文利用GDP与经济增长的关系对能源消耗与经济增长的关系进行分析，构建以下模型：

GDPi =αi+βi Energyi+εi，i=2001，2010 （1）

GDPj =αj+βi Coalj+εj，i=2001，

2010 （2）

其中GDP2001，GDP2010代表地区当年的国内生产总值，Energy2001，Energy2010，Coal2001，Coal2010分别表示地区当年的能源消耗量和煤炭消耗量，ε表示残差项。省区数据结果如表3所示。

从表3中可以看到2010年与2001年能源消耗为负数，这表明能源在生产过程中是必不可少的，而煤炭的消耗都是正数，表明煤炭的使用不是必须的，可以用新能源与洁净能源代替。2010年的β值比2001年的β值大，说明随着经济的发展，生产过程中所需的能源也在增加。同时笔者还对我国的GDP、能源消耗、煤炭消耗进行了格兰杰检验，如表4所示。

从表4中可以得出，GDP是能源消耗和煤炭消耗的格兰杰原因，也就是说经济的增长能够增加能源的消耗量；但是能源消耗和煤炭消耗都不是GDP的原因，也就是说增加能源的消耗量不一定能够提升经济的增长，所以节约能源不一定能够减少GDP；同时能源消耗与煤炭消耗具有双向关系。

结论

本文使用我国2001年到2010年十年间GDP、能源消耗、煤炭消耗等数据，对我国各地区十年间产品结构、能源消耗的变化进行分析，然后通过格兰杰检验，得出以下结论：

我国各地区的产品结构不同，但是都有不同程度的优化。东部地区第二产业的占有率降低，第三产业的占有率升高；西部地区第二产业占有率上升，第三产业的占有率没有变化。十年间，我国能源的消耗程度整体有所下降，但是有个别地区的能源消耗程度却增强了，特别是煤炭能源的消耗，这就体现了此地区以煤炭能源为主的能源结构。本文经过分析得出结论认为GDP是能源消耗和煤炭消耗的格兰杰原因，但是能源消耗和煤炭消耗都不是GDP的格兰杰原因，所以说三者之间只存在单相关系。

经济的增长能够增加能源的消耗，但能源的消耗不一定能够提升经济的增长。对产品结构进行优化可以促进经济发展模式的转变。在我国现在经济发展的状况下，各地区的经济增长模式与转变都存在着一定的差异。我们可以将各地区的经济增长方式由粗放型转变为集约型。以提高能源的利用率、改变产业结构的方法，促进我国经济的增长。

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关键词 不可再生能源；消耗压力；消耗强度；IPAT方程；费雪指数分解

中图分类号 F124 文献标识码 A

文章编号 1002-2104(2011)11-0061-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.11.011

随着煤炭、石油、天然气等不可再生能源的掠夺式开采的日益严重，全球不可再生能源的可开采年限在急剧减少，对于中国这样一个发展中国家而言，GDP的增长离不开碳经济体系的支撑，一方面，来自于经济增长和消耗强度的冲击使得中国不可再生能源消耗压力逐年增大，对中国经济发展的束缚日益突显；另一方面，在消耗利用阶段，单位经济产出所消耗的不可再生能源量即不可再生能源消耗强度远远高于世界平均水平。目前，国内外学者对不可再生能源的研究还相对较少，国内学者陈军、成金华曾尝试运用DEA方法对中国2001-2005年间30个省市不可再生能源例如原煤、原油、天然气的生产效率进行评价研究［1］，除此之外，大多数学者的研究对象基本是基于广义概念下的能源或者资源，研究内容基本以效率评价或者能耗强度分解为主，很少涉及能源或者资源消耗压力分析，研究方法也较为单一。Satoshi Honma和Hu使用DEA方法对日本1993-2003年的区域能源效率和不同地区几种主要能源投入效率进行测度和比较［2］；王霄、屈小娥运用DEA Malmquist生产率指数法测算了2001-2007年间中国制造业28个行业全要素能源效率［3］；陈凯、郑畅利用数据包络分析DEA法和随机前沿生产函数SFA法测算出长江流域七省二市及六部门1997-2006年间GDP能耗、能源技术效率和能源利用效率［4］。Huang利用乘法代数平均迪氏指数分解了1980-1988年间我国第二产业中的造纸、化学、建筑、钢铁、机械、电力、电子等部门的能源强度变化［5］；Zhang利用改进的拉氏指数计算了中国工业部门1990-1997年的能源使用情况，将工业能源消费分解为规模效应、强度效应和结构效应，研究表明强度效应是主导因素［6］；李国璋、王双基于广义费雪指数(GFI)法对1995-2005年间中国30个省市的区域能源强度变动进行了因素分解分析［7］；吴巧生利用费雪指数分解模型从产业层面考察了我国能源强度指数的变化及影响因素，研究表明在能源消耗强度下降的诸因素中效率份额的贡献占绝对主导 ［8］。

综上所述，目前国内外关于能源消耗强度的研究虽已得到极大关注，但针对不可再生能源消耗压力分析以及消耗强度分解研究还尚属空白，究竟是何种因素致使中国对不可再生能源的消耗需求如此之大？致使中国不可再生能源的消耗压力逐年攀升？能否从深层次剖析中国不可再生能源消耗强度“居高不下”的原由症结？鉴于此，本文将对以上问题进行一一剖析，以期进一步认识和挖掘中国不可再生能源节能潜力，提高不可再生能源利用效率。

1 中国不可再生能源消耗现状分析

1.1 不可再生能源供需缺口分析

国家统计局能源统计司统计数据表明，自1980年以来，中国不可再生能源的生产量急速增加，其中2009年原煤生产量是1980年生产量的4.8倍，2009年天然气生产量是1980年生产量的5.98倍。然而，急速增加的不可再生能源生产量并不能满足中国经济高速发展需要，原煤和原油从1980年改革开放以来就开始需要依靠进口来满足经济发展需求，特别是近些年来，原油、石油的进口依存度在持续上升，2009年中国原油、石油进口依存度已经达到53.4%和66.7%，在考虑国家能源战略安全的背景下，高依存度的原油、石油供给状况实属堪忧。以石油资源为例（如图1所示），自1980年以来，中国一次原油生产量增幅几乎呈现零增长趋势，供需缺口日渐放大。鉴于以上数据分析，本文认为中国不可再生能源供需缺口的存在和放大主要源于以下几点原因：其一，原煤、原油、天然气等不可再生能源的掠夺性低效开采导致不可再生能源日益枯竭；其二，过度追求GDP的高速增长导致不可再生能源的消耗需求的高速增加，周而复始，高经济增长需要高强度消耗，高强度消耗又会刺激经济增长；其三，中国不可再生能源消耗利用效率低下，单位GDP消耗的一次能源数量与国外发达国家相比较高。

图1 中国不可再生能源（石油）供需缺口分析图（1980-2009）

Fig.1 Indentation between demand and supply of China’s oil (1980-2009)

1.2 不可再生能源区域消耗构成分析

在区域层面上，不可再生能源的消耗构成按照三大经济地带划分分别计算出煤炭、石油、天然气消耗构成比重，以煤炭资源为例（如图2所示），中国不可再生能源区域消耗构成呈现出东部沿海地区比重较高、西部地区和中部地区比重相当的态势。具体来看，对于东部沿海地区而言，不可再生能源生产量几乎为零，但消耗比重却达到40%以上，相比之下，中部地区的山西、吉林、黑龙江，西部地区的内蒙古、云南都是煤炭、石油输出大省，却只占据28%和22%的消耗份额，这一现象是经济学中的典型“资源诅咒”理论，不可再生能源资源丰富的中部地区和西部地区并没有带来区域经济的快速发展，而能源相对贫乏但消耗比重较大的东部地区却享受着不可再生能源对区域经济飞速发展的支持和福祉。因此，由东部地区高速GDP增长速度带来的能源需求冲击会反作用于中部、西部地区资源富裕省市的不可再生能源生产量，长此以往，过度开采和生产会进一步加速不可再生能源枯竭危机的来临。

1.3 不可再生能源产业消耗构成分析

煤炭、石油、天然气等不可再生能源经过加工转换或直接被应用于农业、工业、建筑业、服务业等产业部门，发挥原料、动力、传动、照明和采暖作用，不可再生能源在终端消耗领域多是指向工业部门。本文通过查阅相关统计年鉴分行业煤炭消耗、石油消耗以及天然气消耗数据，分别计算出1995-2009年间不可再生能源的产业消耗构成比重，以煤炭资源为例（如表1所示），工业部门是煤炭资源的消耗大户，占据近95%的消耗份额，除此之外，农业、建筑业、服务业及其它行业的消耗份额则相对较少。煤炭资源作为中国不可再生能源消耗的关键资源，在产业消耗构成上具有一定代表性，与此同时，高比重的煤炭消耗也对中国三产比重以及工业内部行业比重提出了思考：一方面表现为中国产业结构比重不合理，低能耗的服务业比重始终落后于国外发达国家；另一方面表现为工业内部高耗能行业比重过高，特别是采掘业下属高耗能行业部门。

2 中国不可再生能源消耗压力驱动分析

2.1 驱动力模型――IPAT方程

IPAT方程是美国斯坦福大学著名人口学家Ehrlich教授于1970年提出的一个关于环境冲击(Impact)与人口(Population)、富裕度(Affluence)和技术(Technology)因素之间的恒等式，后来以数学模型的形式应用于资源利用及环境污染分析［9］。IPAT方程将人类经济发展对资源和环境的冲击和压力分解为人口增长、财富增长和技术能力三个部分，可用公式简单表示为：

I=P×A×T （1）

I为资源压力指标，表示为资源消耗量，例如能源消耗量、水资源消耗量等；

P为人口数量，用以表示人口数量对资源消耗的影响；

A为社会富裕和国民福利程度，通常表示为人均GDP即GDP/P，实证研究多体现在经济增长对资源消耗的驱动作用；

T为单位GDP所形成的压力指标即单位GDP的资源消耗负荷，通常用I/GDP表示，实证研究中多体现在技术创新导致的利用效率提高而带来的资源节约。

本文将不可再生能源消耗量nENG作为资源压力指标时，原有IPAT方程可以转化为：

nENG=P×(GDP/P)×(nENG/GDP)（2）

2.2 驱动因素分解分析

目前，核能资源的开发利用程度还相对较少，并且相关数据获取较困难，因此，本文界定的不可再生能源主要指煤炭、石油和天然气，不包括核能、水能以及其它能源转化的电力能源消耗。此外，由于煤炭、石油和天然气等不可再生能源在二次加工转化过程中会产生中间能源产品，但考虑到统计数据获取口径以及中间转化过程的损失消耗，故本研究只选取一次不可再生能源源头端消耗数据，其他中间环节以及附属能源产品一概不计。本文采用Ang B.W.提出的一种能够消除残差项的对数平均迪氏分解法(LMDI)［10］对IPAT方程中的人口增长驱动、经济增长驱动及消耗强度驱动进行驱动效应分解分析，设ΔnENG为中国不可再生能源在变化时间段内的消耗变化总量，Pdf、A

2005年间消耗压力最大。1985-1990年间，在经历后第一个经济复苏规划――“六五”规划后，中国固定资产投资出现过热局面，年均GDP增长速度达到17.32%，经济因素对不可再生能源消耗压力的驱动比重达到120.2%，而消耗强度的降低对不可再生能源消耗压力的减弱效应则相对较弱，无法抵消由高速经济增长带来的消耗冲击。20世纪90年代以来，经济因素仍旧是不可再生能源消耗压力增加的关键驱动所在，但消耗强度对消耗压力的抑制作用在逐渐上升。其中，1995-2000年间，经济因素的驱动效应与消耗强度因素的驱动效应基本抵消，不可再生能源的消耗压力也随之减弱。进入到21世纪后，特别在2000-2005年间，我国不可再生能源消耗压力达到峰值，压力水平是1985-1990年间的3.98倍，造成这一压力峰值的关键原因在于消耗强度对消耗压力的抑制增加作用转为促进增加作用，在追求经济效益最大化下的产业结构畸形和产业内部耗能强度的居高不下，是中国不可再生能源消耗强度驱动方向发生转变的关键所在。2005-2009年间，消耗压力虽有所下降，但与上世纪80、90年代相比仍旧较高，在经历国家产业结构优化调整以及生态文明型社会建设以来，高耗能行业部门比重降低，第三产业健康、快速发展，技术创新成果被应用于工业行业部门，由工艺技术和管理水平提高而带来的消耗强度的降低，在一定程度上遏制了不可再生能源消耗压力的增加。综上所述，中国不可再生能源消耗压力的增加主要源于经济因素的驱动；消耗压力的减弱主要源于消耗强度的抑制性驱动作用；得益于计划生育政策的贯彻执行，人口增长对不可再生能源消耗压力的驱动作用在减弱。

3 中国不可再生能源消耗强度分解分析

3.1 费雪指数分解法

经过IPAT压力方程的分解，中国不可再生能源消耗压力的降低主要是来自于消耗强度的抑制性驱动影响，而消耗强度的高低一方面取决于GDP的分母拉动效应，另一方面则体现在产业部门耗能水平。因此，本研究在消耗压力测算分析的基础上进一步对消耗强度进行二次分解，其中，能源消耗强度可以进一步分解为产业内部消耗强度与产业结构调整，即效率效应与结构效应。设nEIt是不可再生能源消耗强度，nENGi,t/Yi,t表示第i个产业的不可再生能源消耗强度即总的能源消耗强度的变化随着产业部门能源强度的变化而变化，Yi,t/Yt表示第i个产业的产业比重即总的能源消耗强度的变化随着产业结构而变化，具体公式推导如下：

目前，能源强度分解以指数分解模型为主要研究工具，例如拉氏指数、帕氏指数、迪氏指数等，但拉氏指数和帕氏指数在处理结果上存在残差，往往无法解释，迪氏指数特别是对数平均迪氏指数能够实现无残差分解，但在处理结果上往往出现负值。因此，本文在对中国不可再生能源消耗压力驱动因素――消耗强度的二次分解时，引入费雪指数分解法，满足因子逆转和其它三个弱性指标公理，即积极性、时间互换性和数量对称性，剔除效率效应和结构效应测算结果的负数现象［11］，更为直观地探析出中国不可再生能源消耗强度变动的主要因素，为实现不可再生能源消耗强度下降、减少不可再生能源消耗量提供实证数理分析支撑。

首先，基于拉氏指数分解公式进行结构效应和效率效应分解：

拉氏结构效应指数

3.2 结构效应、效率效应分解结果及解析

中国不可再生能源的终端利用部门是农业部门、工业部门、建筑业部门以及其它服务业部门，鉴于不可再生能源消耗强度分解的需要，故本文按照三次产业划分规则，分别收集整理1985-2009年间第一产业、第二产业、第三产业部门的煤炭、石油、天然气消耗量，按照折标系数统一换算成万吨标准煤计量单位，三次产业产值分别换算成以

1980年为基期的不变价格，剔除通货膨胀影响，根据费雪指数计算公式，计算得到中国不可再生能源消耗强度变动的费雪结构指数和费雪效率指数。分解结果如表3所示。

中国不可再生能源消耗强度整体呈现下降态势，只在2002-2005年间出现少量浮动上升，但上升比例基本控制在5%左右；经过费雪指数分解，中国不可再生能源消耗强度可以分解为结构效应指数和效率效应指数，其中，结构效应指数对不可再生能源消耗强度的变动发挥主要影响作用。具体而言，1985-2009年间，能耗强度变动比率基本都小于1，而相应的费雪结构指数却基本都大于1，由此说明：中国产业结构比重的不合理在一定程度上造成了不可再生能源消耗强度的增加，即消耗效率的降低，特别是工业部门中高耗能行业部门的比重在很大程度上影响着不可再生能源消耗量，例如采掘行业部门、冶金行业部门等；相比之下，费雪效率指数基本都小于1，特别是农业部门、服务业部门不可再生能源消耗强度的下降，在一定程度上抑制了单位工业产值能耗强度对不可再生能源整体消耗强度的拉动冲击。综上所述，目前，中国在产业结构调整方面仍旧存在比例不协调的问题，以“高碳性”、“高耗性”为特点，未来结构调整之路应该按照低碳经济发展要求，扩大第三产业即服务业比重，降低工业特别是重化工等高耗能行业比重，以此来降低整体产业结构对不可再生能源特别是煤炭资源的依赖程度，而不是仅仅单纯依靠产业部门内的强度拉动即效率效应来降低整体消耗强度；此外，产业内部不可再生能源消耗强度的下降仍旧留有一定空间，一方面产业结构的低碳化调整会进一步促进工业部门内部消耗强度的降低，另一方面产业部门内部生产工艺技术以及管理水平的提高会降低单位产出所需的不可再生能源量，从而拉动不可再生能源整体消耗强度的降低。

4 结论及研究展望

本文在对不可再生能源供需缺口以及消耗构成进行梳理分析的基础上，运用IPAT方程、LMDI分解法测算出中国不可再生能源消耗压力以及促成消耗压力逐年增大的驱动因素的作用机制与作用水平，并就主要驱动因素――不可再生能源消耗强度，运用科学的费雪指数分解法进行结构效应与效率效应分解。研究结论如下：

（1）中国不可再生能源供需缺口日渐放大，煤炭、石油、天然气年开采量难以满足经济增长需要，供需现状对经济增长的瓶颈制约明显；

（2）由东部地区高速GDP增长速度带来的能源需求冲击会反作用于中部、西部地区资源富裕省市的不可再生能源生产量，长此以往，过度开采和生产会进一步加速不可再生能源枯竭危机的来临；

（3）煤炭、石油、天然气等不可再生能源经过加工转换或直接被应用于农业、工业、建筑业、服务业等产业部门，其中，工业部门消耗比重最高；

（4）中国不可再生能源消耗压力呈现“谷峰交替”型变动趋势，消耗压力的增加主要源于经济因素的驱动，消耗压力的减弱主要源于消耗强度的抑制性驱动作用；

（5）中国不可再生能源消耗强度可以分解为结构效应指数和效率效应指数，其中，结构效应指数对不可再生能源消耗强度的变动发挥主要影响作用。

与此同时，本文也存在一定研究局限和不足：一方面体现在消耗压力的驱动因素界定方面是否可以扩展至更多的驱动因素有待于日后进行补充与完善；另一方面体现在消耗强度的分解角度是否可以添加新的视角。鉴于以上两点不足，本文日后需要在此基础上进行改进，并且要进一步尝试对不可再生能源消耗效率进行评价研究。

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Driving Forces of Consumption Pressure and Intensity

Decomposition of Non renewable Energy Resources of China

WU Chun you ZHAO Ao LU Xiao li WU Di

(Faculty of Management and Economics, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024，China)

Abstract Along with the increasingly serious

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【关键词】精馏装置；能耗；节能

0 概况

随着我国经济发展，节能减排在经济发展中占了重要的地位，为了建设资源节约型、环境友好型社会，推进经济结构调整，转变增长方式，积极贯彻节能减排方针政策，大幅压缩生产能耗，天然气处理厂必须查找能耗重点，降低产品加工能耗，压缩生产成本，以提升产

品竞争力。

1 能耗分析

1.1 确定能耗重点

天然气处理厂轻烃深加工装置采用上游企业原料，经过储罐储存后由精馏装置进行深加工处理，所得产品再输送至产品罐储存，然后计量外销。原料由泵经管道输送至罐区原料罐并计量存储，天然气处理厂不产生能源消耗；原料计量存储过程中产生计量损耗，但无能源消耗；原料由管道输送至轻烃深加工装置进行处理，主要产生电能消耗；深加工处理过程中，产生电能、天然气以及水的消耗，是主要能源消耗点；产品输送以及计量外销过程主要产生电能消耗。由以上分析可知，天然气轻烃深加工生产各个流程的能源消耗主要集中在深加工处理环节，即能源消耗重点为精馏装置。

1.2 精馏装置能耗分析

天然气处理厂轻烃深加工精馏装置目前在用精馏塔、空冷器、真空泵、冷水机组、屏蔽泵等设备，辅助配套实施有循环水系统、导热油炉系统、消防系统、空压机组。由于各个精馏塔工艺流程基本相似，此处对一个精馏塔进行分析精馏装置能源消耗情况。

原料（或是上游精馏塔物料）由进料泵（也可能是上游精馏塔的塔顶回流泵或塔底采出泵） 输送至精馏塔，在精馏塔内，原料与再沸器的导热油换热产生的上升蒸汽进行传质传热，最终轻重组分在塔顶底聚合，塔底产品和采出泵输送至下游进料或冷却后进入产品罐。塔顶蒸汽经空冷凝后经由回流泵部分采出、部分作为回流进入塔内。在整个精馏过程中，能源消耗主要是：（1）进料泵、塔底采出泵、回流泵的电能消耗和水的消耗；（2）塔底再沸器的导热油热能由导热油炉产生，主要是电能和燃气的消耗；（3） 塔顶空冷器或冷凝器消耗为电能和水。天然气主要消耗设备是燃气导热油炉，其燃气消耗主要与精馏装置的操作有关。因此，降低天然气消耗主要是降低各个精馏塔的热油负荷。电能消耗主要设备有屏蔽泵、空冷器、循环水泵。屏蔽泵与空冷器的电能消耗量与开机时间有关，开机时间越长，其电能消耗越多；循环水泵的电能消耗不仅与开机时间有关，同时由于冬季防冻需要，在天气寒冷时需要开启循环泵。因此，主要对燃气和电能消耗采取相关措施。

2 节能措施

2.1 精馏装置节能措施的选择

2.1.1 余热回收

由于精馏装置的产品管线长，大多数产品冷却器已经停用。仅塔底萃取剂冷却器依然使用，其塔底物料温度高达160℃，可以考虑进行余热回收。

2.1.2 采用低耗能电动机

根据精馏装置运行情况，塔顶空冷器可采用变频电动机来降低装置的电能消耗。

2.1.3 停用高耗能设备

精馏装置高耗能设备主要为冷水机组，其主要作用是为萃取剂回收塔塔顶冷凝器提供冷凝用水，其冷水温度在7～15℃之间。而秋冬季节的循环水温度也在10℃左右，完全可以满足萃取剂回收塔塔顶冷凝器的用水需要，因此可以通过工艺改造将循环水引入冷水系统，在秋冬季节停用冷水机组。

2.1.4 其他节能措施

精馏装置由于无法满负荷运行，一般生产过程是开机、停机、待料、再开机的运行模式。每次开机过程中，4～6h内所有运行设备运行消耗的水、电、气也极为可观，因此减少开机时间、降低开机次数从一定程度上可以减少能源的消耗。

2.2 节能改造措施的现场应用

2.2.1 原料存储工艺的改造

合理调整原料和产品存储方案，改造原料存储工艺流程，将原植物油抽提溶剂油储罐储罐改为原料罐，原有原料储罐改为植物油抽提溶剂储罐。将原料库存量由1160m3增加到2200m3，改造后每年可减少10次开停机，以减少开机过程中的燃气及电量消耗。

2.2.2 空冷器电动机更换为变频电动机

针对三期装置空冷器在秋冬季节无法调整的情况，将空冷器电动机更换为变频电动机，电动机频率可调，其运行频率范围由 30～50Hz 改变为5～50Hz。冬季运行时，各变频器在5Hz的低频率下运行，实际功率由30Hz时的44.46kW，降低到5Hz时3.53kW，去除变频电动机增加的散热风扇的功率1.44kW，总运行功率降低39.49kW。由普通电动机改为变频电动机后，正常操作条件下，由于风机频率降低，精馏塔冷凝温度较之前有所提升，各塔进料温度普遍提升10℃以上。进料温度的提升降低了塔操作过程中的热负荷。通过此项措施，轻烃装置燃气流量由 600m3/h 降低到570m3/h。

2.2.3 改造精馏塔进料工艺流程

精馏塔采用常温进料，无原料预热器。而萃取剂余热没有回收的问题，提出了原料预热工艺改造，利用闲置的脱液化气塔原料预热器将戊烷分离塔进料与萃取剂再生塔塔底萃取剂进行换热。回收高温萃取剂中热量的同时，降低塔底所需的热负荷，达到优化工艺、节能降耗的目的。工艺改造后，戊烷分离塔塔底再沸器的热油流量由55m3/h降低到50m3/h以下，同时有机热载体炉的燃气流量由570m3/h降低至550m3/h。

2.2.4 优化冷水机组冷水工艺流程

针对冷水机组能耗高的问题，对冷水机组冷水系统进行工艺改造，使现有冷水管线与循环水管线进行连通，在冬、春两季气温较低时，停用冷水系统（即停运冷水机组、冷水循环泵等设备），直接使用循环水为塔顶冷凝器提供冷却水对塔顶气相进行冷凝，从而达到降低加工能耗的目的。

3 节能改造效果

改造前轻烃装置吨产品能耗为2.115t标煤/t产品，改造后轻烃装置吨产品能耗为1.869t标煤/t产品，节能效果显著。通过采取以上四项节能措施降低了轻烃装置的运行能耗，主要表现为天然气、电、及水实物的节约。

4 结论

1）经过对天然气轻烃深加工生产各个流程的能源消耗分析，确定能源消耗重点为精馏装置，能源消耗主要是进料泵、塔底采出泵、回流泵、塔底再沸器、塔顶空冷器的电、水、气的消耗。

2）通过对节能措施的选择，确定余热回收、采用低耗能电动机、停用高耗能设备，以及减少开停机次数等措施，从一定程度上减少能源的消耗。

3）对精馏装置原料存储工艺、精馏塔进料工艺流（下转第20页）（上接第44页）程进行改造，将空冷器电动机更换为变频电动机，并优化冷水机组冷水工艺流程，改造后每年可减少10次开停机，总运行功率降低39.49kW，各塔进料温度普遍提升10℃以上，燃气流量由600m3/h降低到570m3/h。

篇6

关键词：供热管网；节能改造；输热能效；节约能源

中图分类号：TU833文献标识码： A

我国改革开放逐渐深入，经济也取得了前所未有的发展，人们生活水平日益提高，对能源的消耗日益加重。我国能源的人均占有率并不高，为了解决目前能源消耗加剧的情况，一方面我国要抓紧新能源开发的工作，另一方面，也要努力开展节能工作。

在开发新能源方面，我国一直在大力培养科研工作者努力研发，而新开发的有些新能源例如太阳能等已投入城市房屋建设中来，结合原有的供热管网，共同为居民打造舒适的生活环境。而传统的供热管网，能源耗费过度、输热能效不好等问题，也逐步暴露出来。

一、供热管网存在的问题

随着近年来，我国能源的短缺，居民对能源的需求越来越高，供热管网存在的问题也逐步暴露出来。由于我国早期对供热管网的资金投入不充足，我国大部分地区采用的供热管网都是枝状管网，而且由于缺乏足够的资金维护检修，许多户外的枝状管网没有设备进行适当的控制，供热管网多发生水力失调的情况。水力失调的问题，已成为供热管网急需解决的问题。资金的缺乏给这项工作的开展带来重重困难，资金缺乏无法投入设备，也无法安排维护人员开展工作。

我国城市供热的集中化，供热面积越来越大，而城市供热管网由于长期的资金缺乏，技术水平相对比较落后，既没有新的热网监控设备，也缺少自动化的调节管理设备，供热公司的粗放式经营方式使供热管网的管理与技术无法提高。

水力失调：水力失调的问题是供热管网的常见问题，也正是由于水力失调导致很多居民室内供暖不足的重要原因。

电力耗费加剧：供热管网中常用的设备如循环泵、引风机等，如果选择不当，会加大供热管网的电力能源耗费加剧。

保暖不足导致的能源消耗：热能是以传导、对流和辐射的方式来传递的。而供热网管是通过管道系统将热能传递到用户处，热能在传递过程中，往往会由于输送中的坑沟积水、导热介质的出现，使供热管网热能损失，输热能效大大降低。想解决这个问题，就一定要增加保温材料在供热管网改造中的使用，保温材料会保证热能输妒火过程中减少损失。

我国早些年的供暖线路，大多存在上述水力失调和电力耗费加剧这些问题。对这些不合理的管网，一定要进行节能改造工作，改造后，既可以节约能源消耗，还可以达到满意的输热能效，使用户得到足够的输热能效。

二、供热管网的改造措施

能源已成为世界各国重视的问题，能源的发展能保证国家经济的正常发展。现阶段，各国都存在着能源紧缺的情况，我国经济取得了前所未有的发展，为了保证经济持续稳定的发展，一定重视能源消耗问题。我国的供热管网能源消耗占总能源消耗的十分之一，而供热管网的损失则达到百分之三十以上，这么庞大的能源消耗，这么大的损失率，不得不抓紧进行改造工作，降低热能消耗，改造供热管网的热能损失，这些问题急需解决。

我国的节能改造从四个方面来进行：

第一：建筑外墙、屋顶、窗户的保温技术。

第二：分户供暖热能调控。

第三：建筑物的综合节能改造。

第四：供热管网的节能改造工作。

供热管网的节能改造工作可以改善输热能效，解决供热管网存在的问题，具体采取的措施如下几点。

1、解决水力失调问题

供热管网存在的水力失调问题，是急需解决的问题。供热管网有很多枝状的管网，各枝状管网由调节控制设备相连，出现水力失调问题大多是由于相连处缺乏控制设备或者设备损坏等。所以，增加控制设备，对旧有设备进行维护改造，可以实现对供热管网的控制满足用户需要。供热公司一定要选择优质的管材和设备，按照供热管网的设计图纸进行排查改造工作，一定要注意施工人员的技术水平和施工质量，这也直接影响了供热管网改造的效果。解决了水力失调的问题，既减少了供热管网的能源消耗，还实现了对供热管网的输热能效最大化。

2、解决保温不好的问题

由于供热管网的管道都是在地面以下，而地下结构复杂，由于供热管网的管道温度远远高于周围，就会形成大量水汽，长期的水汽沉积，就会形成水坑，而水坑会严重影响供热管道的热能输送。想要解决供热管网输送热能保温差的问题，就一定要从供热管网的管道材料入手。选用保温、坚固、不易燃、抗湿的材料，才能对供热管网的输热能效达到最佳效果。而且从施工工艺上来说，可以改变传统的砖砌地沟方式，采用直埋管道的施工工艺。这种直埋管道施工技术，施工简单，质量也更容易把握控制，不容易受到周围环境变化的影响。

通过解决供热管网的常见问题，对供热管网的施工提出了一些具体的改造措施建议，希望在今后的供热管网中能有所借鉴与应用。

结束语：

供热管网的节能改造是对原有供热管网不合理的设计、不合理的设备安装等进行改造，通过供热管网的改造降低供热管网的能源消耗，增强供热管网的输热能效，短期内就能见到效益回收。合理的节能供暖不仅要考虑建筑热量耗费，分户收费，还要推广节能政策，供热管网的节能改造就是节能工作的重点目标。房屋建筑设计时就要考虑房屋的保温保暖，选用保暖材料进行房屋建筑也能减少房屋的热能消耗，这些设计方式既可以减少供热管网中能源耗费过度的问题，也可以实现居民的需求供暖。

参考文献：

[1]杨善勤．民用建筑节能设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版，1997．

[2]杨红，孙丽丽，赵璐．变频器在供暖设备中的节能分析[J]．黑龙江科技信息，2011(3).

[3]景来红. 民用建筑与供热管网的节能措施[J]科技信息，2009(27).

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关键词：建筑工程 电气设计 节能 策略

随着社会经济的飞速发展，我国电气行业的不断进步，以及我国工业的快速发展，能源消耗问题已经成为制约我国经济发展的重要因素，而建筑能源消耗在能源消耗中占有重要比重，由于技术、理念等相关因素的影响，导致建筑能源浪费现象极为严重，加强电气设计的节能性，对于我国建筑工程行业的发展以及我国市场经济的发展都有着非常深远的意义，也是促进我国可持续发展战略顺利落实的重要措施。

1 1、电气设计节能化的作用分析

电气节能设计，就是针对建筑工程电气系统进行合理的优化和改善，对电气设计中的相关环节做到规范性的处理，以保证电气系统在实际运行过程中，确保电气系统运行质量，减少能源的大量消耗，缓解我国能源短缺的现状。电气设计节能化并不是以牺牲建筑工程部分电气功能为代价，也不是限制建筑工程的相关功能，而是在保证建筑工程项目正常运行的基础上，对电气系统进行合理的优化，以减少能源的浪费和消耗问题。就目前我国建筑工程电气设计来说，在空调系统、公共照明以及建筑取暖等环节都存在不同程度的能源消耗问题，是造成建筑工程能源消耗的主要问题，加强电气节能设计，能够保证建筑工程相关电气设备及线路的的可控性和智能性，提高电器使用寿命，做到对建筑电器电量的有效调控，保证能源的节约和高效利用，是建筑工程施工设计过程中所必须要严格重视的环节。

2 2、电气设计节能化所存在问题分析

随着我国市场经济的快速发展，能源消耗问题越来越严重，建筑能源作为能源消耗大户来说，也越来越受到人们的重视和关注。我国建筑工程项目电气设计节能化依旧存在一定的问题和不足，影响到我国建筑工程行业的健康发展。首先，技术问题是导致电气设计节能化问题关键因素，比如，在部分建筑工程项目施工过程中，电气线路常出现电路迂回等问题，导致线路上的电能消耗严重，从而造成不必要的能源消耗，影响到建筑工程电气设计的实际质量。其次，我国电气设计节能化目前缺乏有效的标准和依据，往往建筑工程施工设计时都是以设计人员的想法而进行，导致设计的不到位，经常出现对相关环节节能化设计的忽略，从而导致电气设计节能化的实际质量较为低下，影响到电气节能设计工作的顺利开展。此外，我国建筑工程电气设计智能化存在很大不足，电气系统的系统化和统一化控制和管理水平较低，无法实现对空调系统、照明系统以及供暖系统的自动化控制，手动控制常常会受到其他客观因素的影响，导致相关系统的能源消耗问题久高不下，设计的不合理，导致大量能源的白白消耗，最终影响到建筑工程电气节能设计的实际质量，阻碍我国可持续发展战略的顺利实施和落实。

3 3、电气设计节能化的有效策略分析

3.1减少线路方面的能源消耗问题

减少线路方面的能源消耗，对于电气节能设计来说具有非常重要的作用，线路能耗的降低，既能够保证能源的有效利用，也能够提高线路的安全性能，避免相关安全事故的发生。在电气设计过程中，应该保持线路设计的合理性和高效性，减少电力能源在线路上的损耗问题，确保电力能源的高效利用；在线路设计过程中，可以对线路材料及其他因素进行适当的改善和优化，以降低线路上的能源消耗，比如对导线材料做以筛选，降低导线电阻，减少热量的生成，确保能源实际传输效率，一般来说，建筑工程线路材料往往是铜芯，铜芯的造价较高，且线损较大，因此，可以适当改换为铜铝复合线，降低线路损耗；对电气线路的横截面积进行适当增加，以有效降低线路上电阻，减少电力能源子在线路运输过程中的消耗，满足用户的实际电力需求的同时，降低电气线路上的能源消耗；在电气设计过程中，我们也要重视对配线长度的有效控制，尽量保持直线型的布线形式，避免线路过长所带来的大量能耗问题，也是确保电气节能设计的有效方法。

3.2加强对照明系统的节能设计

照明系统是建筑工程中的重要环节，用以保证室内的光照效果，从而确保用户的实际工作和生活。照明系统在电力能源消耗方面也造成了较为重要的影响，加强自然光线的有效利用，加强对照明系统的智能化控制，是电气节能化设计的重要措施。首先，在实际设计过程中，我们应该重视对感应设备的充分应用，比如光感设备、声感设备，对于楼道中照明设备，以声音分贝以及光照强度来控制照明系统的开停，从而达到节能能源的目的。其次，在照明系统设计和安装过程中，应该重视对照明设备的优化和改善工作，尽量选择照明效率较高的照明设备，如紧凑性荧光灯和高效荧光灯，以确保实际照明质量。此外，在进行照明系统设计时，应该重视对照明设备亮点和影响范围的有效控制，避免照明区域的叠加和重复，从而有效降低照明系统的电能损耗问题。

3.3 加强对空调系统的节能设计

空调系统在建筑能耗中占有重要比重，电气设计过程中加强对空调系统的节能化设计，能够有效降低建筑能源问题，对于建筑节能来说具有重要的意义。在实际施工设计过程中，必须要对建筑工程有关数据进行合理的分析和统筹，对室内空间进行有效的评估，并选用高效空调机组，适当减少机组台数，保证良好的运行效率和运行质量，降低电力能源的消耗，实现良好的室内环境效果。同时，电气设计过程中，加强对室内温度的有效监控，通过监控设备的信息反馈，对空调运行状态进行适当的调节和控制，从而有效解决空调系统的能源消耗问题。

3.4加强对配电监控提空的应用

配电监控系统，是对建筑现场进行有效控制的重要手段，通过对计算机信息技术的有效应用，能够对建筑电气系统进行智能化的控，fi0，对电气系统内的电流。目前，对于建筑工程电气技能化设计来说，单独的解决照明系统和空调系统的节能化问题，已经无法满足现代建筑工程的实际需求，必须要提高建筑工程电气系统的智能化和高效化，加强对先进技术的应用，加强对监控和调节的有效结合，从而有效延长设备的使用效率，降低设备的能源消耗，确保建筑工程电气设计节能化的顺利进行。

4 4、结语

电气设计节能化，是现代建筑工程的主要发展方向，加强电气设计节能化，将有效降低建筑的能源消耗问题，确保建筑的实际运行质量，节约建筑工程的运行成本，延长电器设备的使用寿命，对于我国可持续发展战略的实施和落实都有着非常积极的作用。在电气设计过程中，应该尽量提高电气设计的科学性和智能化，加强对新技术和新设备的有效应用，从而真正解决建筑能耗问题，促进我国建筑工程行业的健康发展。

参考文献

[1]黎庆强.建筑电气设计过程中的节能措施[J].科技资讯，2009（13）.

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引言

自从2003年英国政府首次以文件的形式提出低碳经济的概念[1]以来，英国在低碳经济领域起到了表率作用，成为了世界低碳经济发展热潮的倡导者。到后来，世界一些发达国家也迈出了发展低碳经济的脚步，其中，德国、法国、瑞典、丹麦、挪威、日本、加拿大、美国等国家在保持各自低碳经济特色的同时，取得了显著的成效。近些年来，循环经济随着环境问题的出现而成为了经济发展的主流，许多国家一直在追求经济的循环性，而低碳经济作为发展循环经济的重要方式之一，已经逐渐得到更多国家的重视。我国也在“十二五”规划中突出了低碳经济发展的重要性。目前，国内众多试点省市的低碳经济发展水平得到了大的提高，如广州、上海、天津、南京、重庆、苏州、厦门等首批低碳经济发展试点城市。随着近年来低碳经济的发展，各地区的温室气体排放量、能源消耗量都有了明显的下降、能源结构得到优化；另外，群众对低碳的认识有了深一步的认识；同时，各地区经济效益有了较大的提高。这也说明了低碳经济发展符合了国情的需要，能促进循环经济的发展，有利于构建环境友好型社会。然而，掌握一个地区的能源消耗特点，减少能源消耗量，优化能源结构，对该地区低碳经济的发展至关重要。

一、低碳经济发展下的能源结构

低碳经济是低碳与经济的两面体，要求低碳的发展的同时又要求了经济的发展，此过程又是相互影响、相互促进的。然而，能源的消耗和结构很大程度地决定了低碳的发展水平与经济的发展性质。在低碳经济的发展过程中，由于科技、资金、政策等支持，区域内能源消耗量会得到一定程度的控制，能源的结构也会得到优化。非化石能源的使用、清洁能源的推广、人们节能意识的提高、各种节能减排项目或措施的开展等都是低碳经济发展下的能源特点。目前，国内外一些国家或地区随着低碳经济的发展，投入大量的资金和技术去促进节能减排项目和新能源开发项目的开展，如美国是世界上低碳经济研发投入资金最多的国家[2]，另外，还有日本、法国、英国等一些发达国家也投入了大量资金与技术在碳捕捉、节本文由收集整理能和能源开发项目等方面。而国内则注重于企业与人们的节能减排，对于新能源开发、碳捕捉方面投入还将在以后发展当中逐渐提高。

二、成都某地重点耗能企业现状

成都某地区经济目前以工业发展为主，近年来正大力发展低碳经济，积极引进低碳项目，逐渐摒弃传统的工业，发展高端产业及第三产业的发展，重视清洁能源的使用和物质的循环利用，而且取得了显著的成效。2011年上半年，该地区拥有11家重点耗能企业，能源消耗量占了区域内总消耗的主要部分，而且能源消耗主要以煤、焦炭、天然气、电力为主。按区域内的行业类型分类，可以分为冶金、化工、建材、机械和其他等行业。这些企业能源消耗大，它们的工业产值对规模以上工业总产值贡献率高，以这些企业为代表来大概分析区域企业能耗具有指导意义。如果知道各企业能源消耗量、特点以及它们对规模以上工业总产值贡献情况，就有针对性的采取调整措施，进一步优化能源结构，同时，保证能源较大的经济贡献性，进而使地区的低碳经济得到更好的发展。

灰色关联分析方法是源于灰色系统理论的一种系统分析方法[3]，它对发展变化的某个系统进行了发展态势的量化比较分析，也对各时间序列进行几何关系的比较[4]。首先，确定系统的变量，然后构建关联序列矩阵；其次，消除数据的刚量；最后，关联法的求解及关联度的计算，进行关联度分析。通过灰色关联法分析，能找出某个系统发展中的关键影响因素，了解到各影响因素的关联性质及系统的发展特性。运用灰色关联法分析低碳经济发展中能源的影响，能发现哪种能源对区域内低碳经济影响最大，哪种能源对经济的贡献最大。综合性考虑，有利于对一个地区做出能源调整，出台相关能源政策，优化能源结构，促进低碳经济的发展。

三、成都某地行业能耗对低碳经济影响的分析

（一）重点耗能行业能耗情况

在成都某地2011年上半年重点耗能企业能耗消费情况的基础上，按行业把各企业进行分类，算出2011年上半年成都某地各代表行业煤、焦炭、天然气、电的消耗情况，如表1所示。其中，用2007年国家统计局公布的煤、天然气、电、焦炭的标煤折算系数算出综合能耗，分别为煤折算标准煤的折算系数为0.714 3千克标准煤/千克、天然气为1.330 0千克标准煤/立方米，电为0.122 9千克标准煤/千瓦小时，焦炭为0.971 4千克标准煤/千克。另外，用 2011年成都某地统计局公布的11家重点耗能企业平均产值能耗为1.17吨标煤/万元来推算出各行业产值，用成都某地统计局公布的上半年规模以上工业总产值为213.26亿元来算出各行业2011年上半年工业总产值对规模以上工业总产值贡献率。

（二）行业能耗对低碳经济影响的灰色关联法分析

1.关联矩阵的构建

首先需要建立关联矩阵，这里指标序列以煤、焦炭、天然气、电力、行业工业总产值占规模以上工业总产值比重（贡献率）作为关联指标，分别以a1、a2、a3、a4、b表示，则贡献率表示为b（i），第i行第j个指标我们表示为aj（i），其中，i=1，2，3，4，5；j=1，2，3，4。按照以上原则，构建指标序列。

2.数据刚量的消除

因为灰色关联法要求的数据都是需要消除刚量的，这里运用标准化变换的方法来消除刚量。其中标准化变化的公式如公式1所示。

<f：＼2012年经济研究导刊10月中 9-3＼8-23林文享3_p0001.jpg> （1）

式中：<f：＼2012年经济研究导刊10月中 9-3＼8-23林文享3_p0001.jpg>；i=1，2，3，4，5；j=1，2，3，4

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3.灰色关联法求解

其含义是关于2011年上半年各行业工业总产值对规模以上工业总产值的贡献率与各关联指标系数的求法。其中求关联系数公式如公式2所示。

<f：＼2012年经济研究导刊10月中 9-3＼8-23林文享3_p0001.jpg> （2）

式中：<f：＼2012年经济研究导刊10月中 9-3＼8-23林文享3_p0001.jpg>；ρ一般取值到0.1～0.5[5]，这里取值为0.1。

根据公式2求出关联系数矩阵如下所示。

<f：＼2012年经济研究导刊10月中 9-3＼8-23林文享3_p0001.jpg>

4.关联度的计算

以1、2、3、4、5分别代表冶金、化工、建材、机械、其他等样品点作为横坐标，各能源在各行业样品点中的关联系数作为纵坐标，作出关于关联系数与样品点的折线图，如图1所示。

由于关联度是折线与横坐标所围的面积（以sj表示）与b（i）自身的关联系数（为1）和横坐标所围面积（以s表示）之比，我们以rj表示，而各行业样品点之间又是等距的。可以得出各指标的关联度分别为r1=0.536，r2=0.912，r3=0.308，r4=0.655。

5.关联度分析

从煤、焦炭、天然气、电的关联度计算可以看出，能源消耗与规模以上工业总产值关联性第一的是焦炭0.912，其次是电力0.655，依次是煤0.536和天然气0.308。而它们的消耗量分别为煤193 621吨、焦炭433 770吨、天然气37 509万立方米、电114 779万千瓦时。根据国家统计局能源折算标准煤参考系数，折算后分别为煤138 303.48吨、焦炭30971.18吨、天然气498 869.70吨、电力141 063.39吨。

另外，结合图1从行业角度可以了解到，成都某地冶金行业焦炭的关联系数最大为1，其次是煤为0.536；化工行业中电的关联系数比煤稍大，分别为1和0.935；建材行业焦炭关联系数比电稍大，分别为1和0.866；机械行业与其他行业中焦炭的关联系数都是最大为1。

结论

从分析结果可以知道，该地区焦炭能源消耗量少，而且与规模以上工业总值关联性最高；电力能源消耗量虽比煤稍微高，但与工业总值关联性要稍微高；而天然气的能源消耗量则最大，而且工业总值的关联性最低。从行业角度看，焦炭对冶金行业、建材行业、机械行业和其他行业的关联系数都最大；电在化工行业和建材行业中的关联系数分别位居第一和第二；而煤在化工行业的关联系数稍微比电少，在冶金行业排第二，但关联系数只有0.536。

这说明，目前成都某地天然气的使用量虽大，普及也较为广泛，这和该地区大力推广沼气池建造，实现秸秆综合利用有关，但对规模以上工业总值贡献不高，在各行业中关联系数不大，使用效率低。焦炭的使用量虽少，但其规模以上工业总值贡献率最高，使用效率高，特别是在冶金、建材、机械、其他行业当中贡献最多。而煤和电的使用量较大，对工业总值的贡献也算可以，其中电在化工行业贡献最大，在建材行业中电和煤也有较多的贡献。

综合以上总结，针对成都某地的能源结构提出几点建议。

1.焦炭属于高热值的燃料，使用效率较高，用量较少，经济贡献值高，日后也可以考虑增加其使用量，特别是增加其在冶金、机械、建材和其他行业之中的使用。

2.投入科技与资金，增强能源管理，优化改进配套设备，提高天然气的使用效率，相对减少使用量，使天然气在消耗最少量的同时创造更多的经济效益。

3.电的能源消耗当量取决于生产电的原材料及过程。基于该地区发电厂数量很少，电的能耗不直接由该区域承担。日后可以通过建造垃圾焚烧发电、秸秆发电等发电厂，减少电力外求时还能增加地区的电量供应。不但增加其在化工行业中的使用，而且也可以适当增加在其他一些行业中的使用，以后也应该和天然气都作为主要的能源。

篇9

关键词：生态逆差 出口贸易 内涵能源 投入产出分析

我国对外贸易的生态逆差问题概述

改革开放以来，伴随中国经济的高速增长及日益加速的城市化进程，中国的能源需求及温室气体排放规模也呈快速增加趋势。2011年，中国一次能源消费规模已经超过美国，从而成为世界第一大能源消费国。近年许多西方国家认为，中国正在消耗过多的世界能源资源来维持经济的持续增长，越来越多的国际碳减排压力、“中国能源”、“中国气候”等议论接踵而至。但是，我国大量能源消耗实质上是由于承接了国际产业转移，为发达国家大量生产和加工产品。关于我国能源消耗的测算大都是基于生产侧进行的，但作为“世界加工厂”的中国，却都是在为其他国家生产产品，即必须基于消费侧进行研究才更加符合我国能源消耗与贸易关系的现实状况。我国对外贸易虽然保持着长年顺差，但从能源消耗及对环境的污染角度来讲，却是生态逆差的，本文从我国出口贸易内涵能源的测算角度切入，借助数据证明我国因贸易所消耗的潜在能源规模，对我国能源消耗的国际转移进行评估。

目前，国内外针对中国对外贸易的内涵能源及内涵碳问题已经有一些相关研究成果。Christopher L.Weber等（2008）对1987～2005年中国出口产品的内涵CO2排放量进行了测算，认为中国产品出口导致的碳排放及其引起的气候变化效应对全球环境产生了影响；Fredrich KAHRL等（2008）通过构建中国能源使用和能源价格传递的结构模型，认为产品生产的上游环节是内涵能源的主要来源。国内的陈迎（2008）、齐晔（2008）、顾阿伦（2010）等都通过投入传出分析得出了中国对外贸易内涵能源净出口的结论，并给出了不同的规模评估；尹显萍等（2010）还从国家、部门和重点行业三个层次出发定量研究了中日商品贸易中的内涵能源问题；Shui和Harriss（2006）则针对中美贸易中的内涵能源进行了测度，提出如果美国将其进口自中国的产品换为自己生产，则国内碳排放将增长3%～6%，中国生产用于出口到美国的产品所排放的温室气体约占到排放总量的7%～14%。综合已有的研究成果来看，目前关于贸易内涵能源的测度问题没有统一标准，很多研究存在诸多不足，如没有考虑加工贸易的影响，这会严重高估计算结果。鉴于此，本文在研究方法上也将做进一步的改进和修正。

研究方法选择和数据处理

（一）研究方法选择

虽然目前学术界不同的研究成果存在较多差异，但投入产出分析已经被证明是计算贸易内涵能源问题最为有效的方法，计算结果的不同主要来自学者在处理具体能源消耗系数及简化过程等方面。本文同样基于投入产出分析法进行研究，具体计算公式如下：

直接消耗系数。直接消耗系数公式为Aij=Xij /Xj（i，j=1，2，..，n），其中Aij指的是j部门单位产出所直接消耗的i部门产出量，即i部门对j部门每生产一单位产品所做出的贡献。所有的Aij构成直接消耗系数矩阵A。

完全消耗系数。完全消耗系数公式为B=（I-A）-1-I，其中矩阵B可由直接消耗系数矩阵A计算得到，I为单位矩阵。完全消耗系数矩阵B由完全消耗系数Bij构成，指的是j部门单位产出对i部门产出的直接和间接消耗之和。

部门单位产出的完全能耗强度。部门单位产出的完全消耗强度公式为EB=EA（I-A）-1，这是基于直接能耗强度与完全消耗系数相乘计算出来的，指的是该部门每生产一单位产品所直接消耗和间接消耗能源量的和。可以看出，完全能耗强度是计算产品内涵能源的关键因子，不同学者所计算结果之所以不同，一般都是因为选取了不同的完全能耗强度进行计算。如公式所示，EA指的是部门单位产出的直接能耗强度，是该部门一定时期内耗能总量Ei与总产值Xi的直接比值：EA=Ei /Xi。

出口贸易内涵能源的测算。一般来讲，一国出口贸易的内涵能源规模是将各部门的完全能耗强度与对应进口或出口额相乘即可得到。但是，这样做的一个巨大缺陷在于没有考虑加工贸易的影响，这对素有“世界加工厂”之称的中国来讲，将使计算结果严重高估。因为针对来料加工的产品，其作为进口产品进入到国内之后，并没有被消费，而是加工之后又重新作为出口产品流到国外。因此该部分产品在作为加工原料进入到国内时，其生产所消耗的能源不能计入出口贸易的内涵能源量。

限于各部门的加工贸易数据难以获得，本文引入进口系数M，对出口贸易中进口加工贸易产品的比重进行估算。利用系数M对原直接消耗系数矩阵A进行修正，从而得到消除加工贸易影响的对外贸易内涵能源估值。具体修正方法如公式（1）：

（1）

其中EXE'为剔除进口加工产品影响的出口贸易内涵能源。需要说明的是，对系数M，均假定一部门对其他所有部门的投入中进口加工产品的比例是不变的。这样的简化处理可使系数M为对角矩阵。

（二）数据搜集和处理

投入产出表数据。本文研究共用到3张投入产出表，分别为中国2002年、2005年和2007年投入产出表。需要说明的是，很多研究都是基于一张投入产出表进行的研究，这在反映较长时间跨度的部门间生产关系时难以保证较高的准确性。本文数据时间范围为12年（2000～2011年），基于时间就近原则对3张投入产出表进行充分合理地利用，即2000～2003年数据采用2002年表，2004～2006年数据采用2005年表，2007～2011年数据采用2007年表。在具体数据分类方面，由于投入产出表的部门分类与《中国能源统计年鉴》和联合国货物贸易数据库均有所不同，为兼顾数据可得性、确保各分类数据之间最大程度的衔接、保留主要能源消耗部门等，最终将42部门的投入产出表合并为22部门，能源消耗数据及贸易数据均按照22部门的分类进行统一整合。

部门能源消耗数据。由前文可知，各部门能源消耗数据是计算直接能耗强度EA的关键，进而才能得到贸易内涵能源测算所需的完全能耗强度EB。本文中关于我国各部门2000～2010年的能耗数据来自《中国能源统计年鉴》，2011年数据则是在《2011年国民经济和社会发展统计公报》所公布指标的基础上，对2010年数据进行修正后得出的。此外，所有数据都经过了PPI价格指数和单位GDP能耗指数的修正，消除了物价波动等因素的影响。

部门贸易数据。部门贸易数据来自联合国货物贸易数据库（UN Comtrade Database），分类标准采用SITC Rev.3（国际贸易标准分类第三版），并在此标准分类基础上将原63章的产品分类合并为与投入产出表对应的22部门。需要说明的是，经过计算，合并后的22部门贸易数据，除第22类“其他行业”外，其余21个部门的贸易数据总和可达到总数的95%以上，说明22部门分类能够有效反应我国对外贸易内涵能源的现实情况。

我国出口贸易内涵能源的测算结果

根据公式（1）可得，在考虑加工贸易的影响因素下，我国出口贸易内涵能源的测算结果见表1。由表1可得，剔除加工贸易影响后，我国出口贸易内涵能源增速有明显提升，2000年为2.47亿吨标准煤，2011年为13.58亿吨标准煤，增长了近5倍，年均增速达到25%左右。再将该数据与我国各年的能源消费总量进行对比可发现，在各国指责我国能源消费持续过快增长的背后，是我国出口贸易内涵能源规模在以更快的速度增长。2000年，我国全年能源消费总量中有大约17%的规模贡献给了出口产品的生产消耗，而这一数据在2011年已经达到了近40%的高水平，即现在我国全年能源消耗总量中，有三分之一以上是在为国外生产产品。

结论与政策含义

前文测算结果表明，我国出口贸易内涵能源规模增长极其迅速，2000年为2.47亿吨标准煤，2011年为13.58亿吨标准煤，增长了近5倍，年均增速达到25%左右。与全国各年的能源消费总量进行对比，我国出口贸易内涵能源总量占当年全国能源消费总量的比重，由2000年的17%，上升到2011年的39%。这些测算结果均显示，国内的能源消耗通过贸易而向外发生的转移量呈上涨趋势，对外贸易规模持续增加的背后，是以对外贸易生态逆差为代价的。作为当今能源贸易及环境领域的热点问题，中国对外贸易的内涵能源问题已经引起了国内外众多学者的广泛关注，相关研究也具有非常重要的政策含义。

一方面，关于一国能源消耗的规模评价及责任归属问题，必须基于消费侧而非生产侧进行研究探讨。以中国为代表的发展中国家，正在越来越多的承接国际产业转移，在国外发达国家逐步向第三产业侧重发展的同时，我们却刚刚步入工业时代，能源消耗及环境污染正急剧加速且尚未达到顶峰，同时还要面临发达国家以碳减排责任为借口提出的种种苛刻要求。基于消费侧研究贸易内涵能源问题，从本质上指出了中国表面上是消耗了大量世界能源资源，但也支撑了其他国家大量消费品生产与供给的事实。在当今的世界生产分工格局下，中国的能源消耗本质上有很大一部分通过对外贸易向外发生了转移，也付出了巨大的环境污染代价。因此，发达国家在消费我们为其所生产的各种消费品的同时，还借口过度能源消耗和同等碳减排责任等一味地指责中国，严重有失公允，国际上所谓“中国能源”、“中国气候”等是对客观事实的严重扭曲。

另一方面，鉴于我国对外贸易内涵能源的规模依然在迅速增加，这也意味着要想减少对国内能源资源的过度消耗及环境污染，除长期逐步实施国内产业结构优化升级战略外，中短期内必须以牺牲出口贸易规模的增长为代价，即必须在能源环境利益与经济贸易利益之间做出取舍。改革开放以来，伴随我国对外贸易规模的腾飞，相继而来的能源消耗和环境污染问题也让我们付出了沉重代价。由贸易带来的内涵能源问题已经引起了中央政府的高度重视，近年频出的“两高一资”产品限制出口的贸易政策，表明国家政策层面已经认识到，为保护国内资源和环境，必须牺牲短期内的经济贸易利益，未来通过逐步的贸易转型来实现经济和贸易的可持续发展。

参考文献：

1.陈迎，潘家华，谢来辉.中国外贸进出口商品中的内涵能源及其政策含义[J].经济研究，2008（7）

2.齐晔，李惠民，徐明.中国进出口贸易中的隐含能估算[J].中国人口・资源与环境，2008（3）

3.顾阿伦，何建坤，周玲玲，姚兰，刘滨.中国进出口贸易中的内涵能源及转移排放分析[J].清华大学学报（自然科学版），2010（9）

4.尹显萍，霍达，唐黎.中日商品贸易中内涵能源的分析及其政策含义[J].世界经济研究，2010（7）

篇10

关键词：铁路运输；节能技术；现状；应用

引言

在社会经济和社会生活水平不断发展和进步的今天，我国铁路运输行业已取得长足的发展。然而，随着铁路运输行业不断发展，相关能源的消耗和浪费现象也越来越严重。在铁路运输过程中，能源消耗是极其巨大的。作为我国至关重要的国民经济命脉，铁路工程的建设和运营不可或缺，想要对能源进行节约或控制，只能合理应用节能技术。故此，对目前我国铁路运输中能源消耗现况进行分析，并探究节能技术在铁路运输中的具体应用意义重大。

1铁路运输中能源消耗现况分析

我国铁路运输中，能源消耗始终呈现出逐年增加的趋势。截止2008年，其能源消耗换算为标准煤已经达到近1　700万t。对比2003年，增加了近150万t，其增长率为9．7％。自2008年以来，我国又进行了好几项铁路工程的修建以及运营，可想而知，其能源消耗对比2008年之前有着怎样的飞速增长。单从能源消耗的绝对量分析，铁路运输过程中产生的能源消耗是相当巨大的。因此，铁路运输是节能行业中的重中之重。

2铁路运输中节能技术的应用

2．1车体轻量

从物理角度分析，列车的运行只能算是一个客观现象，是列车在牵引动力系统的影响和作用下，对运行阻力进行克服，从而达成前行目的的物理现象。众所周知，物体所受阻力与其自身质量呈正比例关系。也就是说，列车自身质量越小，其运行过程中所受到的阻力就会越小，这时牵引动力系统做功也就会相应减少，从而实现节能目的和效果。因此，在对车辆进行构造和设计时，可以尽可能地减轻车体自身质量。可以通过减少车体非必要结构，使用轻质量设备等方式进行车体轻量化处理。通过CAMDS（中国汽车材料数据系统）可知，就普通的旅客列车而言，其座位平均每个400kg至800kg不等。而某些特别的高速列车，比如德国制造的ICE2列车，其座位平均每个可达1　100kg。对比分析，国外很多国家对车辆轻量化处理已经作出了很多贡献。例如，日本的新干线车体就比常规车体轻了很多，已经降低至每座537kg，哥本哈根的郊区铁路列车车体更轻，其每座仅为360kg。通常情况下，对列车车体进行轻量化处理的方法有两种，其一，对车体的各部分组件进行轻量处理；其二，对车体进行整体结构优化，使其在保证整体强度的基础上尽可能地降低车体内部组件的质量［2］。

2．2损失转化

在列车运行过程中，其具体的能量转换过程。其中，发动机作为能量转化效率的主要决定者，对能量的消耗有着非常重大的影响作用。首先，对电力机车而言，变压器是影响其发动机运行功效的主要因素。然而，传统的变压器效率与其自身质量呈现的是比例关系，故此，为了获得最佳效果，必须对变压器效率及其自身质量进行正确权衡。除此之外，还可以对列车牵引组件进行创新处理。也就是说，通过对各个牵引组件的智能控制和联合控制，达到提升牵引模块整体效率的功能和作用，这样就可以达到最佳节能效果。其次，对内燃机车而言，主要适用的节能技术是改进喷油器。例如，对列车进行增加喷油孔，或者进行二次喷油等，这样可以大幅度提升喷油压力，使其能源燃烧更加完整。整体而言，上述措施均能将内燃机的能源燃烧效率整体提升15％到20％不等。

2．3再生制动

总体来讲，电力机车与电传动内燃机车一样，都是依靠牵引电动机进行驱动的。对列车进行制动时，其电动机会发生相应的转变，变成可以供电的发电机。这时候，列车上的动能也会自发转换成为供给列车使用的电能。然而，在应用节能技术后，这些电能有的会被吸引到相应的储能装置中，有的会被集中反馈至牵引电网之中。这样，就实现了电能的二次应用，也就是所谓的再生制动。这种再生制动技术通常适用于列车停站数较多的运行模式，例如行程较长的城际轨道交通。这种运行模式的能源消耗总值最少可以降低15％，最多则可以降低30％，是非常有潜力的节能技术。

2．4列车运行阻力

通常情况下，列车在运行过程中所受的阻力主要包括两种，一种是基本阻力，另一种是附加阻力。形成基本阻力的原因有很多，其中最主要的有两个，即空气与列车表面接触的摩擦力和轮轨间的相互摩擦力。而附加阻力的形成具有一定的特殊性，通常需要在特定时期或特定环境下，才会产生相应的附加阻力。比如，列车在上坡或下坡时，由于环境坡度的原因，就会产生相应的坡道阻力。同时，列车在隧道穿行过程中，也会受到相应的隧道阻力。从专业角度理解，人们常常将空气与列车表面接触的摩擦力称为空气阻力。这种空气阻力的大小主要由两个方面决定。一是列车外部的几何形状，二是列车表面的光滑程度。以高速列车为例，其空气阻力的70％都是来自于车轮、车顶、车侧以及转向架等产生空气摩擦力，而车头和车尾所占空气阻力的比重相对较低。因此，减小高速列车阻力时，可以进行以下操作：对列车车头进行流线型设计。对车轮、转向架等进行遮盖处理，并对整个彻底进行包裹处理。这样，列车运行时，其空气阻力至少可以降低10％。相应的，其能源消耗也会随之大幅度降低。除了空气阻力外，列车运行的基本阻力还包括轮轨摩擦力。轮轨间的相互摩擦力是与列车自身质量成正比例关系的。从某种意义上讲，减轻列车的自身质量，就是减小了列车运行中的轮轨摩擦力。除此之外，还可以通过对列车车体添加剂或油等方式，从根本上减小车轮在侧方向上的相互摩擦力。这样既减小了轮轨间的相互摩擦力，又起到了能源节约的作用和效果。

2．5列车节能操纵

在列车的整个运行过程中，能耗会随着操纵方式的不同而产生相应的差异。也就是说，在相同的行使时间内，如果列车停站的次数一样，那么其能量消耗会随着速度加减情况的不同而产生不同程度的差异。对于列车而言，其最理想的运行方式是低匀速。然而，在列车的现实运行中，受自身性能、乘客需求、工程限速等各方面原因的影响，列车无法按照理想中的运行方式工作。通过模型和理论的双重研究分析发现，当列车的运行以最大加速—匀速—惰行—最大减速模式进行操作时，其能源消耗就可以达到最低状态。如果个别列车因为其离散型的控制级位或线路陡坡等情况而无法进行匀速行驶状态维持时，应该尽可能地保证列车速度为准匀速。对列车进行上述操作时，其能源消耗总值最少可以降低8％，最多可以降低15％。由此可见，增加列车司机的节能意识，使其按照最优方式进行列车操作，也能取得非常好的节能效果。

3结语

我国铁路运输中，节能技术的应用已非常广泛。但是，针对该领域进行的研究却不是十分深入。为了进一步提升铁路运输中节能技术的应用水平，节能技术研究者应该积极深入铁路运输行业，对其工作的全程进行详细了解，从而找出能源消耗的根本症结，并对其进行正确处理和解决，以实现能源使用的高效化和理想化。

参考文献

［1］周方明，毛保华．铁路运输节能技术与节能管理研究［J］．综合运输，2010，2（8）：29－34．