中国地区能效分布函数与标杆研究，本文主要内容关键词为：标杆论文,中国论文,函数论文,能效论文,地区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
目前中国的能效标杆管理主要在“千家企业节能行动”以及重点耗能行业领域开展。国家发改委《重点耗能企业能效水平对标活动实施方案》（2007）的重点用能企业能效对标管理已经全面启动，《有色金属工业重点用能企业能效水平对标活动工作方案》（2008）也已出台。但是，以地区能效为对象，开展地区能效的对标管理工作，仍然处于起步阶段，国内相关研究工作比较分散，尚没有形成明确和系统的分析工具。中国地区能效评价的相关研究，大多采用部门分解以及因素分解方法，分析结构份额与效率份额对地区能效变化的影响[1](P75－85)[2](P68－74)。此类研究大多将能效评价分解为三次产业（第一产业、第二产业和第三产业），或者划分为六大产业（农业、工业、建筑业、交通、商业、服务业），但普遍缺少对于生活部门能效评价的研究。本研究以中国地区能效分布函数作为中国地区能效标杆制定的依据，把地区能效分解为生产能效与生活能效，生产能效分解为第一产业能效、第二产业能效、第三产业能效，同时考虑不同地区分类下的能效分布函数与标杆，目标是为中国地区能效诊断提供参考依据，进而为明确地区节能管理目标以及节能管理的重点领域提供决策参考。
一、中国地区能效分布函数与标杆研究
（一）基本思路
中国各行政区的能源效率具有显著差异，对历年来地区能效分布曲线的观察，可以看出其具有明显的正态分布特征。以地区能效正态分布假设为出发点，进行“正态性”检验，考察不同地区不同产业部门的能耗强度在全国总体以及分类总体中的相对位置，并构建地区能效标杆，开展地区能效评价，是本研究的基本思路。其优越性体现在以下三点：
1.基于能效正态分布的能效标杆设计，相比传统的能效先进水平、落后水平的笼统说法，具有可操作和定量化的优点。例如，当能源效率的分布满足正态分布、某地区的能耗强度大于总体能耗平均值1个标准差时，则可以说明该地区能耗强度很高，在总体中处于落后水平（后16％）；相反，当其小于总体能耗平均值1个标准差时，则可以说明该地区能耗强度较低，在总体中处于先进水平（前16％）。
2.通过对地区进行分类，可以提高能效标杆制定的精度。中国各地区的能源效率除了受地方能源政策、节能意识等可控因素影响外，还受到其他客观条件的限制，如区位因素、经济发展阶段、能源资源禀赋等。因此，从总体的界定出发，能效标杆包括基于全国总体以及分类总体设计的标杆。
3.地区能效标准化分数（Z分数）① 与能效对标是评价地区能效的简便方法。当地区能效分布满足正态分布时，地区能效标准化分数满足标准正态分布，可以方便地判断地区能效的相对位置。由于标准正态分布的均值为0，标准差为1，因此，当Z分数大于1时，则可以说明能耗强度处于落后水平②；反之，则是先进水平。基于能效标杆，可以计算本地区的能源强度同先进地区与落后地区的差距，明确节能的重点领域以及节能潜力。
（二）地区能效分布“正态性”检验
1.数据来源与研究方法。选择单位GDP能耗和人均能耗来衡量各省的能源效率，并对各省各产业的能源效率以及生活能效（人均生活能耗）的分布进行研究。数据从我国30个省的能源平衡表及各年的中国统计年鉴获得。
将每年各个指标的数据作为各个总体的一个样本，运用单样本Kolmogorov- Smirnov检验方法来检验总体分布。
假设F[,0]（X）为正态分布，则Kolmogorov- Smirnov检验统计量为：
－
其中，S（X）为样本的累积函数经验分布函数，而Z统计量的大小即可判断假设检验的结果，即Z值越大就越有理由怀疑零假设。相应的在SPSS中输出的双边检验的P值越小，就越有理由怀疑零假设。
2.对数正态分布的K-S检验。首先，对1999—2008年的单位GDP能耗、人均能耗、一产能效、二产能效、三产能效和生活能效的指标值均取对数，并做出相应的频率密度直方图。然后，运用SPSS软件对各个指标的对数单样本进行K-S检验，即对各指标做总体为对数正态分布的假设检验，其结果列于下表（如表1所示）。
基于检验结果，如果按照显著性水平0.05的标准，所有的检验都不能拒绝总体为对数正态分布的假设。也就是说，在总共60次的检验中，通过对数正态性检验的比率达到：
（三）地区分类
根据与单位GDP能耗相关性的显著性检验，地理位置因子（供暖区与非供暖区）、经济发展因子（人均GDP或城市化率）等对单位GDP能耗有显著相关，可以作为地区分类的依据。并运用方差分析验证分类结果的合理性。
1.地理位置分类。气候是影响能源消费的重要因子[3](P125－130)。处于不同地理位置的省（直辖市、自治区）的气候状况各异，因此能源消费情况也呈现出一定的区域特征。气候对能源消费影响的一个重要方面是生活用能，特别是建筑采暖、空调用能对能源消费的影响最大[4](P30－33)。
为了消除区位因素对能源效率的影响，将全国分为供暖区和非供暖区。供暖区包括北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等15省（直辖市、自治区）；非供暖区包括上海、重庆、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、四川、云南、贵州等15省（直辖市、自治区）③。
将地区的不同类别视为不同水平，利用方差分析的方法验证，结果显示：地区分类对单位GDP能耗构成显著影响，显著性水平为0.023，拒绝地区分类对单位GDP能耗没有显著性影响的零假设。根据参数估计表，两类地区的单位GDP能耗有显著性差异。据此得出结论：供暖区和非供暖区的分类是合理的（如图1所示）。
图1 地区分类对单位GDP能耗的差异
2.发展阶段分类。由于经济发展水平会对各地区的一产、二产、三产的能效水平以及人均生活能效水平产生影响，按照经济发展水平对各地区进行分类，在同类地区中进行四项指标的比较，可以基本消除经济发展水平对指标的影响，使结果更具有说服力。
划分结果：经济先进地区共有6个：北京、天津、上海、广东、浙江、江苏；经济中等地区共有12个：河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、福建、山东、河南、湖北、海南、新疆；经济落后地区共有12个：安徽、江西、湖南、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏。
分类合理性的方差分析验证结果显示，经济发展分类对单位GDP能耗影响的显著性水平为0.035，拒绝经济发展分类对单位GDP能耗无显著性影响的零假设。根据参数估计表，可以认为不同经济发展地区的单位GDP能耗有显著性的差异，分类具有合理性。按经济发展分类的单位GDP能耗均值列于下表（如图2所示）。
图2 单位GDP能耗的均值图（按经济发展分类）
研究发现，经济结构与经济发展水平密切相关，不同经济发展水平的地区，产业结构也会有较大差异，而在同类经济发展水平地区，产业结构会比较类似。因此，在同类地区中，将某省的产业结构与该类地区的平均产业结构进行对比，可以从中找出该省产业结构不够合理的地方，进而提出产业结构合理优化的方向。基于上述考虑，后文的案例分析将从经济结构上考察地区的能源效率水平。
（四）中国地区能效的分布函数
中国地区能效满足对数正态分布，用
（i＝0，1，2，3，4）表示地区能源效率，分别为单位GDP能耗，一产能效、二产能效、三产能效、生活能效，则满足
。利用历史统计数据，通过参数估计方法，即可以推断中国地区能效的分布函数。下表给出了2006年和2007年的参数值（如表2所示）。
基于能效分布函数，对于具体地区的能源效率，通过计算其标准分数以及查询标准正态分布表，可以方便地得出具体地区能源效率在总体分布中的相对位置。
（五）中国地区能效的标杆值
临界值是能效先进、平均与落后水平界定的函数。与按经济发展阶段分类的方法一样，能效先进水平与落后的比例均为31％，中间水平为38％，即对先进水平、中等水平、落后水平比重的分配大致为3∶4∶3。下表列出了2006年和2007年中国地区能效的标杆值（如表3所示）。
利用能效的标杆值，可以方便地判断出具体地区能效在总体及其分类中的先进或落后程度，它是能效分布函数的具体应用。
二、案例研究
基于能效分布函数与能效标杆，可以实现地区能效的初步诊断。以2007年能源经济相关统计数据为基础，结合能效标杆，对北京的能源效率进行诊断，结果列于下表（如表4所示）。
从单位GDP能耗水平看，北京的能源效率在全国、采暖区、经济发达区中均处于先进水平。但是，北京的第一产业能效和生活能效，在全国总体、采暖区、供暖区、经济发达区中均处于落后水平；而北京的第二产业能效虽然在全国总体与供暖区中处于先进水平，但在经济发达区中仅处于中等水平；北京的第三产业能效在全国总体以及经济发达地区中仅处于中等水平。据此可以给出如下建议：北京市的第一产业和生活部门应当成为节能管理的重点领域，而第二、三产业的能效也还有较大的提升空间；北京市各部门的能源效率发展非常不均衡，在单位GDP能耗处于全国先进水平的情况下，应尽量让每个产业部门和生活部门的能效在全国以及同类地区中处于领先水平，追求能效的均衡发展和持续改进。
三、结语
地区能效的定量化和精细化管理是节能减排政策的进一步要求。中央提出的“十一五”单位GDP能耗降低20％的目标，基本上是按照“一刀切”的做法要求各省区承担相同的责任，缺乏对节能成本地区差异以及行业差异的考虑，导致节能政策缺乏效率。如何基于国内能源效率的发展水平，在充分考虑地区和部门能效差异的基础上，设计不同地区在不同部门的能效发展目标，是完善节能政策设计的重点，也是本研究的出发点。
能效分布函数是描述地区能效发展水平的量化工具，是建立地区能效标杆的统计基础。基于能效的正态分布，不仅可以通过抽样来进行能效分布函数的推断和检验，减少数据需求，提高统计数据的使用效率；而且可以较为准确和方便地对各个地区能效在全国总体的位置进行定位。当地区能效评价深入到市县层次以及更加具体的行业部门时，构建地区能效分布就更能节约统计资源，提高统计效率。
地区分类是提高节能管理科学性和针对性的有效手段，提高了地区能效标杆的可比性和准确性。关于地区分类因素，本研究主要考虑了南方和北方采暖差异以及经济发展水平差异的影响，对其他影响因素的研究，比如资源禀赋，也是必要的。在今后研究中，应综合考虑多种因素的影响，以提高标杆设计的合理性。
注释：
① 在统计中，变量值与其平均数的离差除以标准差后的值，称为标准分数（Standard Score），也称为标准化值或Z分数。
② 查标准正态分布表可知，当Z＞1时，能耗强度的排序在84.13％之后。
③ 分类依据参考财政部《北方采暖区既有居住建筑供热计量及节能改造奖励资金管理暂行办法》（2007-12-20）。