北京理工大学能源与环境政策研究中心北京理工大学能源与环境政策研究中心 Center for Energy & Environmental Policy Research, BITwww.ceep.net.cn能源经济学能源经济学第三章第三章 能源需求能源需求1目录目录3.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念3.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.3 能源要素替代能源要素替代3.4 能源需求预测建模能源需求预测建模2目录目录3.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念3.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.3 能源要素替代能源要素替代3.4 能源需求预测建模能源需求预测建模33.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念p3.1.1能源需求含义能源需求含义p3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构p3.1.3能源强度能源强度p3.1.4能源需求弹性能源需求弹性3.1.1能源需求含义能源需求含义p能源需求指消费者在各种可能的价格下，对能源资能源需求指消费者在各种可能的价格下，对能源资源愿意并且能够购买的数量。源愿意并且能够购买的数量。p与一般产品的需求一样，能源需求必须满足：与一般产品的需求一样，能源需求必须满足：购买欲望购买能力3.1.1能源需求含义能源需求含义p能源需求具有派生性能源需求具有派生性n绝对需求：人们对社会产品和服务的需求绝对需求：人们对社会产品和服务的需求n派生需求：由绝对需求派生派生需求：由绝对需求派生n能源可以转化为现代化生产过程中所必需的燃料和动力，能源可以转化为现代化生产过程中所必需的燃料和动力，或直接作为最基本的生产原料，为市场提供产品和服务或直接作为最基本的生产原料，为市场提供产品和服务p在其他条件不变时，能源需求水平会随产品需求水在其他条件不变时，能源需求水平会随产品需求水平变动而变动平变动而变动3.1.1能源需求含义能源需求含义n能源需求量：能源经济学基本概念，实际中很难准确能源需求量：能源经济学基本概念，实际中很难准确测度测度n能源消费量：有效能源需求的反映能源消费量：有效能源需求的反映n当能源供给充足，且无库存时当能源供给充足，且无库存时 能源消费量能源消费量= =能源需求量能源需求量能源需求量与能源需求量与能源能源消费量消费量3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构p能源需求总量能源需求总量指所研究的一定范围内各品种能源指所研究的一定范围内各品种能源需求量之和。如一次能源需求量，化石能源需求量需求量之和。如一次能源需求量，化石能源需求量等，通常能源需求量指的是一次能源需求量。等，通常能源需求量指的是一次能源需求量。p一国的能源需求总量由一国的能源需求总量由终端能源需求量、能源加工终端能源需求量、能源加工转换损失量和损失量转换损失量和损失量三部分构成。三部分构成。3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构按照按照OECD/IEA的定的定义，终端能源需求是端能源需求是终端用能端用能设备入口得入口得到的能源。到的能源。终端能源需求量等于一次能源消端能源需求量等于一次能源消费量减去能源加工、量减去能源加工、转化和化和储运运这三个中三个中间环节的的损失和能源工失和能源工业所用能源后的能源量。所用能源后的能源量。 中中间环节损失包括失包括选煤和型煤加工煤和型煤加工损失，失，炼油油损失，油气田失，油气田损失，失，发电、电厂供厂供热、炼焦、制气焦、制气损失，失，输电损失，煤炭失，煤炭储运运损失，油气运失，油气运输损失。失。 中国能源平衡表中国能源平衡表计算得出的算得出的终端能源需求量端能源需求量远高于按照国高于按照国际通行准通行准则计算算得出的数量。得出的数量。3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构能源能源损失量：指一定失量：指一定时期内能源在期内能源在输送、分配、送、分配、储存存过程中程中发生的生的损失和由客失和由客观原因造成的各种原因造成的各种损失量，不包失量，不包括各种气体能源放空、放散量。括各种气体能源放空、放散量。 能源加工能源加工转换损失量：指一定失量：指一定时期内全国投入加工期内全国投入加工转换的各种能源数量之和与的各种能源数量之和与产出各种能源出各种能源产品之和的差品之和的差额，是是观察能源在加工察能源在加工转换过程中程中损失量失量变化的指化的指标。3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构p能源需求结构：能源需求总量中各能源品种所占能源需求结构：能源需求总量中各能源品种所占比例比例n主要发达国家已实现以煤为主向油气为主的能源需求结主要发达国家已实现以煤为主向油气为主的能源需求结构转换构转换n世界平均能源需求结构中，以石油为主的液体能源比重世界平均能源需求结构中，以石油为主的液体能源比重约约38%38%n中国中国“富煤贫油少气富煤贫油少气”，煤炭占比，煤炭占比70%70%左右，是少数几左右，是少数几个以煤为主的国家个以煤为主的国家3.1.2能源需求总量和能源需求结构能源需求总量和能源需求结构20182018年世界主要国家一次能源消费结构（）年世界主要国家一次能源消费结构（）引自BP（2019）国家国家石油石油天然气天然气煤炭煤炭核能核能水电水电可再生能源可再生能源美国美国39.9830.5413.788.362.844.51日本日本40.1621.9125.872.454.045.59德国德国34.9523.4420.505.321.1814.61英国英国40.0635.283.937.660.6412.43法国法国32.5115.143.4638.545.994.37加拿大加拿大31.9328.894.196.5725.442.98俄罗斯俄罗斯21.1354.2212.216.425.970.04印度印度29.546.1755.891.093.913.40巴西巴西45.6710.375.351.1929.487.95中国中国19.597.4358.252.038.314.38世界平均世界平均33.6223.8727.214.416.844.053.1.3能源强度能源强度p能源强度也称单位产值能耗或能源密集度（能源强度也称单位产值能耗或能源密集度（Energy Energy IntensityIntensity），是指一段时间内，某一经济行为体），是指一段时间内，某一经济行为体单位产值消耗的能源量。单位产值消耗的能源量。n单位：吨（或公斤）油当量（或煤当量）美元（或其单位：吨（或公斤）油当量（或煤当量）美元（或其它货币单位）它货币单位）n反映经济对能源依赖程度反映经济对能源依赖程度n反映经济行为体利用能源效率的状况反映经济行为体利用能源效率的状况 3.1.3能源强度能源强度p与能源强度相近似的还有一些反映能源技术效率的与能源强度相近似的还有一些反映能源技术效率的指标指标p能源强度的编制较容易，在实际中得到广泛应用能源强度的编制较容易，在实际中得到广泛应用 p国家能效比较时，注意剔除汇率对能源强度的影响国家能效比较时，注意剔除汇率对能源强度的影响 能源加工转换效率能源加工转换效率储运效率储运效率终端利用效率终端利用效率3.1.4能源需求弹性能源需求弹性p能源需求价格弹性能源需求价格弹性 p能源需求价格弹性：在其他条件不变时，能源价格的相对变动所引起的能源需求价格弹性：在其他条件不变时，能源价格的相对变动所引起的能源需求量的相对变动比率，即能源需求量的变化率与能源价格变化率能源需求量的相对变动比率，即能源需求量的变化率与能源价格变化率之比。之比。 l其中其中 为能源需求绝对量为能源需求绝对量l 为能源需求变动量为能源需求变动量l 为能源价格绝对量为能源价格绝对量l 为能源价格变动量为能源价格变动量l当当 时，时，3.1.4能源需求弹性能源需求弹性p能源需求价格弹性与一般产品需求价格弹性一样，能源需求价格弹性与一般产品需求价格弹性一样，一般为负值一般为负值 p短期能源需求总量和结构难以随价格的变化做出大短期能源需求总量和结构难以随价格的变化做出大的调整，能源需求价格弹性一般较小的调整，能源需求价格弹性一般较小 p长期能源需求总量和结构随价格调整的幅度会增加，长期能源需求总量和结构随价格调整的幅度会增加，即长期能源需求价格弹性相对较大即长期能源需求价格弹性相对较大 p能源需求价格弹性与收入水平有关，在收入较低阶能源需求价格弹性与收入水平有关，在收入较低阶段，对价格相对不敏感，随着生活水平的提高，对段，对价格相对不敏感，随着生活水平的提高，对价格敏感度随之提高价格敏感度随之提高3.1.4能源需求弹性能源需求弹性pCooper(2003)利用计量经济学模型和利用计量经济学模型和1979-2000年数据，年数据，对对23个国家长期和短期石油需求收入弹性进行了估计。个国家长期和短期石油需求收入弹性进行了估计。他建立的计量经济学模型如下：他建立的计量经济学模型如下：l其中其中 为人均原油消费量序列；为人均原油消费量序列；l 为实际原油价格序列为实际原油价格序列l 为实际人均收入序列为实际人均收入序列l 为残差序列为残差序列l 为短期价格需求弹性为短期价格需求弹性l 为长期需求价格弹性为长期需求价格弹性3.1.4能源需求弹性能源需求弹性原油需求价格弹性原油需求价格弹性人均石油人均石油消费增长率消费增长率人均实际人均实际GDP增长率增长率能源需求价格弹性能源需求价格弹性短期短期长期长期澳大利亚澳大利亚加拿大加拿大中国中国丹麦丹麦法国法国德国德国希腊希腊意大利意大利日本日本韩国韩国葡萄牙葡萄牙西班牙西班牙英国英国美国美国-0.3-1.33.6-2.5-1.5-1.42.2-0.4-1.08.33.01.3-1.1.-0.71.71.68.61.51.71.21.52.28.16.42.92.12.02.0-0.034-0.0410.001-0.026-0.069-0.024-0.055-0.035-0.071-0.0940.023-0.087-0.068-0.061-0.068-0.3520.005-0.191-0.568-0.279-0.126-0.208-0.357-0.1780.038-0.146-0.182-0.453来源：Cooper, 2003 3.1.4能源需求弹性能源需求弹性Cooper研究研究结果果显示：示：第一，无第一，无论长期期还是短期石油价格是短期石油价格弹性都是性都是负数，除中国和葡萄牙除外；数，除中国和葡萄牙除外；第二，第二，长期价格期价格弹性明性明显大于短期价格大于短期价格弹性，性，第三，能源需求第三，能源需求对价格来价格来说，总体是缺乏体是缺乏弹性的，但性的，但发达国家需求价格达国家需求价格弹性相性相对较大。大。3.1.4能源需求弹性能源需求弹性p能源需求交叉价格弹性：一种能源产品价格的相对变动所引起能源需求交叉价格弹性：一种能源产品价格的相对变动所引起的有关能源品种需求量的相对变动，其数学表达式为：的有关能源品种需求量的相对变动，其数学表达式为：l其中其中 为能源品种为能源品种j j的需求绝对量的需求绝对量l 为能源品种为能源品种j j的需求变动量的需求变动量l 为能源品种为能源品种i i的价格绝对量的价格绝对量l 为能源品种为能源品种i i的价格变动量的价格变动量l当当 时，时，能源需求交叉价格弹性能源需求交叉价格弹性3.1.4能源需求弹性能源需求弹性p能源需求收入弹性能源需求收入弹性 p 能源需求收入弹性：在其他条件不变时，能源消费者收入能源需求收入弹性：在其他条件不变时，能源消费者收入的相对变动所引起的能源需求量的相对变动。数学计算公式的相对变动所引起的能源需求量的相对变动。数学计算公式为：为：l其中其中为能源消费者收入的变动量为能源消费者收入的变动量l为能源消费者收入的绝对量为能源消费者收入的绝对量l当当时，时，p能源需求收入弹性系数与一国的经济技术发展水平，产业结能源需求收入弹性系数与一国的经济技术发展水平，产业结构、能源需求结构和消费习惯等有密切关系。构、能源需求结构和消费习惯等有密切关系。3.1.4能源需求弹性能源需求弹性 1，表明能源需求增，表明能源需求增长率快于率快于经济增增长率，率，经济增增长为一种粗放式增一种粗放式增长； =1，能源需求增，能源需求增长与与经济增增长同步；同步；0 1，能源需求增，能源需求增长率低于率低于经济增增长率率; 0，表明，表明经济增增长，能源消，能源消费不不仅不增加，反而减少，不增加，反而减少，这是一种可喜的局面，意味着是一种可喜的局面，意味着能源效率的极大提高，能源效率的极大提高，节能效果能效果显著。著。能源需求收入能源需求收入弹性性 与能源需求与能源需求弹性系数不同性系数不同能源需求能源需求弹性系数反映性系数反映经济总量量对能源的依能源的依赖程度程度能源需求收入能源需求收入弹性系数反映人均水平上，性系数反映人均水平上，经济（或收入）（或收入）对能源的依能源的依赖程度。程度。 3.1.4能源需求弹性能源需求弹性p能源需求弹性系数与能源强度能源需求弹性系数与能源强度 p能源需求弹性系数大于能源需求弹性系数大于1，能源强度上升，能源需求弹性系数，能源强度上升，能源需求弹性系数等于等于1，能源强度不变，能源需求弹性系数小于，能源强度不变，能源需求弹性系数小于1，能源强度下，能源强度下降。降。p例如，由能源需求弹性系数例如，由能源需求弹性系数=1，根据定义可得，根据定义可得l其中其中为为t-1和和t时期能源需求量，时期能源需求量，l为为t-1和和t时期的经济总量。时期的经济总量。化简得，化简得，即即t-1时期能源强度等于时期能源强度等于t时期能源强度。时期能源强度。3.1.4能源需求弹性能源需求弹性长期弹性长期弹性p设设为煤炭需求量序列，为煤炭需求量序列，为收入变量序列，通常用为收入变量序列，通常用人均实际收入反映，人均实际收入反映，和和分别为煤炭，石分别为煤炭，石油，天然气价格序列，建立如下计量模型：油，天然气价格序列，建立如下计量模型：p检验残差序列的单位根：检验残差序列的单位根：p可获得如下关系：可获得如下关系：p模型中的系数模型中的系数与前文定义的有关弹性概念与前文定义的有关弹性概念一致，故它们分别表示煤炭需求的长期收入弹性、价格弹性以一致，故它们分别表示煤炭需求的长期收入弹性、价格弹性以及煤炭关于石油、天然气的交叉价格弹性。及煤炭关于石油、天然气的交叉价格弹性。3.1.4能源需求弹性能源需求弹性短期弹性短期弹性pEngle and Granger (1987)提出的协整关系的误差修提出的协整关系的误差修正模型可用下式估计：正模型可用下式估计： p与长期协整关系类似的是，误差修正模型中的系数与长期协整关系类似的是，误差修正模型中的系数 分别表示煤炭需求的短期收入弹性、价格弹分别表示煤炭需求的短期收入弹性、价格弹性和煤炭需求关于石油、天然气价格的交叉弹性。性和煤炭需求关于石油、天然气价格的交叉弹性。p误差修正项的系数误差修正项的系数 表示任意波动所导致的煤炭需表示任意波动所导致的煤炭需求对长期均衡偏离的调整速度求对长期均衡偏离的调整速度案例分析案例分析利用弹性的计算方法估计我国煤炭需求利用弹性的计算方法估计我国煤炭需求的长期、短期弹性的长期、短期弹性名义人均名义人均GDP 人均实际人均实际GDP26变量变量含义含义LTC年人均煤炭消费量的对数年人均煤炭消费量的对数LRG年年人人均均实实际际国国内内生生产产总总值值（按按1995 年年不不变变价价格格计计算）的对数算）的对数LPC煤炭价格指数煤炭价格指数 (1990=100) 的对数的对数LPO石油价格指数石油价格指数 (1990=100) 的对数的对数p平稳性检验结果平稳性检验结果p协整性检验结果协整性检验结果27案例分析案例分析序列检验序列检验变量水平值一阶差分LTCt -2.3514 -4.1771*LRGt -1.3431-3.7475*LPCt -0.3380-3.0722 *LPOt -0.3260 -3.0508*协整方程个数特征值似然比统计量5%临界值1%临界值 r =0 * 0.9724 179.2155 68.52 76.07 r =1 * 0.9109 96.6883 47.21 54.46 r =2 * 0.6762 41.0724 29.68 35.65 r =3 0.4160 15.1305 15.41 20.04 r =4 0.1131 2.7592 3.76 6.65长期协整方程长期协整方程p煤炭收入的煤炭收入的长期期弹性性为正（正（ 0.519 ），价格），价格弹性性为负 (-0.960) ，石油与煤炭的交叉价格，石油与煤炭的交叉价格弹性性为正正 (0.574) p煤炭需求关于收入、价格和石油价格变化从长期来看都是缺煤炭需求关于收入、价格和石油价格变化从长期来看都是缺乏弹性的乏弹性的p煤炭需求关于煤炭价格变化近似于同比例变化煤炭需求关于煤炭价格变化近似于同比例变化p收入增加和石油价格上涨所导致的煤炭需求增加的相对比例收入增加和石油价格上涨所导致的煤炭需求增加的相对比例小于收入和石油价格变化的比例。小于收入和石油价格变化的比例。p煤炭需求结构突变也导致了这种长期协整关系的调整煤炭需求结构突变也导致了这种长期协整关系的调整28短期误差修正模型短期误差修正模型因因变量变量 D(LTC)变量变量系数系数t- 统计量统计量概率D(LRG)0.60141.95380.0656D(LPC)0.06100.50110.6221D(LPO)-0.0215-0.29940.7679VECM(-1)-0.3061-8.20430.0000C-0.0234-0.88250.3885R- 平方平方0.8404调整后的调整后的 R- 平方平方0.8068D.W. 统计量统计量2.475329目录目录3.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念3.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.3 能源要素替代能源要素替代3.4 能源需求预测建模能源需求预测建模303.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.2.1经济增增长3.2.2社会社会发展展3.2.3产业结构及部构及部门能源能源强度度3.2.4能源价格能源价格3.2.5能源技能源技术与管理与管理3.2.1经济增长经济增长p经济增长是推动能源需求总量增加的首要因素经济增长是推动能源需求总量增加的首要因素n当世界经济稳步增长时，随着生产规模的扩大，能源要当世界经济稳步增长时，随着生产规模的扩大，能源要素的需求量会增加；生产导致的劳动量增加使居民的收素的需求量会增加；生产导致的劳动量增加使居民的收入增加，生活能源使用量必然相应增加入增加，生活能源使用量必然相应增加n当世界经济发展不景气时，各行业相对缩小生产规模，当世界经济发展不景气时，各行业相对缩小生产规模，导致作为原材料的能源需求量减少；由于各部门生产规导致作为原材料的能源需求量减少；由于各部门生产规模缩小，或减少了雇佣劳动力，或缩短了工作时间，或模缩小，或减少了雇佣劳动力，或缩短了工作时间，或降低了工作强度，这些变化使得居民收入也随之减少，降低了工作强度，这些变化使得居民收入也随之减少，减少了居民对生活能源的使用。减少了居民对生活能源的使用。 工业革命以来的世界经济和能源消费工业革命以来的世界经济和能源消费部分国家部分国家GDP和能源消费量和能源消费量 单位：千亿美元（单位：千亿美元（2010年不变价），亿吨油当量年不变价），亿吨油当量引自BP（2019），联合国网站统计数据库（联合国，2019）。国家国家年份年份1985199520052010201520162017美国美国GDP76.42102.17143.32149.92167.10169.72173.49能源消费量17.2420.6922.9722.2322.1322.1322.22日本日本GDP37.0150.6456.7257.0059.9660.5361.58能源消费量3.775.015.315.054.534.514.55德国德国GDP21.8428.4132.1434.1737.1838.0238.84能源消费量3.663.383.383.283.233.283.34英国英国GDP13.5817.7124.0324.5327.2027.6828.16能源消费量2.042.182.322.151.951.931.93法国法国GDP16.0420.2025.3726.4327.8128.1428.75能源消费量2.012.392.652.562.422.382.37意大利意大利GDP15.0018.6621.5921.2520.6220.8621.19能源消费量1.391.641.881.741.531.551.56印度印度GDP3.716.4911.9016.7022.9024.5326.17能源消费量1.352.523.955.396.907.197.50中国中国GDP5.6614.7935.7061.0189.0895.07101.59能源消费量5.308.9118.0324.9230.1030.4731.39世界世界GDP318.26422.47582.58661.46758.40776.69800.50能源消费量71.5485.66108.88121.00130.46132.29134.753.2.1经济增长经济增长p不同国家或同一国家不同经济发展阶段，经济增长对能不同国家或同一国家不同经济发展阶段，经济增长对能源需求的影响是不同的，一般可以用能源需求的弹性系源需求的影响是不同的，一般可以用能源需求的弹性系数定量反映经济增长对能源需求总量的影响程度。数定量反映经济增长对能源需求总量的影响程度。p通常情况下，发达国家能源需求的弹性系数较小，而发通常情况下，发达国家能源需求的弹性系数较小，而发展中国家能源需求弹性系数相对较大展中国家能源需求弹性系数相对较大(王文平等王文平等, 2007)。p能源需求和经济增长之间的定量关系，可用扩展能源需求和经济增长之间的定量关系，可用扩展CobbDouglas生产函数描述生产函数描述R R：能源投入量：能源投入量r r：产出对能源的：产出对能源的弹性系数弹性系数3.2.2社会发展社会发展 p人口总量人口总量 n直接需求（直接需求（炊事，照明，取暖等用燃料炊事，照明，取暖等用燃料）n间接需求（间接需求（购买的小汽车，衣服，食品等消耗的能源购买的小汽车，衣服，食品等消耗的能源）1860-2010年世界人均一次能源消费水平变化趋势年世界人均一次能源消费水平变化趋势资料来源：张雷，蔡国田，2005；BP (2019)。1750-1850年，人均能源消费年均增速为1.4%；1860-1960年，人均能源消费年均增速为2.56%；1960-2010年，人均能源消费年均增速为1.15%；3.2.2社会发展社会发展 p社会人口结构变化社会人口结构变化 n城市居民和农村居民的能源利用方式和消费水平有很城市居民和农村居民的能源利用方式和消费水平有很大差异大差异n城市化会增加人口对能源的需求城市化会增加人口对能源的需求 3.2.3产业结构及部门能源强度产业结构及部门能源强度p不同的产业结构，其能源需求不同，甚至差别很大不同的产业结构，其能源需求不同，甚至差别很大p在现有技术水平下，在现有技术水平下， 产业结构的变动决定了能源产业结构的变动决定了能源利用效率的高低，无论长期还是短期，产业结构的利用效率的高低，无论长期还是短期，产业结构的调整都会影响能源需求量和需求结构的变化；调整都会影响能源需求量和需求结构的变化； p例如，例如，19932005年期间，我国工业部门内部轻工年期间，我国工业部门内部轻工业和重工业结构变化对能源需求的影响大致为，重业和重工业结构变化对能源需求的影响大致为，重工业比例每增加一个百分点，能源需求量增加约工业比例每增加一个百分点，能源需求量增加约1000万吨标准煤（万吨标准煤（齐志新等，齐志新等，2007）。）。3.2.3产业结构及部门能源强度产业结构及部门能源强度p产业结构对能源需求产生重要影响的主要原因：不产业结构对能源需求产生重要影响的主要原因：不同产业部门单位产值需求的能源数量，即部门能源同产业部门单位产值需求的能源数量，即部门能源强度相差较大。强度相差较大。p一般来说，第二产业属于高耗能产业，能源强度相一般来说，第二产业属于高耗能产业，能源强度相对较高；第三产业能源强度相对较低。对较高；第三产业能源强度相对较低。p按照产业结构升级理论，在经济水平发展到一定程按照产业结构升级理论，在经济水平发展到一定程度以后，第二产业的主导地位应该逐渐向第三产业度以后，第二产业的主导地位应该逐渐向第三产业过渡，从而整个经济的能源强度趋于下降。过渡，从而整个经济的能源强度趋于下降。 3.2.3产业结构及部门能源强度产业结构及部门能源强度若干国家三次产业若干国家三次产业GDPGDP结构变动趋势结构变动趋势（%）资料来源：根据国际统计年鉴(1995)、国际统计年鉴(2011)、国际统计年鉴20162017年整理所得。国别国别产业产业19902000201020152016印度印度第一产业第二产业第三产业31.029.040.023.026.051.016.228.455.417.430.052.617.428.853.8日本日本第一产业第二产业第三产业2.542.055.51.530.068.51.528.070.51.226.972.01.128.970.0韩国韩国第一产业第二产业第三产业8.743.447.94.438.157.52.636.461.02.338.059.72.238.659.2英国英国第一产业第二产业第三产业0.925.373.80.721.178.20.720.279.20.619.280.2中国中国第一产业第二产业第三产业27.141.631.314.745.539.89.544.645.99.040.550.58.639.851.6中国各产业部门的能源需求比重中国各产业部门的能源需求比重（）（）引自国家统计局能源统计司（2017）。工业部门能源需求比重很高工业部门能源需求比重很高交通部门用能显著增长交通部门用能显著增长行业行业1995年年2000年年2005年年2009年年2010年年2011年年2012年年2013年年2014年年2015年年2016年年农、林、牧、渔、水利业农、林、牧、渔、水利业4.22.92.62.12.02.01.91.91.91.92.0工业工业73.370.171.972.572.571.870.869.869.468.066.6采掘业采掘业7.67.04.84.95.86.16.15.75.44.54.0制造业制造业59.755.160.561.560.359.258.357.357.557.055.6其中：其中：石油加工、炼焦及核燃料加工业石油加工、炼焦及核燃料加工业4.25.44.85.25.04.74.74.64.75.45.2化学原料及化学制品制造业化学原料及化学制品制造业12.19.611.010.010.210.510.610.611.211.411.2黑色金属冶炼及压延加工业黑色金属冶炼及压延加工业14.114.017.119.418.516.716.816.516.314.914.2非金属矿物制品业非金属矿物制品业10.07.810.09.19.09.99.48.88.68.07.5电力、煤气及水生产和供应业电力、煤气及水生产和供应业6.08.06.66.16.46.66.46.86.56.57.0建筑业建筑业1.01.51.31.41.51.61.61.71.81.81.8交通运输、仓储和邮政业交通运输、仓储和邮政业4.57.87.37.37.57.78.18.48.58.99.1批发、零售业和住宿、餐饮业批发、零售业和住宿、餐饮业1.52.22.32.22.22.42.52.52.62.72.8其他行业其他行业3.44.24.04.14.24.44.64.74.75.15.3生活消费生活消费12.011.410.510.510.110.210.510.911.111.712.43.2.4能源价格能源价格 p能源市场的市场化程度越高，能源价格对能源需求能源市场的市场化程度越高，能源价格对能源需求的影响也越大的影响也越大 p一般情况下，能源价格与能源需求二者之间呈反向一般情况下，能源价格与能源需求二者之间呈反向关系，即能源价格上涨，能源需求减少；反之，能关系，即能源价格上涨，能源需求减少；反之，能源价格下跌，能源需求增加。源价格下跌，能源需求增加。3.2.4能源价格能源价格p除对能源需求总量产生影响外，能源价格波动还会除对能源需求总量产生影响外，能源价格波动还会对单位产出能耗产生影响，能源价格上升引致众多对单位产出能耗产生影响，能源价格上升引致众多高耗能产业的成本大幅度上升，促使节能设备的研高耗能产业的成本大幅度上升，促使节能设备的研发和投入使用，单位产出的耗能量（能源强度）将发和投入使用，单位产出的耗能量（能源强度）将不断下降。不断下降。p由于能源需求与机器设备（技术水平）有关，能源由于能源需求与机器设备（技术水平）有关，能源价格波动对当期能源需求的影响有限，这种影响通价格波动对当期能源需求的影响有限，这种影响通常有一个滞后期。常有一个滞后期。3.2.4能源价格能源价格p与能源资源的独特性相匹配，能源价格的不确定性与能源资源的独特性相匹配，能源价格的不确定性较一般经济产品价格不确定性大较一般经济产品价格不确定性大 p能源价格的不确定性除来自未来能源市场的不可预能源价格的不确定性除来自未来能源市场的不可预期性外，还体现在能源价值的不稳定性上期性外，还体现在能源价值的不稳定性上 p能源价格较高的不确定性，使得能源价格波动剧烈能源价格较高的不确定性，使得能源价格波动剧烈而频繁，一有风吹草动就会闻风而动，甚至完全脱而频繁，一有风吹草动就会闻风而动，甚至完全脱离供需基本面，这也使得能源价格对能源供需的调离供需基本面，这也使得能源价格对能源供需的调节作用大大减弱。节作用大大减弱。3.2.5能源技术与管理能源技术与管理 p能源技术进步和管理创新对能源需求和供给均会产能源技术进步和管理创新对能源需求和供给均会产生积极的影响生积极的影响如勘探开发领域内的能源技术进步如勘探开发领域内的能源技术进步n化石能源的可耗竭性的抑制作用化石能源的可耗竭性的抑制作用n更多地体现在需求结构优化、能源使用效率的提高以及更多地体现在需求结构优化、能源使用效率的提高以及开发可再生能源上。开发可再生能源上。p能源技术进步是能源需求结构优化调整的支撑能源技术进步是能源需求结构优化调整的支撑n两次重大的能源需求结构转换两次重大的能源需求结构转换 n碳捕获与封存技术（碳捕获与封存技术（CCSCCS）以及交通运输用能模式系统技）以及交通运输用能模式系统技术术 3.2.5能源技术与管理能源技术与管理p能源技术进步是提高能源使用效率的核心和关键能源技术进步是提高能源使用效率的核心和关键n通过直接减少能源需求，提高能源使用效率。通过直接减少能源需求，提高能源使用效率。如超超临界如超超临界火力发电技术，机组热效率能够达到火力发电技术，机组热效率能够达到45%45%左右，据测算，如果我国左右，据测算，如果我国燃煤发电厂热效率都达到燃煤发电厂热效率都达到45%45%的水平，按的水平，按20062006年全国火电发电量计年全国火电发电量计算，相当于全年可以少烧约算，相当于全年可以少烧约2 2亿吨标准煤，减少二氧化碳排放约亿吨标准煤，减少二氧化碳排放约5. 5. 4 4亿吨。亿吨。n节能灯的使用，建筑中的保温外墙等由新技术生产的新节能灯的使用，建筑中的保温外墙等由新技术生产的新材料，新产品也可以达到节约能源的目的材料，新产品也可以达到节约能源的目的3.2.5能源技术与管理能源技术与管理p管理制度创新通过对耗能产品制定科学的耗能标管理制度创新通过对耗能产品制定科学的耗能标准；准；p办公场所、营业场所耗能设施的管理制度建设等，办公场所、营业场所耗能设施的管理制度建设等，规范企业生产行为，降低能耗；规范企业生产行为，降低能耗；p引导顾客树立节能意识，主动使用高能效产品，引导顾客树立节能意识，主动使用高能效产品，节约能源。节约能源。n例：美国例：美国“能源之星能源之星”计划计划 其他因素其他因素p季节与气温变化季节与气温变化p能源政策能源政策p消费者的主观偏好消费者的主观偏好p消费习惯消费习惯p替代产品的价格替代产品的价格 p目录目录2.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念3.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.3 能源要素替代能源要素替代3.4 能源需求预测建模能源需求预测建模483.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求为此，为此，本章本章从从全要素生产率核算全要素生产率核算的视角给出经济系统的分析的视角给出经济系统的分析框架，用于分析要素替代、能源需求、经济增长、经济结构、框架，用于分析要素替代、能源需求、经济增长、经济结构、技术进步的关系。技术进步的关系。49经济增增长的源泉的源泉要素投入增要素投入增长资本本劳动自然自然资源等源等全要素生全要素生产率增率增长人力人力资本本积累等累等3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p在有关经济增长质量的理论讨论或者经济增长源泉的核算在有关经济增长质量的理论讨论或者经济增长源泉的核算实践中，大多应用产出实践中，大多应用产出- -资本资本- -劳动的研究范式，即劳动的研究范式，即全要素全要素生产率增速等于经济增速减去资本和劳动力投入增速的加生产率增速等于经济增速减去资本和劳动力投入增速的加权和权和 。p这类核算方法一般较少考虑产业结构，投入要素中只包括这类核算方法一般较少考虑产业结构，投入要素中只包括资本和劳动，并隐含假设自然资源或能源对经济增长没有资本和劳动，并隐含假设自然资源或能源对经济增长没有影响。影响。503.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p经济增长的过程也是部门结构演进的过程，它植根于现代技经济增长的过程也是部门结构演进的过程，它植根于现代技术所提供的生产函数的积累扩散中；这些发生在技术和组织术所提供的生产函数的积累扩散中；这些发生在技术和组织中的变化只能从部门角度加以研究；离开了部门分析，就无中的变化只能从部门角度加以研究；离开了部门分析，就无法解释增长为什么会发生法解释增长为什么会发生(Rostow, 1959)。p研究能源需求，离不开经济总量，更离不开经济结构；总量研究能源需求，离不开经济总量，更离不开经济结构；总量是形式，结构是内容。是形式，结构是内容。513.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p为便于同时从技术进步和产业结构变化来讨论经济为便于同时从技术进步和产业结构变化来讨论经济增长与对能源需求的关系，与总和生产率核算方法增长与对能源需求的关系，与总和生产率核算方法不同，这里采用部门生产率核算方法：不同，这里采用部门生产率核算方法： Y-KLEM（产出资本、劳动、能源、原材料）（产出资本、劳动、能源、原材料）523.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求53对于一定时期的某生产部门对于一定时期的某生产部门 ，总产出为，总产出为 ， 需要投入需要投入四大类生产要素：资本（四大类生产要素：资本（ ）、劳动（）、劳动（ ）、各类能源）、各类能源 、原材料（、原材料（ ），该部门的），该部门的生产函数生产函数可以表示为：可以表示为：其中其中 表示部门表示部门 的技术水平，这里认为技术进步是希克斯的技术水平，这里认为技术进步是希克斯中性的（对于其他有偏型的技术进步，可以做类似地推导）。中性的（对于其他有偏型的技术进步，可以做类似地推导）。 函数函数 满足正则条件（正的、有限的、二次连续可微、严格满足正则条件（正的、有限的、二次连续可微、严格单调、严格拟凹）和一次齐次条件。可以认为单调、严格拟凹）和一次齐次条件。可以认为能源与其它生产能源与其它生产要素是弱可分离的要素是弱可分离的。3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求54p ，有有p于是生产函数可以表述为：于是生产函数可以表述为：3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求55p设设函数函数 也满足正则条件。对也满足正则条件。对上上式求全微分，式求全微分，其中，其中， 为要素为要素 的价格。的价格。则上式可以变换为则上式可以变换为3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求56这四个权系数为各类要素的成本份额这四个权系数为各类要素的成本份额3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求57p可以得到该生产部门可以得到该生产部门 的增长核算方程：的增长核算方程：p 表示部门表示部门 全要素生产率增长对该部门总产出增全要素生产率增长对该部门总产出增长的贡献。整个国民经济全要素生产率长的贡献。整个国民经济全要素生产率 的增长率的增长率等于各部门全要素生产率增长率的加权总和：等于各部门全要素生产率增长率的加权总和：3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求58p对于一个具体的生产部门对于一个具体的生产部门 ，能否降低单位产出能耗，取决，能否降低单位产出能耗，取决于在实现一定产出增长的同时，能否尽可能多地用全要素生于在实现一定产出增长的同时，能否尽可能多地用全要素生产率增长、资本增长、劳动增长和原材料增长去替代能源增产率增长、资本增长、劳动增长和原材料增长去替代能源增长。长。p而能否实现这种替代以及替代量有多大，除了该部门本身的而能否实现这种替代以及替代量有多大，除了该部门本身的技术约束以外（边际技术替代率），还取决于技术约束以外（边际技术替代率），还取决于能源与其它要能源与其它要素的相对价格水平变化和替代弹性。素的相对价格水平变化和替代弹性。p如果能源价格上涨，其它要素价格相对下降，则有利于降低如果能源价格上涨，其它要素价格相对下降，则有利于降低单位产出能耗，即节约能源优先于节约资本、劳动和原材料。单位产出能耗，即节约能源优先于节约资本、劳动和原材料。3.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p例如，在生铁生产中，需要同时消耗铁矿石和能源两类要素，例如，在生铁生产中，需要同时消耗铁矿石和能源两类要素，这两类要素存在一定的替代关系（替代弹性大于零）。生产这两类要素存在一定的替代关系（替代弹性大于零）。生产相同的一吨生铁，分别使用高品位和低品位的铁矿石作原料相同的一吨生铁，分别使用高品位和低品位的铁矿石作原料所消耗的能源是不同的。所消耗的能源是不同的。p如果铁矿石的价格偏高，钢铁企业可能倾向于多消耗能源，如果铁矿石的价格偏高，钢铁企业可能倾向于多消耗能源，少消耗铁矿石；如果铁矿石价格偏低，则可能倾向于少消耗少消耗铁矿石；如果铁矿石价格偏低，则可能倾向于少消耗能源，多消耗铁矿石。能源，多消耗铁矿石。p不仅能源与其它要素存在替代弹性，各类能源之间也存在一不仅能源与其它要素存在替代弹性，各类能源之间也存在一定的替代弹性，不同能源的产出弹性也是不同的。定的替代弹性，不同能源的产出弹性也是不同的。从能源效从能源效率的内涵来看，我们并不能简单地判断哪一种生产方案孰优率的内涵来看，我们并不能简单地判断哪一种生产方案孰优孰劣。孰劣。593.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p在一定的发展阶段内，由于各部门客观的技术经济约束，能在一定的发展阶段内，由于各部门客观的技术经济约束，能源与资本、原材料等生产要素替代性比较弱。对于一些部门，源与资本、原材料等生产要素替代性比较弱。对于一些部门，能源与资本甚至可能是互补关系，资本深化的过程就是能源能源与资本甚至可能是互补关系，资本深化的过程就是能源消费迅速增长的过程（例如工业化初期或中期阶段）。消费迅速增长的过程（例如工业化初期或中期阶段）。p因此，因此，对于一个具体的生产部门对于一个具体的生产部门 ，要实现该部门单位产出，要实现该部门单位产出能源消耗量下降，则应该更多地依靠全要素生产率增长对产能源消耗量下降，则应该更多地依靠全要素生产率增长对产出增长的贡献出增长的贡献，更多地依靠，更多地依靠 去代替去代替 ，这，这也体现了经济增长质量的转变。也体现了经济增长质量的转变。p各部门全要素生产率（各部门全要素生产率（ ）增长速度既包括具体的科）增长速度既包括具体的科技进步速度，也包括资源配置效率改善情况、政府职能定位技进步速度，也包括资源配置效率改善情况、政府职能定位情况等软因素。情况等软因素。603.3.1 要素替代与能源需求要素替代与能源需求p需要指出的是，需要指出的是，在不同的发展阶段，对于不同的部门，全要在不同的发展阶段，对于不同的部门，全要素生产率增长可能具有不同的有偏性。素生产率增长可能具有不同的有偏性。p例如，生产同样数量和质量的产品，企业通过引进一项新的例如，生产同样数量和质量的产品，企业通过引进一项新的生产工艺，可以节约大量劳动力和原材料，但节约能源较少，生产工艺，可以节约大量劳动力和原材料，但节约能源较少，甚至不节约能源。甚至不节约能源。p在这种情况下，可以通过相关的政策激励措施鼓励企业加强在这种情况下，可以通过相关的政策激励措施鼓励企业加强节能方面的技术引进或者研发力度。在工业化进程中，技术节能方面的技术引进或者研发力度。在工业化进程中，技术进步往往是能源消耗型的。进步往往是能源消耗型的。613.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性p能源与资本、劳动等要素的替代弹性、能源价格弹性对能源能源与资本、劳动等要素的替代弹性、能源价格弹性对能源效率有重要影响。效率有重要影响。p在不同的发展阶段、经济体制环境下，其在不同的发展阶段、经济体制环境下，其弹性值也有所不同弹性值也有所不同；甚至基于不同的假设，采用不同的模型与方法，得到的具体甚至基于不同的假设，采用不同的模型与方法，得到的具体结果也有所不同结果也有所不同。623.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性63p假设总产出为假设总产出为 ，有三种生产要素：，有三种生产要素：资本资本 、有效劳动、有效劳动 和和一次能源一次能源 ，其价格分别为，其价格分别为 ； 为时间为时间趋势变量，表示技术进步，可以是有偏的。成本是产量、价趋势变量，表示技术进步，可以是有偏的。成本是产量、价格和技术水平的函数：格和技术水平的函数： 。pTranslog成本函数可以表示为：成本函数可以表示为：3.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性64p成本函数满足以下条件：成本函数满足以下条件：（1 1）对价格线性齐次，即）对价格线性齐次，即 ， 有有于是，对于所有于是，对于所有 ，有，有（2 2）海赛矩阵）海赛矩阵 是对称的，即是对称的，即 3.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性65pTranslog函数可以视为任意函数的二次对数近似。函数可以视为任意函数的二次对数近似。假设假设 分别为资本、有效劳动、能源的投入量；分别为资本、有效劳动、能源的投入量； 分别为资本、有效劳动、能源在总成本中所占的份额。由分别为资本、有效劳动、能源在总成本中所占的份额。由Shephard引理引理 ， ， 可可以得到各种要素的成本份额方程：以得到各种要素的成本份额方程：3.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性66p由于由于 ，上式可以变换为：，上式可以变换为：p由于由于 ， 所以联立方程的自由度为所以联立方程的自由度为2，有一个是冗余的。，有一个是冗余的。给定资本、有效劳动、能源的价格和成给定资本、有效劳动、能源的价格和成本份额，以及技术水平，就可以根据任意两个方程组成的联本份额，以及技术水平，就可以根据任意两个方程组成的联立方程组估计出所有参数。立方程组估计出所有参数。3.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性p在计算两种要素间的替代弹性时，通常采用在计算两种要素间的替代弹性时，通常采用Allen 偏替代弹偏替代弹性性(Allen Partial Elasticity of Substitution, AES)。p其中，其中， 和和 分别为成本对价格的一阶和二阶偏导数。分别为成本对价格的一阶和二阶偏导数。 替代弹性是对称的，即替代弹性是对称的，即 。如果。如果 则表示则表示要素要素 i和和j是是AES替代的，如果替代的，如果 则表示要素则表示要素i 和和 j是是AES互补的。互补的。除了除了Allen 偏替代弹性以外，还有偏替代弹性以外，还有Morishima替替代弹性。代弹性。673.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性p在研究要素替代弹性时，在研究要素替代弹性时，成本函数要比生产函数更具优势成本函数要比生产函数更具优势(Binswanger, 1974)：68（1）对于生于生产者而言，要素价格是外生的，而要素投入量是可以者而言，要素价格是外生的，而要素投入量是可以决策的；决策的；（2）使用生）使用生产函数法求替代函数法求替代弹性性时需要求解逆矩需要求解逆矩阵，成本函数法，成本函数法则不需要；不需要；（3）使用生）使用生产函数函数时，要素投入量往往有，要素投入量往往有较强的共的共线性，而成本性，而成本函数以价格函数以价格为自自变量，一般不会出量，一般不会出现严重的共重的共线性性问题；（4）生）生产函数中的函数中的线性性齐次假次假设（对要素投入量）要素投入量）过于于严格，而格，而成本函数中的成本函数中的线性性齐次假次假设（对价格）比价格）比较贴近近实际；（5）Translog成本函数成本函数还可以很好的可以很好的处理技理技术进步的有偏性。步的有偏性。3.3.2能源与其他要素的替代性能源与其他要素的替代性p除了能源与资本、劳动、原材料等其他生产要素存在替代性除了能源与资本、劳动、原材料等其他生产要素存在替代性以外，各类能源品种之间也存在替代性。其以外，各类能源品种之间也存在替代性。其替代弹性的推导替代弹性的推导与上述类似。与上述类似。p近年来，国际能源价格巨幅波动，但与上世纪近年来，国际能源价格巨幅波动，但与上世纪70年年代代相比，相比，它对宏观经济的负面冲击较小。其主要原因之一在于能源与它对宏观经济的负面冲击较小。其主要原因之一在于能源与其他要素间的替代弹性增大了，整个经济系统的自适应能力其他要素间的替代弹性增大了，整个经济系统的自适应能力或者灵活性增强了。或者灵活性增强了。p要素替代弹性和价格弹性上升，表明经济系统的灵活性和自要素替代弹性和价格弹性上升，表明经济系统的灵活性和自由度增强，能源价格上涨更有助于减少能源消耗。由度增强，能源价格上涨更有助于减少能源消耗。69目录目录2.1 能源需求的基本概念能源需求的基本概念3.2 能源需求的主要影响因素能源需求的主要影响因素3.3 能源要素替代能源要素替代3.4 能源需求预测建模能源需求预测建模703.4能源需求预测建模能源需求预测建模3.4.1能源需求能源需求预测概述概述通通过能源供需的能源供需的历史和史和现状，状， 预测未来未来的能源需求状况。的能源需求状况。能源需求能源需求预测建模方法建模方法部部门分析分析法法传统时间序列序列趋势法法能源能源需求需求弹性性系数系数法法投入投入产出出法法BP人人工神工神经网网络模模型法型法情景情景分析分析法法灰色灰色模型模型法法713.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测p中长期能源需求建模预测中长期能源需求建模预测（以情景分析法与投入产出法相结合）（以情景分析法与投入产出法相结合）n情景分析法情景分析法l不是要预报未来不是要预报未来,而是设想哪些类型的未来是可能的，通过描述而是设想哪些类型的未来是可能的，通过描述在不同的发展路线下各种在不同的发展路线下各种“可能的未来可能的未来”，从而可以考虑能源需，从而可以考虑能源需求的各驱动因素的不确定性求的各驱动因素的不确定性(Silberglitt, et al., 2003)n基本的投入产出模型基本的投入产出模型lWassily Leontief教授于教授于20世纪世纪30年代末开发的一个分析框架。年代末开发的一个分析框架。它的主要内容是编制棋盘式的投入产出表和建立相应的线性代数它的主要内容是编制棋盘式的投入产出表和建立相应的线性代数方程体系。方程体系。l投入产出表展示了各经济部门之间的货币往来及其相互作用关系。投入产出表展示了各经济部门之间的货币往来及其相互作用关系。表中的各行描述了各部门的产出在整个经济中的分配情况；而表表中的各行描述了各部门的产出在整个经济中的分配情况；而表中的各列描述了各部门的生产所需的投入情况中的各列描述了各部门的生产所需的投入情况 (Miller and Blair,1985) 。723.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测p投入产出表的基本结构投入产出表的基本结构：733.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测p模型中的线性代数方程体系同样从数学上描述了部门产出在经济中的模型中的线性代数方程体系同样从数学上描述了部门产出在经济中的 分配情况，其矩阵表示形式如分配情况，其矩阵表示形式如下下所示：所示：n其中（设国民经济有个其中（设国民经济有个 部门）：部门）：p 维向量，其元素维向量，其元素 表示第表示第 部门的总产出；部门的总产出；p 维向量，其元素维向量，其元素 表示第表示第 部门的最终使用（包括居民和政部门的最终使用（包括居民和政府消费、固定资本形成总额、存货增加以及出口）；府消费、固定资本形成总额、存货增加以及出口）；p 维直接消耗系数矩阵，其元素维直接消耗系数矩阵，其元素 表示第表示第 个部门生产个部门生产单位产品对第单位产品对第 个部门产品的直接消耗量。个部门产品的直接消耗量。 也被称为技术系数矩阵。也被称为技术系数矩阵。 的计算方法为：的计算方法为： n其中：其中： 表示第表示第 个部门对第个部门对第 个部门产品的直接消耗量；个部门产品的直接消耗量；743.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测上述方程可被改写为：上述方程可被改写为：p其中：其中：n 维单位矩阵维单位矩阵n 完全需求系数矩阵（又称列昂剔夫逆矩阵），其元素完全需求系数矩阵（又称列昂剔夫逆矩阵），其元素( ， =1,2,n)称为完全需求系数，表示第称为完全需求系数，表示第个部门生产单位最终使用个部门生产单位最终使用产品对第产品对第个部门产品的完全需求量。由上式可见，投入产出模型是个部门产品的完全需求量。由上式可见，投入产出模型是由最终需求驱动的，通过完全需求系数矩阵将最终需求的变化传导到由最终需求驱动的，通过完全需求系数矩阵将最终需求的变化传导到总产出的变化。总产出的变化。753.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测p面向多个地区的投入产出模型面向多个地区的投入产出模型 面向多个地区的投入产出模型包括基本的地区间投入产出模型面向多个地区的投入产出模型包括基本的地区间投入产出模型（inter-regional input-output model，IRIO）及一系列简化模型。由于）及一系列简化模型。由于数据来源的限制，直接运用基本的地区间投入产出模型是非常困难数据来源的限制，直接运用基本的地区间投入产出模型是非常困难和复杂的，因而出现了一系列简化模型，主要包括：多地区投入产和复杂的，因而出现了一系列简化模型，主要包括：多地区投入产出模型（出模型（multiregional input-output model，MRIO，亦称列系数，亦称列系数模型），模型），Leontief模型和模型和Pool-Approach模型。模型。 本节选择本节选择MRIO模型作为核心模型。模型作为核心模型。 假设研究对象为假设研究对象为m 个地区，则在个地区，则在MRIO模型中，投入产出模型的基模型中，投入产出模型的基本方程变为：本方程变为： 763.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测其中：其中： ， 为为 维第维第 个地区的总产出矩阵，其元素个地区的总产出矩阵，其元素 表示表示第第 个地区第个地区第 部门的总产出。部门的总产出。 描述了各区域各部门中间投入的来源和中间使用的去向。描述了各区域各部门中间投入的来源和中间使用的去向。 ， 为为 维第维第 个地区的技术系数矩阵个地区的技术系数矩阵。元素元素 表示第表示第 个地区第个地区第 部门生产单位产品对第部门生产单位产品对第 个部门产品的直接消耗量个部门产品的直接消耗量773.4.2中长期能源需求预测中长期能源需求预测为区域间贸易系数矩阵为区域间贸易系数矩阵，其中其中，为第为第 个地区使用个地区使用 的所有第的所有第 部门产品中来自第部门产品中来自第 个地区的比例。个地区的比例。，为为 维第维第 个地区的最终使用矩阵，其元素个地区的最终使用矩阵，其元素 表示表示 第第 个地区对第个地区对第 部门产品的最终需求量。部门产品的最终需求量。 78能源需求模型能源需求模型p能源需求量能源需求量其中：其中：维矩阵，一次化石能源需求总量，其元素维矩阵，一次化石能源需求总量，其元素 表示对第表示对第 种化石能源（煤炭、原油、天然气）的需求量种化石能源（煤炭、原油、天然气）的需求量 维矩阵，生产过程一次化石能源需求量，其元素维矩阵，生产过程一次化石能源需求量，其元素 表示生产过程对第表示生产过程对第 种化石能源的需求总量种化石能源的需求总量 维矩阵，居民生活一次化石能源需求量，其元素维矩阵，居民生活一次化石能源需求量，其元素 表示居民生活对第表示居民生活对第 种化石能源的需求总量种化石能源的需求总量79能源需求模型能源需求模型和和的求法分别如的求法分别如下下所示：所示：其中：其中：第第 个地区的生产活动对一次化石能源的需求总量。个地区的生产活动对一次化石能源的需求总量。 第第 个地区第个地区第 部门单位产出对第部门单位产出对第 种能源的需求量（实物量）。种能源的需求量（实物量）。 第第 个地区的居民生活对一次化石能源的需求总量。个地区的居民生活对一次化石能源的需求总量。 第第 个地区城镇居民对第个地区城镇居民对第 种能源的人均生活用能需求量。种能源的人均生活用能需求量。 第第 个地区农村居民对第个地区农村居民对第 种能源的人均生活用能需求量。种能源的人均生活用能需求量。 第第 个地区的人口数。个地区的人口数。 第第 个地区的城市化率，即城镇人口占全国总人口数的比例。个地区的城市化率，即城镇人口占全国总人口数的比例。80能源需求模型能源需求模型设设为化石能源占一次能源比重，则一次能源需求量为化石能源占一次能源比重，则一次能源需求量为为p能源强度能源强度由能源强度的定义可得到其计算方法如下所示：由能源强度的定义可得到其计算方法如下所示：其中：其中：能源强度能源强度第第个部门的增加值个部门的增加值81将驱动因素的影响结合进模型将驱动因素的影响结合进模型p终端年份终端年份 的最终需求的最终需求 l计算终端年份居民对各部门产品的人均消费量计算终端年份居民对各部门产品的人均消费量通过收入弹性系数求出通过收入弹性系数求出，收入弹性系数度量的是收入每变化一个百分点时，收入弹性系数度量的是收入每变化一个百分点时，居民对各种商品需求量的变化，居民对各种商品需求量的变化， 其中：其中： 收入弹性系数收入弹性系数 终端终端 年份的居民人均消费量年份的居民人均消费量 基年基年 的居民人均消费量的居民人均消费量 终端终端 年份的居民人均收入年份的居民人均收入 基年基年 的居民人均收入的居民人均收入82 改写方程就可得到终端年份的居民人均消费量改写方程就可得到终端年份的居民人均消费量，如方程：如方程： 按类似的方法可获得终端年份按类似的方法可获得终端年份 的城市居民人均消费量的城市居民人均消费量和终端年份和终端年份 的农村居民人均消费量的农村居民人均消费量 。83l计算终端年份居民消费总量计算终端年份居民消费总量。居民消费总量可通过将人均消费量和人居民消费总量可通过将人均消费量和人口总数相乘得到。口总数相乘得到。 其中：其中： 终端年份终端年份 的居民消费总量的居民消费总量 终端年份终端年份 的城镇居民消费总量的城镇居民消费总量 终端年份终端年份 的农村居民消费总量的农村居民消费总量 终端年份终端年份 的人口数的人口数 终端年份终端年份 的城市化率的城市化率l估计终端年份最终需求估计终端年份最终需求利用相应年份的居民消费总量的结果估计得到：利用相应年份的居民消费总量的结果估计得到： 其中：其中： 居民消费总额占最终使用的比例居民消费总额占最终使用的比例84p终端年份终端年份 的直接消耗系数矩阵的直接消耗系数矩阵 终端年份的直接消耗系数矩阵运用终端年份的直接消耗系数矩阵运用RAS直接消耗系数调整法确定直接消耗系数调整法确定 RAS方法是在更新投入产出系数矩阵中普遍使用的一种工具，它旨在通过所方法是在更新投入产出系数矩阵中普遍使用的一种工具，它旨在通过所研究年份的三组数据获取该年份的研究年份的三组数据获取该年份的 个技术系数。这三组所需的信息为：个技术系数。这三组所需的信息为：l终端年份第终端年份第 部门的总产出部门的总产出 ；l终端年份第终端年份第 部门的中间使用合计部门的中间使用合计 ，它等于，它等于 ，也等于该部门的总产，也等于该部门的总产出出 减去部门的最终需求减去部门的最终需求 ；l终端年份第终端年份第 部门的中间投入合计部门的中间投入合计 ，它等于，它等于 ，也等于，也等于 减去部门增减去部门增加值加值 RAS法的基本目的是：根据技术变化的代用假定和制造假定，利用法的基本目的是：根据技术变化的代用假定和制造假定，利用 、 、 等控制数据，找出一套行乘数（等控制数据，找出一套行乘数（ ）和一套列乘数（）和一套列乘数（ ），分别用于调整），分别用于调整基年直接消耗系数矩阵基年直接消耗系数矩阵 各行和各列元素。这两套乘数可以通过图各行和各列元素。这两套乘数可以通过图3-2所示所示的迭代算法获得。获得两套乘数之后，利用的迭代算法获得。获得两套乘数之后，利用下式下式可得到未来的直接消耗系数可得到未来的直接消耗系数矩阵：矩阵：8586 RAS RAS迭代算法迭代算法p和和 终端年份的单位产出能耗矩阵终端年份的单位产出能耗矩阵 和人均生活能耗矩阵和人均生活能耗矩阵 通过对通过对基年相应的能耗系数调整得到：根据相应的能源规划可以设定能源基年相应的能耗系数调整得到：根据相应的能源规划可以设定能源效率进步情景，假设效率进步情景，假设 维矩阵维矩阵 为技术进步矩阵，其元素为技术进步矩阵，其元素 （）表示第表示第 个部门单位产出对第个部门单位产出对第 种能源的耗用量种能源的耗用量的年变化率，的年变化率， 为与第为与第 种能源的人均生活耗用量的年变化率，种能源的人均生活耗用量的年变化率，则有则有 87相关软件的开发相关软件的开发p运用运用Visual Basic 6.0，开发了基于上述模型的用于预测中，开发了基于上述模型的用于预测中国中长期能源需求量、能源强度软件系统，并命名为国中长期能源需求量、能源强度软件系统，并命名为CEDAS 1.0。梁巧梅。梁巧梅(2007)数据库及数据数据库及数据库管理子系统库管理子系统对基年数据、各影响因素情景以及模型结果对基年数据、各影响因素情景以及模型结果进行输入、存储、查询等维护和管理工作。进行输入、存储、查询等维护和管理工作。用户接口用户接口提供图形化的用户界面，使用户能方便的输提供图形化的用户界面，使用户能方便的输入参数及查询结果。入参数及查询结果。情景生成子系情景生成子系统统将各要素情景进行组合，形成综合情景。将各要素情景进行组合，形成综合情景。模型库子系统模型库子系统利用能源需求模型分析各综合情景下终端年利用能源需求模型分析各综合情景下终端年份的各项能源需求指标。份的各项能源需求指标。89CEDAS系统设计框图数据库和数据库管理子系统数据库和数据库管理子系统1) 数据库数据库数据库由数据库由基年数据库基年数据库、要素情景数据库要素情景数据库和和结果数据库结果数据库组成。组成。n基年数据库包括基年的投入产出表，社会经济数据以及技术数据。基年数据库包括基年的投入产出表，社会经济数据以及技术数据。n要素情景数据库：经济数据库存储各阶段的要素情景数据库：经济数据库存储各阶段的GDP增长速度，人均收入增长速度，增长速度，人均收入增长速度，收入弹性系数，产业结构变化等数据信息；人口数据库存储历年人口总数；城收入弹性系数，产业结构变化等数据信息；人口数据库存储历年人口总数；城市化情景库存储历年城市化率；技术情景库存储单位产出能源消耗变化率，人市化情景库存储历年城市化率；技术情景库存储单位产出能源消耗变化率，人均生活用能耗用量变化率等数据信息。均生活用能耗用量变化率等数据信息。n结果数据库用于分情景存储能源需求量以及其他结果。结果数据库用于分情景存储能源需求量以及其他结果。2) 数据库管理子系统数据库管理子系统该系统为用户提供方便的对该系统为用户提供方便的对要素情景数据库要素情景数据库和和结果数据库结果数据库进行添加、修改和显示进行添加、修改和显示的功能。的功能。n对于要素情景数据库而言，用户可以在使用过程中实时添加自定义情景。但如对于要素情景数据库而言，用户可以在使用过程中实时添加自定义情景。但如无管理员权限确定添加，这些自定义要素情景在系统关闭时会被数据库管理子无管理员权限确定添加，这些自定义要素情景在系统关闭时会被数据库管理子系统自动回滚删除，以维护系统的有效性和一致性。系统自动回滚删除，以维护系统的有效性和一致性。n对于结果数据库而言，用户可以通过数据库管理子系统对结果数据进行生成报对于结果数据库而言，用户可以通过数据库管理子系统对结果数据进行生成报表及打印等操作。表及打印等操作。90软件主界面软件主界面软件描述软件描述91软件结果展示界面软件结果展示界面p模型的应用模型的应用p模型改进设想模型改进设想n改进对直接消耗系数矩阵的调整方法改进对直接消耗系数矩阵的调整方法n改进对技术情景的描述改进对技术情景的描述n引入对非商业能源的描述引入对非商业能源的描述92本章小结本章小结p能源需求总量由终端能源需求量、能源加工转换损失量和能源需求总量由终端能源需求量、能源加工转换损失量和损失量三部分构成损失量三部分构成p决定能源需求总量和结构的主要因素：经济增长，社会发决定能源需求总量和结构的主要因素：经济增长，社会发展，产业结构及部门能源强度，能源价格和能源技术与管理展，产业结构及部门能源强度，能源价格和能源技术与管理p能源需求的价格弹性较小，短期能源需求价格弹性更小能源需求的价格弹性较小，短期能源需求价格弹性更小p能源与其他要素的替代性研究，是现代能源经济研究与能能源与其他要素的替代性研究，是现代能源经济研究与能源行业技术经济分析的一个重要区别源行业技术经济分析的一个重要区别p能源需求预测是各国制定能源发展战略的重要组成部分，能源需求预测是各国制定能源发展战略的重要组成部分，对保障能源需求具有重要意义对保障能源需求具有重要意义93思考题思考题p世界能源史上发生过几次大的需求结构调整？其主要推动因素是世界能源史上发生过几次大的需求结构调整？其主要推动因素是什么？什么？p能源需求主要受哪些因素影响，如何影响？能源需求主要受哪些因素影响，如何影响？p能源需求收入弹性长期与短期有什么区别？能源需求收入弹性长期与短期有什么区别？p什么是能源强度？能源强度与能源需求弹性系数有什么关系？什么是能源强度？能源强度与能源需求弹性系数有什么关系？p能源需求预测的主要作用是什么，主要有哪些预测方法？各自的能源需求预测的主要作用是什么，主要有哪些预测方法？各自的优缺点如何？优缺点如何？p我国当前的能源需求有什么特点？未来可能的发展趋势如何？我国当前的能源需求有什么特点？未来可能的发展趋势如何？p如何测算能源与其他要素的替代弹性？如何测算能源与其他要素的替代弹性？p能源与其他要素是否存在互补的情况（即能源弹性小于零），举能源与其他要素是否存在互补的情况（即能源弹性小于零），举例说明？例说明？p在开展能源需求总量预测时，通常要考虑能源替代的影响，为什在开展能源需求总量预测时，通常要考虑能源替代的影响，为什么？么？94拓展阅读拓展阅读1：从未来看，中国绝不会对世界能源安从未来看，中国绝不会对世界能源安全造成威胁全造成威胁我我们国内能源供国内能源供给的潜的潜力仍然很大力仍然很大我国我国节能降耗潜力很大能降耗潜力很大我国我国还将将进口一部分石口一部分石油油资源源从未来看，从未来看，中国中国绝不会不会对世界能源世界能源安全造成威安全造成威胁95拓展阅读拓展阅读1：从未来看，中国绝不会对世界能源安从未来看，中国绝不会对世界能源安全造成威胁全造成威胁煤炭储量丰富，可开采上百年石油还有一定潜力，处于勘探中期阶段天然气储量产量有网快速增长，尚处于勘探早期阶段，开发潜力大非常规油气资源比较丰富其他（油页岩、油砂、沥青、天然气水合物资源、水电、风电、太阳能、生物质能）我们国内能源供给的潜力仍然很大96拓展阅读拓展阅读1：从未来看，中国绝不会对世界能源安从未来看，中国绝不会对世界能源安全造成威胁全造成威胁与世界先进水平相比，我国能源利用效率仍然较低，是节约能源的潜力所在。宏观层面，经济结果调整、增长方式转变，将会极大地减少能源消耗。微观层面，企业用能、居民消费都还有很大的节约潜力我国节能降耗潜力很大97拓展阅读拓展阅读1：从未来看，中国绝不会对世界能源安从未来看，中国绝不会对世界能源安全造成威胁全造成威胁世界石油市场供大于求的格局不会改变。到2020年，中国的人均石油进口量仍低于目前世界人均是由进口水平，更低于发达国家水平。国际社会加强了替代能源和新能源的研究开发，并取得积极进展。我国还将进口一部分石油资源98拓展阅读拓展阅读2：要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议（要素替代弹性实证研究及其争议（1）p自从用成本函数研究能源、资本、劳动、原材料替代弹性以自从用成本函数研究能源、资本、劳动、原材料替代弹性以来，出现了大量的实证研究。来，出现了大量的实证研究。研究方法、数据来源与处理方研究方法、数据来源与处理方式等不尽相同。式等不尽相同。p替代弹性也不是一成不变的，替代弹性也不是一成不变的，Debertin等人的研究表明，等人的研究表明，1970-1979年美国农业部门年美国农业部门K-E的替代弹性有增大趋势。的替代弹性有增大趋势。99拓展阅读拓展阅读2：要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议（要素替代弹性实证研究及其争议（2）p20世纪世纪90年代来，年代来，越来越多的能源与其他要素替代弹性研究越来越多的能源与其他要素替代弹性研究针对美国以外其他国家针对美国以外其他国家。p在替代弹性理论探讨方面，在替代弹性理论探讨方面，早期研究文献大多假设技术进步早期研究文献大多假设技术进步是希克斯中性的，且只估算是希克斯中性的，且只估算Allen偏替代弹性。偏替代弹性。p不同学者的研究结论不尽相同，但不同学者的研究结论不尽相同，但绝大多数采用了参数计量绝大多数采用了参数计量模型。模型。100拓展阅读拓展阅读2：要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议要素替代弹性实证研究及其争议（要素替代弹性实证研究及其争议（3）p我们认为：不同国家和地区、不同的经济发展阶段、不同的我们认为：不同国家和地区、不同的经济发展阶段、不同的经济体制、不同的行业可能会有所不同，技术进步有偏性也经济体制、不同的行业可能会有所不同，技术进步有偏性也可能不同，可能不同，更需要关注的是要素替代弹性、价格弹性的变化更需要关注的是要素替代弹性、价格弹性的变化趋势。趋势。p资料来源：廖华资料来源：廖华.能源效率的计量经济模型及其研究能源效率的计量经济模型及其研究.中国科中国科学院研究生院博士学位论文学院研究生院博士学位论文.2008.101