祝志杰，王慶蓮

（東北財(cái)經(jīng)大學(xué) 統(tǒng)計(jì)學(xué)院，遼寧 大連 116025）

0 引言

能源在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中始終扮演著重要角色，它是人類(lèi)賴(lài)以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，國(guó)際間競(jìng)爭(zhēng)與合作基本是圍繞著能源和技術(shù)進(jìn)行的。但是資源所具有的有限供給和不可再生性等特性與現(xiàn)代化社會(huì)對(duì)能源需求驟增間的矛盾日益突出。另外，資源在分布與消費(fèi)等方面存在著區(qū)域間非均衡性屬性，間接導(dǎo)致欠發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)大肆破壞環(huán)境開(kāi)采資源。目前，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為世界共同關(guān)注的議題，國(guó)際組織和發(fā)達(dá)國(guó)家多次倡議發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)和本質(zhì)性地推進(jìn)節(jié)能減排工作。

改革開(kāi)放以來(lái)，鋼鐵工業(yè)在有效地推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，自身的規(guī)模和產(chǎn)能也在急劇擴(kuò)張。自2000年起連續(xù)10年，鋼鐵工業(yè)增加值占到我國(guó)工業(yè)增加值比重的5%以上，因此鋼鐵行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展將對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)整體運(yùn)行和社會(huì)穩(wěn)定起到舉足輕重的作用[1]。中國(guó)是名副其實(shí)的鋼鐵生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，自20世紀(jì)末以來(lái)在鋼鐵生產(chǎn)、消耗及進(jìn)出口總量等方面始終處于世界首位。但是由于我國(guó)鋼鐵行業(yè)存在節(jié)能減排效果不好、缺乏現(xiàn)代化裝備與先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)與消費(fèi)環(huán)節(jié)存在低碳經(jīng)濟(jì)意識(shí)不強(qiáng)等現(xiàn)象，導(dǎo)致大量資源被消耗與浪費(fèi)的同時(shí)，也降低了環(huán)境質(zhì)量。我國(guó)政府在治理環(huán)境和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)過(guò)程中積極地尋求國(guó)際間合作與支持，重點(diǎn)關(guān)注國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、節(jié)約傳統(tǒng)能源、研發(fā)應(yīng)用新型環(huán)保能源、環(huán)境保護(hù)與污染治理、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題[2]。從本質(zhì)上治理重工業(yè)和高能耗的代表——鋼鐵行業(yè)的污染和高能耗問(wèn)題，是促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和妥善解決因環(huán)境質(zhì)量下降而日益變得相對(duì)緊張的政府與社會(huì)關(guān)系的有效途徑[3]。為從根本上改變傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)以資源和環(huán)境作為代價(jià)換取高產(chǎn)量與高經(jīng)濟(jì)收益的粗放模式，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，黨的十八屆三中全會(huì)明確提出加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、健全資源有效利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)機(jī)制、建設(shè)人與自然和諧發(fā)展新格局的國(guó)家中遠(yuǎn)期發(fā)展綱領(lǐng)。在全球推動(dòng)綠色發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，本文選擇鋼鐵工業(yè)作為研究對(duì)象，通過(guò)研究鋼鐵行業(yè)能源投入與產(chǎn)出關(guān)系及能源利用率問(wèn)題，探討“十三五”期間提升我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源利用率的有效途徑。

1 文獻(xiàn)回顧

由于鋼鐵行業(yè)對(duì)國(guó)家整體發(fā)展與國(guó)家綜合實(shí)力的提升都具有極其重要的影響力，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)界一直關(guān)注鋼鐵工業(yè)能源消耗、技術(shù)革新及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型問(wèn)題。史紅亮（2011）主要采用全要素DEA非參數(shù)分析方法對(duì)2005-2008年間我國(guó)各省鋼鐵行業(yè)的能源效率變化進(jìn)行測(cè)算比較，運(yùn)用協(xié)整分析、向量自回歸、脈沖響應(yīng)函數(shù)、方差分析等方法進(jìn)行整理分析，發(fā)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)量與能源消耗之間存在著長(zhǎng)期均衡與短期動(dòng)態(tài)關(guān)系。該研究認(rèn)為，當(dāng)前我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源效率總體水平不高，能源利用率仍有較大提升空間；在長(zhǎng)期均衡關(guān)系研究中顯示出技術(shù)進(jìn)步是大幅提高鋼鐵行業(yè)全要素能源效率的重要因素的同時(shí)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理擴(kuò)大與調(diào)整也會(huì)在一定程度上提高能源效率；另外，運(yùn)用超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源內(nèi)部替代彈性進(jìn)行分析后，提出了可以通過(guò)石油、天然氣、電力替代煤炭的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)提高能源效率目標(biāo)的建議[4]。張慶芝等（2012）選取2002-2008年我國(guó)鋼鐵企業(yè)作為樣本，利用超效率DEA模型分析認(rèn)為鋼鐵企業(yè)能源效率變化及其主要原因是技術(shù)進(jìn)步[5]。蔡曉春、鄒克（2012）運(yùn)用DEA和Malmquist分解法分析認(rèn)為，雖然技術(shù)改進(jìn)有助于能源效率的提高，但是管理水平和企業(yè)規(guī)模也將會(huì)在提高能源效率方面起到積極作用[6]。韓一杰、劉秀麗（2011）利用DEA和Malmquist指數(shù)法對(duì)我國(guó)各地區(qū)的鋼鐵行業(yè)能源效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，該論文的創(chuàng)新之處是通過(guò)非期望投入污染物概念研究我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源效率總體不高的現(xiàn)狀，認(rèn)為只有大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與新技術(shù)應(yīng)用才能從本質(zhì)上提高鋼鐵工業(yè)能源利用率[7]。萬(wàn)燕鳴（2011）通過(guò)運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法測(cè)算2002-2008年我國(guó)23家鋼鐵上市公司的技術(shù)效率，發(fā)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)存在投入擁擠、規(guī)模不佳等問(wèn)題，建議鋼鐵行業(yè)改善規(guī)模、重視技術(shù)、提高行業(yè)集中度[8]。

綜上所述，目前針對(duì)鋼鐵行業(yè)能源利用效率的前期研究大多關(guān)注的是投入產(chǎn)出效率比和能源消耗間的替代效用。在投入產(chǎn)出效率方面的研究重點(diǎn)是鋼鐵行業(yè)能源利用的靜態(tài)效率及其改進(jìn)，試圖通過(guò)相關(guān)分析以達(dá)到降低鋼鐵行業(yè)單位產(chǎn)出的能源消耗量的目標(biāo)。在指標(biāo)的選取過(guò)程中，普遍使用強(qiáng)度相對(duì)數(shù)作為指標(biāo)基本形式，如單位粗鋼產(chǎn)出煤炭消耗量或電力消耗量等。而能源消耗間替代作用的研究重點(diǎn)是能源利用的動(dòng)態(tài)效率，主要從能源利用的可持續(xù)性角度出發(fā)關(guān)注鋼鐵行業(yè)能源利用間的替代效用。多選用流量指標(biāo)、結(jié)構(gòu)相對(duì)數(shù)和比例相對(duì)數(shù)作為指標(biāo)選取的基本形式，如：電力消耗量及其占比、煤炭消耗量及其占比和天然氣與煤炭消耗量的比率等指標(biāo)。目前已存在的前期研究具有以下特征：首先，國(guó)內(nèi)學(xué)界對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)效率方面的研究存在過(guò)度依靠相對(duì)單一的DEA方法對(duì)能源效率進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的現(xiàn)象，且多數(shù)研究主要集中在對(duì)以往能源效率分析、能源消耗與產(chǎn)出間的短期關(guān)系等方面。該分析方法的主要缺陷是相關(guān)結(jié)論都是事后評(píng)價(jià)，而提出的相關(guān)政策建議往往又是針對(duì)未來(lái)的效率改進(jìn)方式，因此缺乏針對(duì)性、可預(yù)見(jiàn)性和科學(xué)依據(jù)。其次，多數(shù)前期研究存在一個(gè)普遍的假設(shè)前提，即目前我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗的結(jié)構(gòu)關(guān)系能夠得到迅速的轉(zhuǎn)變，也就是說(shuō)在我國(guó)鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，煤炭、電力、天然氣和煤油等主要能源消耗物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)自由轉(zhuǎn)換，或者短期內(nèi)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能夠依據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則有效地實(shí)現(xiàn)消耗能源間的自由替代目標(biāo)。然而，現(xiàn)實(shí)中我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源的消耗始終遵循的是以市場(chǎng)為導(dǎo)向的資源優(yōu)化配置原則，而該原則主導(dǎo)因素是價(jià)格，次要因素才是能源消耗的可持續(xù)性。因此，能源使用的可持續(xù)性需要通過(guò)政府宏觀調(diào)控手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是能源使用的可持續(xù)性及社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗的結(jié)構(gòu)關(guān)系很難在短期內(nèi)迅速轉(zhuǎn)變或依據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則實(shí)現(xiàn)消耗能源間的自由替代。

本研究在關(guān)注中國(guó)鋼鐵行業(yè)過(guò)去十幾年內(nèi)能源利用效率的基礎(chǔ)上，假設(shè)未來(lái)幾年內(nèi)鋼鐵行業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)不會(huì)快速轉(zhuǎn)變，通過(guò)預(yù)測(cè)模型對(duì)能源消耗物質(zhì)流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，探索提升我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源利用率的具體路徑。

2 數(shù)據(jù)選取和模型設(shè)定

本研究是基于可持續(xù)發(fā)展視角圍繞能源消耗的動(dòng)態(tài)效率探索提升我國(guó)鋼鐵能源利用率的具體路徑。與其他傳統(tǒng)研究方式不同，本文將使用預(yù)測(cè)模型分析未來(lái)中國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗總量的變化趨勢(shì)和能源利用率。在指標(biāo)的選取過(guò)程中采用了能源消耗的流量指標(biāo)，相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于1980-2010年間的中國(guó)鋼鐵工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒。由于我國(guó)鋼鐵工業(yè)中粗鋼產(chǎn)量占鋼鐵總產(chǎn)量的絕對(duì)比重，本研究以粗鋼產(chǎn)量來(lái)反映鋼鐵工業(yè)的總產(chǎn)值并作為效率分析的產(chǎn)出流量指標(biāo)（記為cg）；鋼鐵工業(yè)消耗量主要包括煤炭消耗量、電力消耗量、天然氣消耗量、燃料油消耗量。另外，由于目前燃料油和天然氣占我國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗的比重相當(dāng)?shù)?，未?lái)一段時(shí)間內(nèi)電力和煤炭消耗仍會(huì)是我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗的主要形式，因此本文將煤炭消耗量（記為mt）和電力消耗量（記為dl）作為效率分析的投入流量指標(biāo)。在構(gòu)建模型過(guò)程中，考慮到時(shí)間序列可能存在異方差性，因此在引入模型前需對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理，分別記為L(zhǎng)ncg、Lnmt、Lndl。

本文的實(shí)證分析共由兩部分組成：一是從靜態(tài)角度對(duì)中國(guó)鋼鐵行業(yè)的投入產(chǎn)出關(guān)系進(jìn)行比較分析，采用基于DEA的Malmquist效率指數(shù)分析模型；二是從動(dòng)態(tài)角度對(duì)中國(guó)鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)出與能源消耗的長(zhǎng)期均衡關(guān)系進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)未來(lái)的中國(guó)鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)出與能源消耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。本文的創(chuàng)新之處是基于傳統(tǒng)的布谷鳥(niǎo)算法參數(shù)優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，為了提高精確度使用了更為先進(jìn)的灰色預(yù)測(cè)模型。

3 鋼鐵行業(yè)能源使用效率實(shí)證研究

3.1 鋼鐵行業(yè)能源消耗的投入產(chǎn)出效率分析

對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗的投入產(chǎn)出效率分析采用了基于DEA的分析模型。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析技術(shù)（DEA,Data Envelopment Analysis）的原理主要是通過(guò)保持決策單元（DMU,Decision Making Units）的輸入或者輸入不變，借助于數(shù)學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定相對(duì)有效的生產(chǎn)前沿面，將各個(gè)決策單元投影到DEA的生產(chǎn)前沿面，通過(guò)比較決策單元偏離DEA前沿面的程度來(lái)評(píng)價(jià)它們的相對(duì)有效性，分析結(jié)果如表1和圖1所示。

表1 中國(guó)鋼鐵行業(yè)投入產(chǎn)出效率分析表

圖1 Malmquist效率指數(shù)和技術(shù)進(jìn)步指數(shù)趨勢(shì)變化圖

輸出結(jié)果一：表示的是每年各效率變化情況。可以看出，31年間整個(gè)鋼鐵行業(yè)Malmquist效率指數(shù)雖然在2000年和2004年出現(xiàn)過(guò)短期下降，但是總體上呈現(xiàn)出緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而技術(shù)進(jìn)步指數(shù)的變化趨勢(shì)與Malmquist效率指數(shù)基本一致,這說(shuō)明技術(shù)進(jìn)步指數(shù)是Malmquist效率指數(shù)變化的主要決定因素。該現(xiàn)象與我國(guó)鋼鐵行業(yè)一直致力于引進(jìn)新技術(shù)、采取多種方式和手段提高鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)水平有緊密關(guān)系。從技術(shù)效率指數(shù)來(lái)看，單純技術(shù)指數(shù)和規(guī)模指數(shù)都沒(méi)有發(fā)生變化，表明我國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和管理水平?jīng)]有達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。因此，鋼鐵行業(yè)不僅應(yīng)重視通過(guò)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和提高規(guī)模效率來(lái)提高市場(chǎng)占有率的相關(guān)工作, 而且要在國(guó)家支持和自身努力下積極推進(jìn)完善企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式和提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的工作，以期實(shí)現(xiàn)全面提升我國(guó)鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的最終目標(biāo)。

輸出結(jié)果二：顯示整個(gè)研究期間Malmquist效率指數(shù)為1.023大于1，這說(shuō)明能源利用率在一定程度上提高了。同期技術(shù)進(jìn)步指數(shù)也是1.023大于1，雖然僅從數(shù)值上來(lái)看變化不大，但是從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)可以認(rèn)為技術(shù)進(jìn)步和提高技術(shù)水平是提高鋼鐵行業(yè)能源利用率的有效方法之一。

3.2 鋼鐵行業(yè)能源消耗與產(chǎn)出的長(zhǎng)期均衡關(guān)系分析

基于DEA的投入產(chǎn)出分析，縱向地比較了各年度我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗效率，但是該分析并未對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)出與能源消耗的長(zhǎng)期均衡關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)的論證，所以無(wú)法科學(xué)合理地預(yù)測(cè)未來(lái)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗效率的變化趨勢(shì)。因此，本文將采用協(xié)整關(guān)系模型分析我國(guó)鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)出與能源消耗間的長(zhǎng)期均衡關(guān)系。

3.2.1 單位根檢驗(yàn)

協(xié)整分析的前提是變量之間不僅是平穩(wěn)的，而且是同階單整的，因此要先對(duì)各變量進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，判斷變量是否平穩(wěn)以及單整的階數(shù)。單位根檢驗(yàn)常用的方法是ADF檢驗(yàn)，利用ADF檢驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。

表2 ADF檢驗(yàn)單位根檢驗(yàn)結(jié)果表

由表2可以看出，在5%的顯著性水平下，煤炭消耗量和電力消耗量全部是一階單整的。接下來(lái)進(jìn)行變量間的協(xié)整檢驗(yàn)。

3.2.2 協(xié)整檢驗(yàn)

變量間協(xié)整檢驗(yàn)有兩種方法，分別為回歸殘差檢驗(yàn)和基于回歸系數(shù)完全信息的Johansen協(xié)整檢驗(yàn)，本文采用回歸殘差的EG兩步法協(xié)整檢驗(yàn)。

用OLS法作協(xié)整回歸，回歸方程如下：

回歸殘差方程如下：

殘差單位根檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 殘差單位根檢驗(yàn)結(jié)果表

殘差單位根檢驗(yàn)結(jié)果顯示：在5%的顯著性水平下，殘差的ADF值小于臨界值，則拒絕原假設(shè)，該殘差序列平穩(wěn)，說(shuō)明煤炭消耗量和粗鋼產(chǎn)量之間存在協(xié)整關(guān)系。殘差序列的ADF值小于臨界值，則拒絕原假設(shè)，該殘差序列平穩(wěn)，說(shuō)明電力消耗量和粗鋼產(chǎn)量之間存在協(xié)整關(guān)系。粗鋼產(chǎn)量和能源消耗之間的協(xié)整關(guān)系表明，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的增加在很大程度上依賴(lài)煤炭和電力的消耗。

3.2.3 誤差修正模型

粗鋼產(chǎn)量和煤炭消耗量、電力消耗量之間存在協(xié)整關(guān)系，表明兩者之間存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系。但是從短期來(lái)看可能會(huì)出現(xiàn)失衡。為了增強(qiáng)模型的精度，可以把協(xié)整回歸方程中的誤差項(xiàng)看作均衡誤差，通過(guò)建立誤差修正模型把煤炭消耗量和電力消耗量的短期行為與長(zhǎng)期變化聯(lián)系起來(lái)。

誤差修正模型結(jié)構(gòu)如下：

經(jīng)檢驗(yàn)誤差修正方程如下：

上述估計(jì)結(jié)果顯示，誤差修正模型自變量lncg回歸系數(shù)分別為0.450和0.346，說(shuō)明粗鋼產(chǎn)量Δlncgt每增加1%，對(duì)煤炭消耗量（Δlnmtt）和電力消耗量Δlndlt就增加0.45%和0.35%。煤炭和電力消耗量的變化不僅取決于當(dāng)期粗鋼產(chǎn)量的變化，還取決于上一期粗鋼產(chǎn)量對(duì)均衡水平的偏離。誤差項(xiàng)的系數(shù)分別為0.552和-0.091，它們表示對(duì)偏離的修正。

3.3 鋼鐵行業(yè)能源消耗預(yù)測(cè)分析研究

灰色預(yù)測(cè)是運(yùn)用灰色系統(tǒng)進(jìn)行的預(yù)測(cè)，所謂灰色系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有信息不完全或不明知的現(xiàn)象。灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為，對(duì)既含有已知信息又含有未知或非確定信息的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，就是對(duì)在一定方位內(nèi)變化且與時(shí)間有關(guān)的灰色過(guò)程的預(yù)測(cè)。盡管過(guò)程中所顯示的現(xiàn)象是隨機(jī)和雜亂無(wú)章的，但畢竟是有序和有界的。因此這一數(shù)據(jù)集合具有潛在的規(guī)律，灰色預(yù)測(cè)就是利用這種規(guī)律建立灰色模型對(duì)灰色系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗發(fā)展趨勢(shì)的精確度，在前期預(yù)測(cè)分析結(jié)果基礎(chǔ)上，本文采用布谷鳥(niǎo)算法來(lái)優(yōu)化預(yù)測(cè)模型參數(shù)。比較分析結(jié)果顯示優(yōu)化后的預(yù)測(cè)值更為精準(zhǔn)，基本可以測(cè)算出我國(guó)鋼鐵行業(yè)未來(lái)10年能源消耗總量和能源利用率的發(fā)展趨勢(shì)。本文運(yùn)用matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，得到灰色預(yù)測(cè)和布谷鳥(niǎo)優(yōu)化預(yù)測(cè)結(jié)果如表4和表5所示。

表4 電力消耗量預(yù)測(cè)結(jié)果表

年份 真實(shí)值 灰色預(yù)測(cè)值 優(yōu)化后預(yù)測(cè)值1984 3778 2891.54 2800.16 1985 4118 3000.32 3107.48 1986 4507 3436.12 3448.52 1987 4985 3774.23 3827.00 1988 5467 4201.57 4247.02 1989 5865 4699.23 4713.13 1990 6230 5229.14 5230.40 1991 6804 5801.23 5804.44 1992 7589 6440.56 6441.47 1993 8427 7147.34 7148.43 1994 9260 7929.88 7932.97 1995 10023 8779.64 8803.62 1996 10764 9768.94 9769.82 1997 11284 10832.19 10842.07 1998 11598 12347.87 12031.99 1999 12305 14305.65 13352.50 2000 13472 14987.26 14817.95 2001 14634 16530.13 16444.22 2002 16332 18320.17 18248.99 2003 19032 20155.93 20251.82 2004 21971 22479.56 22474.47 2005 24940 24987.56 24941.05 2006 28588 27667.51 27678.34 2007 32712 30691.43 30716.06 2008 34541 34079.21 34087.16 2009 37032 38001.45 37828.24 2010 41934 41996.54 41979.91

表5 煤炭消耗量預(yù)測(cè)結(jié)果表

年份 煤炭真實(shí)值 灰色預(yù)測(cè)值 布谷鳥(niǎo)優(yōu)化預(yù)測(cè)值1994 128532 115957 120859.4 1995 137677 122597.9 128143.4 1996 144734 129619 135866.4 1997 139248 137042.2 144054.9 1998 129492 144890.6 152736.9 1999 126365 153188.4 161942.1 2000 141092 161961.5 171702.2 2001 126211 171237 182050.4 2002 136606 181043.6 193022.3 2003 169232 191411.9 204655.5 2004 193596 202374 216989.8 2005 231851 213963.9 230067.5 2006 239217 226217.6 243933.4 2007 258641 239173 258634.9 2008 281096 252870.3 274222.4 2009 295833 267352.1 290749.4 2010 312237 282663.3 308272.5

模型擬合的優(yōu)良程度主要通過(guò)預(yù)測(cè)的精度來(lái)測(cè)定，即預(yù)測(cè)模型所產(chǎn)生的模擬值與歷史實(shí)際值擬合程度的優(yōu)劣。測(cè)定精度方法主要有平均誤差、平均絕對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差絕對(duì)值。本文采用平均相對(duì)誤差絕對(duì)值（MPAE）對(duì)預(yù)測(cè)模型精度進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)計(jì)算得到兩模型的MPAE值如表6所示。

表6 不同預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)精度比較表

以上輸出結(jié)果顯示，無(wú)論是對(duì)電力消耗量還是煤炭消耗量的預(yù)測(cè)，布谷鳥(niǎo)優(yōu)化后的預(yù)測(cè)誤差都小于灰色預(yù)測(cè)誤差。因此，布谷鳥(niǎo)優(yōu)化預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)結(jié)果較好，預(yù)測(cè)精度較高。本文利用布谷鳥(niǎo)優(yōu)化模型對(duì)未來(lái)10年我國(guó)鋼鐵行業(yè)煤炭和電力消耗量進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果如表7所示。

表7 電力和煤炭2011-2020年預(yù)測(cè)值表

預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，在未來(lái)的10年內(nèi)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)對(duì)煤炭和電力的消耗依然呈不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，而短期內(nèi)鋼鐵行業(yè)對(duì)煤炭和電力消耗的高度依賴(lài)現(xiàn)象仍然存在。但是比較2010年前后我國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗水平可以發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去的10年里，雖然我國(guó)鋼鐵行業(yè)的整體技術(shù)水平有所提高，能源利用率有了顯著的改善，但是由于存在于鋼鐵行業(yè)的能源利用率低、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、行業(yè)集中度低等問(wèn)題導(dǎo)致行業(yè)能源高消耗的現(xiàn)象依然存在。另外，經(jīng)過(guò)研究分析預(yù)測(cè)，在未來(lái)10年里，雖然我國(guó)鋼鐵工業(yè)能源消耗總量仍將持續(xù)增加，但增長(zhǎng)速率將明顯小于2010年以前的增長(zhǎng)速率水平，而能源利用效率將會(huì)出現(xiàn)大幅提升的態(tài)勢(shì)。

4 結(jié)論與建議

首先，通過(guò)使用Malmquist效率指數(shù)模型和灰色預(yù)測(cè)模型，全面客觀地分析了影響鋼鐵行業(yè)能源效率的核心因素和未來(lái)我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源消耗總量與利用率變化趨勢(shì)。從具體過(guò)程中不難看出，1980-2010年間我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源利用率趨于平緩提升的態(tài)勢(shì)，這主要與政府不斷實(shí)施節(jié)能減排、鼓勵(lì)新型生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的研發(fā)與應(yīng)用、重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展政策有關(guān)。其次，通過(guò)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量和能源消耗量之間的協(xié)整分析發(fā)現(xiàn)，粗鋼產(chǎn)量、電力及煤炭三者之間存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系，即短期內(nèi)能源的大量投入雖然可以在一定程度上提高鋼鐵產(chǎn)量，但是從長(zhǎng)期來(lái)看該正向影響效果將逐漸變得不明顯。最后，通過(guò)灰色預(yù)測(cè)模型分析發(fā)現(xiàn)，在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展還要在很大程度上依賴(lài)能源投入。因此，政府、社會(huì)與公民應(yīng)高度重視能源利用率、環(huán)境污染及個(gè)人不合理能源消費(fèi)習(xí)慣等問(wèn)題的改善。

我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，政府既要發(fā)展經(jīng)濟(jì)又要兼顧環(huán)境治理與保護(hù)工作。因此政府在規(guī)范和促進(jìn)鋼鐵行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，要重視培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境間的和諧關(guān)系。本研究認(rèn)為，我國(guó)政府應(yīng)從人與自然和諧相處和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，從提高能源利用率和研發(fā)新能源兩個(gè)方面探索提升鋼鐵行業(yè)能源利用率和有效治理污染的具體途徑。具體可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行嘗試：第一，新型生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用將對(duì)提高鋼鐵行業(yè)能源利用率起到?jīng)Q定性作用，因此我國(guó)政府和鋼鐵行業(yè)應(yīng)高度重視工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，加大技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的資金與政策投入力度，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)積極地提高自主研發(fā)創(chuàng)新能力。其次，改革開(kāi)放以后，我國(guó)的鋼鐵行業(yè)在國(guó)家政策支持和引導(dǎo)下雖然在綠色制造與提升能源使用率方面取得了一定成績(jī)，但是較發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在較大差距。另外，特殊的國(guó)情決定了國(guó)內(nèi)區(qū)域間和鋼鐵行業(yè)間的生產(chǎn)技術(shù)水平、工藝、規(guī)模等方面也存在著差距，造成了中東部大型鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量高、低污染和高能源利用率的現(xiàn)象；相反，在中西部地區(qū)存在中小型鋼鐵企業(yè)相對(duì)集中、環(huán)境污染嚴(yán)重且能源利用率不理想的現(xiàn)象。因此，我國(guó)政府應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)政策促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的整合，通過(guò)加強(qiáng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)整合與兼并進(jìn)一步奠定有效提高能源利用率工作的社會(huì)基礎(chǔ)。最后，在污染型中小型企業(yè)治理工作中，政府一方面應(yīng)加強(qiáng)整治污染性強(qiáng)和資源利用率低的中小型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的工作力度；另一方面應(yīng)積極鼓勵(lì)企業(yè)與科研院所進(jìn)行新能源和可再生能源的研發(fā)應(yīng)用。同時(shí)，從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)所依賴(lài)的化石能源應(yīng)逐步被利用率高且環(huán)保性更強(qiáng)的天然氣、風(fēng)電、水電、核電等清潔能源所替代。

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