能源回報趨勢對我國經(jīng)濟增長的影響分析

胡 燕，馮連勇，齊 超，王宏偉，William X Wei

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)，北京 102249；3.北京燃氣集團第五分公司，北京 100082；4.中國社會科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟與技術(shù)經(jīng)濟研究所，北京 100732；5.Mac Ewan School of Business，Grant Mac Ewan University，Edmonton，Canada）

近10余年來，我國經(jīng)濟的高速增長很大程度上是建立在大量消耗化石能源的基礎(chǔ)上。但是，無論是煤炭、石油還是天然氣，這些常規(guī)化石能源都是由數(shù)百萬年甚至是數(shù)億年前的生物遺體經(jīng)過復(fù)雜過程演變而成的，均具有生命的周期性、資源的有限性和不可再生性?；茉串a(chǎn)量的緩慢增長導(dǎo)致我國1993年成為石油凈進口國，2009年成為煤炭凈進口國，對外依存度不斷加大。2013年，我國石油消費量已經(jīng)達到4.84億噸，而產(chǎn)量卻只有2.08億噸。雖然可再生能源發(fā)展迅猛，但其貢獻量僅約占6.3%，加之非常規(guī)化石能源在我國尚未達到規(guī)模化生產(chǎn)階段，常規(guī)化石能源在我國生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的比例仍然達到90%以上。如果常規(guī)化石能源供應(yīng)出現(xiàn)短缺，它必然成為制約經(jīng)濟社會發(fā)展的最重要因素之一，這對于已經(jīng)進入工業(yè)化中期的我國來說無疑是亟待研究與解決的重大問題。

1978年改革開放以來，我國保持了快速的經(jīng)濟增長態(tài)勢，GDP增長率在1979-2012年間為平均10%左右。“十二五”期間，無論是在經(jīng)濟理論界，還是在社會輿論方面，無論是國內(nèi)還是國外，對我國經(jīng)濟形勢的分析出現(xiàn)了很多不同程度的預(yù)期結(jié)果。尤其是在2013年下半年，多家國際機構(gòu)對我國的經(jīng)濟增長前景并不看好，并發(fā)布報告警示中國的經(jīng)濟風(fēng)險，如：國際貨幣基金組織(IMF)發(fā)布最新的《世界經(jīng)濟展望》報告，下調(diào)了今明兩年對中國的經(jīng)濟增長預(yù)期，并稱中國經(jīng)濟增長中期內(nèi)仍將放緩；亞洲開發(fā)銀行也發(fā)布《2013年亞洲發(fā)展展望（更新版）》經(jīng)濟報告，將我國內(nèi)地今年的經(jīng)濟增長預(yù)期由4月份預(yù)計的8.2%下調(diào)至7.6%，低于2012年7.7%的增速。那么，我國未來的經(jīng)濟增速是按這些預(yù)測結(jié)果所述的即將面臨“崩潰”？還是處在合理的區(qū)間和預(yù)期目標內(nèi)？以及我國未來的經(jīng)濟增速將會主要受到哪種因素的制約？本文將通過一個新視角給出具體答案。

一、能源回報的概念及其重要性

在擁有大量廉價能源資源的時代，經(jīng)濟發(fā)展理論均以貨幣為衡量單位，追求經(jīng)濟效益的最大化，但當(dāng)進入化石能源短缺的時代，能源資源或者說能源量的基礎(chǔ)作用就在經(jīng)濟發(fā)展中逐漸凸顯。幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn)均與能源有關(guān)，能源自身的生產(chǎn)，如勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、運輸?shù)?，同樣需要能源投入，即能源是產(chǎn)出，也是投入。隨著能源生產(chǎn)設(shè)備先進程度的提高，能源生產(chǎn)過程中對能源的消耗也逐漸增長，所以剝離能源消耗而單純追求能源產(chǎn)量升高的評價方法是片面的。因此，能源回報應(yīng)運而生，它以焦耳量為單位同時考慮了能源生產(chǎn)過程中的產(chǎn)出和消耗(Clevelandetal.，1984)。從相對值角度出發(fā)，能源回報具體指EROI，即能源生產(chǎn)過程中能源產(chǎn)出和能源投入（或消耗）的比值，英文全稱為Energy Returnon Investment，簡稱EROI（胡燕等，2011）；從絕對值角度來看，能源回報指凈能源，即能源生產(chǎn)過程中能源產(chǎn)出減去能源投入（或消耗）（如圖1所示）?？傮w上來講，能源回報改變了傳統(tǒng)能源“總量”的分析角度，從“凈量”角度(Cleveland，2005)研究能源生產(chǎn)價值及其相關(guān)問題。

圖1 能源回報概念示意圖

那么，凈量與經(jīng)濟活動到底存在什么樣的關(guān)系？傳統(tǒng)經(jīng)濟學(xué)模型以公司和家庭為兩個主體來說明兩者間的無限循環(huán)，但熱力學(xué)第一定律和第二定律的普遍適用性原則說明：經(jīng)濟活動是處于自然界的開放系統(tǒng)中，有能量與物質(zhì)的交換，既依賴于能源資源和其他資源的投入又向其排放廢棄物。在此基礎(chǔ)上，能源生產(chǎn)邊界可以理解為：來自于自然界吸取太陽能而形成的化石能源量和經(jīng)濟系統(tǒng)提供的資本勞動力共同“流入”到能源生產(chǎn)過程中，形成的能源量“流出”的經(jīng)濟活動。由于經(jīng)濟產(chǎn)出需要有一部分返回能源生產(chǎn)過程中，所以實際上經(jīng)濟系統(tǒng)所能夠利用的能源量是能源生產(chǎn)邊界下提供的“凈能源”?；茉瓷a(chǎn)和經(jīng)濟活動的具體關(guān)系(Halletal.，1986)如圖2所示。

圖2 化石能源生產(chǎn)和經(jīng)濟活動關(guān)系圖

經(jīng)計算，我國化石能源的能源回報（EROI值）一直呈下降趨勢(Huetal.，2013)，且這種趨勢不可逆(Gagnonetal.，2009)?？梢缘弥覈茉吹纳a(chǎn)為經(jīng)濟社會提供的凈能源量在不斷減少，這對經(jīng)濟系統(tǒng)的影響是不可忽略的(Murphy and Hall，2011)。全面的能源評價不僅應(yīng)重點分析能源資源的基礎(chǔ)性作用，更應(yīng)當(dāng)回答化石能源生產(chǎn)的能源回報以及凈能源貢獻大小問題，尤其是凈能源的大小對于經(jīng)濟系統(tǒng)的影響程度。因此，本文將從凈能源這一新的視角對可用于經(jīng)濟系統(tǒng)消費的能源量進行分析，預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)并考察它對我國經(jīng)濟增速的影響。其中，可用于經(jīng)濟系統(tǒng)消費的能源量是我國國內(nèi)產(chǎn)量與凈進口量的總和再減去化石能源生產(chǎn)部門的消耗量的差值，本文將其定義為“能源供應(yīng)凈量”，這一概念與傳統(tǒng)能源供應(yīng)概念不同的是加入了能源生產(chǎn)部門對能源的消耗。

二、能源回報-能源供應(yīng)凈量的取得

1.化石能源產(chǎn)量和凈進口量

對于國內(nèi)產(chǎn)量來講，Huetal.(2013)采用多循環(huán)的廣義翁氏模型計算了未來我國化石能源產(chǎn)量的三種可能性，本文將其單位轉(zhuǎn)換成焦耳量，并預(yù)測到2025年。對于凈進口量取凈進口量與產(chǎn)量的比值，并分為高中低三種情景預(yù)測到2025年。1980年至2011年間，我國煤炭凈進口量與產(chǎn)量之比平均為2.8%，2011年為1.75%；原油凈進口量與產(chǎn)量之比平均為62.5%，2011年122.5%；天然氣凈進口量與產(chǎn)量之比平均為7%，2011年為27.2%。根據(jù)歷史平均比值，本文設(shè)置的未來三種化石能源的凈進口量與產(chǎn)量比值設(shè)置如表1所示。

表1 三種化石能源的凈進口量與產(chǎn)量比值的情景設(shè)置

2.化石能源生產(chǎn)過程中的能源消耗量

能源生產(chǎn)過程中的投入受多種因素的影響，如開采技術(shù)、生產(chǎn)過程、地質(zhì)和經(jīng)濟條件等。Coughlin(2012)結(jié)合地質(zhì)條件等因素研究了能源生產(chǎn)部門的消耗問題，發(fā)現(xiàn)如果能源部門單位產(chǎn)量的能源消耗在0%～20%之間，那么無論采用線性方法還是非線性方法，整個經(jīng)濟消耗的能源量與除能源部門外的經(jīng)濟部門的能源消耗 量 比 值 (μ)幾乎沒有差別（如圖 3），且 EROI等于 μ(μ-1)。因此，本文首先采用線性趨勢外推法對石油天然氣開采業(yè)和煤炭開采洗選業(yè)從2012-2025年在能源生產(chǎn)過程中的能源消耗量進行預(yù)測，并將其與三種情景下的產(chǎn)量做比值，發(fā)現(xiàn)兩個部門單位產(chǎn)出的能源消耗量分別在3%～11%之間，均小于20%，說明本文采用的線性方法是可行的。

圖3 能源生產(chǎn)部門單位產(chǎn)出能源消耗下線性與非線性方法下的μ值比較

3.化石能源供應(yīng)凈量

產(chǎn)量的低中高三種情景分別與凈進口量的低中高三種情景相加，并分別減去兩個部門生產(chǎn)過程中的總消耗量，得到2012-2025年我國化石能源供應(yīng)凈量（如表4所述）。我國“十二五”能源規(guī)劃中，將一次能源消費總量目標控制在40億噸標準，化石能源消費總量占總消費量的89.6%左右，也就是說化石能源消費量預(yù)計為35.8億噸標煤，約合120 EJ，與本文設(shè)置的中情景接近。由此，本文將中情景稱為“能源消費總量控制的基準情景”，其他兩種情況分別稱為低情景和高情景，以便與基準情景下取得的GDP增速進行比較分析。

三、能源回報趨勢對我國經(jīng)濟增長的影響

我國化石能源生產(chǎn)EROI值的下降不僅意味著能源質(zhì)量的降低、能源生產(chǎn)成本的提高，更意味著供給經(jīng)濟系統(tǒng)凈能源量的大幅度減少(Murphyetal.，2011)，這將首先對我國未來的經(jīng)濟增長速度產(chǎn)生沖擊。在此背景下，本文根據(jù)已取得的“化石能源供應(yīng)凈量”利用“能源型”生產(chǎn)函數(shù)來預(yù)測我國未來的經(jīng)濟增速潛力，并與傳統(tǒng)的預(yù)測角度進行比較。

1.生產(chǎn)函數(shù)的基本形式及其發(fā)展

生產(chǎn)函數(shù)是描述生產(chǎn)過程中投入和產(chǎn)出規(guī)律的模型，在生產(chǎn)分析、經(jīng)濟增長等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，1928年首次出現(xiàn)生產(chǎn)函數(shù)概念以來就備受關(guān)注，經(jīng)過長時間的分析，研究界先后提出了柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)（C-D生產(chǎn)函數(shù)）、固定替代彈性(CES)生產(chǎn)函數(shù)、可變替代彈性(VES)生產(chǎn)函數(shù)、超越生產(chǎn)函數(shù)等。其中，1928年由柯布和道格拉斯提出的柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)是經(jīng)過大量實證研究并獲得廣泛使用的一種生產(chǎn)函數(shù)。研究者不斷探求影響經(jīng)濟增長的內(nèi)生因素，并變換函數(shù)的形式和參數(shù)，以柯布道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)為基礎(chǔ)，引進其他因素研究經(jīng)濟增長問題的變形生產(chǎn)函數(shù)。對于經(jīng)濟增長模型而言，若想使一些模型能夠很好地解釋現(xiàn)實，并對現(xiàn)實具有一定的指導(dǎo)和預(yù)測作用，就需要在理論思想和研究方法上有所突破，進一步把一些重要的現(xiàn)實因素引進到模型中來，并根據(jù)當(dāng)前面臨的約束條件和約束環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)慕?jīng)濟增長模型。

傳統(tǒng)的經(jīng)濟學(xué)理論均適用于大量的、增長的能源供應(yīng)以及不斷下降的能源開采成本的時期，在這樣的前提下無論怎樣的經(jīng)濟政策或者經(jīng)濟理論都是適用的，因為能源保障了經(jīng)濟活動的可行性。但是，隨著后石油時代的來臨，化石能源產(chǎn)量增長緩慢、石油價格不斷攀升，經(jīng)濟理論不能再將資源視為“自然的饋贈”，而應(yīng)當(dāng)是“珍貴的寶藏”(Dale，2011；2012；Heunand Wit，2012)。未來，能源的限制性作用不僅僅體現(xiàn)在經(jīng)濟部門的消耗上，而且還體現(xiàn)在自身生產(chǎn)的消耗上。因此，經(jīng)濟理論的產(chǎn)生和更迭均有其適用性和階段性，若忽視其發(fā)展的大背景，那么曾經(jīng)可以帶來經(jīng)濟增長的理論很可能成為后續(xù)增長的障礙。為了凸顯化石能源對經(jīng)濟增長的約束作用以及說明能源與資本、勞動力共同對經(jīng)濟產(chǎn)出的完全解釋(Kummeletal.，2000)，Neland Cooper(2009)建立了能源型生產(chǎn)函數(shù)形式，將能源加入到生產(chǎn)函數(shù)中。本文將我國化石能源生產(chǎn)過程中的消耗量加入到該生產(chǎn)函數(shù)模型中，模擬我國中長期經(jīng)濟增長發(fā)展趨勢。

2.計算結(jié)果及分析

本文選取1980年至2011年已知參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法準則，利用一階殘差方程，采用Lingo語言進行編程，進行曲線擬合，使得殘差的絕對值之和最小。求得未知參數(shù)值（如表2），進而可以計算出模擬的歷史

表2 三種化石能源未知參數(shù)解

圖4 實際GDP與模擬GDP趨勢圖

GDP趨勢（如圖4所示）。

圖4顯示，實際GDP和模擬GDP整體擬合效果良好，兩者相關(guān)度達到0.997，為高度相關(guān)。但是，1992-2005年實際GDP與模擬GDP的擬合效果相對于其他時間段較差，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要有兩大方面：一是，數(shù)據(jù)是歷史的，其可靠性、真實性有待檢驗和考證。利用歷史數(shù)據(jù)解釋并預(yù)測未來是目前無法解決的困難所在；二是，1990年以后，政策的不穩(wěn)定性和多變性很大程度上決定了GDP的突變性以及自身增長的曲線形式，不可能完全形成設(shè)定的曲線。

根據(jù)上述設(shè)置的三種情景的凈能源供應(yīng)量分別求解GDP，三種情景下的GDP走勢如圖5所示。

雖然實際GDP整體呈上升趨勢，但其每五年的實際GDP增速卻呈現(xiàn)下降趨勢，如表3所示。

圖5 至2025年我國經(jīng)濟增長的三種前景

表3 1981-2010年歷史GDP平均增速以及2011-2025預(yù)測GDP平均增速

本文的預(yù)測結(jié)果與已有研究的預(yù)測區(qū)間比較后發(fā)現(xiàn)，2011-2015年本文預(yù)測的結(jié)果與世界銀行預(yù)測的結(jié)果最為相近，2016-2020年與Wilson amp;Stupnytska的結(jié)果最為相近（陳彥斌和姚一旻，2012）。由于本文更多考慮了化石能源供應(yīng)的約束性和能源生產(chǎn)中消耗量的增長性，所以預(yù)測的2016-2020年的GDP平均增速比大部分國內(nèi)外研究者的預(yù)測結(jié)果要低一些（邱曉華等，2006）。從預(yù)測結(jié)果來看，在目前資源狀況和技術(shù)水平狀態(tài)下，基準情景下我國經(jīng)濟增長速度能夠?qū)崿F(xiàn)“十二五”規(guī)劃中8%的既定目標。但從中長期來看，我國經(jīng)濟增速放緩具有長期化趨勢，目前正處于高速增長階段過渡到中速增長階段甚至是低速增長階段的時期。

根據(jù)以上分析可知，三種情景下2012-2025年我國化石能源供應(yīng)凈量，具體見表4。

四、結(jié)論

能源回報方法與我國經(jīng)濟增長的研究是將能源資源的研究重心集中到物理意義上，從衡量產(chǎn)出和投入的焦耳量出發(fā)進行研究，并揭示了凈能源的重要性。作為評價能源生產(chǎn)價值的一種新方法，能源回報雖然還需要進行更多的深入研究，但其對經(jīng)濟、社會的相關(guān)問題的分析提供了一個新的思路和視角，警醒我們能源生產(chǎn)過程中的消耗量已經(jīng)不可忽視，要全面分析當(dāng)前能源經(jīng)濟問題，這對于提出能源經(jīng)濟相關(guān)的政策措施具有重要指導(dǎo)意義。文中，低情景下我國十二五期間的經(jīng)濟增速7.57%的結(jié)果與當(dāng)前國際機構(gòu)的預(yù)測比較吻合，那么在該情景下，我國在十三五和十四五期間的經(jīng)濟增速將分別降到5.71%和3.66%，這一結(jié)果非常令人擔(dān)憂，或許中國經(jīng)濟增長“崩潰論”的說法很有可能成為現(xiàn)實。目前，面對中長期潛在增長率的下降，我國出于金融穩(wěn)定和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式考慮，尚未推出明顯的刺激措施，今后我國需繼續(xù)推進結(jié)構(gòu)改革，拉動私人消費，實現(xiàn)經(jīng)濟再平衡。尤其重要的是，需要加強能源生產(chǎn)過程中能源消費量的深入分析。雖然化石能源生產(chǎn)過程中的消耗量占能源生產(chǎn)總量的非常小，在4%～5%之間，但它對經(jīng)濟增速的影響卻不可忽略。在凈進口量相同的基礎(chǔ)上，化石能源供應(yīng)總量與供應(yīng)凈量兩種情況下產(chǎn)生GDP增速差距大約在1.3%～1.5%之間，這對GDP增速預(yù)期影響非常大，因此應(yīng)當(dāng)嚴格控制能源生產(chǎn)部門的能源消費總量，并將凈能源以及能源供應(yīng)凈量問題考慮到經(jīng)濟政策的分析與制定中來，比如降低能源生產(chǎn)過程中所需設(shè)備工具的隱含能。

表4 三種情景下2012-2025年我國化石能源供應(yīng)凈量(1018J)

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