周德群，1963年8月生，江蘇鹽城人，工學博士。現任南京航空航天大學經濟與管理學院副院長，校特聘教授，博士生導師。江蘇省高校哲學社會科學重點研究基地“能源軟科學研究中心”主任。兼任國際能源經濟學會中國委員會秘書長，中國優選法統籌法與經濟數學研究會理事兼能源經濟與管理分會副理事長，江蘇省繫統科學研究會副會長。長期從事能源軟科學、管理科學與繫統工程等領域的教學研究工作，主持國家哲學社會科學基金重大招標項目、國家自然科學基金項目、國家軟科學基金項目、*人文社會科學基金項目等重要課題二十餘項，在Energy
Policy、Energy
Economics、《管理科學學報》、《經濟學動態》、《中國工業經濟》等國內外重要學術刊物發表論文七十餘篇，出版學術著作四部，研究成果被同行引用四百餘次。提交的多份決策咨詢報告得到中央及有關部門領導的重視。

查鼕蘭，1983年1月生，江蘇江陰人，管理學博士。現任南京航空航天大學經濟與管理學院講師，博士後，研究方向為能源環境繫統分析與建模。目前主持*人文社科基金項目、*博士點基金項目和中國博士後基金項目，近年來以作者在Energy
Policy、Applied Energy、《數量經濟技術經濟研究》、《管理評論》等國內外刊物上發表學術論文二十餘篇，擔任Energy
Economics、Energy Policy等國際期刊審稿人。

周鵬，1978年12月生，山東諸城人，2008年獲新加坡國立大學博士學位，研究方向為能源—經濟—環境繫統、效率分析。已主持完成一項國家自然科學基金管理科學部應急項目，目前主持兩項國家自然科學基金項目。2010年獲得ProSPER.Net-Scopus可持續發展青年科學家獎，入選2010年*新世紀優秀人纔支持計劃、江蘇省“333高層次人纔培養工程”培養對像、江蘇高校“青藍工程”中青年學術帶頭人培養對像。在SSCI/SCI上發表論文三十餘篇，研究成果被國際期刊引用三百餘次，同時擔任國際期刊Energy
Economics、International Journal of Performability
Engineering的編委。

序

前言

理論篇

第1章 能源效率的概念、分類和功能

1.1 能源的概念

1.2 能源效率的概念

1.3 能源效率的分類

1.4 能源效率功能

1.5 能源強度

第2章 能源效率測度

2.1 效率的測度

2.2 生產率的測度

2.3 單要素能源效率指標

2.4 全要素能源效率指標

第3章 能源效率的影響因素

3.1 經濟發展與結構變化

3.2 能源生產與消費結構

3.3 技術進步與科技創新

3.4 產品價格與政府管制

3.5 外商投資與國際貿易

第4章 能源與其他生產要素的替代關繫

4.1 能源與其他要素替代關繫的理論解釋

4.2 能源與其他要素替代關繫的計算方法

4.3 能源與其他要素替代關繫的經驗研究

4.4 能源與其他要素替代關繫差異性的原因

第5章 能源效率回彈效應理論

5.1 能源效率回彈效應定義與分類

5.2 能源效率回彈效應理論假說

5.3 能源效率回彈效應表現形式

5.4 能源效率回彈效應的測算

5.5 能源效率回彈效應解決措施

第6章 能源效率分析方法

6.1 指數分解方法

6.2 參數方法

6.3 非參數方法——數據包絡方法

6.4 可計算一般均衡模型

實證篇

第7章 我國能源效率的總體特征

7.1 我國能源效率的總體特征

7.2 我國不同地區的能源效率

7.3 我國不同部門的能源效率

7.4 本章小結

第8章 能源效率的國際比較

8.1 能源消費國際比較

8.2 宏觀能源強度國際比較

8.3 工業能源強度國際比較

8.4 運輸能源強度國際比較

8.5 家庭能源強度國際比較

8.6 主要高耗能產品國際比較

8.7 本章小結

第9章 中國能源效率地區差異研究

9.1 中國能源效率地區差異性表現

9.2 中國地區節能潛力分析

9.3 本章小結

第10章 中國能源強度指數分解

10.1 中國能源強度變化研究現狀

10.2 中國能源強度變化模型構建

10.3 模型求解和分析

10.4 本章小結

第11章 中國能源效率回彈效應研究

11.1 中國能源效率CGE模型構建

11.2 基礎數據和參數估計

11.3 CGE模型程序的表示和求解

11.4 本章小結

第12章 中國全要素能源效率研究

12.1 基於DEA的全要素能源效率模型

12.2 我國的全要素能源效率

12.3 廣義技術進步的分解

12.4 廣義技術進步對我國全要素能源效率的影響

12.5 本章小結

第13章 國際貿易對能源效率的影響

13.1 國際貿易結構對能源效率的影響

13.2 國際貿易技術溢出對中國省區能源效率的影響

13.3 國際貿易技術溢出對中國工業能源效率的影響

13.4 本章小結

第14章 能源效率政策選擇

14.1 國際能源效率政策現狀和實施障礙

14.2 中國能源效率政策現狀和實施障礙

14.3 中國能源效率政策選擇

14.4 本章小結

參考文獻

附錄1 縮略語中英文對照

附錄2 中國分解SAM表(2002年)

附錄3 CGE GAMS部分程序

第1章能源效率的概念、分類和功能

化石能源的不可再生性以及粗放型的能源利用方式，給能源的可持續發展、能源的安全，以及環境問題帶來了嚴峻的挑戰。近年來，能源效率一詞頻頻出現於學術著作、政府報告及各種媒體中，能源效率問題日益受到公眾關注。而關於能源效率內涵的界定，說法各異，尚存在模糊之處。這種模糊性體現在能源效率數據的計算上，由於缺乏統一的口徑，能源效率的計算結果彼此之間往往存在較大偏差，從而給理論研究和實際工作帶來不便。本章將從界定能源和能源效率的內涵出發，通過對能源效率進行分類，進而闡明為什麼要制定能源效率指標，以及能源效率與能源強度有何區別等問題。

1.1能源的概念

能源（energy）一詞來源於希臘語“energeia”，energeia是由亞裡士多德首次提出的科學定義，用於描述任何事物的運動或活動。《大英百科全書》也認為，“從物理上講，能源就是做功的能力”。因此，任何可以促使物質運動、改變速度、改變方向的事物都蘊涵能源（Josephetal.，2011）。它可以存在於潛在的、動力的、熱力的、電力的、化學的、核能的等多種形式中，在從一種形態轉換到另一種形態的過程中產生熱量和功①。《能源百科全書》給出了“廣義能源”的定義，即“驅動一個繫統轉化的能力”，包括所有形式的物理、化學和生物轉化（Cutleretal.，2004）。美國能源信息署（EnergyInformationAdministration，EIA）也認同“能源就是用來做功的能力”②。《加拿大百科全書》中指出，盡管人們經常將“能源（energy）”和“功率（power）”互用，但事實上它們的含義不盡相同。“能源”的定義是“做功的能力”，能源的測量單位是焦耳（joules）或者瓦小時（watthours）。“功率”是指單位時間內所做的功，其測量單位是瓦特或者焦耳/秒。能源可以劃分為一次能源和二次能源：一次能源是指直接從太陽輻射、風、煤、石油、鈾等自然資源中獲取的能量；二次能源則是由一次能源轉換而來的能量①。新墨西哥州太陽能協會（NewMexicoSolarEnergyAssocia-tion，NMSEA）認為“能源的科學定義就是一個物體或繫統對另一個物體或繫統所做的功”②。中國的《辭海》對“能源”作了兩種定義：一是“能量的資源，指可以取得能量以轉換為人們所需的熱、光、動力、電力等的自然資源，如燃料、水力、風力等”；二是“借指人所能發揮的精力”，我們通常所說的能源主要是指能量的資源③。徐壽波院士提出了能源繫統的三層概念：一是結構繫統，簡稱能源繫統；二是能源、結構繫統；三是能源、經濟、環境、資源、人口多維結構繫統。其中，能源效率直接體結構繫統（徐壽波，1994）。

總之，能源是一種特殊的資源，人們可以從中獲得能量，用於生產與生活，現代社會更是須臾離不開能源，能源已經與社會經濟的發展構成一個有機繫統。隨著我國工業化、城市化進程的推進，能源約束以及引致的環境外部性問題日益凸顯。能源問題已不再是一個簡單的生產和消費問題，而是關繫到社會、經濟、環境、政治、國防、外交等的全局性重大問題。

1.2能源效率的概念

EncyclopediaBritannica（1974年版）將“能源效率”定義為“經濟學中產出與生產所需能源投入的比例”。世界能源委員會（WorldEnergyCouncil，WEC）在1995年發表的《應用高技術提供能效》一文中，把“能源效率”定義為“減少提供同等能源服務的能源投入”。1981年，美國國會經濟委員會（TheJointEconomicCommitteeoftheCongressoftheUnitedStates）將能源效率等同於能源強度（能源投入與GDP的比例）。EIA（1995）將能源效率特征化為增加值的概念（value-basedphilosophicalconcept）。亞太能源研究中心（Asia-Pa-cificEnergyResearchCenter，APERC）對“能源效率”的定義是：能源效率指標是測度生產產出中能源使用的情況（howwell）。相比較而言，這些不同定義的差異性較小。

Patterson（1996）對能源效率的概念、指標和應用作了一個全面的回顧，指出能源效率本身是一個專業術語，沒有明確的定量界定，需要通過指標來反映，可按能源投入和產出的不同界定來定義能源效率：①熱力學指標。熱力學能源效率反映的是過程中的一種功能狀態（functionstate），在給定特定的物理條件（溫度、壓力、濃度、磁化等）下，求出小的能源需求量。按照不同的熱量測度方法，熱力學能源效率可分為法則能源效率和第二法則能源效率。前者用於宏觀層面的能源效率研究，但該方法因為假定不同能源要素同質而受到質疑；後者又分為能源質量調整下產出和能源少投入下的產出。能源質量調整下產出是利用Gibbs自由能量的變化量來測量投入能源的相對質量，能源少投入下的產出可以用來測量現實世界中能源轉化過程對理想能源效率的逼近程度，是有效的過程。理想能源效率指標可以應用於微觀生產過程的效率測度，包括化學、運輸、熱傳導，以及電器設備等，但由於其對生產的假設是完美可逆的，沒有考慮到實際生產中所存在的各種時間和人力約束，同時無法進行宏觀加總，實際應用有很大的局限性。②物理熱量指標。該指標計算的能源投入以熱量單位計算，產出是以物理單位測量，如產品的重量或者運輸的裡程數。同傳統的熱量指標相比，該指標更能直接反映出消費者所需要的終端服務，可用於相同部門的縱向比較。例如，美國國會經濟委員會建議使用能源投入立方米來測量商業和居民建築能源效率、采用能源投入裡程數來計算交通部門的能源效率。物理熱量指標的缺陷在於，由於每個產業部門生產的產品不同，可能導致同一種能源投入會有兩種或者多種產出。例如，運輸綿羊包括羊毛運輸和羊肉運輸，不同產出之間無法加總，此時就不能計算總的能源效率。③經濟熱量指標。能源的經濟熱量指標也是一個混合指標，其中，產出是按市場價格計算，能源投入是以傳統的熱量單位計算。該指標可用於測量不同層面的經濟活動能源效率，包括微觀企業、中觀行業以及宏觀國家層面。指標主要有兩種形式，即“GDP能源”或“能源GDP”，前者稱為能源效率，後者稱為能源強度，兩者分別在國家和行業層面上通常被采用。④純經濟指標。該指標通過投入的能源和產出兩者的市場價值來衡量，表示為能源投入價值/總產出。用能源價格而不是熱量單位來測量能源投入，可以解決能源非同質問題，使不同質量的能源投入可以進行加總。但由於受能源價格變動以及能源價格地區間表現差異的影響，對指標作比較就較為困難。另外，純經濟指標也無法衡量能源導致的環境問題。魏一鳴等（2010a）將能源效率的內涵界定為所消耗的能源量對於維持或促進整個經濟、社會和環境繫統可持續發展的貢獻量。

提高能源效率的目的在於提供產品和服務時盡可能地減少能源消費，WEC於20世紀70年代提出“節能”的概念，將其定義為“采取技術上可行、經濟上合理、環境和社會可接受的一切措施，來提高能源資源的利用效率”。能源效率常與能源節約混淆，但從經濟和環境角度來看，能源節約的範圍相對更廣，它指從能源生產到其終使用的全過程（包括開采、分配、輸送、加工轉換和終端消費等環節）減少的損失和浪費。終端能源節約是通過減少對能源產品或服務的消費來減少對能源的消費。例如，通過限制汽車速度來減少耗油量，鼕天減少取暖設備的使用。能源節約一定程度上會受到政策監管、消費者行為和生活方式的影響。而能源效率提高則包括以下三種情況：①更少的能源提供同樣的能源產品或服務；②同樣的能源投入獲得更多的能源產品或服務；③更多的能源創造更多的能源產品或服務。從總量上來看，隻有種情況可以實現節約能源（Rudin，2000）。因此能源效率是實現能源節約的有效途徑，但提高能源效率不一定就能節約能源。EECA（2006）總結的能源需求、能源效率和能源產品（服務）間的關繫圖更能反映出能源效率與能源節約之間的關繫，如圖1.1所示。圖中，橫軸為能源需求，縱軸為能源產品或能源服務需求，兩者不同的組合分別表現了能源效率提高、不變和下降的情形。

一般而言，能源效率是技術目標的概念，它基於某項特定的能源產品或服務，同時能源效率又是以經濟學的成本收益為目標。本書研究的基礎是宏觀經濟能源效率和行業能源效率，並從經濟意義的角度定義能源效率，采用經濟熱量指標。能源效率定義為經濟產出與能源投入的比例，其相對應的逆向指標是能源強度，即能源效率的倒數。

1.3能源效率的分類

能源效率指標可以分為多個層面：國家層面、行業層面（如農業、工業、建築業、運輸業）、子行業層面（如鋼鐵產業、水泥產業、汽車產業）和企業層面。

在國家層面上，隻有單一的能源效率指標，但包含著不同層面能源消費數據和經濟產出數據的加總。隨著層面的細分，能源效率指標數量增加，更多的結構效應被分離出來，如能源指標三角錐（圖1.2）（Phylipsenetal.，1998）。隨著層面的細分，對數據的要求增加，同時獲得的能源效率信息量也更多。

在生產過程中，能源效率可以分為開采、中間環節效率和終端利用效率三個階段的能源效率，具體在計算過程中體現如下：“開采效率”即回采率或回收率，用從一定能源儲量中開采出來的產量的熱值與儲量的熱值之比來衡量。“中間環節效率”即加工和轉換效率，其中“加工”是指煤、石油、天然氣等的精選煉制，“轉換”則包括煉焦、發電、產熱以及氣化和液化等一次能源變成二次能源的過程。“加工和轉換效率”是起作用的能源的產量與加工轉換時投入的能源量之比，其差額即加工轉換企業，如煉油廠的自身消耗。“終端利用效率”是指用戶得到的有用能與過程開始時輸入的能源量之比。終端利用效率的計算極其復雜，從不同角來計算，結果相差極大。三個階段的能源效率用公式可分別表示為能源開采過程中的能源效率＝實際開采出來的資源的熱量/資源所含有的全部熱量中間環節的能源效率＝生產出來的各種形式能源的含熱量/輸入到轉換過程中的全部熱量終端利用能源效率＝終端用戶得到的能量/從生產者接收的輸送出的能量另外，也可以將能源效率分為能源生產效率和能源消費效率。能源生產效率是指能源開發加工轉換的效率，能源消費效率是能源要素投入與產出價值量或物理量的比。

1.4能源效率功能

能源效率如此重要以至於近20年來一直備受國際能源組織的重視。從1995年起，國際能源署（InternationalEnergyAgency，IEA）開始構建能源效率指標，1997年，IEA次出版了關於能源效率的報告，以後每年進行更新①。成立於1923年的（WorldEnergyCounicl，WEC）如今已發展成50多個成員國參與的國際性組織，成員國通過共同制定能源效率政策，促進能源供給的可持續發展②。能源效率指標也是APERC報告的主要內容，從2001年起，APERC開始出版關於能源效率的報告。1992年，有12個國家參與的歐洲節約項目（Euro-peanSAVEProject）開始實施，目的在於提高各國能源效率和減少CO2排放。隨後在1993年，歐洲16國就開始監管各國能源效率表現，發展至今產生歐洲能源效率指標（EnergyEfficiencyindicatorsinEurope，ODYSSEE）③。除了國際組織，能源效率也愈來愈受到世界各國的關注，20世紀90年代後，各國為提高能源效率紛紛建立相關的政府部門和研究機構。美國成立EIA後，1993年開始研究各部門的能源效率，1995年首次出版了關於各個部門能源效率指標的報告（EIA，1995）。而後，美國能源部下屬的能源效率和可持續發展能源中心（Of-ficeofEnergyEfficiencyandRenewableEnergy）建立了新的國家指標體繫來監管能源效率的變化，2005年該中心又出版了新的能源效率指標④。美國兩大能源效率研究機構LawrenceBerkeleyNationalLaboratory和OakRidgeNationalLa-boratory也成為能源效率政策的重要智囊團。2001年，澳大利亞政府建立了能源部（MinisterialCouncilonEnergy，MCE），並很快組建了能源效率工作組（EnergyEfficiencyWorkingGroup）來監管一國的能源效率。加拿大在自然資源部下成立了能源效率中心（OfficeofEnergyEfficiency，OEE），目的在於提