内容摘要：本文分析了不同产业GDP数据、不同产业的天然气消费量数据后发现：我国第二产业和第三产业的产业结构没有发生明显变化的情况下，我国天然气消费结构发生了变化，这与最近几年我国天然气消费的快速增长和我国天然气消费市场所处阶段有关。分析产业结构分解模型分解出的四个驱动因素发现：第二产业和第三产业的经济增长是驱动天然气消费量增长的主因，本来应该起到抑制天然气消费量增长的能源消费强度效应在消失。特别是第二产业的能源消费强度抑制作用在2004年以后消失了，而第三产业能源消费强度效应几乎没有起到抑制作用，经济增长效应和能源消费强度效应共同促进我国天然气消费量的增长。
关键词：分解模型 天然气消费 产业结构
问题的提出
能源是人类用以生存和发展的重要物质基础，更是人类社会经济发展的重要推动剂，它与人类的生活是如此紧密，能源的开发和利用一直伴随社会文明发展的整个进程。能源的使用效率、能源的构成和人均占有量已经成为衡量一个国家发展的重要指标。因此，世界各国都把能源的有效开发和高效率的使用作为发展经济的前提。从能源的组成情况来看，世界上很过国家包括我国在内都把煤炭和石油等化石燃料作为基本能源，从而把石油勘探开发和煤炭的工业开发和利用作为发展经济的重要保障。我国是以煤炭作为主要能源的少数国家之一，煤炭的生产和消耗长期在50%以上，这个局面甚至在长期内都很难改变。
然而，煤炭和石油的大规模的开发和广泛使用，已经深深的影响到人类社会赖以生存的环境，破坏了生态平衡。他们主要以温室效应、酸雨、臭氧层的破坏和热效应等表现形式对环境产生重要影响。这种生态环境破坏的日益加剧已经引起国家和社会的高度关注。环境问题是一个全球问题，社会发展到今天这个程度，人类已经深刻的感受和认识到生产环境的恶化，人类已经产生改善生产环境的巨大动力。我国是发展中国家，环境污染已经到了很严重的程度，我国大量城市的颗粒物排放超过限定值，大量的城市出现过酸雨。
天然气主要用于天然气发电、化工、城市燃气和压缩天然气汽车，天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，安全性较高，天然气作为一种清洁能源能减少二氧化硫和粉尘的排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化物排放量50%,并有助于减少酸雨的形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。由于天然气的优点已被公认，天然气的需求也在日益增加。
在全球气候变暖，生存环境日益恶劣的情况下，节能减排、发展低碳经济已经成为世界各国一致的结论。为了减少CO2排放量，各个国家都采取了很多措施。目前，在非化石能源还不能成为主要能源的前提条件下，作为化石能源的天然气相对于其它化石能源的优势就凸现出来，童晓光院士（2010）论述了大力提高天然气在能源构成中比例的意义和可能性。二十一世纪后我国天然气消费市场逐步扩大，进入到大规模发展阶段。天然气消费量从1996年的184.65亿立方米增长到2008年的812.94亿立方米，年平均增长速度达到13%。已有的研究成果认为世界发达国家的天然气市场的发展基本上都经历启动期、发展期、成熟期。我国从1998年至2004年进入市场启动期，2004年至2009年进入市场发展期。
目前已有大量学者都把研究的重点放在能源与经济的关系方面，研究经济发展、产业结构和天然气消费强度与天然气消费量关系的文章鲜有出现。天然气的优势和环境改善的双重压力下，天然气的使用量与经济发展的关系日益紧密。天然气作为化石能源也有储量限制，并不能无限量的使用。研究我国天然气消费强度、经济发展和产业结构与天然气消费量的关系就迫在眉睫，对于提高我国天然气的利用效率、改善能源使用结构和改变天然气的使用用途就显得非常有必要。
本文的主要贡献在于通过收集、整理和分析1996年至2008年的不同产业天然气的消费量和不同产业的GDP数据，通过产业结构分解模型来分解不同产业经济发展和不同产业的天然消费强度对天然气消费量的影响。研究结论证明第二产业和第三产业结构在没有发生明显变化的情况下，我国天然气的消费结构发生变化，这种情况的发生是与我国天然气消费的快速增长和天然气消费市场所处的阶段有关。天然气消费量的快速增长的主因是第二产业和第三产业的经济增长，天然气消费强度的抑制作用正在逐渐消失，有针对性的说明不同产业结构对天然气使用量应该注意的问题。本文研究的主旨在于经济发展的过程中天然气的使用中存在的问题应该引起我们的足够重视，从而应当采取一定的措施合理使用天然气、提高天然气的使用效率，改善天然气的使用结构。
文献回顾
能源短缺的问题日益突出，关于能源消费量、经济增长、经济结构、能源消耗强度、能源消耗效率之间关系的研究就成为能源经济学研究的重要内容。研究的重点在能源消耗与经济增长之间的关系，影响能源消耗或者能源消耗强度的因素等方面。从现有的有关经济与能源消费之间关系的研究成果来看，研究方法普遍采用格兰杰因果检验、误差修正模型、回归分析和分解模型等。其结论的主要特征表现为：运用同样的方法对不同地区的研究形成不同的结论，运用不同的方法对同一个地区得出的结论也不一致。
Kraft J.和Kraft A.（1978）最早开创性的研究了能源消费与经济增长的关系，发现美国存在从经济增长到能源消费之间的单向因果关系。Masih A.与Masih R（1996）的研究显示印度存在从能源消费到经济增长的单向因果关系，而印度尼西亚表现为从经济增长到能源消费的单向因果关系，巴基斯坦则表现为双向的因果关系。Glasure和Lee（1997）分别利用格兰杰因果检验方法和误差修正模型，对韩国与新加坡的经济增长与能源消费之间的关系进行检验，结果发现利用不同的检验方法，两国的经济增长与能源消费之间的因果关系不同。Assfu Adjaye（2000）认为印度和印度尼西亚两国的能源消费与经济增长存在单向因果关系，但菲律宾和泰国两国能源消费与经济增长之间有双向的因果关系。Ugur和Ramazan（2003）的研究发现土耳其、法国、德国和日本的能源消费促进经济增长，能源节约可能损害经济增长，而意大利和韩国的因果关系则正好相反。
国内学者在经济结构对能源消费和能源消耗强度的影响方面也作了大量的研究，主要认为经济结构对能源消费有一定的影响。张晓平（2005）对20世纪90年以来的中国能源消费时空特征的分析表明，宏观经济总量、产业结构、城市化水平、居民消费结构的变化是影响我国能源消费总量增长和能源消费区域差异的主要因素。史丹和张金隆（2005）应用回归分析的方法研究结论为产业结构变动是能源消费的重要因素，但是由于各个产业的特点，对不同的能源品种的需求、结构变动的影响程度和作用方向是不完全一致。华贲（2010）研究表明产业结构转型对能源强度影响显著，能效是决定能源强度的重要因素。徐晓春（2010）对浙江的数据研究后，认为第二产业的生产对能源消费的增长作用仅次于第三产业。张唯实（2010）对我国30个省的面板数据研究表明，区域能源效率存在较大的差异，优化产业结构对提高能源使用效率和经济增长有着正向的促进作用。闫笑非和杜秀芳（2009）的研究结果表明能源消费与第一、二产业产值之间具有单向因果关系，能源消费与第三产业产值之前不存在显著的因果关系。魏子清等（2009）的研究结果表明三次产业经济增长与能源消费之间不存在长期稳定的均衡关系，第一产业和第三产业能源消费对经济发展的积累效应是负的，这两个产业的经济增长对能源消费的正向作用不显著，第二产业的经济发展和能源消费之间具有正向影响。
许多学者和研究人员把研究范围都放在能源这个较大的范围内，没有对能源细分种类的研究。从图1中可以看出，我国天然气消费量在总体能源消费的百分比显著不同可以分为3个阶段， 第一阶段是1978年至1998年的缓慢下降阶段，第二阶段是1998年至2006年的缓慢上升阶段，第三阶段是2006年后的加快上升阶段。因此，本文试图用分解分析方法研究我国1996年以后的天然气消费数据，从而找到影响我国天然气消费的主要因素。
模型的建立
在有关能源的研究中一般都认为经济发展效应、产业结构效应和技术进步效应等因素对能源消费量产生影响。张军（2009）、干春晖（2009）等将这一方法运用在转型经济的结构变迁中。孙鹏（2005）等运用分解模型把能源消耗总量的变化分解为经济增长效应和能源消耗强度效应。刘凤朝（2007）等将能源消费强度变化分解为结构份额和效率份额，提出了结构份额和效率份额的测算方法。本文在孙鹏分解方法的基础上加以改进，加入产业结构因素来分析影响我国天然气消费量的因素，将我国天然气消费量分解为不同产业的经济发展效应和能源消费强度效应。
能源使用效率是指单位能源消耗所产生的国内生产总值，能源使用效率值越大说明单位能源消耗产生的国内生产总值越大，能源就得到了充分的利用。影响能源使用效率的因素主要是技术进步、节能设备的使用和节约使用能源的意识等。能源消耗强度是指产生单位的国内生产总值需要耗费的能源，能源强度越小说明产生单位的国内生产总值耗费的能源越少，它是能源使用效率的倒数，它可以从另外一个方面来衡量技术进步、节能设备的使用和节约使用能源意识等对能源消费的影响。假设g表示天然气消费强度，G表示GDP的值，GS表示天然气的消费量，下标0表示基期，t表示t年后期末，i表示产业类型（i=1，2，3），gio表示第i产业第0期末的天然气消费强度，Gio表示第i产业第0期末的国内生产总值，GSi0表示第i产业第0期末天然气消费量，则有gio=GSi0/Gio。
设第i产业基期天然气消费总量为GSi0，第i产业基期的国内生产总值为Gio，则第i产业的天然气消费强度为gio= GSi0/Gio。同理基年后t年的第i产业的天然气消费总量、国内生产总值和天然气消费强度分别为GSit、Git和git。则基年后t年的第i产业天然气消费量变为ΔGSi=GSit- GSi0= Git*git-Gi0*gi0。
在t时间内第i产业部门的天然气消费量变化量由经济增长量和天然气消耗强度两个因素共同作用，由经济增长引起的天然气消费量变化叫做经济增长效应，用ΔGSiGDP表示，由天然气消费强度变化导致的天然气消费量变化叫做能源消费强度效应，用ΔGSig表示。经济增长效应和能源消费强度效应可以用分解模型表示如下：
在t时间内总的天然气消费变化量是由不同产业部门的经济增长效应和消费强度效应驱动。因此，t时间内总的天然气消费变化量用以下方程式表示：
用式（4）就把t时间内总的天然气消费变化量分解为i个产业效应，每个产业效应由经济增长效应和能源消费强度效应驱动。在能源消费强度不变化的情况下，经济增长效应是天然气消费增长量的主要驱动力，经济总量增加则会导致天然气消耗总量的增加。能源消费强度降低是天然气消费量增长的抑制因素，如果能源消费强度效应小于零，则表明t期能源消费强度在降低，天然气使用效率在增加，从而引起天然气消费量的减少。由于产业部门共分第一产业、第二产业和第三产业，那么驱动我国天然消费变量的共分为六个因素即第一产业经济增长效应、第一产业能源消费强度效应、第二产业经济增长效应、第二产业能源消费强度效应、第三产业经济增长效应和第三产业能源消费强度效应。
数据处理与分析
（一）数据来源与处理
从国家统计局网站获得第二产业部门和第三产业部门1996年至2008年的GDP数据和按行业分类的天然气消费量数据。根据国家统计局关于印发《三次产业划分规定》的通知中的行业分类标准，把按行业分类的天然气消费量数据调整为按三次产业分类的天然气消费量数据。用1990年不变价格对所获得的产业部门GDP数据进行调整，GDP单位为亿元，天然气消费量单位为亿立方米。由于第一产业部门没有消费天然气，所以第一产业部门从本文的研究范围中剔除，仅仅研究第二产业部门与第三产业部门之间的经济增长效应和能源消费强度效应对天然气消费量的影响。
（二）中国天然气消费的分解分析
在获得处理后的第二产业和第三产业1996年至2008年的GDP数据和天然气消费量数据后，用第二产业、第三产业GDP数值分别除以第二产业和第三产业GDP数值总和，即百分比来衡量产业结构。使用1996年至2008年第二产业和第三产业GDP百分比时间序列数据来研究产业结构的变化趋势。用第二产业和第三产业天然气消费量分别占天然气消费总量的百分比来衡量天然气消费结构，使用1996年至2008年第二产业和第三产业天然气消费百分比时间序列数据来研究天然气消费结构的变化趋势。从图2中看出，我国第二产业和第三产业的产业结构从1996年以来变化不大，但是天然气消费结构却发生了较大的变化。第二产业天然气消费量百分比逐年下降，从1996年的85%下降到2008年的65%；第三产业的天然气消费量逐年上涨，其天然气消费百分比从1996年的14%上升到34%。第三产业天然气消费的增长速度大于第二产业天然气消费的增长速度，主要是因为这几年我国天然气管道的建设，使城市燃气市场的发展成为可能。
本文以1996年为基期分别计算天然气总消费指数、不同产业的天然气消费指数、天然气消费总强度指数和不同产业的天然气消费强度指数。从图3中可以看出第二产业天然气消费指数缓慢上升，而第三产业天然气消费指数比较陡峭。这充分说明第三产业天然气消费量增长较快，特别是2003年以后第三产业天然气消费量进入快速增长阶段。从天然气总消费指数来看，1997年至1998年天然气消费指数增长较缓慢，而2004年以后增长速度较快。本文得出的结论与刘小丽（2005）的一致，都认为我国从1998年至2004年进入市场启动期，2004年至2009年进入市场发展期。然后从天然气消费强度指数来分析，第二产业天然气消费强度指数有所下降，说明第二产业的天然气利用效率在提高或者有更便宜的替代能源在替代天然气。在目前环保的压力下，是否有能源的替代效应取决于环保成本与企业的能源消耗成本的比较。第三产业天然气的消费强度在增加，尤其是在2007年后增加较快，说明第三产业天然气消费市场进入快速发展期。从第三产业的行业组成上来看，短期内降低第三产业天然气消费强度的可能性不大。第三产业天然气消费市场的快速发展期和短期降低第三产业天然气消费强度的可能性不大共同作用引起了第三产业天然气消费的快速增长。
通过公式（4）把我国天然消费量的变化分解为第二产业经济增长效应、第二产业能源消费强度效应、第三产业经济增长效应和第三产业能源消费强度效应，分解结果见表1。首先，从经济增长效应方面来分析，对比第二产业的经济增长效应和第三产业的经济增长效应，年份期间1997年至1998年第二产业的经济增长效应是第三产业经济增长效应的6.3倍，最低的年份期间是2007年至2008年为2.2倍。因此，第二产业的经济增长效应是天然气消费量变化的主导因素。其次，从能源消费强度效应方面来分析，第二产业能源消费强度效应在大部分年份期间都是负值，这说明第二产业能源消费强度效应对总体天然气消费量的增长具有一定的抑制作用，但是2004年后第二产业的能源消费强度效应的抑制作用在消失。然而第三产业能源消费强度效应在大部分年份期间都是正值，这说明第三产业的能源消费强度效应增长了天然气的消费量。把不同产业的经济增长效应合并，同时也合并不同产业的能源消费强度效应，从分析结果中发现经济增长效应驱动天然气消费增长的主因，本来能起到抑制天然气消费增长的能源消费强度效应逐渐在消失，能源消费强度效应也成为天然气消费增长的一个因素。从能源消费强度分析的结果反映出我国在提高天然气利用率方面还有很大的改进空间，在提高节约使用天然气的意识方面和采用新技术、新工艺和新设备方面有很多工作需要做。
结论
综上所述，本文运用1996年至2008年不同产业的GDP数据和不同产业的天然气消费量数据，分析我国不同产业的天然气消费情况，通过加入产业结构的改进分解模型把天然气消费量的驱动因素分为第二产业经济增长效应和能源消费强度效应、第三产业经济增长效应和能源消费强度效应。通过分析认为在第二产业和第三产业结构没有发生明显变化的情况下，我国的天然气消费结构发生了变化。最近几年的天然气消费量增长较快这与我国天然气消费市场所处的发展阶段有关。从分解出的四个驱动因素数据来看，经济增长效应是驱动天然气消费量增长的主因，本来能起到抑制天然气消费量增长的能源消耗强度效应在消失，特别是第二产业的能源消费强度效应抑制作用在2004年以后消失，而第三产业的能源消费强度效应几乎没有起到抑制作用，四个驱动因素共同作用推动我国天然气消费量的增长，这种现象应该引起我们的高度重视。
根据本文研究的结论，为了合理、高效使用天然气这种清洁能源，降低重污染能源在能源消费结构的比例，改善我们生存的环境。我们认为：一是从宣传、法制、管理、考核方面增强节约使用天然气的意识；二是通过调整产业结构，大力促进节能行业的发展，鼓励低能源消耗的产业发展，提高不依赖能源的行业比例带动经济增长；三是使用天然气的企业要依靠科技进步提高天然气使用效率，通过使用效率的提高降低天然气的消费量；四是在不增加环境污染和不降低经济效益的条件下，积极寻找以天然气为原料的替代品，减少天然气的使用；五是加强国际间的技术交流和研究合作，共享研究成果推动清洁能源的使用。通过以上方面的措施才能在不增加环境污染或进一步降低环境污染，同时还能发展经济的情况下，真正降低第二产业和第三产业的经济增长对天然气消费量增长的依赖；降低第二产业和第三产业天然气消费强度来抑制天然气消费量的增加，使天然气这种有限储量的清洁能源得到充分的使用，提高其在能源消费结构中的比例，在环境改善和保护中担负起现阶段的重任。
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作者简介：
朱学敏（1971-），男，河南内乡县人，武汉大学经济与管理学院在读博士。
李军华（1974-），男，湖北天门人，毕业于中国石油大学（北京），硕士研究生学历，中国石油天然气运输公司北京调度中心，经济师。
李炜杰（1981-），男，甘肃天水人，毕业于中国石油大学（北京），硕士研究生学历，中国石油长城钻井，经济师。