典型国家部门石油消费轨迹及对中国的启示

邹 愉, 王高尚, 于汶加, 林 建

1)中国地质大学(北京), 北京 100083;

2)中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心, 北京 100037

典型国家部门石油消费轨迹及对中国的启示

邹 愉1,2), 王高尚2), 于汶加2), 林 建1,2)

1)中国地质大学(北京), 北京 100083;

2)中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心, 北京 100037

本文通过分析发达国家部门石油消费历史, 系统揭示了各部门消费具有如下轨迹: 工业、商业和民用部门呈倒“U”形变化, 工业部门在人均GDP10000～13000美元到达消费顶点, 民用部门顶点出现在人均GDP 11000～15000美元, 商业则在人均15000～20000美元时到达消费峰值区。交通部门呈“S”形轨迹变化, 消费量已占石油总消费的60%, 消费顶点对应的人均GDP在 20000～22000美元之间; 工业-民用-商业-交通各部门消费顶点呈波次性出现。以发达国家石油部门消费轨迹为基础, 结合中国消费现状, 指出中国各部门石油消费仍沿着发达国家的消费轨迹呈上升趋势; 对交通部门的分析表明, 发达国家的石油消费模式对中国而言不可持续, 必须通过节能降耗、科技创新等有效手段, 从根本上转变消费模式, 积极走新型发展之路。

石油; 部门石油消费; 消费轨迹

2009年全球石油消费总量38.8亿吨, 占全球一次能源消费量的34.8%(BP, 2010), 是全球消费量最大的能源。从20世纪中叶石油大规模利用以来, 其在大多数发达国家的能源消费结构中占据主导地位,对发达国家部门石油消费轨迹的研究能够从一个侧面了解和印证各国能源部门消费变化趋势; 而对于石油在交通等低替代性部门消费轨迹的总结, 则对分析我国未来交通部门能源消费趋势具有借鉴和参考意义。

20世纪 70、80年代, 国外在经历石油危机后,开始对石油消费加大研究力度。对石油部门消费的研究多采用数学模型, 进行单部门研究。George Kouris(1982)从交通部门不同种类的交通工具角度,建立了五个方程模型去模拟未来的石油需求; O. A. Nekrasova(1991)则建立仿真模型, 分析社会、经济、技术水平和能源消费结构等因素对民用和商业部门能源消费的影响; 另外, Anthony E. Bopp(1984)从石油消费结构去分析石油消费的变化, 指出了石油事件和石油节约对消费的影响。这些研究多集中在分析影响部门石油消费的因素上, 鲜有从经济发展水平的角度去分析石油部门消费轨迹。

20个世纪90年代, 国内对石油的研究逐渐增多,涉及到部门的研究在角度和方法上各不相同。朱康福(1994)从消费变化的角度去分析终端消费趋势并提出了对策; 李小地(2006)以研究发达国家的石油政策角度去分析政策对部门石油消费的影响; 王高尚等(2002)、刘宏杰(2007)和王安建等(2010)选取不同参数或运用计量经济学方法去建立模型预测我国石油需求。另外, 有学者从国家经济发展的角度分析了总能源的部门消费, 并总结出总能源部门终端消费规律(王安建等, 2008, 2010; 王安建, 2010; 王高尚等, 2002; 于汶加等, 2010; 徐铭辰等, 2010; 李铭等, 2010; 林建等, 2010; 张照志等, 2010; 李玉喜等, 2009)。

总之, 从国内外研究现状看, 发达国家部门石油消费历史轨迹尚有待进一步系统研究。

本文将对典型发达国家工业、民用、商业、交通四个石油消费的主要部门进行消费轨迹分析和总结, 结合我国各部门石油消费现状, 分析我国石油部门消费趋势。

1 典型国家部门石油消费轨迹分析

1.1 典型国家石油消费分析

20世纪中叶, 石油在发达国家大规模利用, 到20世纪60年代石油在OECD国家能源消费结构中所占的比例达到 40.1%(IEA, 2010), 超过煤炭成为消费量最大的能源, 也标志着人类能源消费进入以石油为主的多元化时代。到 20世纪 70年代, 主要发达国家石油在能源结构中的比率均呈快速上升,美国一直维持在 40%～50%。两次石油危机的爆发使全球主要发达国家经济受到重创, 发达国家开始采取各种措施降低对石油的依赖。随着全球科技的不断进步, 天然气、核能、水电以及各类新能源在能源消费中的比例不断提高, 而近年来石油价格的巨幅波动也使其在能源消费结构中的比例进一步降低, 2009年石油在 OECD一次能源的比例降低到37.2%(IEA, 2010), 尽管如此, 石油仍就是最重要的能源(图1)。

从发达国家石油人均消费变化看, 随着人均GDP的增长, 发达国家人均石油消费呈“S”形轨迹变化。在人均GDP小于10000美元时, 人均石油消费快速上升, 在人均GDP13000～15000美元达到峰值。随后人均消费在一个窄幅的区间内上下波动(图2)。大部分发达国家人均石油消费顶点为1～2吨油当量, 只有美国和加拿大人均石油消费顶点超过 3吨油当量。

1.2 典型国家部门石油消费轨迹分析

随着国家经济的发展, 石油在各部门中消费的比例不断变化。1960年, OECD各部门中, 交通为47.6%, 工业为 20.7%, 民用为 12%, 其他部门均小于10%。经历70年代石油危机后, 石油在非能源利用和交通部门消费比例快速上升, 工业、商业和民用的比例持续下降。2008年, 交通为62.6%, 非能源利用为18.3%, 其他部门在2%至7%之间(图3)。

研究表明, 随着经济的增长人均石油消费在各部门呈不同轨迹变化。工业、商业和民用部门呈倒“U”形轨迹, 交通部门则表现为“S”形轨迹。各部门先后到达消费峰值, 其中工业部门石油消费首先到达顶点, 其次是民用部门, 再次是商业部门,最后是交通部门到达顶点, 表现出石油部门消费波次性的序列变化(图4, 5, 6, 7)。

图1 主要发达国家石油在能源结构中的变化趋势(来源: 国际能源机构(IEA ), 2010)Fig. 1 Oil variation trend in the energy structure of major developed countries (Source: International Energy Agency(IEA), 2010)

图2 人均石油消费与人均GDP轨迹(来源: IEA, 2010; 格罗宁根增长和发展中心(GGDC), 2010)Fig. 2 Track of per capita oil consumption and per capita GDP (Source: IEA, 2010; The Groningen Growth and Development Centre(GGDC), 2010)

(1)工业部门石油消费分析

随着各国经济社会的发展, 工业部门人均石油消费呈倒“U”形轨迹变化。快速增长区域位于人均GDP5000～10000美元; 消费峰值区域在人均GDP10000～13000美元, 人均石油消费量在 330～480千克油当量; 其后开始快速下降, 到达人均GDP20000美元时趋于平稳, 人均消费量介于100～200千克油当量之间(图4)。

图3 OECD部门石油消费比例变化(来源: IEA, 2010)Fig. 3 Change of oil consumption percentage in OECD sector (Source: IEA, 2010)

图4 典型国家工业部门石油消费轨迹(来源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 4 Oil consumption trend of industrial sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

图5 典型国家交通部门石油消费轨迹(来源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 5 Oil consumption trend of transport sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

研究表明, 发达国家石油消费的峰期大多处于20世纪 70年代, 其原因在于, 一方面石油危机后,各国相继出台一系列石油消费政策和措施, 以减少对石油的依赖, 从而使替代能源快速得以发展, 石油消费有所下降; 另一方面, 大多数发达国家当时已基本完成工业化, 石油危机促使各国加速产业调整, 逐渐降低工业在产业结构中的比例, 从而使工业部门的石油消费量快速下降。

(2)交通部门石油消费分析

图6 典型国家商业部门石油消费轨迹(来源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 6 Oil consumption trend of commercial sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

图7 典型国家民用部门石油消费轨迹(来源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 7 Oil consumption trend of residential sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

目前, 发达国家交通部门石油消费在石油部门消费中占据主导地位, 比例达到一半以上, 鉴于未来10年石油在交通部门能源消费中的低替代性, 使其重要性更加突出。对众多发达国家交通部门人均石油消费的研究表明, 随着人均GDP的变化, 人均石油消费关系呈“S”形轨迹变化, 消费峰值位于人均GDP20000～22000美元之间(图5)。人均石油消费峰值在各个国家中差异较大, 以美国、加拿大和澳大利亚为代表的高消耗型, 其峰值区的人均石油消费量均大于1300千克油当量, 美国甚至达到2000千克油当量。以英、法、德、日为代表的低消耗型。峰值区的人均石油消费为700～1000千克油当量。

发达国家交通部门人均石油消费的“S”形轨迹是由于随着工业化城镇化的发展, 人民生活水平得到极大提高, 汽车保有量持续上升, 运输业快速增长, 从而导致了交通部门石油消费持续增长。随着发达国家汽车保有量的逐渐饱和和运输业发展的减速, 大部分发达国家的交通部门石油消费趋近于零增长。

(3) 商业部门石油消费分析

商业部门人均石油消费与人均 GDP呈三种形态(图6): ①以法国和加拿大为代表的高消耗倒“U”形轨迹, 人均石油消费初始阶段迅速上升, 达到顶点, 随后缓慢下降。快速增长区域在人均GDP9000～120000美元, 消费峰值区域位于人均GDP13000～15000美元之间, 人均石油消费在340～500千克油当量。②以美国、日本和英国为代表的低消耗倒“U”形轨迹, 人均石油消费缓慢增长,达到顶点后, 缓慢下降, 维持在一段区域内。消费峰值位于人均GDP15000～20000美元之间, 人均石油消费在 200千克油当量。③以意大利和澳大利亚为代表的平稳型。其特点是人均石油消费变化幅度很小, 人均消费量小于50千克油当量。

尽管各国商业部门石油消费的峰值存在较大差异, 但随着消费量的不断下降, 各国商业部门人均石油消费量逐步与低消耗国家趋于一致。

(4)民用部门石油消费分析

与商业部门人均石油消费轨迹类似, 民用部门人均石油消费与人均GDP呈高消耗倒“U”形轨迹和低消耗倒“U”形轨迹。高消耗型以加拿大和德国为代表, 峰值的人均石油消费量均大于 350千克油当量, 峰值对应的人均GDP为11000～15000美元。低消耗型以日本和英国为代表, 在到达顶点后, 波动很小, 轨迹趋于平缓。人均消费量均小于 100千克油当量, 消费峰值区域位于人均 GDP12000～14000美元之间(图7)。各个国家民用部门的石油消费特点与其自身的消费理念和经济发展水平有着密切的关联, 尤其是随着科学技术的进步, 石油利用效率得到极大的提高, 高消耗国家人均消费迅速下降, 与低消耗国家的人均消费水平趋于相同。

从发达国家各部门消费轨迹的变化可以看到,其消费顶点从工业—民用—商业—交通依次出现,表现出波次递进性的特征。

2 中国部门石油消费趋势分析

2.1 中国石油消费历史

在中国能源消费结构中, 煤炭一直居首要地位,这与我国煤炭资源丰富有关。1953年, 煤炭比例为94.3%, 石油为 3.8%(国家统计局国民经济综合统计司, 2010)。随着60年代油气资源开发力度加大, 能源消费结构发生较大变化。2008年, 煤炭比例为68.7%, 石油为18.7%, 天然气为3.8%, 其他能源为8.9%(图8)。预计未来20年石油仍将在中国能源消费结构中占据仅次于煤炭的主要位置(王安建等, 2008)。

2007年, 中国石油部门消费中, 交通部门占42.3%, 非能源利用23.6%, 工业12.8%, 民用6.9%,商业 7.3%。交通部门和非能源利用占据了 2/3。从部门消费历史变化来看, 1978年以前, 各部门石油消费相对保持稳定, 工业维持在 50%～55%, 交通保持在20%, 民用、商业和非能源利用均小于8%。1978年后, 工业比例迅速下降, 交通部门快速上升,民用和商业部门比例缓慢上升(图8)。

2.2 中国部门石油消费轨迹及趋势分析

随着经济的增长, 中国各部门石油消费基本呈近线性增长。其中以交通部门增长较快, 工业、商业和民用部门变化幅度不大。

目前, 中国工业、商业和民用部门人均石油消费均小于30千克油当量, 处于较低水平(图9)。中国工业部门与典型国家消费轨迹相比, 在人均6000美元之前, 石油消费轨迹趋近于发达国家中的低消耗型。发达国家的工业、民用和商业部门的消费轨迹都有共同的特点, 在经历了人均消费高峰以后, 都下降到一个较为平稳的低消耗水平。中国未来石油部门消费要走低消耗的发展道路, 需要进一步提高能源利用效率, 积极推进新能源开发和利用, 降低人均石油消费峰值。

图8 中国部门石油消费比例变化(来源: IEA, 2010)Fig. 8 Change of China’s sectorial oil consumption percentage (Source: IEA, 2010)

图9 中国部门石油消费轨迹(来源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 9 Sectorial oil consumption trend in China (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

中国交通部门人均石油消费与人均 GDP呈近线性关系, 人均消费量从1971年的8千克油当量增加到2007年的100千克油当量(图9)。在部门石油消费结构中的比例从 20%上升到 42.3%。其历史消费轨迹与以英、法、德、日为代表的低能耗国家趋于一致。

到2020年, 假如中国仍旧沿着发达国家交通部门石油消费的轨迹前行, 按照届时中国的人均 GDP将达 12000美元计算, 相同发展程度日本交通部门石油消费是 430千克油当量; 如果考虑到科技进步和节能降耗的因素, 考虑到目前相同发展阶段的消费差异, 测得折算系数为0.571, 则2020年中国的交通部门人均石油消费将达 245千克油当量, 按照2020年人口14.3亿计算, 交通部门石油消费总量将达3.5亿吨。

以当前中国石油供需状况来看, 2009年中国生产石油1.89亿吨, 进口石油约2.04亿吨, 中国石油消费的进口依存度已达 52%。中国石油产量峰值预计不超过2亿吨, 如2020年交通部门石油消费达3.5亿吨, 显然对中国的石油供应而言是不可持续的。为此, 中国需要合理降低交通发展对石油资源的占用与消耗, 减轻对石油的依赖程度, 走一条既能满足经济社会发展, 又能实现低能耗、低污染、低资源占用的低碳发展道路(周伟等, 2005)。对此, 建议从以下三方面着手: ①大力发展公共交通, 确立以公共交通为主体的综合交通体系; 加速轨道交通建设, 推动高铁, 航空等行业的发展, 提升低消耗交通工具的比例。②加大技术研究开发力度, 提高石油的利用效率, 提高燃油经济性, 降低汽车的单车油消耗量。③鼓励替代能源的开发利用, 鼓励高能效的新能源汽车行业发展。

3 结论

(1)通过分析发达国家石油部门消费历史, 系统揭示了各部门消费的轨迹, 其中工业、商业和民用部门呈倒“U”形变化, 工业部门在人均GDP10000～13000美元到达消费顶点, 民用部门顶点出现在人均GDP11000～15000美元, 商业则在人均15000～20000美元时到达消费峰值区。交通部门消费呈“S”形轨迹变化, 顶点在人均GDP20000～22000美元之间。

(2)石油部门消费顶点到来的先后顺序体现出石油消费轨迹变化的时间序列: 工业部门处于第一波次, 其次是民用部门, 再次是商业部门, 交通部门则最后到达消费顶点。不同部门石油消费波次性的变化与国家经济发展到不同阶段相关联。

(3)中国石油各部门消费仍旧沿着发达国家的消费轨迹, 且处于上升阶段。以交通部门为例, 通过定量分析说明依照发达国家消费轨迹, 中国石油消费很难持续发展, 必须大力发展公共交通、节能降耗和科技创新等, 从根本上转变消费模式。

国家统计局国民经济综合统计司. 2010. 新中国六十年统计资料汇编[M]. 北京: 中国统计出版社.

李铭, 王高尚, 于汶加, 刘占成. 2010. 中国石油资源安全评价[J]. 地球学报, 31(5): 686-692.

李小地. 2006. 70年代石油危机后美国的石油消费政策及其实施效果[J]. 国际石油经济, 14(11): 28-31.

李玉喜, 张道勇, 朱杰. 2009. 我国油气储量、产量增长趋势影响因素分析[J]. 地球学报, 30(6): 855-867.

林建, 王安建, 于汶加, 邹愉. 2010. 石油期货市场机制及对中国石油安全的影响[J]. 地球学报, 31(5): 693-698.

刘宏杰. 2007. 中国石油消费与经济发展之间经济计量分析—基于产业层面的研究[J]. 河北科技大学学报, 7(4): 13-20.

王安建, 王高尚, 陈其慎, 于汶加, 周凤英, 韩淑琴, 闫强, 张照志, 牛建英, 汪莉丽, 耿诺. 2008. 能源与国家经济发展[M].北京: 地质出版社.

王安建, 王高尚, 陈其慎, 于汶加. 2010. 矿产资源需求理论与模型预测[J]. 地球学报, 31(2): 137-147.

王安建. 2010. 世界资源格局与展望[J]. 地球学报, 31(5): 621-627.

王高尚, 韩梅. 2002. 中国重要矿产需求预测[J]. 地球学报, 23(6): 483-490.

徐铭辰, 王安建, 陈其慎, 杜雪明. 2010. 中国能源消费强度趋势分析[J]. 地球学报, 31(5): 720-726.

于汶加, 王安建, 王高尚. 2010. 中国能源消费“零增长”何时到来[J]. 地球学报, 31(5): 635-644.

张照志, 王安建. 2010. 欧佩克石油生产配额制度与油价关系研究[J]. 地球学报, 31(5): 705-710.

周伟, 斯杰里奥维奇. 2005. 可持续交通课题组总报告[R]. 北京:中国环境与发展国际合作委员会.

朱康福. 1994. 有关我国石油消费快速增长的思考—兼论一次能源生产与消费结构的变化趋势[J]. 国际石油经济, 2(6): 21-25.

References:

BOPP A E. 1984. Tests for structural change in US oil consumption, 1967-1982[J]. Energy Economics, 6(4): 223-230.

BP. 2010. BP Statistical Review of World Energy[EB/OL]. [2010-05-10] http://www.bp.com/statisticalreview.

Department of comprehensive statistics of national bureau of statistics. 2010. China Compendium of Statistics 1949-2008[M]. Beijing: China Statistics Press(in Chinese).

GGDC. 2010. Total economy database[EB/OL]. [2010-01-02] http://www.conference-board.org/economics/downloads/.

International Energy Agency. 2010. Energy Balances of OECD Countries[EB/OL]. [2010-7-15] http://wds.iea.org/WDS/ReportFolders/ ReportFolders.aspx.

International Energy Agency. 2010. Energy Balances of Non-OECD Countries[EB/OL]. [2010-6-28] http://wds.iea.org/WDS/ ReportFolders/ReportFolders.aspx.

KOURIS G. 1982. Fuel consumption for road transport in the USA[J]. Energy Economics, 5(2): 89-99.

LI Ming, WANG Gao-shang, YU Wen-jia, LIU Zhan-cheng. 2010. An Evaluation of China's Oil Security[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 686-692(in Chinese with English abstract).

LI Xiao-di. 2006. US's oil consumption policies and their effects following the 1970s-oil-crises[J]. International Petroleum Economics, 14(11): 28-31(in Chinese with English abstract).

LI Yu-xi, ZHANG Dao-yong, ZHU Jie. 2009. Factors that Affect the Increasing Trends of China’s Oil and Gas Reserves and Products[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(6): 855-867(in Chinese with English abstract).

LIN Jian, WANG An-jian, YU Wen-jia, ZOU Yu. 2010. An Analysis of Petroleum Futures Market Mechanism and Its Influence on China's Oil Security[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 693-698(in Chinese with English abstract).

LIU Hong-jie. 2007. Empirical analysis of the relation between oil consumption and economic development in china-a study based on different industries[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology, 7(4): 13-20(in Chinese with English abstract).

NEKRASOVA O A. 1991. An energy consumption forecast for the Soviet residential and commercial sector[J]. Energy Economics, 13(1): 10-18.

WANG An-jian, WANG Gao-shang, CHEN Qi-shen, YU Wen-jia, ZHOU Feng-ying, HAN Shu-qin, YAN Qiang, ZHANG Zhao-zhi, NIU Jian-ying, WANG Li-li, GENG Nuo. 2008. Energy and national economic development[M]. Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

WANG An-jian, WANG Gao-shang, CHEN Qi-shen, YU Wen-jia. 2010. The mineral resources demand theory and the prediction model[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(2): 137-147(in Chinese with English abstract).

WANG An-jian. 2010. Global Resource Structure and its Perspective[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 621-627(in Chinese with English abstract).

XU Ming-chen, WANG An-jian, CHEN Qi-shen, DU Xue-ming. 2010. Trend Analysis of China’s Energy Consumption Intensity[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 720-726(in Chinese with English abstract).

YU Wen-jia, WANG An-jian, WANG Gao-shang. 2010. A Prediction on the Time of Realizing Zero Growth of Energy Consumption in China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 635-644(in Chinese with English abstract).

ZHANG Zhao-zhi, WANG An-jian. 2010. Research on the Relationship between OPEC Oil Production Quotas System and Oil Prices[J]. Acta Geoscientica Sinica, 31(5): 705-710(in Chinese with English abstract).

ZHOU Wei, SZYLIOWICZ J S. 2005. General report on sustainable transport discussion group[R]. Beijing: China Council for International Cooperation on Environment and Development.

ZHU Kang-fu. 1994. Deliberations on the rapid increase of china's petroleum consumption-discussion of trends in primary energy production and consumption structure[J]. International Petroleum Economics, 2(6): 21-25(in Chinese with English abstract).

An Analysis of Sectorial Oil Consumption Track in Typical Countries and Its Implications to China’s Trend

ZOU Yu1,2), WANG Gao-shang2), YU Wen-jia2), LIN Jian1,2)
1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037

Based on the track analysis of the sectorial oil consumption in developed countries, this paper systemically reveals the track of oil consumption in various sectors, i.e., industrial, commercial and residential sectors, which assume inverted "U"-shaped variations. The oil consumption peaks of the industrial sector are in the range of USD$10000~13000 per capita GDP, the consumption peaks of the residential sector is in the range of $11000-15000, and consumption peaks of the commercial sector is in the range of $15000-20000. The oil consumption of the transportation sector assumes “S”-shaped variation and accounts for 60% of the total oil consumption, and its peak is around $20000~22000 per capita GDP. The consumption peaks of industrial-residentialcommercial-transport departments occur in the form of waves. According to the sectorial oil consumption tracks in developed countries in combination with China's oil consumption status, this paper holds that China's oil consumption sectors will show an upward trend. Also, an analysis of the transportation sector demonstrates that, if China extends the developed countries’ consumption path, the development will not be sustainable. Therefore, we must convert our development pattern to energy saving, science and technological innovation as soon as possible.

oil; sectorial oil consumption; consumption track

F113.3; F113.4; F113.2

A

1006-3021(2010)05-666-07

本文由地质调查项目(编号: N0702)和中央公益性院所基金项目(编号: YWF0906)联合资助。

2010-07-26; 改回日期: 2010-08-30。

邹愉, 男, 1984年生。硕士。从事矿产资源评价、国土资源信息及资源经济、资源战略研究。通讯地址: 100037, 北京市西城区百万庄大街26号。电话: 010-68999655。E-mail: zouyu-0504@163.com。