第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 基本概念
能源是国家经济社会发展的动力和重要支撑，也是国家战略性资源和经济安全的可靠保障。我国“十一五”规划中，明确提出了2010年单位GDP能耗比“十五”期末降低
20%左右的节能目标，万元GDP能耗要由2005年的1.22tce（吨标准煤）下降到0.98tce
（吨标准煤）左右。
近年来四川省工业用能一直占全社会能源消耗的70%左右。2006年四川省三次产业
终端用能比例为2.75∶71.92∶25.33。其中，工业用能8012.66万tce，占全社会能源消
耗的70.5%。全省单位工业增加值能耗2.82tce/万元，比全国平均水平2.53tce/万元高11.5%。在国民经济统计39个工业大类行业中，冶金、化工、电力、建材、煤炭、石油加工、造纸、食品、纺织等9个行业能源消费量均超过100万tce，能耗总量达到6682万tce，占全省规模以上工业能耗总量的75.8%。其中，冶金、化工、电力、建材行业能耗
分别占全省规模以上工业的21.7%、18.9%、17.7%、15.7%。
四川省是能源生产大省和消费大省，近年来经济快速发展，能源资源的瓶颈制约作用日益突出，能源总体利用效率偏低及粗放型的经济增长模式难以支撑四川省经济社会健康快速协调可持续发展。面对日益严峻的能源问题，世界上大多数国家增强了对能源的宏观调控，注重节能管理。国际能源机构也决定在常设组织内专门成立节能部，以加强节能方面的国际合作。
按照世界能源委员会1979年提出的定义，节能（EnergyConservation）就是指加强
能源管理，采取技术上可行，经济上合理及环境和社会可以承受的各种措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，从而更加合理、有效地利用现有能源。节能的实质是充分、有效地发挥能源的作用，使同等数量的能源提供更多的有效能，创造出更高的产值和利润，不能将节能简单地理解为少用能。为了达到这个目的，就需要在使用能源资源的一切方面，包括从开采到使用，更好地进行管理，以获得更高的能源利用效率。
从物理学的角度来看，能源利用效率取决于能源的有效利用和实际的能源损失比。根据热力学第一定律，全部能量守恒，能量在任何时候都不会消失。但是根据热力学第二定律，能量损耗是可能的，尽管能量不会消失，但能量可以分散到不可能进一步利用它来做功的程度。因此全面确定能源利用效率，不仅需要注意所消耗的能源数量，也要求重视能源的质量。从消费（或生产）的角度上看，不管这些服务是否可用能量来表示，能源利用效率都取决于提供服务（产品）的单位耗能。据计算，目前在获得能源到能源最终利用过程中，能源利用率约为15%，而其余85%的一次能源损失掉了。如果不包括开采阶段，
能源利用效率则为32%。能源开采和最终利用是效率最低的两个阶段，其损失占总损失的86%，这也是节能潜力最大的部分。为此，各国在理解节能定义时，都需要首先在理论上弄清节能与能源利用效率的密切关系，并就解决这个重要的经济和技术问题作出必要的抉择。这也是当前各国制定节能政策的理论依据。
目前对节能的具体含义和内容，有几种不同的看法。大致分为三类：①节能就是节约，少消耗能源；②节能就是节约能源成本，尽可能减少为得到一定效用（产品与服务）所输入的直接和间接的能量，谋求能源最大限度的有效利用；③节能的根本目的是要从能源的开采到最终使用的全过程上提高能源的效率与经济性。
节能潜力可以分成两种。一种是节能总潜力，另一种是可实现的节能潜力。节能总潜力是指技术节能潜力，即技术上可以达到的节能潜力。当然技术节能是有限的，不存在无限制的节能。在技术上可实现的节能总潜力是指目前科学技术所能达到的最好水平，节能总潜力是指根据热力学定律计算的理论上的最高水平。然而技术节能潜力并不都是经济上合理的节能潜力。综合经济因素考虑可实现的节能潜力是指技术上成熟，经济上合理，在一定时期内预计可实现的节能量。
要准确计算出一个国家某个时期内的节能潜力比较困难，因为影响实现节能潜力的技术、经济、社会等有利、不利因素很多，而且有些是难以预料的不确定因素，但是通过细致的调查，对节能潜力进行估算是有可能的。另外也要注意，采用不同的指标（例如单位产品能耗下降率、单位产值能耗下降率等指标）计算出来的节能潜力是不同的。计算节能潜力时，要确定以哪一年为基础，确定采用累计节能量还是年平均节能量（或者采用累计节能率，还是年平均节能率）作为目标[16]。
1.1.2 能源效率与节能潜力的经济指标
评价一个国家的能源利用情况需要使用能源效率的指标，能源效率是指能源投入与产出之比，而能源效率又包括能源经济效率和能源技术效率两种。能源经济效率是把能源作为燃料和动力时，能源投入与最终生产成果之比；而把能源作为原材料，经过加工转换生产出另一种形式的能源，这种能源投入与能源产出之比叫作能源技术效率。计算能源经济效率时能源消费量应采用最终能源消费，计算能源效率则应采用能源消费总量。
计算能源效率的方法一般有两种：①全要素能源效率，即考虑各种投入要素相互作用的能源效率；②单要素能源效率，只把能源要素与产出进行比较，不考虑其他生产要素。全要素能源效率更接近实际，但是计算复杂。单要素能源效率虽然计算简单，却夸大了能源效率，而且没有考虑要素之间的替代作用。
能源利用的节约与浪费需要用一定的指标来衡量。目前衡量节能效果的技术经济指标主要有以下几种。
1.能源消费弹性系数
能源消费弹性系数分析法是用来定量描述能源消费量与经济增长之间的一般变化规律，通常用能源消费量增长率与经济增长率之间比例表示。它的数学表达式为：
e1=ddEG//GE=ddEG·EG
（1 1）
式中 e1———能源消费弹性系数；
E———前期能源消费量；dE———本期能源消费增量；G———前期经济产量；dG———本期经济产量的增量。
为了考察不同时期能源消费弹性系数的变化情况，需要根据式（11）进行具体计算。目前，国外普遍采用的计算方法是平均增长速度方法，也叫几何平均法。具体计算方法如下：
设α和β为考察期能源消费平均增长率和经济产量的平均增长率，则
α=（EEt0）
1
t-t0-1
（1 2）
β=（GGt0）
1
t-t0-1
（1 3）
式中 t，t0———终期年和基期年；
Et，E0———终期年和基期年能源消费量；Gt，G0———终期年和基期年经济产量。这样，式（11）就转换为：
e=βa=（EEt0）
1
{t-t0-1}（GGt0）
t
{t-t0-1}
（1 4）
式（14）就是按平均增长速度法或几何平均法计算能源消费弹性系数的基本表达式。
2.能源强度
能源强度（EnergyIntensity，简称EI）也称能源密集度或单位产值能耗，即生产单位产品（产值）所消耗的能源数量。单位GDP能源消耗量是经济对能源依赖度的反应和能源有效利用度的体现。这个指标包括了国民经济体系中能源利用的基本环节，反映出能源利用的变化态势和经济价值。
（1）在能源强度的具体应用中，通常还有下列几个基本概念：
1）GDP终端能源密度，是指终端商品能源消费总量与国内生产总值的比率，用每千元所消耗多少吨油当量表示。生产同样价值产品所需能源量越少，其能源效率越高。
2）部门能源密度，是指部门能源消费量与其对应部门的以不变值计算的增加值的比率。部门或者子部门的能源密度能很好地反映工业子部门的技术进步状况。
3）单位能源消费量，是指子部门能源消费量或终端用能量与表示为实物量或设备数量的产出之比，例如“油当量/吨钢”、“千克油当量/辆小汽车”等。这些指标弥补了用部门能源密度测算子部门技术进步的不足。
（2）地区电力强度用下式表示各地区的电力消耗能源强度：
Eintensity（i）=ECi
GRPi
（1 5）
式中 Eintensity（i）———地区电力强度；
GRPi———用可比价格计算的地区国内生产总值；
ECi———地区电力消耗量。
总电力强度和分产业电力强度计算一般采用的数据均为终端电力消费量。
总体电力消费强度取决于：①各产业的电力消费强度，反映了各产业电力使用效率的高低；②产业结构，反映了各产业在国民经济总量中所占的比重。通过数据的关联性分析发现，许多因素都与电力消费强度之间存在相关性，如市场化程度、国际贸易量、固定资产投资量等。但实际上这些因素都是通过影响产业结构或各产业电力使用效率的变化，进而间接地影响整体电力消费强度的变化。
3.能源效率
总的定义是消费一定量的能源得到所要求的效益：
能源效率=产生所需产品（服务）的数量
输入的能源量
对不同的部类，其含义不同：在能源开采工业中：
能源效率（采出率）=实际开采出来资源的热量
资源所含有的全部热量
在能源转换过程中（包括炼油、煤的加工、液化、汽化、发电等）：
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
在运输过程中：
能源效率=终端用户得到的能量
从生产者接受的输送出的能量
能源使用部门的效率，即能源利用效率：
能源效率=使用能源后得到的产品（服务）
输入的能量
能源利用效率指标直接反映各行各业各种用能设备的效率，是一个技术性很强的指标，在实际中应用很广。但它不能从技术经济的角度全面估算节能，只能从单一技术的角度计算节能数量。
4.能源利用效率的国际比较
能源效率受多种因素的影响，除体制和政策因素外，还包括：能源结构、原料路线、企业规模、装备水平、生产工艺、能源质量、资源再生等。其中有些因素是自然和历史因素形成的，难以改变或无法改变。因此，不能单一地根据国内外对比，来推算节能的潜力。
1.1.3 节能途径
节能的三种途径一般包括：结构节能、技术节能和管理（制度）节能。如仅分析工业的节电潜力，即对应相应的结构、技术、管理节电分析方法。由于电力在能源消费中的比重接近50%（2007年为44.14%，依照目前经济发展比例，电力在能源消耗中的比例会进一步提高）。
对何谓“结构节能”和“技术节能”，不同研究角度的定义和理解并不统一。这里的“技术节能”是指由于技术进步导致的能源利用效率提高，通常是指产品能耗（如吨钢综
合可比能耗）的提高，由于产品附加值的提高而导致单位产值（或增加值）能耗的下降，并不属于技术节能的范畴。技术节电（或称效率节电），就是通过技术改造，降低单位产品电耗。结构节能是指三次产业、地区、企业、行业、产品、耗能结构等变化引起的能源利用效率的提高。管理节能是指采取法律、战略、政策、管理（包括政府管理和企业内部管理）等制度措施，使得能源利用效率提高，由于管理因素对结构和技术因素均产生影响，这样就很难在定量研究中将管理制度因素的影响单独提出来，从而区别结构、技术、
图11 三种节电途径关系示意图
管理三个因素对节能各自的贡献率。但是管理制度因素有时也能单独产生作用，而不是通过结构和技术的变化而促进节能，例如，在电力终端用户通过制定和实施政策措施，引导和调节合理用能，减少浪费，从而减少消费环节耗用电力，这一环节并不是通过结构技术的变化而体现出来。这里我们将概念引申到节电模式。其关系结构如图11所示。
通过以上3种途径实现合理的节
能目标，并无歧义。当前高耗能行业的快速发展是造成单位GDP能耗增加的主要原因，结构对目前四川的节能是“负贡献”，扭转和改变单位GDP能耗增加的趋势，关键决定于结构性因素，而实现结构节能也是推动节能工作的重点和难点。就技术节能而言，需要分析目前工业的技术节能潜力，特别是针对能源密集型产品对比中国与世界先进水平的差距，从而客观评价技术节能的潜力和潜在范围内经济上的可获得性和赢利性[713]。