我国工业能源消费及污染排放演变机理研究，本文主要内容关键词为：机理论文,能源消费论文,我国论文,工业论文，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。
1 引言
近十年来，在经济快速平稳发展的过程中，降低污染排放，减少资源消耗，改善环境质量一直是实现可持续发展的关键因素之一。在由于历史积累造成的环境问题频发的今天，中国作为发展中国家已经无法延续发达国家先污染、后治理的环境发展道路，必须在经济发展过程中解决环境恶化问题。能源消耗和环境污染是环境质量恶化的两个主要表征因素，也是经济快速增长带来的两类重要的环境问题，而工业生产是能耗和污染排放最重要的来源。考察影响工业能源消费和污染排放的经济原因，从而制定相应的调控手段和经济政策并对企业形成有效的激励，对于提高环境质量有积极的作用。在这方面，为了更深入地理解经济增长—环境质量关系形成的机制，确定不同类型环境政策对环境质量和经济增长的影响，分解分析方法作为一种研究环境质量的变化特征及影响机理的分析手段，得到广泛的应用。
在环境质量的因素分解分析的实证研究方面，多数学者致力于能源消费的分解，对于环境质量，通常选择碳排放或者二氧化碳排放作为环境质量的指标进行分解。朱勤等(2009)将中国能源消费引起的碳排放变化影响因素分解为经济产出、能源强度、人口、产业结构和能源结构；Ma和Stern(2006)运用LMDI方法对中国1980-2003年的能源强度进行分解；王锋等(2010)将中国能源消费的二氧化碳排放增长率分解为11种驱动因素的加权贡献。
从理论和实证两方面看：研究者更加关注能源消费以及与之相关的碳排放，没有对其他工业污染物排放的变化进行分析，而且至多将结构效应分解到工业、建筑业这一层次，没有考虑工业部门内部的行业结构对污染排放和能源消耗的影响。因此本文根据我国产业结构划分和行业划分，分三个层次对工业生产导致的能源消费和污染物排放进行分解，深入考察产业结构等经济因素对环境质量演变的影响。
2 环境质量变化机理分析
2.1 因素分解模型
根据中国统计年鉴中的划分标准，首先将各行业按照三次产业划分，其中第二产业划分为工业和建筑业，因此第一层次的划分为第一产业、工业、建筑业、第三产业。由于本文只考虑工业生产导致的能源消费和环境污染物排放，因此只将工业划分为1采掘业，2制造业，3电力、煤气及水的生产和供应业3类，再进一步细化为统计年鉴中的分大类行业，其中采掘业包括：101煤炭开采和洗选业、102石油和天然气开采业、103黑色金属矿采选业、104有色金属矿采选业、105非金属矿采选业、106其他采矿业；制造业包括：201农副食品加工业，202食品制造业、203饮料制造业、204烟草制品业、205纺织业、206纺织服装、鞋、帽制造业、207皮革、毛皮、羽毛(绒)及制品业、208木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业、209家具制造业、210造纸及纸制品业、211印刷业和记录媒介的复制、212文教体育用品制造业、213石油加工、炼焦及核燃料加工业、214化学原料及化学制品制造业、215医药制造业、216化学纤维制造业、217橡胶制品业、218塑料制品业、219非金属矿物制品业、220黑色金属冶炼及压延加工业、221有色金属冶炼及压延加工业、222金属制品业、223通用设备制造业、224专用设备制造业、225交通运输设备制造业、226电气机械及器材制造业、227通信设备、计算机及其他电子设备制造业、228仪器仪表及文化、办公用机械制造业、229工艺品及其他制造业、230废弃资源和废旧材料回收加工业；电力、煤气及水的生产和供应业包括：301电力、热力的生产和供应业、302燃气生产和供应业、303水的生产和供应业。根据这三层产业结构，工业能源消费和环境污染物排放可以表示为：
方程右边的第一项表示技术效应，是能源消费和环境污染物排放变化由单位产值的能耗强度和排污强度解释的部分；第二项是第一层次结构效应，反映了工业占GDP的比重对能耗和排污的影响；第三项是第二层次结构效应，反映了工业中的采掘业、制造业和电力等供应业结构变化对能耗和污染的影响；第四项为第三层次结构效应，体现了工业分大类行业结构对环境质量变化的作用；第五项为规模效应，反映了人均收入的变化对环境污染的影响；第六项为人口效应，体现了人口数量的变化率对环境的影响。
2.2 因素分解方法
从方法论的角度，因素分解方法可以分为基于投入产出分析的结构分解分析(Structural Decomposition Analysis，SDA)方法和指数分解分析(Index Decomposition Analysis，IDA)方法，其中IDA方法主要有两类：一类基于Laspeyres和Paasche指数，另一类基于Divisia指数。Laspeyres指数分解方法在计算某一变量的影响时将其他变量的值固定在基期，实质是利用预期的思想计算变量的影响；Paasche方法在计算某一变量的影响时将其他变量的值固定在T期(当期)，实质是以回顾分析的思想计算变量的影响(田志勇，2009)，这类方法应用比较早，但是Seibel(2003)指出这种分解方法的结果不唯一，有n!(其中n为分解变量数)种计算方法；Divisia指数分解方法是目前研究能源和环境问题通常采用的分析框架，包括算术平均Divisia指数(Arithmetic Mean Divisia Index，AMDI)和对数平均Divisia指数(Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI)方法，前者利用当期和基期数据的算术平均值作为权重系数，后者用对数平均值作为权重系数，其中LMDI方法的残差较小甚至为零，因此是一种完全分解方法。由于LMDI方法在理论基础、适用性和易用性等各方面均具有良好特性，因此本文选择LMDI分解方法将工业能源消费和污染物排放分解为规模效应、人口效应、三层次结构效应和技术效应。
第一层产业结构效应：
2.3 数据和变量
能源消费选取中国统计年鉴的按行业分能源消费量指标，年份为2001-2008年，单位为万吨标准煤。选取工业二氧化硫排放量(万吨)、工业废水排放量(万吨)和工业固体废物产生量(万吨)衡量工业生产对环境的影响，由于本文使用的各项环境指标数据是通过国有及规模以上非国有工业企业分大类共39个行业的数据加总得到，因此与直接的工业二氧化硫排放等总量指标相比并不完全一致。根据分解模型的设定，由于人均GDP平减指数和各产业增加值的平减指数并不一致，而且各行业没有相应的平减指数，如果选用经过调整的实际值进行计算会产生较大的无法解释的残差，因此这里的人均GDP、各行业增加值比重均选取现价数据进行计算，能耗和排污强度按照能源消费量和污染物排放量与行业增加值(现价)的比值计算，从2008年起国家不再公布分大类行业增加值数据，本文中使用的2008年行业增加值按照分大类行业增加值增长率数据计算得到。数据来源为中经网统计数据库和2001-2009年中国统计年鉴。
2.4 工业能源消费及污染排放变化机理分析
2.4.1 工业能源消费变化机理分析
根据各分解因素贡献值的计算公式(7)～(12)得到2001-2008年工业能源消费量逐年变化的来源，如表1所示。其中负值表示相关效应降低能源消费量。
从表1中可以看到：我国的工业能源消费一直呈现快速增长的趋势，在这8年间的平均年增长率为12.5%。分解后的各影响因素中，经济规模和人口增加对工业能源消费变化产生正效应，即增加能源消费量，三层次的产业结构对能源消费的影响不确定，技术效应为负。
这一期间经济规模的快速增长是造成这一现象的决定性因素，人均收入效应始终为正，与预期的符号相一致，说明单纯的经济增长只会增加能源消费量，而且这一效应还呈现上升的趋势，按照规模效应导致的能源消费增量占总的实际能源消费增量的比重计算，平均增加135.2%的能源消费量。人口增长也是能源消费量增加的原因之一，但是比规模效应小得多，平均增加5.16%的废气排放量。
产业结构效应呈现波动趋势，第一层结构效应对能源消费的影响多数年份为正，即当工业增加值占GDP的比重上升时，增加工业能源消费量，2002年、2007年和2008年，工业增加值占GDP的比重与上年相比有所降低，减少了能源消费量，但是这一层结构效应总体上对能源消费有正向影响，平均增加3.78%的能源消费。工业中的三类产业，采掘业、制造业和电力等的生产各自占工业增加值的比重对能源消费的影响在2001-2004年比较大，而且为正效应，近年来影响变小，方向也有正有负，但是平均影响为正，约为35.87%。这三种产业中，制造业增加值所占的比重始终在50%以上，是工业的主要组成部分，能源消费量占工业能源消费量的比重逐年缓慢上升，一直在80%左右，因此是能源消费量增长的主要原因之一。第三层结构效应对能源消费的影响方向不确定，但是平均增加21.78%的能源消费量。从这三层结构效应看来，总体对能源消费有正向效应，即产业结构以及工业内部行业结构的调整没有起到减少能耗的作用。技术效应始终为负，是减少能源消费的主要力量，平均效应为-102%。这说明单位工业增加值能耗的降低有助于减少能源消费总量。
2.4.2 工业二氧化硫排放变化机理分析
通过计算得到工业二氧化硫排放变化机理的时间序列分解如表2所示。
我国的工业二氧化硫排放量从2007年开始呈现下降趋势，之前一直处于上升阶段，年平均增长率约为5%。从因素分解的结果看，规模效应和人口效应始终增加二氧化硫排放量，技术效应有助于减少二氧化硫排放，结构效应影响方向不确定。
规模效应和技术效应是影响工业二氧化硫排放增量的两个决定性因素，并且影响方向始终相反。经济适度增长有利于减少二氧化硫的增长率，人口效应虽然与规模效应同方向，但是相对影响较小，二者分别平均增加12.09%和5.28%的二氧化硫排放量。结构效应对二氧化硫增量的影响方向虽然不确定，但是分别平均增加9.81、20.81和54.66万吨的二氧化硫排放，因此在样本期间内的各层次产业结构调整均未能对降低二氧化硫排放起到显著的积极作用。“十五”期间废气排放量增长比较高，造成这一结果的原因主要是产业结构的作用，尤其是工业内部部门结构增加了二氧化硫排放。这可能是由于东南亚金融危机之后经济快速复苏和增长，使人均收入迅速增加，减缓了产业结构调整的步伐，推动了工业二氧化硫排放的增长。
2.4.3 工业废水排放变化机理分析
通过计算得到工业废水排放增长率变化机理的时间序列分解如表3所示。
我国的工业废水排放量变化呈现阶段性特征，递减和递增变化交替出现。年平均增长率较废气排放低，为2.49%，总体变化不大，但是波动幅度较大。由于是否拥有清洁的饮用水直接关系居民生活和身体健康，因此对水污染的重视程度高于对其他污染物的关注，相对于地下水来说，人们更关心地表水系的污染状况。而工业废水排放直接影响地表水质，因此排放量变化并不明显。而且废水排放总量中的排放达标率从1981年的29.44%逐年上升，到2004年达到90.7%，而后一直保持在90%以上。这一现象有利于我国地表水质的改善，但是令人担忧的是与此同时生活污水排放量呈迅速上升的态势。从1998年的195亿吨到2008年的310亿吨，10年间增长了69%，生活污水从1999年开始超过工业废水排放量，在废水排放总量中占据越来越大的份额，对水质状况造成日益严重的影响。
规模效应和人口效应对废水排放量有增加作用，其中经济增长是工业废水排放量变化的主要原因，人口效应的相对影响较小。这与工业二氧化硫排放分解的结果类似，说明工业废水和工业二氧化硫排放呈现相似的波动特征，背后的原因也类似。产业结构的变化对样本期内的废水排放变化量影响不确定，但是从平均值上看均增加废水排放量，这三层次的结构效应分别增加11418、105480、15952万吨的废水排放量，相比较而言，第二层次的结构效应影响更大，因此调整三类产业的比重对工业废水排放有更强的积极作用。削减效应始终减少废水排放量，是综合规模效应和人口效应的重要因素。
2.4.4 工业固体废弃物产生量变化机理分析
工业固体废弃物与废水废气具有不同的性质，对环境影响的时滞更长，因此产生量变化机理也与工业废水和工业废气的变化机理有所区别。通过计算得到工业固体废弃物产生量变化机理的时间序列分解如表4所示。
我国的工业固体废弃物产生量呈逐年增长态势，平均年增长率为11.89%。分解后的各影响因素中，规模效应和人口效应为正，技术效应为负，结构效应的影响方向不确定。
人均收入增长的规模效应为正，平均增加186%的固体废物产生量，人口效应的影响远远低于规模效应，平均增加8.4%的固体废物产生量。
与工业废气和废水排放一样，结构效应对工业固体废弃物产生量的影响也不确定，工业增加值比重平均增加18%的固体废弃物产生量，第二层产业结构效应对固体废物产生量变化的影响平均为81%，工业分大类行业结构效应平均增加64%的固体废物产生量，说明后两类结构调整对削减固体废物产生量更有效。削减效应有利于减少固体废物产生量，固体废弃物产生量的增速快于工业二氧化硫排放量和工业废水排放量的增长速度，可见在工业三废中，对固体废弃物产生的重视程度较废水和废气为低，但是由于固体废弃物排放量的降低和处置量的增加，固体废弃物的贮存量有所下降，2008年比1991年下降了约21%。随着我国城市化进程的加快和土地资源稀缺程度越来越严重，固体废弃物的产生和排放逐渐成为经济发展的阻碍，因此应采取有效措施(包括经济调控和工艺改进)控制冶金、采矿、燃烧和化工废渣的产生，同时加大工业废渣的处置能力。
3 结论
根据工业能源消费和污染物排放变化的因素分解分析，可以得出以下结论：
第一，规模效应和人口效应为正，说明对工业能源消费和污染排放来说，经济规模的扩大和人口的增加都会增加能源消费、工业三废的产生和排放。我国正处于经济快速发展阶段，作为发展中国家，人均收入的增加是满足国民生存和发展需求的必要条件，而居民的平均消费水平还没有达到对清洁环境的偏好高于对物质产品的偏好程度，因此这种经济增长和人口规模的扩大导致的资源环境压力上升在短期内是无法避免的。同时，计划生育政策已经大大降低了我国人口的出生率，自1987年达到16.61%之后开始呈现逐年下降的态势，到2008年已经降到了5.08%，因此从经济规模和人口规模方面降低污染物排放的政策可操作性是比较低的，目前环境政策的制定和实施不能依靠降低经济增长速度和人口规模，而是要从其他方面入手。
第二，产业结构对工业能源消费和三废排放变化的影响不确定，但是平均来看均增加能耗和污染物排放，这与我国通过调整产业结构实现节能减排的初衷不一致。而且通过三层次的产业结构对能耗和排污的影响比较发现，工业内部产业结构对能耗和排污增量的影响更大，除工业二氧化硫排放增量的第二层产业结构影响低于第三层产业结构影响之外，其他均为第二层产业结构影响最大，第三层产业结构影响次之，工业比重效应最小。这说明以有效降低能耗和排污为目标的产业结构调整需要从工业内部结构入手，尤其是调整采掘业、制造业、电力等的生产供应业所占比重。从能源消费看，采掘业、制造业、电力等的生产供应业的能耗强度基本相当，但是三者的平均能耗强度分别为每万元增加值1.91吨标准煤、2.35吨标准煤、2.89吨标准煤。从工业污染物排放看，采掘业、制造业、电力等的生产供应业平均万元增加值的工业二氧化硫排放量分别为60.77吨、144.84吨、1801.24吨；工业废水排放量分别为19.72吨、35.56吨、46.77吨；工业固体废弃物产生量分别为6.82吨、0.94吨、4.47吨。因此从总体上看，电力、煤气及水的生产和供应业的能耗最高、污染排放最多，原因可能是我国火力发电占电力生产的比重一直在80%以上，而这种发电方式需要消耗大量的煤炭等化石能源，产生大量的污染物排放。因此降低能耗和污染物排放的有效途径之一是通过技术手段和结构优化调整电力等的生产供应业的能耗强度、排污强度，并逐步降低火力发电占总发电量的比重。
第三，技术效应为负，这是综和规模效应和人口效应的重要因素，是能耗和污染物排放降低的主要贡献因素。因此降低单位产值的能源消耗和污染物产生、排放是提高环境质量的必由之路，通过各种经济手段刺激企业的节能减排技术进步，对环境质量的改善将有极大的促进作用。
标签：能源消费论文; 中国的能源状况与政策论文; 能源结构论文; 能源论文; 工业污染论文; 经济指数论文; 产业结构理论论文; 环境经济论文; 工业生产论文; 万元产值能耗论文; 规模效应论文; 工业废水论文; 经济论文;