Study on the regional differences and industry differences of energy-saving potentiality in China's manufacturing industry

WANG Lafang; DUAN Wenjing; LAI Mingyong; LIU Lijie

doi:10.11821/dlyj201501010

2015 , Vol. 34 >Issue 1: 109 - 121

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201501010

Orginal Article

Study on the regional differences and industry differences of energy-saving potentiality in China's manufacturing industry

WANG Lafang ^,¹ ,
DUAN Wenjing ¹ ,
LAI Mingyong ¹^,² ,
LIU Lijie ¹

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1. School of Economics and Trade, Hunan University, Changsha 410079, China
2. Changsha University of Science & Technology, Changsha 410015, China

Received date: 2014-06-02

Request revised date: 2014-11-11

Online published: 2015-01-10

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《地理研究》编辑部

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Abstract

The developmental characteristics of excessive dependence on resources and energy consumption make China's manufacturing industry have great energy-saving potentiality and space. Through calculating the energy intensity and energy-saving potentiality of manufacturing industry in various provinces and cities in China, this paper analyses the regional differences and industrial differences of the energy-saving potentiality of manufacturing. The result shows that: (1) There exist obvious differences of manufacturing energy intensity in eastern, central and western China, and the manufacturing energy intensity of the eastern region is much lower than that of the central and western regions. But regional energy intensity gaps have been gradually narrowing in recent years, at the same time, the gaps between different provinces and cities in an inland region have also been narrowed. (2) There are 17 provinces' energy-saving potentialities higher than the national average energy-saving potentiality, and mainly concentrated in central and western China, in these regions, the average energy-saving potentiality of each province is over 70%, which shows that the manufacturing energy-saving space is very large in most parts of China. (3) Most industries with high energy-saving potentiality have higher requirements for energy utilization efficiency and stronger industrial forward and backward linkage effects. (4) Although there is large difference in the energy-saving potentiality of sub-industries of manufacturing in different provinces and cities, the rankings of the energy-saving potentiality of petroleum processing and coking industry, electronic and communication equipment manufacturing industry, special equipment manufacturing industry and chemical fiber manufacturing industry in various regions are all in front. (5) When making energy-saving policies and measures, the government should not only take concrete measures according to the differences of resources, energy endowment and economic development level of various provinces and cities, but also take full account of the differences between industries.

Key words： manufacturing industry; energy intensity; energy-saving potentiality; regional differences; industrial differences; China

Cite this article

WANG Lafang , DUAN Wenjing , LAI Mingyong , LIU Lijie . Study on the regional differences and industry differences of energy-saving potentiality in China's manufacturing industry[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2015 , 34(1) : 109 -121 . DOI: 10.11821/dlyj201501010

1 引言

目前,中国制造业仍未能改变其严重依赖能源、资源的发展特征,这从近年来钢铁、有色金属、建材、石化、化工和电力等六大高耗能行业能耗占比不降反增的事实中可以得到很好验证^[1,2]。这一现象与中国“十二五”规划设定的节能目标相背离,不但会加剧制造业发展的不平衡、不可持续问题,还会导致制造业发展与宏观经济增长的不协调。因此,在当前国内外能源资源约束不断加剧和制造业可持续发展需求的双重压力下,中国制造业推行节能降耗具有重要战略意义。

近年来,针对中国有关节能潜力的研究文献不少。研究内容上,有对整体性区域差异的对比研究^[3-7],有对某一特定区域包括产业结构、能源消费省区配置和精细化工工业园等视角在内的节能潜力的研究^[8-11],也有从整体视角对中国各行业节能潜力的差异研究^[12-18],还有对中国与国外节能潜力的差异研究^[19,20]。研究方法上,主要采用参数对比法、随机前沿方法、DEA方法、情景分析法和投入产出优化法等等,并依据上述方法各自的特性,进行了以节能潜力为主要内容但侧重点不同的各类主题研究。

现有文献为系统了解中国的能源利用效率及节能空间提供了丰富参考资料,但该领域的研究仍存在一些不足之处。中国自2009年自主承诺减排开始,除了全局性把控节能减排之外,还把全国节能减排目标分配到了各地区。已有部分研究为各地区承接节能任务的差异提供了材料支撑,但由于中国以重工业为主导、其他产业为辅助的产业结构格局,工业能耗占社会总能耗的70%以上,有些省份更高,因此,各地区承接节能任务的差异与各地区节能潜力的差异直接相关,其关键在于系统了解各地区行业特别是制造业的节能潜力差异。而已有研究大多以区域或者某行业为研究对象,将地区与行业相结合进行细化研究的文献很少,将各区域与制造业综合起来进行研究的文献更是没有。因此无法回答不同节能潜力的地区,其制造业分行业节能空间的差异;也无法回答那些节能潜力较高的地区,应重点关注哪些制造业行业。而事实上,中国制造业的发展及能耗情况不仅存在较大区域差异,而且制造业内部各行业间也存在明显差异。这一研究不足,无疑给当前中国全面实现节能目标设置了盲区,无法为各地区将节能目标落实到部门和行业单位提供依据。为弥补现有文献的不足,同时也为了回答上述问题,很有必要将各区域与制造业行业相结合,系统地研究中国制造业节能潜力的区域及行业差异。

2 研究方法与数据来源

现有节能潜力测算方法众多,但由于研究范围涉及区域及各区域的具体行业,受各地区具体行业数据的制约,考虑了结构和效率同时调整情景下节能潜力的投入产出优化方法、需要众多投入变量和产出变量的DEA方法以及能够辨别各种因素对非效率的影响的随机前沿分析方法都不太适用于本研究。节能潜力是指能否实现能源节约,以及节约的能源最大数量是多少,是一个相对值,因此,拟采用参数对比法:在判别节能潜力大小时预先选定1个比较标杆,将各地区各行业现有能效水平与该标杆进行对比,把二者间差距作为衡量节能潜力的标准。这个方法的关键在于能效水平的衡量,理论上可以用能源经济效率与能源技术效率两个层面的指标刻画,但受数据的限制,国外常用诸如单位GDP能耗、单位产值或单位产品能耗、单位服务量能耗等能源经济效率指标表示;国内除少部分文献用全要素能源效率外,已有研究文献大多是用单要素指标表示。参考已有做法,也采用能源强度指标来衡量制造业的能效水平。

根据定义,可将制造业整体和制造业分行业能源强度描述如式(1)和式(2)所示:

E I i = E i Y i

(1)

E I ii = E ii Y ii

(2)

式中:

E I i

为制造业的能源强度;

E i

为制造业的能源消费量;

Y i

为制造业的工业生产总值。

E I ii

为制造业分行业的能源强度;

E ii

为制造业分行业的能源消费量;而

Y ii

为制造业分行业的工业生产总值。采用上述方法计算节能潜力时,有学者通过将国内能效水平和国际先进水平相比较来判断节能潜力,但考虑到国家间的能效差距所代表的节能潜力受经济发展水平的限制,短期内很难发挥,因而根据“十二五”规划中提出的单位国内生产总值能源消耗比“十一五”时期降低16%作为参考标准,计算出全国层面的制造业分行业节能潜力。

为计算区域层面的制造业节能潜力,主要利用目标地区制造业的能源强度与各省市制造业实际能源强度的差距来计算,不仅能刻画在当前技术经济发展水平下各地区制造业潜在的节能空间,还能促使能源资源配置趋于公平合理^[21]。具体测算步骤为:首先,将制造业能源强度均值最低的省份用

E I min = E min Y min

表示;然后,利用式(3)和式(4)求出各个省市制造业节能潜力ρ_i和制造业分行业节能潜力ρ_ii。具体公式如下:

ρ i = 1 - E min Y min E i Y i (i = 1,2, 3 ⋯, n)

(3)

ρ ii = 1 - E min Y min E ii Y i i (i = 1,2, 3 ⋯, n)

(4)

用规模以上工业企业的工业总产值表示产出规模,数据来源于2001-2013年《中国统计年鉴》、《中国工业经济年鉴》及各地区统计年鉴。考虑到价格因素对工业总产值的影响,使用以2000年为基期的分行业工业品出厂价格指数分别对各年制造业分行业的工业总产值数据进行平减化处理,剔除了价格因素的影响。制造业能源消费量均换算成万吨标准煤作为计量单位,数据源于2001-2013年《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》和各地区统计年鉴。在分析各省市间制造业能源强度和节能潜力差异时,选取24个省市作为研究对象,而香港、澳门和台湾三个地区以及数据缺失的上海、浙江、江苏、河南、西藏和海南不进行研究;分析制造业分行业能源强度和节能潜力差异时,由于2000-2012年间制造业行业分类发生变化,一些省份行业数据缺失较多,因此,选取21个行业作为研究对象。

3 中国制造业能源强度的区域差异和行业差异

3.1 制造业能源强度的区域差异

表1给出中国24个省市的能源强度。总体来看,中国制造业整体的能源强度一直保持在1.1吨标准煤/万元以下,且整体上呈下降趋势:2011年制造业整体能源强度比2000年下降了0.773吨标准煤/万元。表明在全球能源短缺、能源价格频频上涨的背景下,中国制造业能源利用效率的逐步提高^[22]和制造业内部结构的不断优化使得中国制造业单位工业生产总值所需能耗在逐渐降低。

Tab. 1 The energy intensity of manufacturing industry in regions of China: 2000-2012 (tons of SCE/10 000 yuan)

表1 2000-2012年中国各区域的制造业能源强度(吨标准煤/万元)

	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012	均值
全国	1.093	0.983	0.867	0.773	0.635	0.645	0.572	0.499	0.440	0.404	0.345	0.319	-	-
北京	0.893	0.759	0.691	0.589	0.464	0.351	0.294	0.246	0.212	0.186	0.127	0.128	0.117	0.389
天津	0.357	0.413	0.375	0.322	0.277	0.224	0.200	0.191	0.177	0.178	0.142	0.125	0.112	0.238
河北	-	-	-	1.495	1.464	1.143	1.093	0.999	0.836	0.732	0.632	0.596	0.225	0.922
辽宁	1.403	1.511	1.274	1.105	0.986	0.944	0.768	1.264	0.480	0.741	0.695	0.675	0.631	0.960
福建	0.336	0.313	0.284	0.233	0.288	0.204	0.187	0.218	0.203	0.195	0.190	0.167	0.160	0.229
山东	0.443	0.453	0.353	0.784	0.657	0.490	0.460	0.403	0.335	0.285	0.328	0.329	0.287	0.431
广东	0.458	0.425	0.388	0.333	0.283	0.274	0.258	0.240	0.214	0.211	0.186	0.180	0.174	0.279
山西	4.833	5.483	5.497	4.800	4.126	3.917	3.553	3.010	2.925	2.750	2.341	2.163	1.935	3.641
吉林	0.948	0.851	0.760	0.772	0.734	1.344	1.184	0.869	0.797	0.620	0.502	0.485	0.566	0.803
黑龙江	-	-	-	1.636	0.884	0.882	0.953	0.896	0.744	0.776	0.628	0.571	0.520	0.849
安徽	2.190	1.428	1.162	1.157	1.150	1.147	0.879	0.851	0.703	0.502	0.452	0.361	0.314	0.946
江西	1.666	1.469	1.238	1.202	1.085	1.103	0.904	0.743	0.634	0.543	0.431	0.406	0.359	0.906
湖北	0.534	0.515	0.505	0.498	0.534	0.721	0.576	0.420	0.344	0.298	0.232	0.202	0.178	0.428
湖南	-	1.869	1.420	1.505	1.359	1.004	0.910	0.741	0.587	0.481	0.372	0.448	-	0.972
内蒙古	3.240	3.086	2.633	2.314	1.620	2.050	2.286	2.141	1.858	1.476	1.212	1.323	1.229	2.036
重庆	0.966	0.897	0.778	0.643	0.735	0.559	0.486	0.419	0.394	0.318	0.273	0.234	0.221	0.532
贵州	4.111	3.612	2.964	3.200	2.776	2.706	2.537	2.340	2.475	2.253	2.033	1.793	1.736	2.657
云南	1.841	1.842	1.898	1.807	1.853	2.000	1.830	1.656	1.483	1.513	1.346	1.309	1.228	1.662
广西	2.094	2.304	2.027	1.838	1.586	1.805	1.635	1.379	1.302	1.036	0.876	0.767	0.642	1.484
陕西	1.618	1.690	1.681	1.404	0.941	0.979	0.909	0.752	0.678	0.594	0.512	0.475	0.453	0.976
甘肃	2.541	1.780	1.592	2.189	2.432	2.421	2.349	2.073	1.957	1.758	1.596	1.516	1.361	1.967
青海	4.293	4.392	3.937	3.818	4.079	2.517	3.917	3.445	2.484	2.594	2.440	2.252	2.210	3.260
宁夏	4.023	3.324	3.835	4.073	4.142	3.191	3.006	3.355	1.982	1.795	1.601	1.735	1.600	2.897
新疆	2.348	2.165	2.120	2.049	2.050	2.504	2.751	2.492	2.375	2.310	2.157	2.367	-	2.307


	注:由于《2013年中国统计年鉴》缺少制造业工业总产值数据以及个别地区统计年鉴中2000-2002年和2012年缺失能源统计,部分结果缺失,用“-”表示。

从区域层面看,2000-2012年间,除新疆变化较小外,样本地区中大多数省市制造业的能源强度随时间的推移总体呈下降趋势^①(① 山东制造业的能源强度总体下降,但2000-2002年的能源强度与2003年的能源强度差距较大,这是因为2000-2002年的能源统计口径为终端能源消费量,而2003年以后为能源消费总量所造成的计算口径误差。辽宁各制造业2007年和2009-2012年的能源消费量是通过能源折算系数分别计算而得,能源消费量存在一点误差,导致2007年及之后的能源强度较2008年显著增加。类似的,吉林省2005-2008年与其他年份的能源消费量的统计口径也存在差异,导致该期间能源强度较其他年份明显增加,但2005-2008年能源强度整体仍呈下降趋势,与全国制造业能源强度的变化趋势是一致的。)各省份制造业的能源强度存在较大差距。具体可分析如下:

(1)东部沿海地区普遍较低,特别是天津、福建和广东,历年的能源强度均小于0.5吨标准煤/万元,远远低于其他省份。究其原因,虽然各地制造业的工业总产值及其能源消耗的变化趋势决定了各地区制造业能源强度的变动走势,但一方面,东部沿海地区经济发展水平普遍较高,对外开放程度大,先进技术的引进以及管理经验和制度的采用大大提高了这些地区制造业对能源的利用效率^[23],从而促进产业能源强度下降;另一方面沿海地区的工业结构调整与优化升级工作近十几年发生了较明显的转变,先进制造业得到了突破,同时第三次产业占比明显高于全国平均水平,该结构上的变化带动了能源强度下降。河北和辽宁制造业的能源强度较北京等省份明显较高,其原因之一可能是河北、辽宁作为资源大省,富含石油、煤炭,根据刘丽洁^[24]的测算,这两个地区制造业的能源与劳动呈替代关系,因此根据资源禀赋原理,其在生产过程中会选择投入更多资源能源,出现能源禀赋越丰裕能源强度越高的现象。另一关键原因是这两个地区的制造业以重工业为主,很多行业都是用能大户,即使近年来第二产业内部结构性调整与优化工作已取得成效,但难以从根本上改变其以重工业为主的格局,因此,尽管这些地区能源使用效率不一定低,但其能源消耗强度依旧较大。

(2)中部地区制造业的能源强度与东部地区相比明显较高,除湖北省外,其他地区制造业能源强度的均值都在0.8吨标准煤/万元以上。其中山西省最高,均值达到了3.641吨标准煤/万元,是湖北的8.5倍,这可能是因为山西省第二产业尤其是煤炭、冶金、焦炭、有色金属、电力等传统支柱重工业(也是高耗能行业)占比较高,第三产业欠发达;同时山西是产煤大省,其能源消费结构中煤炭占比高达90%以上,所以该地区制造业的生产以投入煤炭为主,煤炭强度远远高于其他地区。湖北省的计算结果有点令人意外,历年制造业能源强度均低于0.8吨标准煤/万元。分析其原因发现,湖北是个能源禀赋匮乏的地区,同时是电力生产大省,所以湖北通过实施电能替代方案(以电代油气,以电代煤),导致湖北的电力强度对湖北制造业整体的能源强度(主要包括石油强度、煤炭强度和电力强度)影响较大。与此同时,湖北的主导产业是交通运输设备制造业、通用设备制造业和电气机械及器材制造业,这些行业的国际合作程度较高,拥有较为先进的生产力,效率的提高可以降低包括电力强度在内的能源强度。

(3)与东中部地区相比,西部地区的能源强度最高。具体来看,西部地区10个省市能源强度除重庆和陕西能源强度的均值小于1吨标准煤/万元外,其他地区制造业能源强度的均值都在1.6吨标准/万元以上,而内蒙古、贵州、青海、宁夏和新疆能源强度的均值更是超过2.0吨标准煤/万元。分析发现,内蒙古等5个地区存在如下共性:一是由于地理位置原因,经济都较为落后,制造业水平整体偏低,影响了其对能源的利用率;二是这些地区煤炭、石油等能源储量都十分丰富,且工业生产方式依然是“高能耗,低产出”的粗放型发展模式,导致能源过度消耗;三是这些地区的经济发展对黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业等高耗能行业依赖度较高。因此随着内蒙古等地区通过增加高耗能行业产值带动地方经济发展时,落后的技术和生产力会导致能源利用率低,加上这些地区结构调整缓慢,从而导致产业能源强度均很高。此外,重庆和陕西制造业的能源强度与中部地区差距不大,其原因和前面的分析类似,都是和这些地区制造业内部的结构性调整与优化速度、制造业规模以及效率的大小等因素有关。

总体而言,虽然中国东中西部地区制造业能源强度存在明显差异,且从西向东呈梯队递减性,但近几年区域间能源强度差距在逐步缩小(图1),特别是东中部和东西部之间,2000年中部能源强度与东部相差1.386吨标准煤/万元,2012年缩小为0.402吨标准煤/万元,下降了71%;2000年西部能源强度比东部高2.059吨标准煤/万元,2012年差距减小为0.943吨标准煤/万元,下降了54.2%。同时从表1可以看出各区域内部不同省市间制造业的能源强度差距也在不断缩小。

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Fig. 1 The change trend of energy intensity difference of eastern, central and western regions of China: 2000-2012

图1 2000-2012年东、中、西部能源强度差距的变动趋势

3.2 中国制造业分行业能源强度

观察中国制造业分行业能源强度表(表2)可以发现,从时间趋势上看,各行业能源强度除个别年份有所波动外,总体呈下降趋势。其中,造纸及纸制品业、化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业的能源强度下降幅度最为明显,这五个行业2011年能源强度与2000年能源强度相比分别下降了1.073吨标准煤/万元、1.668吨标准煤/万元、1.238吨标准煤/万元、2.820吨标准煤/万元、2.479吨标准煤/万元和1.146吨标准煤/万元,但仍然高于其他行业。从行业之间的比较看,各行业间能源强度差别较为明显:通信设备、计算机及其他电子设备制造业的能源强度最低,年均能源强度在0.05吨标准煤/万元以下;其次是电气机械及器材制造业和仪器仪表及文化、办公用机械制造业,年均能源强度在0.05~0.1吨标准煤/万元之间,这主要是因为这些行业都属于资本密集型的高新技术产业,产品附加值高,产出规模效应大,在能源利用方面也通常采用集约化、低能耗的生产方式,因此能源强度低。相对而言,传统的高能耗行业,如石油加工及炼焦业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业和有色金属冶炼及压延加工业的能源强度最高,都在1吨标准煤/万元以上,特别是非金属矿物制品业和黑色金属冶炼及压延加工业的能源强度更是大于2吨标准煤/万元。这些高耗能、高投入的行业既是中国制造业能源消费增长的主要动力,也是抑制中国制造业能源强度下降的主要原因,表明控制和加强这五个高耗能行业的节能降耗工作是实现制造业整体节能降耗的关键。

Tab. 2 The energy intensity of sub-industries of manufacturing sectors (tons of SCE/10 000 yuan)

表2 中国制造业分行业能源强度 (吨标准煤/万元)

	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	均值
行业1	0.461	0.430	0.395	0.298	0.252	0.243	0.213	0.192	0.173	0.146	0.116	0.103	0.252
行业2	0.732	0.654	0.573	0.436	0.350	0.349	0.307	0.255	0.231	0.198	0.160	0.138	0.365
行业3	0.457	0.433	0.416	0.379	0.347	0.317	0.276	0.217	0.194	0.167	0.133	0.114	0.288
行业4	0.209	0.190	0.162	0.147	0.109	0.098	0.087	0.072	0.057	0.052	0.043	0.045	0.106
行业5	0.603	0.553	0.511	0.484	0.416	0.417	0.406	0.358	0.311	0.278	0.242	0.237	0.401
行业6	0.152	0.145	0.136	0.126	0.107	0.114	0.106	0.093	0.078	0.070	0.063	0.060	0.104
行业7	1.427	1.290	1.236	1.053	0.834	0.850	0.750	0.579	0.540	0.499	0.395	0.353	0.817
行业8	1.630	1.714	1.641	1.643	1.715	1.482	1.453	1.392	1.351	1.446	1.310	1.269	1.504
行业9	2.492	2.265	2.174	2.056	1.691	1.740	1.523	1.328	1.179	0.955	0.861	0.824	1.591
行业10	0.345	0.295	0.257	0.225	0.180	0.267	0.233	0.188	0.170	0.142	0.124	0.107	0.211
行业11	1.515	1.679	1.594	1.121	0.652	0.533	0.465	0.402	0.381	0.355	0.314	0.277	0.774
行业12	3.728	3.294	2.744	2.671	2.057	2.329	1.970	1.535	1.355	1.205	0.973	0.909	2.064
行业13	4.006	3.467	3.141	2.820	2.346	2.493	2.288	2.088	1.947	1.864	1.679	1.527	2.472
行业14	1.871	1.703	1.655	1.549	1.188	1.162	1.043	1.048	0.907	0.778	0.752	0.725	1.198
行业15	0.477	0.474	0.468	0.448	0.331	0.372	0.335	0.277	0.239	0.217	0.210	0.184	0.336
行业16	0.411	0.378	0.339	0.281	0.176	0.208	0.181	0.150	0.122	0.118	0.101	0.103	0.214
行业17	0.395	0.364	0.305	0.260	0.208	0.217	0.184	0.154	0.120	0.106	0.093	0.079	0.207
行业18	0.280	0.249	0.205	0.149	0.137	0.117	0.098	0.081	0.074	0.066	0.061	0.058	0.131
行业19	0.134	0.120	0.124	0.111	0.092	0.086	0.079	0.071	0.065	0.058	0.053	0.050	0.087
行业20	0.092	0.078	0.066	0.056	0.045	0.041	0.038	0.036	0.034	0.033	0.030	0.026	0.048
行业21	0.181	0.172	0.165	0.123	0.068	0.065	0.060	0.054	0.051	0.051	0.048	0.037	0.090

注:由于《2013年中国统计年鉴》无制造业分行业的工业总产值,因此,2012年全国制造业能源强度缺失。表中,行业1:农副食品加工业;行业2:食品制造业;行业3:饮料制造业;行业4:烟草加工业;行业5:纺织业;行业6:纺织服装制造业;行业7:造纸及纸制品业;行业8:石油加工及炼焦业;行业9:化学原料及化学制品制造业;行业10:医药制造业;行业11:化学纤维制造业;行业12:非金属矿物制品业;行业13:黑色金属冶炼及压延加工业;行业14:有色金属冶炼及压延加工业;行业15:金属制品业;行业16:通用设备制造业;行业17:专用设备制造业;行业18:交通运输设备制造业;行业19:电气机械及器材制造业;行业20:电子及通信设备制造业;行业21:仪器仪表及文化、办公用机械制造业。

为进一步对比各地区各行业的能源强度情况,表3给出了各地区制造业分行业平均能源强度大于1的情况,可以发现:① 能源强度高的行业多分布在中西部地区,这与前面计算的中西部地区制造业总体能源强度高的结论一致。具体到各行业看,所考察的21个行业中,化学原料及化学制品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业和石油加工及炼焦业的能源强度在大多数省市都非常高,平均大于1吨标准煤/万元的省份有16个,表明这四个行业是大多数省市节能降耗的重点目标。② 造纸及纸制品业、化学纤维制造业、有色金属冶炼及压延加工业能源强度大于1吨标准煤/万元的省份主要集中在中西部地区,东部地区仅辽宁的造纸及纸制品业和化学纤维制造业的能源强度大于1吨标准煤/万元。该结果说明,即使是同一行业部门,因其在各地区产品产业价值链上所处的地位不同,能源消耗特征也不同;对于中西部地区,实现制造业的节能降耗除了要关注传统高耗能行业外,还应该提高上述几个非高耗能行业的能源利用效率。要特别指出的是,山西和新疆能源强度大于1吨标准煤/万元的行业分布最多,除了上述几个行业外,食品制造业、金属制品业和通用设备制造业的年均能源强度也都大于1吨标准煤/万元,这说明山西和新疆要格外加强其制造业行业的节能降耗工作,通过加强对传统工业技术的改造提高效率,通过调整和优化其以高耗能行业为支柱的产业结构,降低产业能源强度。

Tab. 2 The regions with energy intensity of sub-industries is bigger than 1: 2000-2012 (tons of SCE/10 000 yuan)

表3 2000-2012年间制造业分行业平均能源强度大于1的省份 (吨标准煤/万元)

	能源强度>1的省份
行业9	北京,天津,福建,山东,辽宁,山西,吉林,安徽,湖北,湖南,江西,内蒙古,贵州,重庆,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业12	北京,福建,广东,辽宁,山西,吉林,安徽,湖北,湖南,江西,内蒙古,贵州,重庆,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业13	北京,福建,广东,山东,辽宁,山西,吉林,安徽,湖南,江西,内蒙古,贵州,重庆,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业8	北京,广东,山东,辽宁,山西,吉林,安徽,湖南,江西,内蒙古,贵州,重庆,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业7	辽宁,山西,吉林,安徽,湖南,江西,内蒙古,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业11	辽宁,山西,吉林,安徽,湖北,江西,内蒙古,贵州,重庆,陕西,甘肃,新疆
行业14	山西,吉林,内蒙古,贵州,云南,陕西,甘肃,宁夏,青海,新疆
行业15	山西,贵州,青海,新疆
行业10	内蒙古,宁夏,新疆
行业2	山西,宁夏,新疆
行业16	山西,新疆
行业17	青海
行业1	新疆


	注:行业标识同表2。由于河北、黑龙江、广西缺少2000-2004年分行业的能源数据,故不再对其分行业的能源强度进行分析。

4 中国制造业节能潜力的区域差异和行业差异

因采用趋同理论来测算节能潜力,考虑到现有研究对中国区域趋同的理论和实证结果存在争议,先采用绝对趋同法测算全国各省市的制造业节能潜力(假定各省市向同一最低值靠拢),又采用条件趋同法测算东中西三个俱乐部趋同现象存在的可能性^[25-28],因此,参考已有做法,进一步将24个省市划分为东中西三大区域。表4是以能源强度最低的福建为参考标准估算的,考虑的是全国普遍趋同的现象;而表5则给出了三大区域范围视角下24个省市制造业的节能潜力,其假设是三大区域内各省市的能源强度会向本地区的最低水平靠近。

4.1 中国制造业节能潜力的区域差异

4.1.1 全国层面的制造业节能潜力如果将节能潜力按照取值范围的大小分成低、中低、中高、高和最高节能潜力五类(表4),属于低节能潜力的地区只有天津,中低节能潜力的地区有四个,分别为广东、北京、湖北和山东,余下的18个省市制造业的节能潜力都在50%以上,即中高节能潜力地区占比高达78.3%,说明中国大部分地区制造业的能耗水平依然较高,未来节能空间很大。其中,全国范围内节能潜力低于全国平均水平(63.72%)的省份主要集中在东部地区,这些省市制造业未来节能空间比较有限;而高于全国平均水平的省份有17个,且主要集中在中西部地区,他们具有较大的节能降耗空间。

Tab. 4 The energy-saving potentiality of manufacturing industry in 23 regions: 2000-2012

表4 2000-2012年中国23个省市制造业的平均节能潜力

分类	取值范围(%)	地区(%)	数量
低节能潜力	$≤$ 10	天津(3.81)	1
中低节能潜力	(10, 50]	广东(17.89)、北京(41.12)、湖北(46.44)、山东(46.9)	4
中高节能潜力	(50, 70]	重庆(56.99)	1
高节能潜力	(70, 90]	吉林(71.47)、黑龙江(73.03)、江西(74.73)、河北(75.15)、安徽(75.79)、辽宁(76.14)、湖南(76.45)、陕西(76.53)、广西(84.57)、云南(86.22)、甘肃(88.36)、内蒙古(88.75)	12
最高节能潜力	$>$ 90	新疆(90.08)、贵州(91.38)、宁夏(92.10)、青海(92.98)、山西(93.71)	5


	注:绝对趋同法下的节能潜力,以能源强度最低的福建为参考标准。

具体到各区域看,全国范围下节能潜力最高的是山西省,节能潜力为93.71%,青海、宁夏、贵州和新疆紧随其后,制造业节能潜力均在90%以上,这与这五个省在全国范围内能源强度最高的现象是相对应的。这五个省份除山西属于中部地区外都属于西部地区。节能潜力最低的是天津市(福建省作为参考标准除外),节能潜力为3.81%,其次是广东省,节能潜力为17.89%。

4.1.2 三大区域层面的制造业节能潜力总体来看,三大区域制造业的平均节能潜力依然较为显著(表5),且西部地区节能潜力仍然明显高于东部和中部地区,但大多数地区制造业节能潜力值远小于以福建作为统一参考指标所计算的结果,说明如果存在区域趋同现象的话,那么大多数地区制造业的节能空间将缩小,节能压力也将相应降低。

Tab. 5 The energy-saving potentiality of manufacturing industry in three regions (%)

表5 三大区域范围视角下各省市制造业的节能潜力(%)

东部地区			中部地区			西部地区
省份		节能潜力		省份	节能潜力	省份	节能潜力
北京	41.12		山西	88.26		内蒙古	73.85
天津	3.81		吉林	46.72		贵州	79.96
河北	75.15		黑龙江	49.64		云南	67.96
辽宁	76.14		安徽	54.79		广西	64.12
山东	46.90		江西	52.83		陕西	45.43
广东	17.89		湖南	56.03		甘肃	72.92
福建	0.00		湖北	0.00		青海	83.67
						宁夏	81.62
						新疆	76.92
						重庆	0.00
均值	43.50		均值	58.04		均值	71.83


	注:东、中、西三大区域内制造业能源强度最低的省份分别为福建(0.229)、湖北(0.428)和重庆(0.532)。

从区域内部看:① 东部地区中河北、辽宁和山东三个省份制造业的节能潜力在东部地区排名前三位,特别是河北和辽宁,其能源强度2000年至2012年的均值在0.9吨标准煤/万元以上,远高于东部其他省市能源强度的均值。相应的,这些地区制造业的节能潜力也最高,都在75%以上,说明这两个省份要实现制造业的产业转型升级应该首先要降低单位工业产值能耗。② 中部地区7个省份中节能潜力最高的是山西,接近90%。其原因正如前面所分析的:山西的能源强度是中部地区最高的,2000年至2007年一直都在3吨标准煤/万元以上,而山西省制造业规模与其他省份相比还有差距,其历年工业总产值在中部地区中占比不到10%,但能源消费量却远高于中部其他省份,说明山西制造业存在明显能源投入冗余现象,尽管近几年能源强度有所下降,但未来节能降耗的空间很大。③ 与东中部地区相比,西部地区各省市制造业的节能潜力都相对较高,其中内蒙古、贵州、甘肃、青海、宁夏、新疆六个省份均在70%以上。

综合表4和表5可以发现:制造业单位工业产值能耗越高、能源利用效率越低的省份,其节能潜力一般也越大。因此,各地区在制定节能降耗目标时要充分考虑本地区的制造业发展水平、能耗状况和技术水平。

4.2 中国制造业节能潜力的行业差异

在衡量制造业分行业的节能潜力时,以2011年各行业的能源强度作为计算对象。结果显示(表6):高节能潜力的行业主要集中在对能源利用效率要求较高、产业前后向关联效应较强的行业。如非金属矿物制品业、交通运输设备制造业、纺织服装制造业、化学原料及化学制品制造业、有色金属冶炼及压延加工业、石油加工及炼焦业、纺织业、烟草制品业和通用设备制造业的节能潜力都在10%以上,表明这些行业通过进一步提高行业能源利用效率、改进行业的技术水平、调整行业内结构能够提取较大的节能空间,并且这些行业能源强度的降低对实现中国制造业整体的节能目标有着重要贡献。

Tab. 6 The energy-saving potentiality of sub-industries of China

表6 中国制造业分行业节能潜力

分类	取值范围(%)	行业(%)	数量
低节能潜力	(≤5)	仪器仪表及文化、办公用机械制造业(-0.093)、专用设备制造业(1.54)、饮料制造业(1.78)、医药制造业(2.25)、食品制造业(2.82)、金属制品业(3.92)、电子及通信设备制造业(4.54)、农副食品加工业(4.75)、化学纤维制造业(4.96)	9
中节能潜力	(5~10)	造纸及纸制品业(6.1)、黑色金属冶炼及压延加工业(7.63)、电气机械及器材制造业(9.91)	3
高节能潜力	(≥10)	非金属矿物制品业(10.05)、交通运输设备制造业(10.46)、纺织服装制造业(11.66)、化学原料及化学制品制造业(12.29)、有色金属冶炼及压延加工业(12.88)、石油加工及炼焦业(13.24)、纺织业(14.29)、烟草制品业(18.00)、通用设备制造业(18.35)	9

其中,非传统高耗能行业中的烟草制品业、通用设备制造业、纺织业节能潜力排在前三位的原因可能是:烟草制品业和纺织业属于劳动密集型产业,随着中国工业化进程的不断深入,劳动效率将会得到明显改善,行业技术装备水平也将提高,这些都有助于行业能源利用效率的提高,从而降低行业的能源强度,节能潜力较大;通用设备制造业属于资本密集型产业,对资本需求和技术水平要求较高,但中国现有通用设备制造业以小型企业为主,行业集中度很低,导致其能源使用效率低,因此,进一步提高该行业的资本投资,不断加强该行业的技术研发,在扩大规模效应的同时能显著降低其能源强度。而传统高耗能行业节能潜力的降低则意味着当前针对高耗能行业的节能降耗政策收到了成效。

制造业各行业的节能潜力差异揭示了制造业产业结构的调整重点应是依据产业关联关系^[29,30],通过发挥具有强辐射效应行业的节能潜力,鼓励其采用节能技术,可带动相关行业发挥节能潜力。例如,黑色金属冶炼及压延加工业(即钢铁行业)与通用设备制造业、专用设备制造业、金属制品业和交通运输设备制造业等产业前向直接关联性和前向完全关联性较强^[29],那么,当黑色金属冶炼及压延加工业坚持节能政策,采用清洁能源,降低单位工业产值能耗水平时,可通过前向拉动和后向推动作用使其关联产业的节能潜力得以发挥^[31]。

从区域层面看(表7),与全国层面节能潜力最大的行业分布不同,各地区制造业分行业中石油加工及炼焦业、电子及通信设备制造业、专用设备制造业、化学纤维制造业的节能潜力最大。具体来看:① 北京和天津制造业具有低能源消耗特征,其节能潜力最大的行业是:石油加工及炼焦业、纺织服装制造业、烟草加工业和专用设备制造业。根据刘丽洁^[24]测算的要素间替代弹性可知,北京市资本与能源间表现出互补关系,因此,要实现产业结构的调整应该引导资本流向节能环保、生产服务等具有低碳特征的产业,转变资本对于能源的互补关系;而对于天津市,资本能够替代能源,因此可以增加节能技术投资,减少能源消费量。② 辽宁和山西作为中国重要产煤大省,能源储量丰富,制造业的“高能耗”特点尤为突出,石油加工及炼焦业和化学纤维制造业节能潜力高,是应该重点关注的节能降耗行业,由于这两个省的资本对能源为互补关系^[24],所以,要实现产业结构的调整应重点抑制高投入、高能耗行业的发展。③ 陕西、甘肃和新疆节能潜力最大的行业是技术密集型的电子及通信设备制造业,该行业在陕西、甘肃和新疆地区节能潜力大的可能原因是:这几个省份地处中国西部地区,电子及通信设备制造业发展水平较弱、工业产值较低,且技术水平不高,从而使得其单位工业产值能耗高,因此,通过增加资本和技术投入促进行业发展,有利于这些省份制造业产业结构的调整和优化。石油加工及炼焦业、专用设备制造业是这些省份另外两个节能潜力较大的行业,虽然西部地区资源能源优势明显,发展投入大、能耗高的行业有利于地区经济增长,但是从长远来看,必须抑制或调整这些高耗能行业的发展,通过淘汰落后产能、鼓励节能技术的使用降低能源消耗强度,推进制造业产业结构升级。

Tab. 7 Top 5 of the energy-saving potentiality in regions

表7 各地区制造业节能潜力排名前五位的行业

地区	行业
北京	石油加工及炼焦业,纺织服装制造业,烟草制品业,交通运输设备制造业,专用设备制造业
天津	石油加工及炼焦业,烟草制品业,纺织服装制造业,化学原料及化学制品制造业,专用设备制造业
辽宁	石油加工及炼焦业,化学纤维制造业,电子及通信设备制造业,专用设备制造业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业
福建	石油加工及炼焦业,化学原料及化学制品制造业,黑色金属冶炼及压延加工业,医药制造业,造纸及纸制品业
山东	石油加工及炼焦业,纺织服装制造业,有色金属冶炼及压延加工业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业, 电子及通信设备制造业
广东	石油加工及炼焦业,电子及通信设备制造业,纺织服装制造业,专用设备制造业,农副食品加工业
山西	石油加工及炼焦业,电子及通信设备制造业,化学纤维制造业,纺织服装制造业,金属制品业
吉林	石油加工及炼焦业,电子及通信设备制造业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业,专用设备制造业,化学纤维制造业
安徽	石油加工及炼焦业,化学纤维制造业,化学原料及化学制品制造业,电子及通信设备制造业,黑色金属冶炼及压延加工业
江西	石油加工及炼焦业,电子及通信设备制造业,专用设备制造业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业,化学纤维制造业
湖北	交通运输设备制造业,专用设备制造业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业,电子及通信设备制造业,化学纤维制造业
湖南	石油加工及炼焦业,电子及通信设备制造业,有色金属冶炼及压延加工业,黑色金属冶炼及压延加工业, 化学原料及化学制品制造业
内蒙古	石油加工及炼焦业,化学纤维制造业,电子及通信设备制造业,化学原料及化学制品制造业,金属制品业
重庆	石油加工及炼焦业,专用设备制造业,化学原料及化学制品制造业,化学纤维制造业,非金属矿物制品业
贵州	石油加工及炼焦业,有色金属冶炼及压延加工业,电子及通信设备制造业,纺织服装制造业,金属制品业
云南	石油加工及炼焦业,、食品制造业,纺织服装制造业,金属制品业,电子及通信设备制造业
陕西	电子及通信设备制造业,石油加工及炼焦业,金属制品业,化学原料及化学制品制造业,专用设备制造业
甘肃	电子及通信设备制造业,交通运输设备制造业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业,石油加工及炼焦业,专用设备制造业
青海	石油加工及炼焦业,专用设备制造业,电子及通信设备制造业,有色金属冶炼及压延加工业,仪器仪表及文化、办公用机械制造业
宁夏	石油加工及炼焦业,专用设备制造业,化学原料及化学制品制造业,交通运输设备制造业,金属制品业
新疆	电子及通信设备制造业,石油加工及炼焦业,专用设备制造业,金属制品业,纺织服装制造业

5 结论

通过计算各区域制造业总体和21个分行业的能源强度和节能潜力,得到以下主要结论:

(1)考虑到各地区制造业节能潜力差异明显,为了实现全国的节能降耗目标,中国在制定节能政策和措施时应该根据各省市资源、能源禀赋及经济发展水平的不同而差别化对待。对于那些制造业节能潜力达到90%以上的地区,如山西、青海、宁夏、贵州和新疆,可考虑设定较高的节能降耗目标。而对于那些制造业节能潜力较低的地区,如天津和广州等,因其实现同等节能降耗要求的难度很大,因此,可考虑设定较为宽松的节能降耗目标。

(2)考虑到各省市制造业分行业节能潜力存在较大区域差异,各地区为了实现国家给予的节能目标,在制定行业节能降耗目标时,应根据各行业现阶段能源强度和节能潜力的大小,设定差别化节能目标;同时,应考虑各行业节能目标的年度实现情况,适时动态的加以调整。对于那些节能潜力较高的制造业部门,应制定与之相匹配的政策法规,以便能最大限度地挖掘和释放这些制造业部门的节能潜力。从计算结果来看,各地区节能潜力均比较大的制造业部门有:化学纤维制造业、电子及通信设备制造业、金属制品业、烟草加工业和石油加工及炼焦业。其他行业中有色金属冶炼及压延加工业和造纸及纸制品业等在一大半的地区中也属于节能潜力比较大的部门。

The authors have declared that no competing interests exist.

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