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内容简介

　　本书系统研究能源效率，主要围绕什么是能源效率、为什么研究能源效率、如何测度能源效率、如何提高能源效率、提高能源效率后会产生什么样的影响等理论与实际问题展开研究。全书分为理论篇和实证篇，理论篇对能源效率的概念、测度方法、影响因素、要素替代关系、回弹效应、常用分析方法等基本理论问题进行系统梳理与研究；实证篇则通过中国的实际数据，对能源效率进行定量分析、建模与政策模拟，揭示中国能源效率的种种表现与深层次的因素，为能源效率政策选择提供参考。

　　本书是南京航空航天大学能源软科学研究中心近年来对能源效率问题进行研究取得的重要研究成果，适合政府决策部门、能源政策制定部门、能源经济与环境管理的研究人员，以及关心中国能源发展的人士阅读，也可作为相关专业研究生的学术参考书。

作者简介

周德群，1963年8月生，江苏盐城人，工学博士。现任南京航空航天大学经济与管理学院副院长，校特聘教授，博士生导师。江苏省高校哲学社会科学重点研究基地“能源软科学研究中心”主任。兼任国际能源经济学会中国委员会秘书长，中国优选法统筹法与经济数学研究会理事兼能源经济与管理分会副理事长，江苏省系统科学研究会副会长。长期从事能源软科学、管理科学与系统工程等领域的教学研究工作，主持国家哲学社会科学基金重大招标项目、国家自然科学基金项目、国家软科学基金项目、教育部人文社会科学基金项目等重要课题二十余项，在EnergyPolicy、EnergyEconomics、《管理科学学报》、《经济学动态》、《中国工业经济》等国内外重要学术刊物发表论文七十余篇，出版学术著作四部，研究成果被同行引用四百余次。提交的多份决策咨询报告得到中央及有关部门领导的重视。
查冬兰，1983年1月生，江苏江阴人，管理学博士。现任南京航空航天大学经济与管理学院讲师，博士后，研究方向为能源环境系统分析与建模。目前主持教育部人文社科基金项目、教育部博士点基金项目和中国博士后基金项目，近年来以第一作者在EnergyPolicy、Applied Energy、《数量经济技术经济研究》、《管理评论》等国内外刊物上发表学术论文二十余篇，担任EnergyEconomics、Energy Policy等国际期刊审稿人。

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目　　录

序
前言
理论篇
　第1章能源效率的概念、分类和功能
　　1.1 能源的概念
　　1.2 能源效率的概念
　　1.3 能源效率的分类
　　1.4 能源效率功能
　　1.5 能源强度
　第2章能源效率测度
　　2.1 效率的测度
　　2.2 生产率的测度
　　2.3 单要素能源效率指标
　　2.4 全要素能源效率指标

序 
前言 
理论篇 
　第1章 能源效率的概念、分类和功能 
　　1.1 能源的概念 
　　1.2 能源效率的概念 
　　1.3 能源效率的分类 
　　1.4 能源效率功能 
　　1.5 能源强度 
　第2章 能源效率测度 
　　2.1 效率的测度 
　　2.2 生产率的测度 
　　2.3 单要素能源效率指标 
　　2.4 全要素能源效率指标 
　第3章 能源效率的影响因素 
　　3.1 经济发展与结构变化 
　　3.2 能源生产与消费结构 
　　3.3 技术进步与科技创新 
　　3.4 产品价格与政府管制 
　　3.5 外商投资与国际贸易 
　第4章 能源与其他生产要素的替代关系 
　　4.1 能源与其他要素替代关系的理论解释 
　　4.2 能源与其他要素替代关系的计算方法 
　　4.3 能源与其他要素替代关系的经验研究 
　　4.4 能源与其他要素替代关系差异性的原因 
　第5章 能源效率回弹效应理论 
　　5.1 能源效率回弹效应定义与分类 
　　5.2 能源效率回弹效应理论假说 
　　5.3 能源效率回弹效应表现形式 
　　5.4 能源效率回弹效应的测算 
　　5.5 能源效率回弹效应解决措施 
　第6章 能源效率分析方法 
　　6.1 指数分解方法 
　　6.2 参数方法 
　　6.3 非参数方法——数据包络方法 
　　6.4 可计算一般均衡模型 
实证篇 
　第7章 我国能源效率的总体特征 
　　7.1 我国能源效率的总体特征 
　　7.2 我国不同地区的能源效率 
　　7.3 我国不同部门的能源效率 
　　7.4 本章小结 
　第8章 能源效率的国际比较 
　　8.1 能源消费国际比较 
　　8.2 宏观能源强度国际比较 
　　8.3 工业能源强度国际比较 
　　8.4 运输能源强度国际比较 
　　8.5 家庭能源强度国际比较 
　　8.6 主要高耗能产品国际比较 
　　8.7 本章小结 
　第9章 中国能源效率地区差异研究 
　　9.1 中国能源效率地区差异性表现 
　　9.2 中国地区节能潜力分析 
　　9.3 本章小结 
　第10章 中国能源强度指数分解 
　　10.1 中国能源强度变化研究现状 
　　10.2 中国能源强度变化模型构建 
　　10.3 模型求解和分析 
　　10.4 本章小结 
　第11章 中国能源效率回弹效应研究 
　　11.1 中国能源效率CGE模型构建 
　　11.2 基础数据和参数估计 
　　11.3 CGE模型程序的表示和求解 
　　11.4 本章小结 
　第12章 中国全要素能源效率研究 
　　12.1 基于DEA的全要素能源效率模型 
　　12.2 我国的全要素能源效率 
　　12.3 广义技术进步的分解 
　　12.4 广义技术进步对我国全要素能源效率的影响 
　　12.5 本章小结 
　第13章 国际贸易对能源效率的影响 
　　13.1 国际贸易结构对能源效率的影响 
　　13.2 国际贸易技术溢出对中国省区能源效率的影响 
　　13.3 国际贸易技术溢出对中国工业能源效率的影响 
　　13.4 本章小结 
　第14章 能源效率政策选择 
　　14.1 国际能源效率政策现状和实施障碍 
　　14.2 中国能源效率政策现状和实施障碍 
　　14.3 中国能源效率政策选择 
　　14.4 本章小结 
　　参考文献 
　　附录1 缩略语中英文对照 
　　附录2 中国分解SAM表(2002年) 
　　附录3 CGE GAMS部分程序

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在线试读部分章节

第1章　能源效率的概念、分类和功能
化石能源的不可再生性以及粗放型的能源利用方式，给能源的可持续发展、能源的安全，以及环境问题带来了严峻的挑战。近年来，能源效率一词频频出现于学术著作、政府报告及各种媒体中，能源效率问题日益受到公众关注。而关于能源效率内涵的界定，说法各异，尚存在模糊之处。这种模糊性体现在能源效率数据的计算上，由于缺乏统一的口径，能源效率的计算结果彼此之间往往存在较大偏差，从而给理论研究和实际工作带来不便。本章将从界定能源和能源效率的内涵出发，通过对能源效率进行分类，进而阐明为什么要制定能源效率指标，以及能源效率与能源强度有何区别等问题。
1.1　能源的概念
能源（energy）一词来源于希腊语“energeia”，energeia是由亚里士多德首次提出的科学定义，用于描述任何事物的运动或活动。《大英百科全书》也认为，“从物理上讲，能源就是做功的能力”。因此，任何可以促使物质运动、改变速度、改变方向的事物都蕴涵能源（Josephetal.，2011）。它可以存在于潜在的、动力的、热力的、电力的、化学的、核能的等多种形式中，在从一种形态转换到另一种形态的过程中产生热量和功①。《能源百科全书》给出了“广义能源”的定义，即“驱动一个系统转化的能力”，包括所有形式的物理、化学和生物转化（Cutleretal.，2004）。美国能源信息署（EnergyInformationAdministration，EIA）也认同“能源就是用来做功的能力”②。《加拿大百科全书》中指出，尽管人们经常将“能源（energy）”和“功率（power）”互用，但事实上它们的含义不尽相同。“能源”的定义是“做功的能力”，能源的测量单位是焦耳（joules）或者瓦小时（watthours）。“功率”是指单位时间内所做的功，其测量单位是瓦特或者焦耳/秒。能源可以划分为一次能源和二次能源：一次能源是指直接从太阳辐射、风、煤、石油、铀等自然资源中获取的能量；二次能源则是由一次能源转换而来的能量①。新墨西哥州太阳能协会（NewMexicoSolarEnergyAssocia-tion，NMSEA）认为“能源的科学定义就是一个物体或系统对另一个物体或系统所做的功”②。中国的《辞海》对“能源”作了两种定义：一是“能量的资源，指可以取得能量以转换为人们所需的热、光、动力、电力等的自然资源，如燃料、水力、风力等”；二是“借指人所能发挥的精力”，我们通常所说的能源主要是指能量的资源③。徐寿波院士提出了能源系统的三层概念：一是能源一元结构系统，简称能源系统；二是能源、经济二元结构系统；三是能源、经济、环境、资源、人口多维结构系统。其中，能源效率直接体现了二元结构系统（徐寿波，1994）。
总之，能源是一种特殊的资源，人们可以从中获得能量，用于生产与生活，现代社会更是须臾离不开能源，能源已经与社会经济的发展构成一个有机系统。随着我国工业化、城市化进程的推进，能源约束以及引致的环境外部性问题日益凸显。能源问题已不再是一个简单的生产和消费问题，而是关系到社会、经济、环境、政治、国防、外交等的全局性重大问题。

第1章　能源效率的概念、分类和功能

化石能源的不可再生性以及粗放型的能源利用方式，给能源的可持续发展、能源的安全，以及环境问题带来了严峻的挑战。近年来，能源效率一词频频出现于学术著作、政府报告及各种媒体中，能源效率问题日益受到公众关注。而关于能源效率内涵的界定，说法各异，尚存在模糊之处。这种模糊性体现在能源效率数据的计算上，由于缺乏统一的口径，能源效率的计算结果彼此之间往往存在较大偏差，从而给理论研究和实际工作带来不便。本章将从界定能源和能源效率的内涵出发，通过对能源效率进行分类，进而阐明为什么要制定能源效率指标，以及能源效率与能源强度有何区别等问题。
1.1　能源的概念

能源（energy）一词来源于希腊语“energeia”，energeia是由亚里士多德首次提出的科学定义，用于描述任何事物的运动或活动。《大英百科全书》也认为，“从物理上讲，能源就是做功的能力”。因此，任何可以促使物质运动、改变速度、改变方向的事物都蕴涵能源（Josephetal.，2011）。它可以存在于潜在的、动力的、热力的、电力的、化学的、核能的等多种形式中，在从一种形态转换到另一种形态的过程中产生热量和功①。《能源百科全书》给出了“广义能源”的定义，即“驱动一个系统转化的能力”，包括所有形式的物理、化学和生物转化（Cutleretal.，2004）。美国能源信息署（EnergyInformationAdministration，EIA）也认同“能源就是用来做功的能力”②。《加拿大百科全书》中指出，尽管人们经常将“能源（energy）”和“功率（power）”互用，但事实上它们的含义不尽相同。“能源”的定义是“做功的能力”，能源的测量单位是焦耳（joules）或者瓦小时（watthours）。“功率”是指单位时间内所做的功，其测量单位是瓦特或者焦耳/秒。能源可以划分为一次能源和二次能源：一次能源是指直接从太阳辐射、风、煤、石油、铀等自然资源中获取的能量；二次能源则是由一次能源转换而来的能量①。新墨西哥州太阳能协会（NewMexicoSolarEnergyAssocia-tion，NMSEA）认为“能源的科学定义就是一个物体或系统对另一个物体或系统所做的功”②。中国的《辞海》对“能源”作了两种定义：一是“能量的资源，指可以取得能量以转换为人们所需的热、光、动力、电力等的自然资源，如燃料、水力、风力等”；二是“借指人所能发挥的精力”，我们通常所说的能源主要是指能量的资源③。徐寿波院士提出了能源系统的三层概念：一是能源一元结构系统，简称能源系统；二是能源、经济二元结构系统；三是能源、经济、环境、资源、人口多维结构系统。其中，能源效率直接体现了二元结构系统（徐寿波，1994）。

总之，能源是一种特殊的资源，人们可以从中获得能量，用于生产与生活，现代社会更是须臾离不开能源，能源已经与社会经济的发展构成一个有机系统。随着我国工业化、城市化进程的推进，能源约束以及引致的环境外部性问题日益凸显。能源问题已不再是一个简单的生产和消费问题，而是关系到社会、经济、环境、政治、国防、外交等的全局性重大问题。
1.2　能源效率的概念

EncyclopediaBritannica（1974年版）将“能源效率”定义为“经济学中产出与生产所需能源投入的比例”。世界能源委员会（WorldEnergyCouncil，WEC）在1995年发表的《应用高技术提供能效》一文中，把“能源效率”定义为“减少提供同等能源服务的能源投入”。1981年，美国国会经济委员会（TheJointEconomicCommitteeoftheCongressoftheUnitedStates）将能源效率等同于能源强度（能源投入与GDP的比例）。EIA（1995）将能源效率特征化为增加值的概念（value-basedphilosophicalconcept）。亚太能源研究中心（Asia-Pa-cificEnergyResearchCenter，APERC）对“能源效率”的定义是：能源效率指标是测度生产产出中能源使用的情况（howwell）。相比较而言，这些不同定义的差异性较小。

Patterson（1996）对能源效率的概念、指标和应用作了一个全面的回顾，指出能源效率本身是一个专业术语，没有明确的定量界定，需要通过指标来反映，可按能源投入和产出的不同界定来定义能源效率：①热力学指标。热力学能源效率反映的是过程中的一种功能状态（functionstate），在给定特定的物理条件（温度、压力、浓度、磁化等）下，求出最小的能源需求量。按照不同的热量测度方法，热力学能源效率可分为第一法则能源效率和第二法则能源效率。前者用于宏观层面的能源效率研究，但该方法因为假定不同能源要素同质而受到质疑；后者又分为能源质量调整下产出和能源最少投入下的产出。能源质量调整下产出是利用Gibbs自由能量的变化量来测量投入能源的相对质量，能源最少投入下的产出可以用来测量现实世界中能源转化过程对理想能源效率的逼近程度，是最有效的过程。理想能源效率指标可以应用于微观生产过程的效率测度，包括化学、运输、热传导，以及电器设备等，但由于其对生产的假设是完美可逆的，没有考虑到实际生产中所存在的各种时间和人力约束，同时无法进行宏观加总，实际应用有很大的局限性。②物理热量指标。该指标计算的能源投入以热量单位计算，产出是以物理单位测量，如产品的重量或者运输的里程数。同传统的热量指标相比，该指标更能直接反映出消费者所需要的终端服务，可用于相同部门的纵向比较。例如，美国国会经济委员会建议使用能源投入立方米来测量商业和居民建筑能源效率、采用能源投入里程数来计算交通部门的能源效率。物理热量指标的缺陷在于，由于每个产业部门生产的产品不同，可能导致同一种能源投入会有两种或者多种产出。例如，运输绵羊包括羊毛运输和羊肉运输，不同产出之间无法加总，此时就不能计算总的能源效率。③经济热量指标。能源的经济热量指标也是一个混合指标，其中，产出是按市场价格计算，能源投入是以传统的热量单位计算。该指标可用于测量不同层面的经济活动能源效率，包括微观企业、中观行业以及宏观国家层面。指标主要有两种形式，即“GDP能源”或“能源GDP”，前者称为能源效率，后者称为能源强度，两者分别在国家和行业层面上通常被采用。④纯经济指标。该指标通过投入的能源和产出两者的市场价值来衡量，表示为能源投入价值/总产出。用能源价格而不是热量单位来测量能源投入，可以解决能源非同质问题，使不同质量的能源投入可以进行加总。但由于受能源价格变动以及能源价格地区间表现差异的影响，对指标作比较就较为困难。另外，纯经济指标也无法衡量能源导致的环境问题。魏一鸣等（2010a）将能源效率的内涵界定为所消耗的能源量对于维持或促进整个经济、社会和环境系统可持续发展的贡献量。

提高能源效率的目的在于提供产品和服务时尽可能地减少能源消费，WEC于20世纪70年代提出“节能”的概念，将其定义为“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”。能源效率常与能源节约混淆，但从经济和环境角度来看，能源节约的范围相对更广，它指从能源生产到其最终使用的全过程（包括开采、分配、输送、加工转换和终端消费等环节）减少的损失和浪费。终端能源节约是通过减少对能源产品或服务的消费来减少对能源的消费。例如，通过限制汽车速度来减少耗油量，冬天减少取暖设备的使用。能源节约一定程度上会受到政策监管、消费者行为和生活方式的影响。而能源效率提高则包括以下三种情况：①更少的能源提供同样的能源产品或服务；②同样的能源投入获得更多的能源产品或服务；③更多的能源创造更多的能源产品或服务。从总量上来看，只有第一种情况可以实现节约能源（Rudin，2000）。因此能源效率是实现能源节约的有效途径，但提高能源效率不一定就能节约能源。EECA（2006）总结的能源需求、能源效率和能源产品（服务）间的关系图更能反映出能源效率与能源节约之间的关系，如图1.1所示。图中，横轴为能源需求，纵轴为能源产品或能源服务需求，两者不同的组合分别表现了能源效率提高、不变和下降的情形。

一般而言，能源效率是技术目标的概念，它基于某项特定的能源产品或服务，同时能源效率又是以经济学的成本收益为目标。本书研究的基础是宏观经济能源效率和行业能源效率，并从经济意义的角度定义能源效率，采用经济热量指标。能源效率定义为经济产出与能源投入的比例，其相对应的逆向指标是能源强度，即能源效率的倒数。
1.3　能源效率的分类

能源效率指标可以分为多个层面：国家层面、行业层面（如农业、工业、建筑业、运输业）、子行业层面（如钢铁产业、水泥产业、汽车产业）和企业层面。

在国家层面上，只有单一的能源效率指标，但包含着不同层面能源消费数据和经济产出数据的加总。随着层面的细分，能源效率指标数量增加，更多的结构效应被分离出来，如能源指标三角锥（图1.2）（Phylipsenetal.，1998）。随着层面的细分，对数据的要求增加，同时获得的能源效率信息量也更多。

在生产过程中，能源效率可以分为开采、中间环节效率和终端利用效率三个阶段的能源效率，具体在计算过程中体现如下：“开采效率”即回采率或回收率，用从一定能源储量中开采出来的产量的热值与储量的热值之比来衡量。“中间环节效率”即加工和转换效率，其中“加工”是指煤、石油、天然气等的精选炼制，“转换”则包括炼焦、发电、产热以及气化和液化等一次能源变成二次能源的过程。“加工和转换效率”是起作用的能源的产量与加工转换时投入的能源量之比，其差额即加工转换企业，如炼油厂的自身消耗。“终端利用效率”是指用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。终端利用效率的计算极其复杂，从不同角来计算，结果相差极大。三个阶段的能源效率用公式可分别表示为　　　　能源开采过程中的能源效率＝实际开采出来的资源的热量/资源所含有的全部热量中间环节的能源效率＝生产出来的各种形式能源的含热量/输入到转换过程中的全部热量终端利用能源效率＝终端用户得到的能量/从生产者接收的输送出的能量另外，也可以将能源效率分为能源生产效率和能源消费效率。能源生产效率是指能源开发加工转换的效率，能源消费效率是能源要素投入与产出价值量或物理量的比。
1.4　能源效率功能

能源效率如此重要以至于近20年来一直备受国际能源组织的重视。从1995年起，国际能源署（InternationalEnergyAgency，IEA）开始构建能源效率指标，1997年，IEA第一次出版了关于能源效率的报告，以后每年进行更新①。成立于1923年的（WorldEnergyCounicl，WEC）如今已发展成50多个成员国参与的国际性组织，成员国通过共同制定能源效率政策，促进能源供给的可持续发展②。能源效率指标也是APERC报告的主要内容，从2001年起，APERC开始出版关于能源效率的报告。1992年，有12个国家参与的欧洲节约项目（Euro-peanSAVEProject）开始实施，目的在于提高各国能源效率和减少CO2排放。随后在1993年，欧洲16国就开始监管各国能源效率表现，发展至今产生欧洲能源效率指标（EnergyEfficiencyindicatorsinEurope，ODYSSEE）③。除了国际组织，能源效率也愈来愈受到世界各国的关注，20世纪90年代后，各国为提高能源效率纷纷建立相关的政府部门和研究机构。美国成立EIA后，1993年开始研究各部门的能源效率，1995年首次出版了关于各个部门能源效率指标的报告（EIA，1995）。而后，美国能源部下属的能源效率和可持续发展能源中心（Of-ficeofEnergyEfficiencyandRenewableEnergy）建立了新的国家指标体系来监管能源效率的变化，2005年该中心又出版了新的能源效率指标④。美国两大能源效率研究机构LawrenceBerkeleyNationalLaboratory和OakRidgeNationalLa-boratory也成为能源效率政策的重要智囊团。2001年，澳大利亚政府建立了能源部（MinisterialCouncilonEnergy，MCE），并很快组建了能源效率工作组（EnergyEfficiencyWorkingGroup）来监管一国的能源效率。加拿大在自然资源部下成立了能源效率中心（OfficeofEnergyEfficiency，OEE），目的在于提

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