北京市能源和環(huán)境中隱含能的動態(tài)變化分析

北京市能源和環(huán)境中隱含能的動態(tài)變化分析

隨著人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大，城鎮(zhèn)居民的消費水平不斷提高，自2000年第2709.7萬t標準煤炭已達2009年第6570.3萬噸標準煤炭。隨著能源消費的增加，不僅使北京面臨著更嚴重的能源安全壓力，而且導致能源消費產(chǎn)生的大量大氣污染物和溫室氣體也直接或間接地影響著居民健康和世界氣候變化?？刂颇茉聪M的過度增長是確保北京能源安全和環(huán)境健康的重要基礎(chǔ)。影響區(qū)域能源強度的因素很多，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)是最重要的兩個因素。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進高能耗產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，提高重點行業(yè)的技術(shù)水平，減少北京的能源強度，控制能源消費過快增長的重要道路。投入產(chǎn)出模型是分析經(jīng)濟各部門生產(chǎn)活動及國內(nèi)外貿(mào)易對當?shù)刭Y源消耗和污染物排放的影響的有效工具。在[7、8、9、10、11、12、13、14、15、16和17]中，這項研究對特定國家的國際貿(mào)易具有很強的重要性，但在特定地區(qū)，對國際貿(mào)易和國內(nèi)產(chǎn)品的輸入和輸出具有很少的隱藏能力。事實上，在一些地區(qū)，一些部門產(chǎn)品的國內(nèi)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移對該地區(qū)能源消耗的影響更大。因此，有必要將其與國際貿(mào)易分開進行比較。在此基礎(chǔ)上，本研究采用投資生產(chǎn)模型，分析北京不同行業(yè)能源的直接和完全消耗特點，以及不同行業(yè)產(chǎn)品的國際貿(mào)易和國內(nèi)轉(zhuǎn)移對當?shù)啬茉聪M的影響。為北京節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟主要行業(yè)的篩選提供了支持，以及了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和國內(nèi)外貿(mào)易結(jié)構(gòu)的調(diào)整。1學習方法1.1逆矩陣及完全需求分析現(xiàn)行的一般價值投入產(chǎn)出模型的矩陣表示法為:式中,X=(xi)為國民經(jīng)濟各部門總產(chǎn)出列向量;Y=(yi)為社會的最終需求列向量;A=(aij)為直接消耗系數(shù)矩陣;I為單位矩陣;(I-A)-1為Leontief逆矩陣.矩陣A中的元素aij為直接消耗系數(shù),是指生產(chǎn)單位第j部門總產(chǎn)出對第i部門產(chǎn)品的直接消耗量,其計算公式為:式中,Zij為第j部門對第i部門的直接消耗量,xj為第j部門總產(chǎn)出.另外2個反映國民經(jīng)濟各部門間相互消耗產(chǎn)品的關(guān)系的指標是完全消耗系數(shù)bij和完全需求系數(shù)完全消耗系數(shù)bij是指生產(chǎn)單位第j部門總產(chǎn)出對第i部門產(chǎn)品的直接消耗量與全部間接消耗價值量.如果用B=(bij)表示完全消耗系數(shù)矩陣,則有:完全需求系數(shù)是指當?shù)趈部門最終需求增加一個單位時,引起的第i部門總產(chǎn)出的增加量.如果用完全需求系數(shù)矩陣,則有:1.2能源經(jīng)濟投入產(chǎn)出模型在一般經(jīng)濟投入產(chǎn)出表的主欄中增加“能源利用”部門,便構(gòu)成了能源經(jīng)濟投入產(chǎn)出表.根據(jù)能源經(jīng)濟投入產(chǎn)出表中的各種平衡關(guān)系,可建立能源經(jīng)濟投入產(chǎn)出模型:式中,F=(fj)為國民經(jīng)濟各部門能源消費總量行向量;E=(ej)為各部門單位產(chǎn)值直接能耗系數(shù)行向量.1.3單位如何實現(xiàn)單位能源結(jié)合能源經(jīng)濟投入產(chǎn)出模型,采用單位增加值直接能耗、單位增加值完全能耗、增加單位最終使用累計增加能耗、能耗乘數(shù)4個指標分析北京市分行業(yè)的能源消耗強度特征.單位增加值直接能耗(aev)j表示第j部門實現(xiàn)單位增加值所直接消耗的能源量,計算公式為:式中,ej為第j部門能耗;vj為第j部門增加值.單位增加值完全能耗(bev)j表示第j部門實現(xiàn)單位增加值所直接消耗的和全部間接消耗的能源量,其計算式的矩陣表達形式為:式中,為國民經(jīng)濟各部門總產(chǎn)出的對角矩陣;為國民經(jīng)濟各部門增加值的對角矩陣.單位最終消費完全能耗表示第j部門每增加萬元最終消費所引起整個經(jīng)濟系統(tǒng)累計增加的能源消耗量,其計算式的矩陣表達形式為:能耗乘數(shù)(me)j是指第j部門增加單位能耗,所引起的整個經(jīng)濟系統(tǒng)增加的能耗量,它反映了部門能耗的乘數(shù)效應.式中,(ae)j是指第j部門單位產(chǎn)值能耗.1.4北京市輸出產(chǎn)品隱蔽能計算由于生產(chǎn)每種產(chǎn)品都需要消耗一定的能量,因此產(chǎn)品的輸入或輸出就意味著伴隨著包含在產(chǎn)品中的隱含能的輸入或輸出.產(chǎn)品的隱含能是指產(chǎn)品從原材料生產(chǎn)、加工、制造、運輸?shù)热^程中所消耗的能源總量.輸入產(chǎn)品包括進口產(chǎn)品和從國內(nèi)其他地區(qū)調(diào)入產(chǎn)品.第j部門輸入產(chǎn)品的隱含能計算式為:式中,pjkimport表示第j部門從第k國進口或第k地區(qū)調(diào)入產(chǎn)品的價值量;表示第j部門在第k進口來源國或第k調(diào)入產(chǎn)品來源地區(qū)的單位最終消費完全能耗.由于缺乏各部門從各國進口和從國內(nèi)各地區(qū)調(diào)入的產(chǎn)品量以及這些產(chǎn)品在原產(chǎn)地單位最終消費完全能耗數(shù)據(jù),因此,無法準確估算進口和調(diào)入的各部門產(chǎn)品中真實包含的隱含能量.實際上,在分析某一部門產(chǎn)品的進口和調(diào)入對北京市本地能源消耗的影響時,在式(10)中,用本地各部門單位最終消費完全能耗系數(shù)代替各原產(chǎn)地單位最終消費完全能耗系數(shù)即可.這樣計算得到的輸入產(chǎn)品隱含能可以反映如果不通過進口和調(diào)入,完全由本地生產(chǎn)這些產(chǎn)品額外需要消費的能量,實質(zhì)上,更能有效地反映國內(nèi)外貿(mào)易對本地能源消費的影響.輸出產(chǎn)品包括出口產(chǎn)品和向國內(nèi)其他地區(qū)調(diào)出產(chǎn)品.第j部門輸出產(chǎn)品的隱含能計算式為:式中,pjexport表示第j部門出口或調(diào)出產(chǎn)品的價值量,表示北京市第j部門單位最終消費完全能耗系數(shù).值得注意的是,式(11)計算得到的輸出產(chǎn)品隱含能中包括了作為中間投入的那一部分輸入產(chǎn)品的貢獻,對實際輸出隱含能有所高估.但是由于缺乏各部門中間投入產(chǎn)品中,輸入產(chǎn)品所占比重的準確數(shù)據(jù),被高估的那一部分隱含能無法準確計算,因此在本研究中有所忽略.實際上,在分析國內(nèi)外貿(mào)易對北京市本地能源消費的影響時,對各行業(yè)輸出隱含能的高估反倒更能引起管理部門對這些高能耗或者高資源消耗行業(yè)的重視.輸入產(chǎn)品的隱含能與輸出產(chǎn)品的隱含能之差即為隱含能凈輸入量,第j部門隱含能凈輸入量計算式為:伴隨著國內(nèi)外貿(mào)易,北京市隱含能凈輸入總量計算式為:1.5分行業(yè)能源消費總量表與投入產(chǎn)出表的對應性對應性將42部門的投入產(chǎn)出表中第一產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和建筑業(yè)分別作為獨立的部門,加上原表中工業(yè)行業(yè)24個部門,共組成包含27個部門的新的投入產(chǎn)出表.將《北京統(tǒng)計年鑒-2008》中分行業(yè)能源消費總量表中的行業(yè)進行整理和歸并,使其與投入產(chǎn)出表中的行業(yè)分類一致.這樣,分行業(yè)能源消費量表和投入產(chǎn)出表之間建立起了一一對應的關(guān)系(表1).2結(jié)果與討論2.1設(shè)備制造業(yè)通過投入產(chǎn)出分析,得到2007年北京市各行業(yè)單位增加值直接能耗、單位增加值完全能耗、單位最終消費完全能耗以及能耗乘數(shù),如表2所示.2007年,北京市單位增加值直接能耗相對較大的行業(yè)包括:石油加工和煉焦業(yè),非金屬礦及其他礦采選業(yè),金屬冶煉及壓延加工業(yè),非金屬礦物制品業(yè)等;以資源開采和加工型行業(yè)為主,而且這些行業(yè)的用能結(jié)構(gòu)中以煤炭和石油等化石燃料為主,因此,伴隨能源消耗而排放到大氣中的環(huán)境污染物量也較大,需要作為重點控制的行業(yè).單位增加值直接能耗相對較小的行業(yè)包括:儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè),石油和天然氣開采業(yè),通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè),燃氣生產(chǎn)和供應業(yè),電氣機械及器材制造業(yè),建筑業(yè),通用、專用設(shè)備制造業(yè),煤炭開采和洗選業(yè)等;以各類機械、器材和設(shè)備制造為主業(yè).單位增加值完全能耗相對較大的行業(yè)包括:石油加工和煉焦業(yè),金屬冶煉及壓延加工業(yè),非金屬礦及其他礦采選業(yè),非金屬礦物制品業(yè),金屬制品業(yè),工藝品及其他制造業(yè),建筑業(yè),木材加工及家具制造業(yè).其中,除工藝品及其他制造業(yè),建筑業(yè),木材加工和家具制造業(yè)外,其他各行業(yè)均為資源開采或加工型行業(yè).資源開采或加工型行業(yè)創(chuàng)造的增加值較小,但消耗的能源和其他資源的量卻相當大,提高其對能源和其他資源利用效率,是實現(xiàn)北京市節(jié)能減排的重要保障.單位最終消費完全能耗較大的行業(yè)包括:非金屬礦及其他礦采選業(yè),金屬冶煉及壓延加工業(yè),非金屬礦物制品業(yè),石油加工和煉焦業(yè),金屬制品業(yè),工藝品及其他制造業(yè),建筑業(yè),金屬礦采選業(yè).其中,除工藝品及其他制造業(yè),建筑業(yè)外,均為資源開采和加工型行業(yè).社會經(jīng)濟發(fā)展對資源型產(chǎn)品的旺盛需求,推動了資源型及其上游高耗能行業(yè)的發(fā)展,也使北京市工業(yè)行業(yè)在能源利用效率不斷提高的情況下,能源消耗總量卻一直居高不下.能耗乘數(shù)最大的行業(yè)是通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè),其次為建筑業(yè),儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè),金屬制品業(yè),通用、專用設(shè)備制造業(yè),交通運輸設(shè)備制造業(yè)等,以各類機械和設(shè)備制造業(yè)為主.這些行業(yè)直接耗能量較小,但在生產(chǎn)過程中對其他資源型產(chǎn)品的中間消耗較大,使其間接和完全耗能量較大,需要重點提高產(chǎn)品生產(chǎn)過程中資源集約和回收利用水平.特別是建筑業(yè),盡管單位增加值直接能耗較小,但是由于其對非金屬礦物制品業(yè)和金屬冶煉及壓延加工業(yè)等高能耗行業(yè)的中間使用較大,使其單位增加值完全能耗相對較大.已有研究也指出建筑業(yè)是隱含能較大的行業(yè).快速城市化對住房和其他公共基礎(chǔ)設(shè)施的需求推動了建筑業(yè)的快速發(fā)展,也帶動了其上游相關(guān)高耗能行業(yè)的發(fā)展,推高了行業(yè)完全能耗水平.值得注意的是,目前城市建筑和基礎(chǔ)設(shè)施使用壽命偏短,不僅產(chǎn)生了大量建筑垃圾、浪費了大量資源,而且間接提高了區(qū)域能耗和污染物排放量.推動集約型城市建設(shè)、減小大拆大建對資源的浪費和環(huán)境的影響已刻不容緩.2.2北京市中小企業(yè)節(jié)能減排的主要行業(yè)2007年北京市第二產(chǎn)業(yè)能源消耗總量排在前8位的行業(yè)如表3所示.2007年,這8大行業(yè)增加值占GDP的比重為15.98%,而行業(yè)能耗占全社會總能耗的39.31%,占第二產(chǎn)業(yè)總能耗的88.4%,是北京市第二產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的重點行業(yè).其中,石油加工和煉焦業(yè),電力、蒸汽、熱水的生產(chǎn)和供應業(yè),建筑業(yè)是北京市社會經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱性行業(yè),重點在于提高行業(yè)技術(shù)水平,推動技術(shù)節(jié)能.特別是石油加工及煉焦業(yè)是北京市工業(yè)行業(yè)中能耗最多的行業(yè),也是單位增加值直接、間接能耗最高的行業(yè),需要加強煉化、輸送過程中節(jié)能降耗水平.金屬冶煉及壓延加工業(yè),非金屬礦物制品業(yè),化學工業(yè)對北京市社會經(jīng)濟發(fā)展貢獻相對較小,但能耗及污染物排放量較大,重點在于淘汰中小企業(yè)、壓縮產(chǎn)能,促進結(jié)構(gòu)減排.2.3北京市融合煤調(diào)濕行業(yè)應用情況根據(jù)計算得到,2007年北京市進口產(chǎn)品中的隱含能為3942.77萬t標準煤,出口產(chǎn)品中的隱含能為3519.76萬t標準煤,隱含能凈進口量為423.01萬t標準煤.也就是說,如果沒有國際貿(mào)易,北京市不生產(chǎn)出口的那一部分行業(yè)產(chǎn)品,而又由本地完全生產(chǎn)(包括對產(chǎn)品生產(chǎn)所需原材料的生產(chǎn))進口的那一部分行業(yè)產(chǎn)品以滿足消費和中間投入需求,那么國民經(jīng)濟用能將比實際多423.01萬t標準煤.分行業(yè)看,2007年北京市隱含能凈進口量相對較大的行業(yè)為:金屬冶煉和壓延加工業(yè),石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè),化學工業(yè),通用、專用設(shè)備制造業(yè)和金屬制品業(yè);隱含能凈出口量相對較大的行業(yè)為:第三產(chǎn)業(yè),通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè)(表4).同樣,計算得到2007年北京市調(diào)入產(chǎn)品中的隱含能為11092.12萬t標準煤,調(diào)出產(chǎn)品中的隱含能為7077.42萬t標準煤,隱含能凈調(diào)入量為4014.70萬t標準煤.也就是說,如果沒有國內(nèi)貿(mào)易,北京市不生產(chǎn)調(diào)出的那一部分行業(yè)產(chǎn)品,而又由本地完全生產(chǎn)調(diào)入的那一部分行業(yè)產(chǎn)品以滿足消費和中間投入需求,那么國民經(jīng)濟用能將比實際多4014.70萬t標準煤.分行業(yè)看,2007年,北京市隱含能凈調(diào)入量相對較大的行業(yè)為:金屬冶煉及壓延加工業(yè),建筑業(yè),通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè),非金屬礦物制品業(yè),石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè),非金屬礦及其他礦采選業(yè),金屬制品業(yè);隱含能凈調(diào)出量相對較大的行業(yè)為:第三產(chǎn)業(yè),交通運輸設(shè)備制造業(yè)和通用、專用設(shè)備制造業(yè)等(表4).綜合考慮隱含能的凈進口和凈調(diào)入量,2007年北京市隱含能的凈輸入量為4437.70萬t標準煤.也就是說,如果北京市是一個封閉的經(jīng)濟系統(tǒng),無產(chǎn)品的出口和調(diào)出,但又需要完全生產(chǎn)進口和調(diào)入的那一部分產(chǎn)品,按照當時的技術(shù)水平,2007年能源消耗總量將比實際多出4437.70萬t標準煤.值得注意的是,此處估算的隱含能凈輸入量并不包括煤炭、石油、電力、天然氣等顯性能源的調(diào)入量.而北京市對這些顯性能源的調(diào)入也具有高度的依賴性.可見,國際、國內(nèi)貿(mào)易顯著降低了北京市自身的能源和環(huán)境壓力.宋豫秦等運用能值分析法比較了京津唐城市生態(tài)系統(tǒng)能值,結(jié)果也表明,1991-2005年,由于本地資源能值對經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動力不足,北京城市發(fā)展對外部輸入能值的依賴程度越來越高.分行業(yè)看,隱含能凈輸入行業(yè)大部分為單位最終消費完全能耗系數(shù)相對較高,也即單位產(chǎn)品隱含能含量較高的原材料及加工型行業(yè),如金屬冶煉和壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、非金屬礦及其他礦采選業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)等;而凈輸出行業(yè)大部分為完全能耗系數(shù)相對較低的裝備制造和服務(wù)型行業(yè),如第三產(chǎn)業(yè)和交通運輸設(shè)備制造業(yè)等.相對于國內(nèi)貿(mào)易中隱含能凈調(diào)入量,國際貿(mào)易中隱含能凈進口量幾乎可以忽略不計,表明國內(nèi)貿(mào)易在減輕北京市能源和環(huán)境壓力中發(fā)揮了更為重要的作用.從另一個角度看,北京市社會經(jīng)濟發(fā)展所產(chǎn)生的能源和環(huán)境壓力主要轉(zhuǎn)移到了國內(nèi)其他地區(qū),而向國外轉(zhuǎn)移的壓力較小.發(fā)達國家往往把資源密集型行業(yè)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家,發(fā)展附加值更高的行業(yè),再從發(fā)展中國家進口這些行業(yè)產(chǎn)品,從而降低了本國的資源強度和環(huán)境壓力.區(qū)域間也存在類似的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移.近年來,北京市推動了高能耗、高排放行業(yè)向周邊省市的轉(zhuǎn)移,再從周邊省市調(diào)入這些行業(yè)產(chǎn)品以滿足經(jīng)濟發(fā)展和社會消費需求,從而減輕了自身的能源和環(huán)境壓力.“十一五”期間,北京市能源利用效率的不斷提高,節(jié)能減排成效顯著,除了能源利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提高外,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、資源密集型產(chǎn)業(yè)向周邊區(qū)域的轉(zhuǎn)移也是主要原因.但是,資源密集型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移在降低本地資源環(huán)境壓力的同時,也加劇了周邊區(qū)域的資源環(huán)境壓力.特別是產(chǎn)業(yè)承接地的資源環(huán)境效率往往更低,其實際單位最終消費完全能耗系數(shù)也大于在北京市本地的單位最終消費完全能耗耗系數(shù).本研究采用北京市單位最終消費完全能耗系數(shù)代替產(chǎn)品產(chǎn)地的完全能耗系數(shù)計算調(diào)入產(chǎn)品中的隱含能,顯然有所低估,隱含能的實際凈調(diào)入量有可能遠高于本研究所計算的4014.70萬t標準煤,給周邊地區(qū)帶來了巨大的能源和環(huán)境壓力.在市場機制下,產(chǎn)業(yè)從發(fā)達地區(qū)轉(zhuǎn)移到落后地區(qū)往往忽視產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提高,造成產(chǎn)業(yè)的資源效率下降、污染物排放量增加,而這對于整個區(qū)域來講無疑是不可持續(xù)的模式.因此,有必要進一步調(diào)整資源開采和加工型行業(yè)產(chǎn)品的進出口稅率和貿(mào)易戰(zhàn)略,減少出口量,增加進口量,提高國際貿(mào)易隱含能凈輸入量在隱含能輸入總量中所占的份額;另一方面,政府部門在促進產(chǎn)業(yè)向周邊省市轉(zhuǎn)移時,也需要制定相關(guān)政策,促進相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)移和擴散,提高周邊省市的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和資源環(huán)境績效,減輕區(qū)域性資源環(huán)境壓力.3結(jié)論3.1非金屬礦物