1、中国能源利用效率综合评价与分析研究编者按 传统意义上的能源效率研究只是就能源论能源，忽视了能源-经济-环境之间的内在联系。为此，中国科协发展研究中心能源利用效率研究课题组，构建了一个包括能源、经济和环境3个子系统、6个一级指标、12个二级指标的能源利用效率综合评价指标体系。相对于单一的能源利用效率评价体系，这个评价指标体系的特色是将经济和环境作为能源利用效率评价中至关重要的子系统和因素。此外，课题组利用该评价指标体系对我国1985-2007年间的能源利用效率进行综合评价与分析，并提出对策建议。关键词： 能源 利用效率 评价 一、能源-经济-环境系统的能源利用效率评价指标体系能源-经济-环境系统
2、是一个非线性的复杂系统，该系统下的能源利用效率涵盖的范围较广。因此，对其进行评价时仅仅依靠单个指标是不够的，需要采用多指标综合评价分析，即由多个具有内在联系的指标按一定的结构层次组合在一起构成评价指标体系。1、指标体系本报告构建了能源-经济-环境系统的能源利用效率评价指标体系，包含3个子系统、6个一级指标和12个二级指标，如表1所示。表1 能源-经济-环境系统的能源利用效率评价指标体系子系统 一级指标 二级指标能耗结构指标C1煤炭消耗量占能源消费量的比重D 1(逆向指标)天然气消耗量占能源消费量的比重D 2电力消耗量占能源消费量的比重D 3能源系统指数B1 能源技术效率指标C2能源产品加工转换
3、率D 4能耗减量化指标C3单位工业增加值能耗D 5(逆向指标)第三产业单位增加值能耗D 6(逆向指标)能源利用效率综合评价指数A经济系统指数B2产业结构指标C4第二产业占 GDP 比重D 7(逆向指标)第三产业占 GDP 比重D 8污染物减量化指标C5单位工业增加值废气排放量D 9(逆向指标)工业二氧化硫去除率D 10工业烟尘去除率D 11环境系统指数B3 废弃物再利用指标C6能源工业固体废弃物综合利用率D 12在能源系统中，以能耗结构指标和能源技术效率指标来反映能源资源的利用效率，主要评价能耗结构的合理性和节能与管理技术的先进性，反映能源资源本身的有效利用程度。其中能耗结构指标分别用三种主要
4、能源所占比重表示，即煤炭消耗量、天然气消耗量和电力消耗量占能源消费量的比重；能源技术效率指标用能源产品加工转换率来反映。在经济系统中，以能耗减量化指标和产业结构指标来反映能源利用效率，主要评价产业内部的能耗水平和产业结构的优化程度，反映与经济结构相关的能源配置效率。其中能耗减量化指标用单位工业增加值能耗和第三产业单位增加值能耗来反映；产业结构指标用第二产业和第三产业占GDP的比重来反映。在环境系统中，用污染物减量化指标和废弃物再利用指标来反映能源的环境影响，主要评价由于能源利用而对环境造成影响的程度，反映能源在满足经济和社会需求的同时所产生的负面影响。其中污染物减量化指标用单位工业增加值废气排
5、放量、工业二氧化硫去除率和工业烟尘去除率来反映；废弃物再利用指标用能源工业固体废弃物综合利用率来反映。2、指标体系的特点一是服务性和引导性。该指标体系是在国家能源发展战略和国家长远发展目标的指导下构建的，以服务于节约型社会建设为目的，特别是为国家五年规划目标的制定和实现提供决策参考。该指标体系可用于指导相关部门、地区以及用能单位设定节能目标，制定相关规划、计划、实施方案和措施，以实现能耗结构和产业结构优化，因此具备了很好的引导性。二是全面性和系统性。可以看出，指标体系涵盖了能源系统、经济系统和环境系统。而在具体指标体系的设置上，有反映能源资源利用效率的指标，也有反映能源配置效率的指标，还有反映
6、能源对环境影响的指标，且这些指标都具有很强的针对性和代表性，可以支撑其设定的评价目标，因此是全面和系统的。同时指标体系具有层次性，3个子系统、6个一级指标和12个二级指标被合理地分配在了相应的位置。三是实用性和可操作性。考虑到目前我国能源统计基础工作的实际情况，在进行指标的筛选时，各指标的基本资料在中国统计年鉴、中国能源统计年鉴和中华人民共和国国家统计局网站上都可直接或通过计算间接获取，具有较强的实用性和可操作性，便于为各级政府制定能源政策提供参考。二、中国能源利用效率综合评价与分析在构建的评价指标体系的基础上，我们对中国1985、1990及1995-2007年的能源-经济-环境系统的能源利用
7、效率进行综合评价 1。运用因子分析法，首先分别对能源系统、经济系统和环境系统的能源利用效率水平进行评价，然后再对能源-经济-环境系统的能源利用效率水平进行综合评价。（一）能源系统的能源利用效率评价1、能源系统指标值的计算及标准化由于各指标值量纲不同，无法直接进行综合比较，因此，需要对数据进行同度量处理。本报告采用相对化处理方法，用每个指标的实际值 与相应的比较标准值 进行比较，对“正向指标”， 采用公iDmD式 进行处理；对“逆向指标”采用公式 来处理；采用中国各年的最大值进行正向指标imDi的标准化，采用中国各年的最小值进行逆向指标的标准化。用 表示各指标值的实际值， 表示各指i iD标值的
8、标准化值。 （1） 能耗结构指标中各指标含义煤炭消耗量占能源消费量的比重（D 1）：一定时期内，一个国家或地区一次能源消费中煤炭消费量所占比重。计算公式为1 0%煤 炭 消 费 量能 源 消 费 总 量天然气消耗量占能源消费量的比重（D 2）：一定时期内，一个国家或地区一次能源消费中天然气消费量所占比重。计算公式为2 10天 然 气 消 费 量能 源 消 费 总 量电力消耗量占能源消费量的比重（D 3）：一定时期内，一个国家或地区一次能源消费中电力消费量所占比重。计算公式为310%电 力 消 费 量能 源 消 费 总 量（2） 能源技术效率指标中各指标含义1若无特别说明，本部分数据主要来自于
9、1986、1991及1996-2008历年中国统计年鉴以及中华人民共和国国家统计局网站的统计数据。 统计软件为SPSS统计分析软件。反映能源技术效率的是能源产品加工转换率(D 4),它是指一定时期内，一个国家或地区能源经过加工、转换后，产出的各种能源产品的数量与同期内该国家或地区投入加工转换的各种能源数量的比率。计算公式为4 10%D能 源 加 工 转 换 产 出 量能 源 加 工 转 换 投 入 量根据以上计算公式，得能源系统指标值和其标准化值，如表2所示。表2 能源系统指标值及其标准化值能源系统指标（ 为比值，无量纲； 为各指标值的标准化值）i iD能耗结构指标 能源技术效率指标指标年份
10、1D122334D41985 75.80 0.8749 2.20 0.6286 4.90 0.6203 68.29 0.95511990 76.20 0.8703 2.10 0.6000 5.10 0.6456 67.20 0.93991995 74.60 0.8890 1.80 0.5143 6.10 0.7722 71.05 0.99371996 74.70 0.8878 1.80 0.5143 5.50 0.6962 71.50 1.00001997 71.70 0.9250 1.70 0.4857 6.20 0.7848 69.23 0.96831998 69.60 0.9529 2.
11、20 0.6286 6.70 0.8481 69.44 0.97121999 69.09 0.9599 2.14 0.6114 6.20 0.7848 69.19 0.96772000 67.75 0.9789 2.35 0.6714 6.69 0.8468 69.04 0.96562001 66.68 0.9946 2.55 0.7286 7.90 1.0000 69.03 0.96552002 66.32 1.0000 2.56 0.7314 7.71 0.9759 69.04 0.96562003 68.38 0.9699 2.58 0.7371 6.83 0.8646 69.40 0.
12、97062004 67.99 0.9754 2.60 0.7429 7.08 0.8962 70.71 0.98902005 69.10 0.9598 2.80 0.8000 7.10 0.8987 71.16 0.99522006 69.40 0.9556 3.03 0.8657 7.20 0.9114 71.24 0.99642007 69.50 0.9542 3.50 1.0000 7.30 0.9241 71.25 0.99652、能源系统的能源利用效率指数的计算和分析我们采用因子分析法对能源系统综合指标进行分析。首先，判断是否适用因子分析法。表3显示，相关矩阵表明能源系统各指标存在一
13、定的相关性，可以做因子分析。表3 原始变量的相关矩阵煤炭消耗量占能源消费量的比重D 1天然气消耗量占能源消费量的比重D 2电力消耗量占能源消费量的比重D 3能源产品加工转换率D 4相 煤炭消耗量占能源消费量的比重D 1 1.000 0.544 0.910 0.119天然气消耗量占能源消费量的比重D2 0.544 1.000 0.648 0.330电力消耗量占能源消费量的比重D 3 0.910 0.648 1.000 0.335关系数能源产品加工转换率D 4 0.119 0.330 0.335 1.000第二，求出各公因子、因子载荷以及各因子所对应的特征值。表4 总方差分解相关矩阵特征值 未旋转
14、的因子载荷量平方和 旋转后因子荷载量平方和主成分特征值 方差贡献率%累计方差贡献率特征值 方差贡献率%累计方差贡献率特征值 方差贡献率%累计方差贡献率1 2.544 63.612 63.612 2.544 63.612 63.612 0.351 58.784 58.7842 0.930 23.238 86.850 0.930 23.238 86.850 1.123 28.066 86.8503 0.466 11.655 98.5054 0.060 1.495 100.000注：提取方法为主成分分析法表5 旋转后因子载荷阵主成分1 2煤炭消耗量占能源消费量的比重D 1 0.958 -0.047天
15、然气消耗量占能源消费量的比重D 2 0.726 0.365电力消耗量占能源消费量的比重D 3 0.945 0.200能源产品加工转换率D 4 0.119 0.974注：提取方法为主成分分析法；旋转方法为正交转轴法通过表5旋转后因子载荷阵可以看到，第一公因子（F 能1 ）主要反映能耗结构，第二公因子（F 能2 ）主要反映能源产品加工转换率。从表4总方差分解中可以看到，前两个因子的方差贡献率分别为63.612%、23.238%，相关矩阵的两个最大特征值(2.544,0.930)共同解释了方差的86.850%(超过80%),所以我们取前两个主成份作为第一和第二主成份。第三，求出因子得分。表6 因子得
16、分系数主成分1 2煤炭消耗量占能源消费量的比重D 1 0.465 -0.259天然气消耗量占能源消费量的比重D 2 0.264 0.202电力消耗量占能源消费量的比重D 3 0.404 -0.011能源产品加工转换率D 4 -0.159 0.942根据因子得分系数（表6）得各个因子表达式为 123410.465.40.159FDD能 292能对前两个因子的方差贡献率（63.612%、23.238%）进行归一化处理，分别为73.24%和26.76%，再以每个因子的方差贡献率为权重，得到能源系统指数B 1为173.24%6.7BF能 能 2从而得各因子得分及能源系统指数，如表7所示。表7 能源系统
17、的各因子得分及系统指数指标年份 F能1 F能2 B11985 0.6715 0.5261 0.63261990 0.6745 0.5240 0.63421995 0.7031 0.5275 0.65611996 0.6709 0.4982 0.62471997 0.7214 0.5295 0.67011998 0.7973 0.6219 0.75031999 0.7710 0.5925 0.72322000 0.8210 0.6462 0.77422001 0.9053 0.7314 0.85882002 0.8988 0.7247 0.85222003 0.8406 0.6800 0.797
18、62004 0.8545 0.6925 0.81122005 0.8623 0.7155 0.82302006 0.8827 0.7488 0.84692007 0.9226 0.8138 0.8935结合表2及表7中能源系统指数，得能源系统各指标的标准化值及能源系统指数折线图，如图1所示。00.20.40.60.811.285 90 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07能 源 系统 指 数煤 炭 比重 标 准值天 然 气比 重 标准 值电 力 比重 标 准值能 源 转换 效 率标 准 值图1 能源系统各指标的标准化值及能源系统指数折线图可以看出，我国能
19、源系统的能源利用效率总体上呈上升趋势，但是也存在一定的波动，1996、1999和2003年的能源利用效率指数相比前一年都有所下降，且近年来，能源系统指数上升速度有所减缓。这与我国当前的能耗结构和能源加工转换效率有一定的关系。从图1可以看出，天然气和电力的比重出现了平稳较快的上升趋势，而煤炭比重依然较高，且呈现一定的上升趋势，能源资源条件决定了我国以煤为主的能源消费结构在短期内难以转变。因此，需要进一步调整和优化能耗结构，加大天然气和电力等可再生能源的开发力度。另外，能源产品加工转换效率的变动不大，需要进一步加大科技投入力度，加快技术改造和设备的更新，推动节能降耗技术与管理模式的应用步伐，从而有
20、效提高能源产品加工转换效率。（二）经济系统的能源利用效率评价1、经济系统指标含义（1）能耗减量化指标中各指标含义 单位工业增加值能耗（D 5）指一定时期内，一个国家或地区每生产一个单位的工业增加值所消耗的能源。计算公式为5 10%工 业 能 源 消 费 量工 业 增 加 值第三产业单位增加值能耗（D 6）指一定时期内，一个国家或地区每生产一个单位的第三产业增加值所消耗的能源。计算公式为6 10第 三 产 业 能 源 消 费 量第 三 产 业 增 加 值（2）产业结构指标中各指标含义年份比值第二产业占GDP 比重（D 7）指一定时期内，一个国家或地区第二产业增加值与同期内该国家或地区生产总值的比
21、率。计算公式为7 10%第 二 产 业 增 加 值生 产 总 值第三产业占GDP 比重（D 8）指一定时期内，一个国家或地区第三产业增加值与同期内该国家或地区生产总值的比率。计算公式为8 10第 三 产 业 增 加 值生 产 总 值2、经济系统的能源利用效率指数分析经济系统因子得分及经济系统能源利用效率指数（计算过程与上类似），如表8所示。表8 经济系统各因子得分及经济系统指数指标年份 F经 B21985 0.2567 0.25671990 0.3151 0.31511995 0.4641 0.46411996 0.4745 0.47451997 0.5149 0.51491998 0.551
22、8 0.55181999 0.5883 0.58832000 0.6142 0.61422001 0.6735 0.67352002 0.6859 0.68592003 0.6682 0.66822004 0.6258 0.62582005 0.6333 0.63332006 0.6472 0.64722007 0.6716 0.6716经济系统各指标的标准化值及经济系统指数折线图，如图2所示。00.20.40.60.811.285 90 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07经 济 系 统 指 数单 位 工 业 增 加值 能 耗 标 准 值第 三 产 业
23、 单 位增 加 值 能 耗 标准 值第 二 产 业 占GDP比 重 标 准值第 三 产 业 占GDP比 重 标 准值图2 经济系统各指标的标准化值及经济系统指数折线图可以看出，基于经济系统的能源利用效率总体上呈上升趋势，但也存在一定的波动，且近年来经济系统指数上升速度缓慢。这主要是受产业结构和产业能耗强度的影响。从图2可以看出，在产业结构方面，上世纪90年代以后，我国第二产业的比重基本上保持一个平稳状态，同时第三产业的比重也有所上升，第三产业实现了较快的发展。但是，从近几年来看，在第二产业比重上升的同时，第三产业却出现了微幅的下调，其增长速度有所减缓。在产业能耗方面，上世纪90年代以来，第二产
24、业能耗强度和第三产业能耗强度都呈现了快速的下降趋势，这是由于中国在这一阶段加快经济建设的步伐和加大改革开放力度，经济实现了快速的发展，经济总量加快增长，同时采取技术改造和设备更新等措施，使中国二、三产业的单位增加值能耗降低。但是，从近几年来看，单位工业增加值能耗和第三产业单位增加值能耗下降幅度不大，甚至在2003和2004两年出现了反弹，从而导致整个经济系统指数在这两年都出现了下降。可见，我国当前的产业结构调整和节能减排形势依然严峻。（三）环境系统的能源利用效率评价1、环境系统指标含义（1）污染物减量化指标中各指标含义单位工业增加值废气排放量（D 9）指一定时期内，一个国家或地区每生产一单位的
25、工业增加值所排放的工业废气。计算公式为910%工 业 废 气 排 放 量工 业 增 加 值工业二氧化硫去除率（D 10）指一定时期内，一个国家或地区工业二氧化硫去除量与同期内该国家或地区工业二氧化硫排放量和去除量的和的比率。计算公式为年份比值10 10%D 工 业 二 氧 化 硫 去 除 量工 业 二 氧 化 硫 排 放 量 工 业 二 氧 化 硫 去 除 量工业烟尘去除率（D 11）指一定时期内，一个国家或地区工业烟尘去除量与同期内该国家或地区工业烟尘排放量和去除量的和的比率。计算公式为 1 10工 业 烟 尘 去 除 量工 业 烟 尘 排 放 量 工 业 烟 尘 去 除 量（2）废弃物再利
26、用指标中各指标含义工业固体废弃物综合利用率（D 12）指一定时期内，一个国家或地区工业固体废物综合利用量与同期内该国家或地区工业固体废物产生量的比率。计算公式为12 10%能 源 工 业 固 体 废 物 综 合 利 用 量能 源 工 业 固 体 废 物 产 生 量2、环境系统的能源利用效率指数分析环境系统因子得分和环境系统能源利用效率指数如表9所示。表9 环境系统的因子得分及环境系统能源利用效率指数指标年份F环 3B1985 0.4705 0.47051990 0.5777 0.57771995 0.7888 0.78881996 0.8228 0.82281997 0.8606 0.86061998 0.8243 0.82431999 0.8742 0.87422000 0.8836 0.88362001 0.9092 0.90922002 0.9386 0.93862003 0.9434 0.94342004 0.9480 0.94802005 0.9581 0.95812006 0.9955 0.99552007 1.0481 1.0481环境系统各指标的标准化值及环境系统指数折线图，如图3所示。
