許淑婷, 胡 英

(遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029)

遼寧省煤炭等傳統(tǒng)高污染能源消費(fèi)比例較高制約著經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展[1].客觀地測(cè)度遼寧省能源利用狀況，找到提升能源效率的關(guān)鍵，對(duì)加強(qiáng)遼寧省持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義.足跡是從生命周期的角度評(píng)估人類的行為活動(dòng)對(duì)地球造成的環(huán)境壓力[2].Ress等在20世紀(jì)90年代初最早提出生態(tài)足跡的概念，是指為人類提供生產(chǎn)生活所需物質(zhì)的過(guò)程中占有的生態(tài)系統(tǒng)總的土地面積[3].足跡概念出現(xiàn)后，很快被引入其他環(huán)境核算中，例如碳足跡、水足跡、土地足跡等，這些足跡被稱為環(huán)境足跡家族的指標(biāo).物質(zhì)足跡(Material Footprint,MF)定義為從原材料提取到最終消費(fèi)者的整個(gè)供應(yīng)鏈中特定產(chǎn)品所需的材料量[4]，是基于消費(fèi)的資源利用指標(biāo)，揭示從自然界開(kāi)采的自然資源在各區(qū)域、各部門(mén)之間消耗的虛擬物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[1]，屬于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析中的間接或隱藏流指標(biāo)[5].物質(zhì)足跡的核算方法主要有投入產(chǎn)出分析、基于系數(shù)或生命周期的方法、投入產(chǎn)出與生命周期混合的方法[6].

投入產(chǎn)出分析由美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家W.Leontief于20世紀(jì)30年代提出.投入產(chǎn)出分析由投入產(chǎn)出表和投入產(chǎn)出模型兩部分組成，分為實(shí)物型投入產(chǎn)出模型和價(jià)值型投入產(chǎn)出模型.基本思想是利用線性代數(shù)的理論和方法，研究一個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的各部門(mén)之間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用于經(jīng)濟(jì)分析和預(yù)測(cè).該方法的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算系統(tǒng)覆蓋整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，可以計(jì)算所有物品或所有行業(yè)的物質(zhì)足跡.經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)的物質(zhì)流數(shù)據(jù)與聯(lián)合國(guó)環(huán)境經(jīng)濟(jì)核算體系高度兼容[6].通過(guò)自上而下的方法，避免了重復(fù)計(jì)算[7].

利用投入產(chǎn)出法計(jì)算物質(zhì)足跡已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用.Ottelin等人[8]運(yùn)用環(huán)境擴(kuò)展投入產(chǎn)出分析和混合生命周期評(píng)估北歐福利國(guó)家的碳和物質(zhì)足跡.Giljum等人[9]運(yùn)用多區(qū)域投入產(chǎn)出模型，考察全球材料流動(dòng)和滿足全球不同國(guó)家最終需求所需的直接和間接材料量.隨著物質(zhì)足跡理論模型的成熟，基于國(guó)內(nèi)的物質(zhì)足跡的研究也開(kāi)始出現(xiàn).馬鳳梅等[10]用基于環(huán)境擴(kuò)展投入模型(EEIO)測(cè)算了中國(guó)快速工業(yè)化地區(qū)遼寧省的四大物群(生物質(zhì)、化石燃料、金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn))的物質(zhì)足跡，比以往國(guó)家層面的分析更細(xì)化，給省域范圍物質(zhì)足跡研究提供了范例.本文以物質(zhì)足跡這一概念為基礎(chǔ)，結(jié)合能源在各行業(yè)的投入量構(gòu)建實(shí)物-價(jià)值混合型投入產(chǎn)出表，分析遼寧省各行業(yè)的實(shí)際能源使用情況.

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 價(jià)值-實(shí)物混合型投入產(chǎn)出模型

基于價(jià)值型投入產(chǎn)出表，采用加邊矩陣法，加入各類能源在各個(gè)部門(mén)的投入量，構(gòu)造出實(shí)物-價(jià)值混合型投入產(chǎn)出表，基本結(jié)構(gòu)如表1所示，以此測(cè)度能源在各個(gè)部門(mén)的使用量[11].表1中，xij沿行方向看，反映各產(chǎn)出部門(mén)生產(chǎn)的貨物或服務(wù)提供給各投入部門(mén)使用的價(jià)值量，被稱為中間使用；沿列方向看，反映各投入部門(mén)在生產(chǎn)過(guò)程中消耗各產(chǎn)出部門(mén)生產(chǎn)貨物或服務(wù)的價(jià)值量，被稱為中間投入.EXi包括常住單位向非常住單位出售或無(wú)償轉(zhuǎn)讓的各種貨物和服務(wù)的價(jià)值.Yi指已經(jīng)退出或暫時(shí)退出本期生產(chǎn)活動(dòng)而為最終需求所提供的貨物和服務(wù).IMi包括常住單位向非常住單位購(gòu)買(mǎi)或無(wú)償?shù)玫降母鞣N貨物和服務(wù)的價(jià)值.總產(chǎn)出下的Xi指常住單位在一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)的所有貨物和服務(wù)的價(jià)值.總投入Xj指一定時(shí)期內(nèi)常住單位進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)所投入的總費(fèi)用.Ⅲ代表第三象限，反映各產(chǎn)品部門(mén)的增加值及構(gòu)成情況.

表1 價(jià)值-實(shí)物混合型能源投入產(chǎn)出表的基本結(jié)構(gòu)

1.2 計(jì)算方法

利用單區(qū)域投入產(chǎn)出法計(jì)算遼寧省各部門(mén)的能源消耗量.第1步是將各類能源使用量通過(guò)煤炭轉(zhuǎn)換系數(shù)，轉(zhuǎn)換為一種能源使用量.

(1)

其中，ESj表示各類能源使用量通過(guò)乘以煤炭轉(zhuǎn)換系數(shù)，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤的使用量.si表示能源的煤炭轉(zhuǎn)換系數(shù)，i為能源種類.aij表示不同類型的能源投入量，j為部門(mén)數(shù)，記N=[ESj]1×n為能源在各部門(mén)投入量折標(biāo)準(zhǔn)煤后的行矩陣.

第2步是計(jì)算能源強(qiáng)度矩陣、直接消耗系數(shù)和列昂惕夫逆矩陣.

(1)能源消耗強(qiáng)度矩陣

(2)

其中，Ej表示部門(mén)j生產(chǎn)單位產(chǎn)值所直接使用的能源量，Nj表示能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤后的量，Xj表示一定時(shí)期內(nèi)常住單位進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)所投入的總費(fèi)用.計(jì)算n個(gè)部門(mén)的能源消耗系數(shù)，得到能源消耗強(qiáng)度行矩陣.

(2)直接消耗系數(shù)

(3)

其中，aij表示部門(mén)j單位產(chǎn)出需要的部門(mén)i的投入.記A=[aij]n×n直接消耗系數(shù)矩陣[12].xij表示各投入部門(mén)在生產(chǎn)過(guò)程中消耗各產(chǎn)出部門(mén)生產(chǎn)貨物或服務(wù)的價(jià)值量，稱為中間投入.Xj表示一定時(shí)期內(nèi)常住單位進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)所投入的總費(fèi)用.

(3)列昂惕夫逆矩陣

L=(I-A)-1.

(4)

其中，L表明第j部門(mén)增加一個(gè)單位最終使用時(shí)，對(duì)i產(chǎn)品部門(mén)的完全需求量.I為單位矩陣，A為直接消耗系數(shù)矩陣.

第3步是計(jì)算能源物質(zhì)足跡.

(1)物質(zhì)足跡系數(shù)

(5)

(2)物質(zhì)足跡

(6)

其中，MF為部門(mén)的能源物質(zhì)足跡矩陣，N為能源在各部門(mén)投入量折標(biāo)準(zhǔn)煤.

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文數(shù)據(jù)選用《2012年遼寧省投入產(chǎn)出表》，由于投入產(chǎn)出表5 a更新一次，2012年是目前已更新的最新數(shù)據(jù).為了數(shù)據(jù)的對(duì)稱性，所以選用《2012年遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》中的能源在各行業(yè)的投入量、《2012年中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中的能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)分析本論文所討論的問(wèn)題.

由于投入產(chǎn)出表的部門(mén)劃分和能源在各行業(yè)投入的部門(mén)劃分有一定區(qū)別.本文基于能源在各部門(mén)投入中的部分劃分，結(jié)合《2017年國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》對(duì)部門(mén)進(jìn)行劃分合并，將投入產(chǎn)出表中的42個(gè)部門(mén)和能源在各行業(yè)的投入中的57個(gè)部門(mén)分別對(duì)應(yīng)合并為8個(gè)部門(mén)：農(nóng)林牧漁業(yè)、采礦業(yè)、制造業(yè)、電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、交通運(yùn)輸和郵政業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)[14].

單純的能源在各行業(yè)的投入量是直接投入量，不包含該行業(yè)消耗的產(chǎn)品中所包含的能源消耗量.結(jié)合投入產(chǎn)出表和物質(zhì)足跡的相關(guān)計(jì)算，以求測(cè)度出各行業(yè)的實(shí)際能源消耗.

2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.1 行業(yè)直接消耗結(jié)果

由公式(2)得出遼寧省八大行業(yè)直接消耗系數(shù)(表2)，分析八大行業(yè)投入產(chǎn)出之間的相互依賴關(guān)系.

表2 遼寧省八大行業(yè)直接消耗系數(shù)表

由表2可以看出，采礦業(yè)、制造業(yè)、電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)與供應(yīng)這3個(gè)行業(yè)，每萬(wàn)元產(chǎn)出直接消耗最多的是本行業(yè)，分別為2 485元、4 742元、2 418元.其余行業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出消耗最多的是制造業(yè)，其中建筑業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出消耗制造業(yè)的價(jià)值和服務(wù)量最多，為5 223元.由此可見(jiàn)制造業(yè)在促進(jìn)各行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用，制造業(yè)的發(fā)展和投入產(chǎn)出效率對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用.各行業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出消耗的建筑業(yè)較少，建筑業(yè)對(duì)制造業(yè)依賴大，與其余行業(yè)的投入產(chǎn)出之間聯(lián)系不緊密.

合計(jì)代表該行業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出直接消耗價(jià)值和服務(wù)量的總和.電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)與供應(yīng)業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出消耗的價(jià)值量最多，其次為制造業(yè)、建筑業(yè)、采礦業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、農(nóng)林牧漁產(chǎn)品和服務(wù)業(yè)、其他行業(yè)、批發(fā)零售、住宿餐飲業(yè).

2.2 能源的物質(zhì)足跡系數(shù)和物質(zhì)足跡

依據(jù)公式(5)和公式(6)得出能源物質(zhì)足跡系數(shù)和能源物質(zhì)足跡(表3).能源物質(zhì)足跡系數(shù)表示每個(gè)單位貨幣消費(fèi)的能源量，能源物質(zhì)足跡表示各行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源總量.依據(jù)《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》得出能源在各行業(yè)的投入量，通過(guò)公式(1)將各類能源乘以煤炭轉(zhuǎn)換系數(shù)，得出折合標(biāo)準(zhǔn)煤后能源的投入量.

依據(jù)物質(zhì)足跡系數(shù),各個(gè)行業(yè)每個(gè)單位貨幣消費(fèi)的能源量從大到小依次是電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、采礦業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、其他行業(yè)、農(nóng)林牧漁業(yè).其中，電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)單位貨幣消耗能源的系數(shù)大，是因?yàn)殡娏?、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)是一個(gè)以消耗能源來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)價(jià)值，從而為社會(huì)各個(gè)行業(yè)服務(wù)的部門(mén).

各部門(mén)能源物質(zhì)足跡從大到小順序?yàn)橹圃鞓I(yè)、電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、采礦業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)、農(nóng)林牧漁產(chǎn)品和服務(wù)業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè).由物質(zhì)足跡系數(shù)和物質(zhì)足跡的對(duì)比可以看出，電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、制造業(yè)的物質(zhì)足跡和物質(zhì)足跡系數(shù)都居于前3，這兩個(gè)行業(yè)的能源物質(zhì)足跡占總能源物質(zhì)足跡的90%以上.

表3 遼寧省八大行業(yè)能源物質(zhì)足跡系數(shù)和能源物質(zhì)足跡

能源物質(zhì)足跡與能源投入量作對(duì)比，由圖1可以看出，能源直接投入量多的前3行業(yè)集中度明顯高于能源的物質(zhì)足跡.單從能源直接投入分析，制造業(yè)無(wú)疑是能源消耗量最大的行業(yè)，但是以足跡的視角分析，制造業(yè)和電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)在提升遼寧省能源使用效率方面同等重要，甚至電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)因其超高的物質(zhì)足跡系數(shù)，提升能源效率的作用反而比制造業(yè)要大.

圖1 遼寧省八大行業(yè)能源物質(zhì)足跡及其系數(shù)和能源投入量對(duì)比

3 結(jié) 論

能源是社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基本要素，也是維持生產(chǎn)生活的基礎(chǔ).遼寧省目前能源投入量在合理范圍內(nèi)增減不會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)產(chǎn)生較大的影響，但是能源使用狀況和中國(guó)整體能源使用狀況一樣需要外部補(bǔ)給.開(kāi)發(fā)新能源、改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、找到消耗能源的關(guān)鍵以及提高能源使用效率等措施對(duì)解決能源供需缺口問(wèn)題有重要意義.

由直接消耗系數(shù)表可以看出，制造業(yè)在八大行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中扮演著重要角色，制造業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)這3個(gè)行業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出消耗制造業(yè)的價(jià)值量占各自總消耗價(jià)值量的一半以上，其余行業(yè)對(duì)制造業(yè)的消耗也占各自總消耗價(jià)值量25%以上的比重.制造業(yè)的能源物質(zhì)足跡系數(shù)和物質(zhì)足跡、直接能源投入量都比較大，只是直接能源投入量相對(duì)物質(zhì)足跡來(lái)說(shuō)偏小，所以在提升制造業(yè)的能源使用效率的過(guò)程中，要兼顧制造業(yè)本身和制造業(yè)前后關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的能源消耗量和能源使用效率問(wèn)題.建筑業(yè)的能源物質(zhì)足跡系數(shù)略高，居于第4位，但是能源物質(zhì)足跡量較小，居于第7位，建筑業(yè)對(duì)全行業(yè)的能源使用效率影響有限.建筑業(yè)每萬(wàn)元產(chǎn)出對(duì)制造業(yè)的消耗占總消耗的68%，制造業(yè)的能源使用效率的大小直接影響到建筑業(yè).

遼寧省發(fā)電及電站供熱的能源轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于能源加工轉(zhuǎn)化效率的總體水平.電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)與供應(yīng)業(yè)的能源物質(zhì)足跡系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其余行業(yè)，能源的物質(zhì)足跡量27 525萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤居于第2，占總量的42.15%，能源使用效率較低，且使用量大.能源直接投入量5 405萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，和能源物質(zhì)足跡相差甚大，表明該行業(yè)的間接能源消耗量大.所以想要提升該行業(yè)的能源使用效率，就須提升該行業(yè)上下游之間關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的能源使用效率.采礦業(yè)的能源物質(zhì)足跡系數(shù)和能源物質(zhì)足跡都居于前3，雖然沒(méi)有制造業(yè)、電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的能源物質(zhì)足跡量大，但是對(duì)整體的能源使用也有一定的影響.采礦業(yè)同批發(fā)零售、住宿餐飲業(yè)一樣，能源的直接投入量和物質(zhì)足跡相差不大，這說(shuō)明提升采礦業(yè)、批發(fā)零售、住宿餐飲業(yè)的能源效率就要關(guān)注該行業(yè)本身的能源使用情況.制造業(yè)、電力、熱力和燃?xì)獾纳a(chǎn)與供應(yīng)業(yè)、采礦業(yè)、批發(fā)零售、住宿餐飲業(yè)這4個(gè)行業(yè)的能源物質(zhì)足跡占總能源物質(zhì)足跡的99%以上，這四大行業(yè)是提升遼寧省的能源利用效率的關(guān)鍵.遼寧省在提升能源使用效率的過(guò)程中，科技進(jìn)步應(yīng)起到首要作用，政府起到相應(yīng)的引導(dǎo)作用，積極倡導(dǎo)能源和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展.借鑒外省和國(guó)際的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立能源市場(chǎng)信息統(tǒng)計(jì)體系，走高效、清潔的能源道路.倡導(dǎo)能源使用在來(lái)源、品種、貿(mào)易、運(yùn)輸?shù)确绞降亩嘣?