孙文娟：基于能源消费弹性变化的中国能源消费分析
SHPGX导读：碳达峰、碳中和目标下，中国能源消费结构将持续进行清洁低碳化转型，煤炭弹性系数贡献值将持续下降，在能源结构中的占比进一步下降的同时逐渐实现煤炭消费量的负增长；一次电力及其他能源弹性系数贡献值将持续增长，从能源消费增量主要来源逐渐向主体能源过渡。但总体看，在较长一段时间内，化石能源仍是中国能源结构中的重要组成部分，尤其是天然气占比仍将有所提高。
基于能源消费弹性变化的中国能源消费分析
孙文娟，张胜军，门秀杰
中国海油集团能源经济研究院
【摘要】能源消费弹性系数是衡量能源消费与国民经济发展关系的一项国际通用技术经济指标，伴随经济发展的阶段性变化，能源消费弹性系数呈现明显的阶段性规律。改革开放以来，中国能源消费与国民经济发展的关系经历了三个阶段的变化：能源消费与经济发展呈现较强相关性、经济增长高度依赖能源消费、能源消费与经济发展逐渐脱钩。通过区分能源品种消费弹性系数贡献值将能源消费弹性系数分解，2012年以前煤炭弹性系数贡献值明显高于其他能源品种，2012年以后煤炭弹性系数贡献值大幅降低，天然气、一次电力及其他能源弹性系数贡献值明显升高，清洁能源逐渐成为能源消费增量的主要来源。产业结构优化、能源效率提高将推动能源消费与经济增长之间持续脱钩过程，能源消费结构将持续低碳化转型，煤炭弹性系数贡献值将持续下降，一次电力及其他能源弹性系数贡献值将持续增长，从能源消费增量主要来源逐渐向主体能源过渡。
本文原载《国际石油经济》期刊（2023-5），原题为《基于能源消费弹性变化的中国能源消费分析》，仅代表作者观点，供诸读者参考。
能源作为经济社会发展的动力来源和重要物质基础，应用于国民经济的各个领域，其消费变化与经济社会发展密切相关。改革开放以来，中国经济发展取得了举世瞩目的成就，经济总量稳居世界第二位。在经济快速发展的同时，中国能源消费日益增长，目前是全球第一大能源消费国，2021年一次能源消费总量约占全球的26.5%。
能源消费弹性系数是能源消费增长速度与国民经济增长速度的比值，反映经济增长对能源消耗的依赖程度，是衡量能源消费与国民经济发展关系的一项国际通用的技术经济指标，也是衡量经济发展质量和发展方式转变的一项综合性指标。本文通过分析过去40多年中国能源消费弹性系数的历史变化并对其进行阶段性划分，研究能源需求与经济发展之间的动态演变规律，同时引入分能源消费弹性系数贡献值，将能源消费弹性系数进行分解，分析能源消费结构的动态演进规律，在此基础上，对未来中国能源需求及消费结构演变趋势进行展望。
01 中国经济发展与能源消费
1980—2021年中国经济增长与能源消费变化如图1所示。改革开放以来，中国经济持续保持增长，从经济增长速度看，虽然经济增速存在波动，但1980—2012年中国国内生产总值（GDP）增速只有三次连续两年低于8%，第一次是1980—1981年，第二次是1989—1990年，第三次是1998—1999年，这三次回落主要是受到外部因素的短期干扰，过后又回到了高速增长的轨道上。2012年以后，中国经济增长速度换挡回落，连续多年在8%以下。中国共产党第十八次全国代表大会后，党中央作出中国经济发展进入新常态的重大判断，明确中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。
经济发展需要能源支撑，随着经济的高速发展，中国能源消费总量快速增加，从1980年的6.03亿吨标准煤增至2021年的52.4亿吨标准煤。从中国经济与能源消费增速历史数据可以看出，能源消费增长速度与经济发展具有较明显的相关性。2012年前，中国经济高速增长，能源消费也处于高速增长期，2012年后，随着中国经济发展进入新常态，能源消费也从高速增长阶段向高质量发展阶段转变，增长速度明显回落。
但同样是经济高速增长的阶段，能源消费增长速度也有很大不同，主要是因为不同产业对能源的依赖程度不同，因此能源消费增长速度不仅与经济增速相关，也与工业化进程、产业结构等相关。从中国工业化进程看，中国在改革开放最初的15～20年，成功完成了以轻工业产品规模化生产为特征的第一次工业革命，依靠第一次工业革命获得的高储蓄，在20世纪90年代末引爆了以能源、动力、基础设施为领头羊的第二次工业革命。工业化进程决定了高耗能产业在国民经济中的作用不可替代，该阶段能源消费增速明显提升，尤其是2003—2005年，能源消费增长速度一度超过经济增速。
02 中国能源消费弹性系数演进
能源消费弹性系数是反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间关系的指标，计算公式如下：
式中：e为能源消费弹性系数，E为能源消费总量，G为国内生产总值，t代表观测年，0代表基准年，本文取观测年的上一年为基准年。
1980—2021年中国能源消费弹性系数变化如图2所示。可以看出，不同时点能源消费弹性系数波动较大，但从中长期看，能源消费弹性系数具有明显的阶段性规律，与经济发展的阶段性变化紧密相关。根据上文对中国经济发展阶段性变化的分析，过去40多年中国能源消费弹性系数大体也经历了三个阶段的变化。
2.1 第一阶段（1980—1999年）：能源消费与经济发展相关
该阶段中国能源消费弹性系数存在波动，但除1981年、1989年、1997—1998年外，其余年份能源消费弹性系数基本在0.5上下波动，均值为0.48。该阶段能源消费弹性系数的三次异常波动是由于中国经济发展受到外部因素的干扰，经济增速和能源消费增速均处于较低水平，但该状态并不具备持续性，短期回落后又恢复到高速增长的态势。
该阶段中国主要完成了以轻工业产品规模化生产为特征的第一次工业革命，能源消费增速与经济增速表现出较强的相关性，能源消费与经济发展总体均处于高速增长期，但能源消费增速低于GDP增速。
2.2 第二阶段（2000—2011年）：经济增长高度依赖能源消费
与第一阶段相比，该阶段中国能源消费弹性系数显著增加且出现较大幅度波动。除2008年较低外，其他年份能源消费弹性系数均在0.5以上，均值为0.86，其中，2002年能源消费弹性系数升至0.99，是继1989年后再次逼近1，但与1989年经济增速和能源消费增速均处于较低水平且过后能源消费弹性系数迅速回落不同，2002年经济和能源消费增长速度分别为9.1%和9%，均处于较高水平，且此后能源消费弹性系数进一步升高，2003—2005年均超过1，其中2003、2004年分别高达1.62、1.66。2008年全球经历金融危机，大宗商品价格出现剧烈波动，对中国钢铁、化工等高能耗行业产生较大影响，该年中国能源消费弹性系数较低。
该阶段能源消费与经济发展仍处于高速增长期，但以能源、动力、基础设施为领头羊的第二次工业革命的开启，使得该阶段经济增长对能源消费的依赖程度较高。2003—2011年，中国固定资产投资（不含农户）年度增速均保持在20%以上，其中2003、2004年分别比上年增长29.1%、25%。在高投资的拉动下，该阶段高耗能产品产量快速增长，2002—2005年中国粗钢产量年度增速保持在20%以上，2004年粗钢产量年度增速高达27%，平板玻璃产量增速高达34%，高耗能产品产量的高速增长使得能源消费量大增，尤其是2003—2005年，能源消费增长速度大于经济增速。
2.3 第三阶段（2012—2021年）：能源消费与经济增长逐渐脱钩
与第二阶段相比，该阶段能源消费弹性系数明显下降，除2020—2021年受新冠病毒疫情影响较高外，其他年份均在0.6以下，均值为0.49，其中2015年降至0.19的较低水平。由于中国经济发展从高速增长向高质量发展全面转变尚处于起步阶段，一些与高质量发展要求不协调的现象有所反复，2015年后能源消费弹性系数存在回升现象。2020年中国能源消费弹性系数再次达到1，但与2003—2005年GDP增速和能源消费增速均处于较高水平不同，2020年受疫情影响GDP增速较低。
从发展阶段看，“十三五”时期（2016—2020年）中国工业化处于从中期向后期过渡阶段，“十四五”时期（2021—2025年）中国将进入工业化后期，在向工业化后期转变的阶段，产业结构将从劳动密集型向资本技术密集型升级，从资源、能源高消耗型产业向节能减排型产业发展。随着产业结构的调整和用能效率的提升，该阶段经济增长对能源消耗的依赖程度下降，能源消费与经济增长呈现脱钩趋势。
03 中国能源消费结构演进分析
能源消费总量不断增加的同时，能源消费结构呈现一定的变化。采用弹性系数法对不同能源品种消费演变趋势进行分析时，不同品种能源的消费量不仅与宏观经济相关，还受各种能源发展态势的相互影响。基于此，引入能源消费弹性系数贡献值的概念，对不同品种能源消费趋势演进进行分析。能源消费弹性系数贡献值是各种能源消费增加量对能源消费弹性系数的贡献值，定义为不同品种能源消费增加量在能源消费总量增量中的比重×当年能源消费弹性系数，各能源品种弹性系数贡献值相加等于能源消费弹性系数，如下式所示。
式中：eci为各能源品种弹性系数贡献值，i代表不同能源品种。
3.1 煤炭
作为中国第一大能源消费品种，煤炭的弹性系数贡献值大体可以分为两个阶段。2012年以前，煤炭消费弹性系数贡献值较高，与能源消费弹性系数较为接近，1981—2011年均值为0.43，变化趋势也与能源消费弹性系数变化趋势基本一致，如图3所示，说明该阶段煤炭为中国能源消费增量的主要来源。该阶段煤炭消费量总体呈增长态势，从1980年的4.35亿吨标准煤增长到2011年的27.17亿吨标准煤，仅在1981年、1997—1998年等个别年份消费量出现短暂下降，其余年份消费量均保持增长，尤其是2003—2005年消费增速达到15%以上，如图4所示。煤炭在中国能源消费总量中的占比在1987—1991年达到峰值，峰值约为76%，在2000年降至70%以下，2003年又回升至70%以上。
2012年以后，煤炭弹性系数贡献值明显下降，2012—2021年均值仅为0.08，相较前一阶段大幅下降，且在2015—2016年煤炭消费总量出现负增长。该阶段煤炭消费增速显著降低，在能源消费结构中的占比也逐年下降，2021年降至56%，但煤炭消费总量在2015—2016年出现短暂的回落后目前仍保持增长。
3.2 石油
作为中国第二大能源消费品种，石油的弹性系数贡献值明显小于煤炭弹性系数贡献值，1981—2011年均值为0.10，变化趋势与能源消费弹性系数呈现一定相关性，如图5所示。该阶段石油消费持续增长，从1980年的1.25亿吨标准煤增长到2011年的6.50亿吨标准煤，但增长速度波动较大，如图6所示。石油在能源消费结构中的比重呈波浪线走势，在16%～22%的区间波动，2000年达到22%的波峰，2009年回落至16.4%的波谷。
2012年以后，石油弹性系数贡献值更为稳定，围绕0.1上下小幅波动，2012—2021年均值为0.11。该阶段石油消费量持续增长，但增长速度较前一阶段更趋稳定，2021年石油消费量增至9.69亿吨标准煤，在能源消费结构中的比重为18.5%。
3.3 天然气
2000年前，天然气弹性系数贡献值较低，均在0.03以下（见图7），远低于煤炭和石油弹性系数贡献值，且与能源消费弹性系数相关性低，该阶段天然气消费量较小且增长较为缓慢。2000年后，中国天然气消费进入快速增长阶段，由1999年的0.28亿吨标准煤增至2010年的1.44亿吨标准煤，但在能源消费结构中的占比依然较小，2010年前不足4%（见图8）。
2010年以后，天然气弹性系数贡献值明显增大，2012—2021年均值为0.11，与石油弹性系数贡献值相当，超过煤炭弹性系数贡献值，且与能源消费弹性系数相关性增强，逐渐成为能源消费增量的重要来源，“十三五”期间天然气占能源消费增量的近30%。该阶段天然气消费量持续快速增长，2021年增至4.66亿吨标准煤，在能源消费结构中的比重升至8.9%。
3.4 一次电力及其他能源
2012年前，一次电力及其他能源弹性系数贡献值呈上升态势，1981—1999年一次电力及其他能源弹性系数均值为0.04，2000—2011年均值为0.09（见图9）。该阶段一次电力及其他能源消费量逐渐增大，由1980年的0.24亿吨标准煤增至2011年的3.25亿吨标准煤，但增速波动较大，在能源消费总量中的占比也存在波动（见图10）。
2012年后，一次电力及其他能源弹性系数贡献值进一步增大，且与能源消费弹性系数相关性逐渐增强，2012—2021年均值达到0.20，超过煤炭和石油弹性系数贡献值，成为能源消费增量的主力，“十三五”期间占能源消费增量的43%。该阶段一次电力及其他能源消费量持续增长，增速相较前一阶段趋于稳定，在能源消费总量中的占比持续提高，2021年升至16.6%。
04 结论及展望
4.1 能源消费与经济发展将持续脱钩
伴随着经济发展特征的阶段性变化，能源消费弹性系数呈现明显的阶段性规律。改革开放的40多年，中国能源消费与国民经济发展的关系经历了三个阶段的变化：能源消费与经济发展呈现较强相关性、经济增长高度依赖能源消费、能源消费与经济发展之间呈现脱钩趋势。
根据发达国家的发展历程看，能源消费与经济发展之间先发生相对脱钩，而后随着技术进步及经济结构调整逐渐发展为绝对脱钩。随着中国经济发展进入高质量发展阶段，产业结构优化、能源效率提高将推动能源消费与经济增长之间持续脱钩过程，最终实现能源消费与经济增长的绝对脱钩。虽然能源消费弹性系数在短期内会因外部冲击和商业周期出现波动和偏离，但中长期能源消费弹性系数将呈下降趋势，中国能源消费增速将进一步放缓，加上努力实现碳达峰、碳中和目标带来的约束，预计2035年左右中国经济增长与能源消费将实现脱钩，能源需求总量将达到峰值并在维持较长时间的平台期后缓慢下降。
4.2 能源消费结构将持续低碳化转型
通过区分能源品种消费弹性系数贡献值对能源消费弹性系数进行分解，不同能源品种呈现不同演变趋势。2012年以前煤炭弹性系数贡献值明显高于其他能源品种，且与能源消费弹性系数强相关，其他能源品种弹性系数贡献值相对较小，煤炭为能源消费增量主力；2012年以后煤炭弹性系数贡献值大幅降低，石油弹性系数贡献值较为稳定，天然气、一次电力及其他能源弹性系数贡献值明显升高，清洁能源逐渐成为能源消费增量的主要来源。
碳达峰、碳中和目标下，中国能源消费结构将持续进行清洁低碳化转型，煤炭弹性系数贡献值将持续下降，在能源结构中的占比进一步下降的同时逐渐实现煤炭消费量的负增长；一次电力及其他能源弹性系数贡献值将持续增长，从能源消费增量主要来源逐渐向主体能源过渡。但总体看，在较长一段时间内，化石能源仍是中国能源结构中的重要组成部分，尤其是天然气占比仍将有所提高。
注：本文呈现内容略有调整，具体以正式刊发为准。欢迎赴知网《国际石油经济》下载引用原文。
本文来源| 国际石油经济
本文作者 | 孙文娟，张胜军，门秀杰