绍兴市能源利用效率实证研究.docx
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绍兴市能源利用效率实证研究
绍兴市能源利用效率实证研究
内容提要:
能源是经济发展的血液,是社会运行的动力,绍兴市能源极其匮乏,而能耗相对较高,本文通过追溯能源利用效率的热力学理论,分析绍兴市能源利用现状,建立数学模型从三大产业层面、工业内部各行业层面的视角剖析能源利用效率的影响因素,运用实证研究的方法得出模型结论,并据此提出建立能源预警机制,推进结构节能、技术节能、管理节能,营造节能降耗氛围的对策举措,以促进绍兴能源利用效率的提高。
能源是经济发展的血液,是社会运行的动力。
绍兴市能源极其匮乏,而能耗相对较高,近年来,随着国民经济的快速发展,绍兴能源需求较快增长,能源“瓶颈”日益显现,提高能源利用效率显得尤为重要。
本文通过溯源能源效率理论,分析绍兴能源利用效率现状,建立数学模型剖析能效影响因素,评价能源供需形势,并就提高能源利用效率、促进能源与绍兴经济协调发展提出对策建议。
一、能源利用效率的理论溯源
热力学第一定律的基本观念是“物质不灭,能量守恒”,认为运动着的物质的永远循环是宇宙的最终结论,世界总的方向是从无序向有序发展,地球上的资源和能源将随着技术的进步“取之不尽,用之不竭”。
1850年,德国科学家克劳修斯总结并表述了热力学第二定律,即熵定律(加入的热量/绝对温度=熵),认为:
热可以自发地从高温转向低温,而不会自发地从低温转向高温。
能量虽然守恒,但质量却发生变化,熵会自发地越来越增加,而不会自动减少。
热向更低的温度散去,直到绝对温度-273oC,一旦散去将难以聚合,能量的大趋势是从有序向无序发展。
进入20世纪,比利时科学家普里高津对热力学第二定律进行了广泛的延伸,创立了著名的“耗散结构理论”,不仅能源科学进一步证实了这一定律,资源学家也相信,尽管物质不灭,但资源的品位将逐渐失去,最终将无法再次利用;宇宙天文学家肯定地认为:
对于太阳和地球,熵定律是一切自然定律中的最高定律;物理学家也发现时间是不可逆的,如同熵增加的过程不可逆一样,时间最终指向熵的增加;生物学家发现生命的过程也在熵定律的涵盖下,生命逝去的过程恰恰就是一个熵增的过程;而环境学家也认为熵增加是地球环境面临的规律性问题。
熵定律显示:
物质不灭,但质量在递减,能量守恒,但品位在下降,运动着的物质是具有方向性的,它不能永远周而复始。
而物质的循环将存在疆界,任何事物都会有终结的一日。
人们虽然无法逆转熵的方向,就像无法逆转时间一样,但是可以减缓熵增加的速度和过程,通过对自身生活方式和行为模式的调整和约束,通过科学技术与社会观念的进步与发展,来减缓有效资源和有效能量的耗散速度,提高能源利用效率,促进经济社会的可持续发展。
二、绍兴市能源利用效率现状
(一)能源效率概念
1、能源效率的定义
能源效率(EnergyEfficiency)即能源使用效率,或简称为能效。
按照世界能源委员会在1995年出版的《应用高技术提高能效》中的定义,“能源效率”的提高指的是能源转换设备,如家用电器等,由于技术的更新,在使用较少的能源下而能提供同样的能源服务(如照明、加热等)。
与“能源效率”密切相关的另一个概念是“节能”。
按照世界能源委员会1979年提出的定义,节能是“采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施,来提高能源资源的利用效率。
”即通过一些技术的应用提高了能源效率或减少了能源浪费,就是节能。
节能的目的是降低能源强度(单位产值能耗),在能源系统的所有环节,包括开采、加工、转换、输送、分配到终端利用,从经济、技术、法律、行政、宣传、教育等方面采取有效措施,来消除能源的浪费。
实际上,从国际权威机构对“能源效率”和“节能”分别给出的定义来看,两者的涵义是一致的。
这两个概念的提出是随着技术的进步、人们思想观念的变化、气候变化影响的加剧和能源规划的不同目标而形成的。
一些西方发达国家的能源发展规划大体经历了四个时期,第一个时期的减能阶段始于20世纪70年代的能源危机,目标是减少能源的使用量,控制能源消费总量的上升趋势;第二个时期的能源守恒阶段产生于80年代末期,期望在总能源消费量基本不增长的情况下发展经济;第三个时期是90年代的提高能效阶段,目标就是提高能源利用效率;第四个时期为最近几年产生的气候变化影响下的能源规划,主要目标是降低温室气体的排放。
因此,提高能效有别于早期的减能,后者是通过节约和缩减来应付能源危机,在减少能源使用量的同时,也降低了能源服务质量(如调高室内制冷温度)或牺牲了舒适度。
这种减能手段一般只是一种应急措施。
目前,国际上普遍强调通过技术进步来提高能源效率,以增加效益,保护环境。
2、能源效率指标
衡量一个国家或地区的综合能源效率指标可用单位GDP能源消耗量来表示;部门或行业的能源效率指标分为经济指标和物理指标,经济指标为单位产值能耗,物理指标是指排除价格等经济因素影响的指标,具体为热效率指标和单位产品(或单位服务)能耗。
GDP能耗通常以吨标准煤/万元来表示,一个国家或地区的单位产值能耗,通常以单位国内生产总值所消耗的能源数量来表示,它反映了经济对能源的依赖程度,以及能源利用的效率和效益。
(二)绍兴市能源利用特点
1、能源供需缺口巨大,高度依赖外调。
受区域性地质资源结构的限制,绍兴市的一次能源十分匮乏,水电、沼气的产量微乎其微,太阳能的使用也正处推行阶段。
而能源需求则逐年上升,由此产生巨大供需缺口。
2005年,能源消费基本上依赖外调,随着经济的发展和人民生活水平的提高,需求缺口还将逐渐扩大,致使能源供应受国内、国际市场波动的影响较大。
2、能耗处于增长阶段,总量规模扩大。
就总体而言,绍兴是能源消费大市,2005年能源消费总量达到1507万吨标准煤,比上年增长2.9%,单位GDP能耗达1.04吨标准煤/万元,能耗总量、能源强度均居浙江省第三位,而绍兴经济总量居浙江省第四位;就微观经济主体而言,绍兴是纺织强市,是中国轻纺之乡,拥有规模以上纺织企业1683家以及与之配套的众多热电企业,在能耗上体现出典型的“轻纺不轻”,全市年能耗在1万吨标准煤以上的企业160家,5000吨标准煤以上1万吨以下的企业121家,累计家数居浙江省第2位,仅次于杭州。
3、能源消费以煤为主,环境污染严重。
绍兴煤炭主要由企业直接从山西、内蒙等地采购,通过铁路、海运、内河以及公路运输,煤炭消费主要为热电企业发电和供热投入。
2005年,绍兴规模以上企业煤炭消费总量达1186.85万吨,占总能源消费的69.5%,原煤燃烧造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%以上,二氧化硫排放形成的酸雨率已达88.9%。
4、工业用能居高不下,结构调整艰巨。
2005年,一、二、三产业和居民生活用能分别占能源消费总量的0.71%、82.76%、11.04%、5.49%,其中工业用能占81.24%,单位工业增加值能耗强度达到1.55吨标准煤/万元。
规模以上企业综合能源消费增长明显,调整经济结构任务艰巨。
5、消费弹性系数偏高,增长代价较大。
2005年,绍兴能源消费弹性系数为0.36,电力消费弹性系数为1.49,规模以上煤炭消费弹性系数为0.49,均处于较高值域,能源消费弹性系数是反映社会经济发展与能源消费增长之间制约关系的综合性指标。
相关数据表明,近年来绍兴经济的高速增长,是以能源消费总量的高增长为代价的,社会经济总量的发展必将带来能源消费总量规模的不断扩大。
三、基于结构份额和效率份额的能源强度分析方法
反映能源效率的各项物理指标计算比较复杂,需要大量的动态数据,由于数据资料的限制,难以精确计算,再加上本文主要研究的是绍兴市的总体能源效率和部门及行业的综合能源效率,因此,在本文中,选取了衡量一个国家或地区的综合能源效率指标——单位产值能耗(即能源强度)来分析绍兴的能源效率,并通过模型进行分析,以产业层次和行业层次来量化绍兴市能源强度的各个影响因素。
(一)模型分析
其中:
表示能源消费量(万吨标准煤),
表示国内生产总值(亿元人民币),将
和
分别按照三次产业进行分解,即
。
由此将
进行分解,得到:
其中:
表示第
次产业的能源强度
表示第
次产业产值占国内生产总值的比重
由
,可以看出总体能源强度取决于两个因素,一个因素是各产业的能源强度,反映了各产业能源利用效率的高低;另一个因素是产业结构,反映了各产业在国民经济总量中所占的比重。
通过数据的关联性分析,我们发现,许多因素都与能源强度下降之间存在着相关性,比如市场化程度、国际贸易量、固定资产投资量等等。
但实际上这些因素都是通过影响产业结构或各产业能源强度的变化进而间接地影响整体能源强度的变化。
因此,对能源强度的分析,首先应该着眼于对产业结构以及产业能源效率变化对能源强度影响的分析。
令
表示第
期的能源强度,
表示基期的能源强度。
则有
,
,
。
为了分析结构变化和效率变化对能源强度的影响份额,将
进行分解:
,
由此,能源强度的变化可以分解为:
,
其中,
表示由于第
次产业在总产出中所占的比重变化导致总体能源强度的变化量,
表示由于整体经济结构的变化导致总体能源强度的变化量,则能源强度变化中的结构份额为:
,
(1)
表示由于第
次产业能源利用效率变化而导致总体能源强度的变化量,
表示由于全部产业能源利用效率的变化而导致的总体能源强度的变化量,则能源强度变化中的效率份额为:
,
(2)
如要计算第
年能源强度变化中的结构份额和效率份额,则取第
期为基期,第
年能源强度变化中的结构份额为:
,
(3)
第
年能源强度变化中的效率份额为:
,
(4)
能源强度变化中的结构份额
(1)和效率份额
(2)分别表示了从基期以来总体能源强度变化总量中,经济结构变化和各产业能源效率提高分别提供的贡献率;当期的结构份额(3)和效率份额(4)则分别表示了经济结构变化和各产业能源效率变化的影响在当年能源强度变化幅度中所占的比重。
当结构份额(或效率份额)为正值时,说明经济结构的变化(或各产业能源效率的变化)对能源强度的影响力与能源强度的变化是同方向的;如果是负值,则表示其对能源强度的影响方向与能源强度的变化方向是相反的。
(二)产业层次的能源强度影响因素分析
利用上述模型分析三大产业的能源效率和结构变化对于总体能源强度的影响份额。
在该层次的分析中,把各产业都集约为一个部门,而不考虑产业内部各行业的结构变化,把一个产业内部各行业的结构变化所引起的总体能源强度的变化归到该产业能源效率的变化。
一个产业内部各行业的结构变化对产业能源强度的影响,将在下个层次中进行讨论。
在这个层次中,我们把国民经济分为第一产业、第二产业、第三产业。
由于居民的生活用能难以用能源强度这样的指标来衡量,因此,在分析中,没有考虑居民的生活用能。
表12004-2005年绍兴市三大产业能源强度(吨标准煤/万元)
年份
综合能耗(万吨标准煤)
增加值(亿元)
能源强度
一产
二产
三产
一产
二产
三产
一产
二产
三产
2004
5.81
1195.29
193.54
92.22
786.73
434.91
0.0630
1.5193
0.4450
2005
10.66
1247.27
166.40
93.06
873
481.41
0.1146
1.4287
0.3457
表1给出了基础数据,由上述的(3)式和(4)式可以计算出2005年能源强度变化中的结构份额和效率份额,见表2:
表2 绍兴能源强度变化中的结构份额与效率份额
年份
结构份额
效率份额
2005
-0.0892
1.0892
(三)工业内部行业层次的能源强度影响因素分析
表3绍兴规模以上工业部分行业综合能耗(吨标准煤)
指 标
2003年
2005年
主要工业行业占工业总能耗百分比(%)
95.0
96.2
饮料制造业
124300
88456
纺织业
2339778
3987233
造纸及纸制品业
45722
84730
化学原料及化学制品制造业
313803
380127
医药制造业
120529
151298
化学纤维制造业
145664
463800
塑料制品业
44155
155408
非金属矿物制品业
862910
1190791
有色金属冶炼及压延加工业
66069
89667
金属制品业
32040
38963
通用设备制造业
148406
135035
交通运输设备制造业
50046
86424
电气机械及器材制造业
36571
47898
通信设备、计算机及其他电子设备
35212
30940
电力、热力的生产和供应业
1898148
1998435
工业是能源消耗最多的部门,利用上述模型,分析一下工业内部各行业的结构变化和效率变化对工业能源强度的影响份额。
由于统计资料的限制,我们选取了2003年和2005年主要几个工业行业的用能情况,来分析这几个行业的结构变化和能源效率变化对整个工业能源强度的影响份额。
表4绍兴规模以上工业部分行业增加值(万元)
指 标
2003年
2005年
主要工业行业占工业增加值百分比(%)
83.7
85.3
饮料制造业
65354
81515
纺织业
1204488
2023766
造纸及纸制品业
36304
63054
化学原料及化学制品制造业
205875
371306
医药制造业
110973
171892
化学纤维制造业
206669
285354
塑料制品业
115476
289941
非金属矿物制品业
165001
208328
有色金属冶炼及压延加工业
114605
216439
金属制品业
58894
59459
通用设备制造业
301939
563307
交通运输设备制造业
97152
152963
电气机械及器材制造业
176414
244717
通信设备、计算机及其他电子设备
54060
58166
电力、热力的生产和供应业
287775
310925
表5绍兴规模以上工业部分行业综合能源强度(吨标准煤/万元)
行 业
2003年
2005年
饮料制造业
1.90
1.09
纺织业
1.94
1.97
造纸及纸制品业
1.26
1.34
化学原料及化学制品制造业
1.52
1.02
医药制造业
1.09
0.88
化学纤维制造业
0.70
1.63
塑料制品业
0.38
0.54
非金属矿物制品业
5.23
5.72
有色金属冶炼及压延加工业
0.58
0.41
金属制品业
0.54
0.66
通用设备制造业
0.49
0.24
交通运输设备制造业
0.52
0.57
电气机械及器材制造业
0.21
0.20
通信设备、计算机及其他电子设备
0.65
0.53
电力、热力的生产和供应业
6.60
6.43
表3-表5给出了基础数据,由数学模型的(3)式和(4)式可以计算出2003-2005年期间工业能源强度变化中的结构份额和效率份额,见表6:
表6绍兴规模以上工业能源强度变化中的结构份额与效率份额
年份
结构份额
效率份额
2003-2005
0.9592
0.0408
(四)模型结论分析
以上计算结果表明:
从总体看,2004-2005年,产业能源效率的提高对总体能源强度的降低起到了积极的主导性影响,而三大产业之间的结构变化不利于节能,能耗较高的第二产业在国民经济中的份额增加,使得总体能源强度有上升的趋势。
从工业内部看,2003-2005年,能源强度的下降是由行业结构的调整和行业能源效率的提高共同作用造成的,较之于效率因素,结构影响更为明显。
主要是由于能耗较高的非金属矿物制品业中水泥行业整改力度加大,实施机立窑限期关闭,或改成回转窑。
能耗较高的热电企业前几年因煤价上涨,效益并不是很理想,在工业经济中占据份额下调,能耗相对较低的通用设备制造业、有色金属治炼及压延加工业、塑料制品业等经济份额上升,从结构上致使工业能源强度的下降。
而作为绍兴主导产业的纺织业近年来能源效率不升反降,尽管下降幅度不大,但由于纺织业一业独大,经济主体地位不可动摇,故而中和了部分行业能源效率提高对工业能源强度的正面作用,致使效率因素对工业的总体影响甚微。
综上所述,今后要提高总体能源效率,降低国民经济能耗强度,应从结构与效率两方面入手,通过调整三大产业结构、工业内部的行业结构,鼓励高产出、低能耗产业的发展,促进产业结构的优化升级,通过提高工业内部各行业、三大产业的能源效率,特别是降低主导产业纺织业的能源强度,从而提高总体能源效率。
四、提高能源利用效率的对策思考
1、加强能源监测,建立能源预警机制。
能源是一个地区经济增长和社会发展的重要物质基础,能源供应不足,将会给社会经济带来巨大的制约,前几年的“能源荒”已足以证明;能源供应过剩又将造成巨大的浪费,因此,加快完善能源供需监测,建立能源预警机制已刻不容缓。
一方面要监测能源供应,密切关注国内国际能源市场价格变化,及时发布能源预警信息,加强风险防患,保障绍兴经济社会发展所需的基本能源供应;另一方面要监测能源利用,把重点用能行业、企业纳入监测范围,掌握能源利用的基本情况,评估能源需求水平,建立能源预警机制,保障能源的充分利用和供应安全。
2、加快结构调整,着力推进结构节能。
根据模型结论,近年来,在工业内部,结构调整成为能耗下降的主因,而在三大产业之间,结构变化不利于节能。
今后,需继续扬优补劣,加大结构调整力度,切实转变经济增长方式,提高能源利用效率。
一是致力于产业结构升级。
承接工业化成熟发展积累的基础,适应产业结构的演进趋势,积极发展能源消耗少、环境污染小的现代服务业,重点发展商贸物流、文化产业、休闲旅游、现代金融、房地产业五大支柱产业,切实打造服务平台,激发潜在消费需求,促进经济健康增长。
二是致力于行业结构调整。
大力发展低能耗、高附加值的高新技术产业,继续限期整治水泥、印染等重点耗能行业,强制淘汰消耗高、污染大、质量差等落后生产能力、工艺和产品,严格控制新上高耗能、高污染项目。
三是致力于能源结构优化。
绍兴以煤炭为主的消费结构不仅给环境和运输带来很大压力,而且也不利于能源利用效率的提高,据有关敏感性分析,能源消费结构中煤炭的比重每下降1个百分点,相应的能源的需求总量下降1.1个百分点。
天然气平均利用效率比煤炭高30%,石油的利用效率比煤炭高23%,因此,在能源消费结构中,要逐渐降低煤炭的比重,积极开发应用清洁能源、可再生能源,优化能源品种结构,促进能源利用向高效化发展。
3、突出重点领域,扎实开展技术节能。
坚持“节能优先,效率为本”原则,突出节能降耗的重点领域,大力推行应用先进成熟的节能新技术、新工艺、新设备,提高能源利用效率。
结合绍兴实际,在工业节能上,要在印染行业重点推行余热回收利用及设备保温节能技术;在建材、医药化工等行业,采用余热余压利用技术实施余热回收;在电力拖动系统广泛应用变频调速技术,提高电机运行效率;同时,积极实施区域热电联产工程,将分散的小供热锅炉改造为热电联产机组,实施能源梯级利用,将高品位的能源满足高端需求,低品位的能源满足低端需求,有效利用资源,控制熵增速率。
在建筑节能上,要加强政府机构建筑物及公用设施、宾馆、商厦等的建筑节能改造,严格执行建筑节能标准,加大建筑节能技术和产品的推广力度,积极实施绿色照明工程,推广应用高效节电照明系统。
在交通节能上,要坚持公交优先战略,保证公共交通通行需要,通过提高通行效率来降低交通用能总量,率先执行国家有关交通工具能耗限值标准,通过技术进步、强化管理,做好交通节能工作。
4、引入节能机制,切实推动管理节能。
一要推行综合资源规划。
以提高能源效率为中心,将节约量作为资源纳入总体规划,引导资源合理配置。
二要做好电力需求侧管理。
通过能源政策调整,加强用电负荷调控,确保优势产业用电,保证均势产业用电,淘汰高耗能、高污染、低附加值的劣势产业。
三要探索合同能源管理。
克服节能新技术推广的市场障碍,促进节能产业化,为企业实施节能改造提供诊断、设计、融资、改造、运行、管理一条龙服务。
5、坚持政府主导,营造节能降耗氛围。
一要加强宣传教育。
营造人人知节能、事事重节能、时时讲节能的氛围,使节能成为一种自发自愿的行为,通过自组织过程,提高能源利用效率。
二要出台扶持政策。
节能是高度分散的二次投资活动,由于大多数企业的能源费用占其生产成本的比重很小,较高的能源成本也往往可以通过产品价格补偿,而对于消费者来说,能源效率通常不是其选购用能源设备的决定因素,因此,政府的经济激励政策显得尤为重要。
在日本,符合规定要求的企业节能投资的30%可以从应交所得税中抵扣,美国政府2001年给予购买节能家电的用户补偿总计1.13亿美元,每台高效冰箱的补贴达75-125美元。
政府可以探索对节能投资项目实行税收减免或者加速折旧的优惠政策,安排专项节能资金,支持企业节能典型示范工程,鼓励节能新技术、新产品的开发研究与应用,对生产节能新产品的企业,应视同高新技术企业给予税收优惠,以激励节能行为的推广。
三要实施考核评价。
将能耗指标作为地方党委政府领导班子和领导干部任期内贯彻落实科学发展观的重要考核内容,纳入各县(市、区)经济社会发展综合年度考核体系,真正起到考核导向作用,促进能源利用效率的提高。
(市统计局)
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