余志林 丁浩 王信敏

摘要 能耗控制是油氣產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要內(nèi)容，驅(qū)動(dòng)因素與產(chǎn)業(yè)能耗指標(biāo)演化是制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的依據(jù)。本文基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)能耗驅(qū)動(dòng)指標(biāo)的因果關(guān)系進(jìn)行分析，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD）模型，使用2007—2016年數(shù)據(jù)對(duì)山東省油氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)行模擬仿真。結(jié)果顯示：經(jīng)濟(jì)環(huán)境因素中GDP增長(zhǎng)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)能源消耗量的影響最大，上游產(chǎn)業(yè)投資也是影響能耗增長(zhǎng)的重要因素；整體科技水平的提高是最有效提高上游能源效率的因素。GDP增長(zhǎng)率和投資也是影響下游產(chǎn)業(yè)能源消耗量的關(guān)鍵因素，第一產(chǎn)業(yè)GDP的占比、整體科技水平以及下游產(chǎn)業(yè)科技水平的提升可能會(huì)對(duì)下游產(chǎn)業(yè)能源消耗產(chǎn)生一定的降低作用。下游能源效率相對(duì)于上游能源效率明顯較低，第三產(chǎn)業(yè)GDP占比的提升有助于下游產(chǎn)業(yè)能源效率的大幅度提升。經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模是山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗的最重要驅(qū)動(dòng)因素，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)能源消耗的影響并不明顯?？萍妓教嵘怯蜌猱a(chǎn)業(yè)能耗的重要控制因素，也是能源效率提升的決定因素。山東省整體科技水平提升對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)能耗影響大于產(chǎn)業(yè)內(nèi)部科技水平提升。國(guó)際油價(jià)上漲會(huì)推動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)能耗增加，而下游產(chǎn)業(yè)能耗對(duì)國(guó)際油價(jià)并不敏感。

關(guān)鍵詞 油氣產(chǎn)業(yè)；能耗控制；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；山東省

中圖分類號(hào) F427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2019）05-0079-09 DOI：10.12062/cpre.20190130

能源需求將隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人口的持續(xù)增長(zhǎng)而不斷增加，能源需求增長(zhǎng)的同時(shí)也帶來了環(huán)境污染問題，解決好能源消耗和環(huán)境保護(hù)問題是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。油氣產(chǎn)業(yè)作為能源生產(chǎn)部門，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。山東省作為能源大省，是我國(guó)重要的能源產(chǎn)地和能源消耗地。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，山東省逐漸成為能源凈輸入省份，能源消耗總量2010年為30 235.7萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，2017年則達(dá)到了38 683.7萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。能源消耗的增加為生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力，能耗控制成為山東省未來發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)。2017年山東省發(fā)布了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，提出到2020年全省萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降17%，能源消耗總量控制在4.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤左右。新的能源形勢(shì)和轉(zhuǎn)型升級(jí)壓力下山東省油氣產(chǎn)業(yè)如何有效地控制能耗對(duì)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 文獻(xiàn)綜述

目前，有不少學(xué)者在產(chǎn)業(yè)能源消耗控制方面展開了研究。大部分學(xué)者是以區(qū)域產(chǎn)業(yè)為對(duì)象，分析產(chǎn)業(yè)能耗與區(qū)域經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，對(duì)能耗水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終根據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果提出建議對(duì)策。如武偉強(qiáng)[1]針對(duì)環(huán)渤海地區(qū)三大產(chǎn)業(yè)的能耗進(jìn)行了評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，分析出影響能耗的因素主要有經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口因素、能源價(jià)格和結(jié)構(gòu)、能源政策以及科技水平等；趙濤等[2]同樣以環(huán)渤海地區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)業(yè)發(fā)展與能耗進(jìn)行脫鉤分析，最后在不同情景模擬下，針對(duì)能耗相關(guān)影響因素提出有關(guān)措施建議；張義[3]以四川省為例，根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)的能耗評(píng)價(jià)結(jié)果提出完善產(chǎn)業(yè)能耗評(píng)價(jià)體系、將能耗與產(chǎn)出以及技術(shù)創(chuàng)新緊密聯(lián)系發(fā)展、加大工業(yè)能耗技術(shù)創(chuàng)新支持等；闞大學(xué)等[4]利用LMDI模型，分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)的能耗影響因素，得出其第二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值效應(yīng)是使長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶能耗增加的主要原因，而其能源的強(qiáng)度效應(yīng)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶能耗下降的關(guān)鍵因素。除了針對(duì)區(qū)域?qū)用?，能耗控制的較多研究針對(duì)整個(gè)國(guó)家層面，且主要圍繞能耗控制的影響因素進(jìn)行研究，如王志華和陳圻[5]研究了我國(guó)技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)產(chǎn)業(yè)能耗的影響，分析了能耗回彈效應(yīng)，結(jié)果表明技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是產(chǎn)業(yè)能耗的主要影響因素；于珍等[6]研究了產(chǎn)業(yè)調(diào)整對(duì)于能源消耗的影響，結(jié)果顯示經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)能源消耗產(chǎn)生了較大影響；王祥[7]分析了中國(guó)能耗強(qiáng)度影響因素，認(rèn)為投資對(duì)能耗變化的影響是直接和顯著的，技術(shù)進(jìn)步與配置效率改善可以降低能源消耗，結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)能耗強(qiáng)度也具有顯著影響；咼小明[8]對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)層次差異對(duì)能源效率的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，技術(shù)進(jìn)步是提高能源效率的核心動(dòng)力，第二產(chǎn)業(yè)占比增加會(huì)降低能源效率，而第三產(chǎn)業(yè)占比的增加有利于提高能源效率。綜上可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果主要針對(duì)區(qū)域產(chǎn)業(yè)或國(guó)家層面的能源消耗影響因素，而針對(duì)具體產(chǎn)業(yè)的研究較少，尤其是油氣產(chǎn)業(yè)方面的能耗研究。

對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)能耗的研究，在國(guó)外最早可以追溯到2002年，但研究成果相對(duì)不多，多是油氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究。Chen等[9]認(rèn)為，雖然中國(guó)油氣產(chǎn)量和消費(fèi)量一直在增加，但也存在許多不利于油氣上游產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題，包括低品位石油儲(chǔ)量占未來油氣置換儲(chǔ)量比重偏大，隱蔽油氣藏勘探措施不成熟，儲(chǔ)藏庫(kù)監(jiān)測(cè)和管理水平需要提高，油氣勘探和開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)的短缺等問題。Zhang[10]對(duì)中國(guó)油氣工業(yè)的探索與發(fā)展進(jìn)行了思考，側(cè)重從油氣工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度進(jìn)行剖析，提出相應(yīng)的油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議。

余志林等：基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗控制研究

中國(guó)人口·資源與環(huán)境 2019年 第5期國(guó)內(nèi)學(xué)者在油氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展層面研究相對(duì)較多。劉玲[11]指出山東省油氣產(chǎn)業(yè)在可持續(xù)發(fā)展過程中存在的一些問題，如油氣資源的可持續(xù)生產(chǎn)和供應(yīng)問題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次較低等；丁浩等[12]從可持續(xù)發(fā)展能力和協(xié)調(diào)能力兩個(gè)方面對(duì)山東省油氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出制約山東省油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要是科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率和資源環(huán)境系統(tǒng)；王芳等[13]從石油工業(yè)上下游綜合分析了我國(guó)油氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的問題，并從油氣開發(fā)接替系統(tǒng)、管理決策系統(tǒng)、法制及政策系統(tǒng)、科技支持系統(tǒng)、宣傳教育系統(tǒng)五個(gè)角度構(gòu)建了我國(guó)油氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)。針對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)能耗，朱益飛[14]指出當(dāng)前的油氣集輸系統(tǒng)存在著能耗高、油氣損失量高和計(jì)量混亂的問題；薛向東等[15]利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法引入投入產(chǎn)出理論建立了對(duì)油氣管道運(yùn)行能耗評(píng)價(jià)的方法；羅海軍[16]提出了一套可以對(duì)油氣集輸系統(tǒng)各部分的效率及能耗進(jìn)行計(jì)算分析的應(yīng)用系統(tǒng)；高山卜等[17]以輸油管道為對(duì)象，通過采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立能耗預(yù)測(cè)模型，并加以驗(yàn)證。

綜合上述研究成果可知，目前學(xué)者針對(duì)單一、具體的產(chǎn)業(yè)能耗控制研究較少，對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)能耗研究，一般會(huì)選擇以集輸系統(tǒng)或輸油管道為對(duì)象，研究其能耗的計(jì)算、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，研究視角比較分散，缺乏對(duì)整個(gè)油氣產(chǎn)業(yè)能耗的系統(tǒng)性分析成果。因此，本文采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗的影響因素進(jìn)行分析，梳理各因素間的因果關(guān)系，構(gòu)建山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗的系統(tǒng)流圖，并進(jìn)行仿真模擬，以期明確山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗的主要驅(qū)動(dòng)因素，剖析其因果關(guān)系，能夠更好地控制能耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2 油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的機(jī)理分析

2.1 油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的影響因素

相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步、固定資本投入等因素都是油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的影響因素。各行業(yè)固定資本的投入推動(dòng)了行業(yè)產(chǎn)出的增長(zhǎng)，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)張，各類油氣產(chǎn)品的需求增加，從而帶動(dòng)油氣消耗總量的不斷攀升。經(jīng)濟(jì)需求使得油氣產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與污染排放存在較大關(guān)聯(lián)[18]，油氣產(chǎn)業(yè)的能耗及污染排放問題也越來越嚴(yán)重，而環(huán)境問題將會(huì)影響油氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而也將影響整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的機(jī)理如圖1所示。

2.2 油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的因果關(guān)系分析

油氣產(chǎn)業(yè)劃分為油氣上游產(chǎn)業(yè)和油氣下游產(chǎn)業(yè)。前者指油氣勘探和油氣開采行業(yè)，而后者是石油煉制和天然氣加工行業(yè)。油氣產(chǎn)業(yè)鏈中的石油化工行業(yè)不屬于本文的研究范疇。

在油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的因果關(guān)系中，經(jīng)濟(jì)規(guī)模（GDP）

圖1 油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的機(jī)理是一個(gè)重要的核心指標(biāo)，整體GDP的增長(zhǎng)對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)上、下游的投資具有正向作用。GDP增長(zhǎng)越多，能源消費(fèi)量越大，油氣產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模就會(huì)越大，同時(shí)帶動(dòng)油氣供應(yīng)量的增加，因而對(duì)油氣上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展越有利。同時(shí)，隨著油氣下游產(chǎn)業(yè)投入的增加，促進(jìn)了煉化產(chǎn)品生產(chǎn)，從而帶動(dòng)了油氣下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。油氣產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展帶動(dòng)整體GDP的進(jìn)一步增長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也是一項(xiàng)重要的影響因素，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整可以改變能源消費(fèi)量和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，影響油氣產(chǎn)業(yè)的污染排放。另一方面，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)張帶動(dòng)能源消費(fèi)增加的同時(shí)，油氣上下游產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張必然導(dǎo)致油氣產(chǎn)業(yè)能耗的增長(zhǎng)和污染排放的增加，環(huán)境問題的日益嚴(yán)重將對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)也會(huì)影響山東省整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。油氣上下游產(chǎn)業(yè)中的科技投入也是其中的重要指標(biāo)，科技投入的增加能夠降低污染排放，提升能源效率降低能源消耗，從而改善油氣產(chǎn)業(yè)的環(huán)境問題，降低環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)的負(fù)面影響。

3 山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗控制的SD模型構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)流圖

因果關(guān)系圖反映各種變量之間的邏輯關(guān)系以及描述系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)，但并不能夠反映各變量之間的具體關(guān)系，在上述分析的基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建了山東省油氣能耗控制的SD模型的系統(tǒng)流圖，見圖2。

3.2 數(shù)據(jù)來源及模型說明

模型中的GDP、各產(chǎn)業(yè)GDP、固定資本投資、油氣產(chǎn)量、油氣消費(fèi)量、污染排放等指標(biāo)來自于《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》，油氣產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)來自于《中國(guó)工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，國(guó)際油價(jià)為Dubai、Brent、Nigerian Forcados和West Texas Intermdiate發(fā)布的油價(jià)（US dollars per barrel）的平均值。固定資產(chǎn)存量使用永續(xù)盤存法核算，選擇1978年為基年（根據(jù)數(shù)據(jù)的可得性），按照10%的折舊率[19]進(jìn)行折舊。本文的研究基于2007—2016年數(shù)據(jù)。模型中主要函數(shù)關(guān)系的擬合采用SPSS工具，而SD模型采用Vensim軟件。

通過改變系統(tǒng)的主要影響要素來對(duì)比分析各指標(biāo)的影響效果，主要的指標(biāo)有經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、整體科技水平、油氣產(chǎn)業(yè)上下游的科技水平、國(guó)際油價(jià)、油氣產(chǎn)業(yè)上下游的投資等。本文將這些指標(biāo)的變化幅度設(shè)置為10%，僅用于觀察各指標(biāo)的變化效果，設(shè)置為其他值也是允許的。

3.3 模型的主要函數(shù)關(guān)系

3.3.1 油氣上、下游產(chǎn)業(yè)GDP

油氣上游產(chǎn)業(yè)GDP的影響因素主要包括產(chǎn)能規(guī)模、油氣生產(chǎn)量等。產(chǎn)能水平可以使用油氣上游產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)存量來表示。油氣生產(chǎn)量指標(biāo)由于山東省資源狀況及政策因素影響，與油氣上游產(chǎn)業(yè)GDP不具有較好的相關(guān)性，因此模型中僅使用油氣上游產(chǎn)業(yè)資產(chǎn)總額來進(jìn)行函數(shù)

圖2 山東省油氣能耗控制的SD模型的系統(tǒng)流圖擬合，回歸分析的結(jié)果見表1中因變量為“上游產(chǎn)業(yè)GDP”的部分。因此，擬合方程為：

上游產(chǎn)業(yè)GDP=0.000 232×上游產(chǎn)業(yè)資產(chǎn)存量+

569.546

（1）

油氣下游產(chǎn)業(yè)GDP的主要影響因素為下游固定產(chǎn)業(yè)投資和煉化產(chǎn)品產(chǎn)量。下游固定產(chǎn)業(yè)投資和煉化產(chǎn)品產(chǎn)量與下游產(chǎn)業(yè)GDP之間均具有較好的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)分別為0.978和0.982），而下游固定產(chǎn)業(yè)投資和煉化產(chǎn)品產(chǎn)量之間的相關(guān)性水平也較高（相關(guān)系數(shù)為0.961），因此僅選擇相關(guān)性較高的煉化產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)對(duì)油氣下游產(chǎn)業(yè)GDP進(jìn)行函數(shù)擬合?；貧w分析的結(jié)果見表1中因變量為“下游產(chǎn)業(yè)GDP”的部分，擬合結(jié)果為：

下游產(chǎn)業(yè)GDP=1.169×煉化產(chǎn)品產(chǎn)量-2 368.47

（2）

3.3.2 油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)

油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)指標(biāo)與下游產(chǎn)業(yè)GDP具有較好的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.988），因此使用下游產(chǎn)業(yè)GDP對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)指標(biāo)進(jìn)行函數(shù)擬合，回歸分析的結(jié)果見表1中因變量為“油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)“的部分。油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)指標(biāo)與下游產(chǎn)業(yè)GDP間的函數(shù)關(guān)系為：

油氣產(chǎn)業(yè)下游凈利潤(rùn)=0.027×下游產(chǎn)業(yè)GDP+

15.723

（3）

3.3.3 上、下游污染排放量

上游污染排放量與上游固定資產(chǎn)形成了較好的正相關(guān)，同時(shí)上游技術(shù)水平提升是污染排放的重要影響因素，對(duì)于污染排放具有較好的抑制作用，因此選擇上游固定資產(chǎn)、上游技術(shù)水平作為上游污染排放量的主要影響因素并對(duì)其進(jìn)行函數(shù)擬合。擬合過程中，無(wú)截距項(xiàng)的擬合方法具有較高的擬合度和顯著性，回歸分析的結(jié)果見表1中因變量為“Ln（上游污染排放量） ”的部分。由此可得上游污染排放量的擬合方程為：

上游污染排放量=EXP（0.494×Ln（上游固定資產(chǎn)）-0.002×Ln（上游技術(shù)水平））

（4）

同上，選擇煉化產(chǎn)品產(chǎn)量、下游技術(shù)水平作為下游污染排放量的主要影響因素并對(duì)其進(jìn)行函數(shù)擬合。下游污染排放量的擬合方程為：

下游污染排放量=EXP（1.101×Ln（煉化產(chǎn)品產(chǎn)量）-0.592×Ln（下游技術(shù)水平））

（5）

函數(shù)擬合的結(jié)果顯示，上游污染排放量主要取決于產(chǎn)業(yè)規(guī)模，彈性系數(shù)達(dá)到了0.494，而科技水平對(duì)于上游污染排放量的彈性系數(shù)僅為-0.002，因此產(chǎn)業(yè)規(guī)模是上游污染排放的主要影響因素。煉化產(chǎn)品產(chǎn)量對(duì)下游污染排放量達(dá)到了1.101，產(chǎn)出規(guī)模是污染排放的主要影響因素，而下游技術(shù)水平對(duì)下游污染排放量的彈性系數(shù)也達(dá)到了-0.592，與上游產(chǎn)業(yè)不同，科技發(fā)展對(duì)下游產(chǎn)業(yè)的污染排放影響效果較為顯著。

3.3.4 環(huán)境影響水平

油氣產(chǎn)業(yè)環(huán)境影響水平指標(biāo)沒有相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此需要使用相關(guān)影響因素指標(biāo)進(jìn)行核算，本研究選擇上下游污染排放總量和上下游能源消耗總量進(jìn)行核算。由于污染排放總量和能源消耗總量指標(biāo)的量綱不同，無(wú)法直接進(jìn)行計(jì)算，需要標(biāo)準(zhǔn)化處理，同時(shí)賦以不同的權(quán)重，最終獲得環(huán)境影響水平值。權(quán)重計(jì)算采用AHP方法進(jìn)行，由于涉及指標(biāo)僅2個(gè)，專家打分的一致性水平比較高，僅使用了一輪專家打分，最終獲得的污染排放總量權(quán)重為0.827，能源消耗總量權(quán)重為0.173。函數(shù)擬合方程為：

環(huán)境影響水平=0.827×污染排放總量/102 884+

0.173×能源消耗總量/23 148

（6）

其中，污染排放總量的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法為年度污染排放總量除以2007—2016年污染排放總量，同理能源消耗總量的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法為年度能源消耗總量除以2007—2016年能源消耗總量。

3.3.5 GDP

模型中GDP以油氣產(chǎn)業(yè)GDP、環(huán)境影響水平兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行擬合，油氣產(chǎn)業(yè)GDP與GDP形成了較好的同步發(fā)展，相關(guān)性高（相關(guān)系數(shù)0.988）。而環(huán)境影響水平對(duì)于GDP具有反向作用，環(huán)境的破壞減少GDP產(chǎn)出，使用無(wú)截距項(xiàng)的回歸分析，結(jié)果見表1。由此可以獲得GDP與油氣產(chǎn)業(yè)GDP、環(huán)境影響水平函數(shù)關(guān)系：

GDP=EXP（1.057×Ln（油氣產(chǎn)業(yè)GDP）-0.662×

Ln（環(huán)境影響水平））

（7）

山東省GDP水平與油氣產(chǎn)業(yè)GDP形成了較好的正向相關(guān)，回歸結(jié)果顯示出了較好的一致性，同時(shí)環(huán)境問題對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了一定負(fù)面影響，回歸系數(shù)為-0.662。

3.3.6 模型主要參數(shù)說明

為了較好地體現(xiàn)油氣產(chǎn)業(yè)能耗驅(qū)動(dòng)力因素的影響，模型中將部分變量設(shè)置為表函數(shù)，包括：第一產(chǎn)業(yè)GDP占比、第二產(chǎn)業(yè)GDP占比、第三產(chǎn)業(yè)GDP占比、國(guó)際油價(jià)、油氣開采行業(yè)技術(shù)水平、油氣加工行業(yè)技術(shù)水平、石油生產(chǎn)量、天然氣生產(chǎn)量、燃料油產(chǎn)量。其中前六個(gè)變量設(shè)置為表函數(shù)可以更好的作為外生變量，觀測(cè)其對(duì)系統(tǒng)中各主要指標(biāo)的影響水平。后三個(gè)變量作為表函數(shù)則是由于這三個(gè)變量的特殊性，三個(gè)變量不存在與模型中其他變量的相關(guān)性，主要來源于山東省資源狀況或政策的主導(dǎo)。液體類產(chǎn)品消費(fèi)量設(shè)置為常數(shù)，山東省液體類產(chǎn)品消費(fèi)量平均每年0.6萬(wàn)t左右，相比于生產(chǎn)量可以忽略不計(jì)，對(duì)于模型沒有影響，因此將液體類產(chǎn)品消費(fèi)量設(shè)置為常數(shù)0.6。

3.4 模型的靈敏度分析

靈敏度分析選擇產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技水平提升、國(guó)際油價(jià)等幾個(gè)外生變量作為目標(biāo)變量，分析外生變量變化的靈敏度，測(cè)試模型是否因?yàn)槟惩馍兞康奈⑿≌{(diào)整而出現(xiàn)異常變動(dòng)。模型的靈敏度分析以各參數(shù)在-3%～3%之間變化來進(jìn)行模擬研究，將因變量變化率與自變量變化率之間比值的絕對(duì)值作為參數(shù)的靈敏度，以2016年為時(shí)間點(diǎn)，研究各參數(shù)變化對(duì)于能源總消耗量的影響。各指標(biāo)的敏感度分析結(jié)果如圖3所示，其中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)選擇第二產(chǎn)業(yè)GDP占比和第三產(chǎn)業(yè)GDP占比兩個(gè)指標(biāo)。

敏感度分析結(jié)果表明，第二產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)對(duì)油氣消費(fèi)總量指標(biāo)的靈敏度最高，為0.301 8；即第二產(chǎn)業(yè)GDP占比增加1%，油氣消費(fèi)總量指標(biāo)增加0.301 8%；第二產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)投資指標(biāo)的靈敏度最低，為0.072 1。第二產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)相比于第一產(chǎn)業(yè)

圖3 主要指標(biāo)的敏感度分析GDP占比指標(biāo)靈敏度高，對(duì)各個(gè)重要指標(biāo)影響程度較高。第三產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)GDP指標(biāo)的靈敏度最高，為0.635 6；第三產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)投資指標(biāo)的靈敏度最低，為0.115 4。第三產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)相比于第一產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)和第二產(chǎn)業(yè)GDP占比指標(biāo)靈敏度都要高，對(duì)各個(gè)重要指標(biāo)影響程度在三次產(chǎn)業(yè)占比中是最高的。

國(guó)際油價(jià)指標(biāo)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)投資指標(biāo)的靈敏度最高，為0.185 8；國(guó)際油價(jià)指標(biāo)對(duì)油氣消費(fèi)總量的靈敏度最低，值為0，即國(guó)際油價(jià)指標(biāo)對(duì)于油氣消費(fèi)總量不存在影響。國(guó)際油價(jià)指標(biāo)產(chǎn)生影響的相對(duì)嚴(yán)重程度排序依次為上游產(chǎn)業(yè)投資、能源總消耗量、下游產(chǎn)業(yè)投資、油氣產(chǎn)業(yè)GDP、煉化產(chǎn)品總產(chǎn)量。

科技水平指標(biāo)對(duì)油氣消費(fèi)總量指標(biāo)的靈敏度最高，為-2.433 4，即科技水平每增加1%，油氣消費(fèi)總量將減少 2.433 4%；科技水平指標(biāo)對(duì)煉化產(chǎn)品總產(chǎn)量指標(biāo)的靈敏度最低，為-0.431 0?？萍妓街笜?biāo)產(chǎn)生影響的相對(duì)程度排序依次為油氣消費(fèi)總量、下游產(chǎn)業(yè)投資、能源總消耗量、上游產(chǎn)業(yè)投資、油氣產(chǎn)業(yè)GDP、煉化產(chǎn)品總產(chǎn)量。

綜上所述，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技水平、國(guó)際油價(jià)等幾個(gè)外生變量的靈敏度都在合理變動(dòng)范圍之內(nèi)，模型行為模式并沒因?yàn)橐恍﹨?shù)的微小變動(dòng)出現(xiàn)異常變動(dòng)，因此模型可信，所以該模型可以用于模擬分析。

4 模型仿真與結(jié)果分析

4.1 上游產(chǎn)業(yè)能耗控制因素分析

上游產(chǎn)業(yè)能源消耗的控制因素包括GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、整體科技水平、國(guó)際油價(jià)、上游產(chǎn)業(yè)投資、上游產(chǎn)業(yè)科技水平等，各指標(biāo)對(duì)于上游產(chǎn)業(yè)能源消耗的驅(qū)動(dòng)效果如圖4所示。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)張，2007—2016年間山東省油氣上

圖4 各控制因素對(duì)上游產(chǎn)業(yè)能耗和能源效率的驅(qū)動(dòng)效果游產(chǎn)業(yè)能源消耗呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)。在上游產(chǎn)業(yè)能源消耗的驅(qū)動(dòng)力因素中，經(jīng)濟(jì)環(huán)境是較為重要的驅(qū)動(dòng)力，其中GDP增長(zhǎng)對(duì)于上游產(chǎn)業(yè)能源消耗量影響最大，其次為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的第三產(chǎn)業(yè)GDP占比，再次為第二產(chǎn)業(yè)GDP占比。GDP增長(zhǎng)、第二、三產(chǎn)業(yè)GDP占比量增加能夠拉動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)能源消耗的更大增長(zhǎng)，而第一產(chǎn)業(yè)占比的增加可以有效減少上游產(chǎn)業(yè)的能源消耗。上游產(chǎn)業(yè)投資是拉動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)能源消耗增長(zhǎng)的重要因素，國(guó)際油價(jià)對(duì)于上游產(chǎn)業(yè)能耗產(chǎn)生小幅的拉動(dòng)作用，上游產(chǎn)業(yè)科技水平提升以及山東省整體科技水平的提升均能較好的降低上游產(chǎn)業(yè)能耗，而整體科技水平的提升對(duì)于上游產(chǎn)業(yè)能耗控制的效果更佳。

上游能源效率隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展并不能使上游產(chǎn)業(yè)能源效率提升，反而降低了上游能源效率。GDP增速對(duì)于上游產(chǎn)業(yè)能耗效率影響最大，而第 二、三產(chǎn)業(yè)GDP占比的提高也會(huì)小幅降低上游產(chǎn)業(yè)能源效率，第一產(chǎn)業(yè)GDP占比增加能夠?qū)τ谏嫌文茉葱势鸬教嵘淖饔?。科技水平的提升才是上游能源效率提升的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，整體科技水平提高對(duì)于上游能源效率的提升效果明顯好于上游產(chǎn)業(yè)科技水平的提高，而國(guó)際油價(jià)增加、上游產(chǎn)業(yè)投資提升均可能降低上游能源效率。

4.2 下游產(chǎn)業(yè)能耗控制因素分析

下游產(chǎn)業(yè)能源消耗的控制因素包括GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、整體科技水平、國(guó)際油價(jià)、下游產(chǎn)業(yè)投資、下游產(chǎn)業(yè)科技水平等，各指標(biāo)對(duì)于下游產(chǎn)業(yè)能源消耗的驅(qū)動(dòng)效果如圖5所示。下游產(chǎn)業(yè)能源消耗的驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)中，GDP對(duì)下游產(chǎn)業(yè)能耗影響最大，其次是第三產(chǎn)業(yè)GDP占比。當(dāng)?shù)谌a(chǎn)業(yè)GDP占比增加時(shí)，較大程度地帶動(dòng)油氣需求的增加，從而帶動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)動(dòng)力，加大下游產(chǎn)業(yè)能源消耗。而第二產(chǎn)業(yè)GDP占比增加時(shí)對(duì)于下游產(chǎn)業(yè)能耗減少效果不大，

圖5 各控制因素對(duì)下游產(chǎn)業(yè)能耗和能源效率的驅(qū)動(dòng)效果第一產(chǎn)業(yè)GDP占比增加則可以對(duì)下游產(chǎn)業(yè)能耗減少起到一定作用。下游產(chǎn)業(yè)能源消耗還受到下游產(chǎn)業(yè)投資影響，當(dāng)下游產(chǎn)業(yè)投資增加時(shí)，下游產(chǎn)業(yè)能耗上升，而整體科技水平和下游產(chǎn)業(yè)科技水平提升（曲線重合）均可以有效控制下游能源的消耗量，其中國(guó)際油價(jià)對(duì)于下游產(chǎn)業(yè)能耗的影響可以忽略。

下游產(chǎn)業(yè)能源效率明顯低于上游產(chǎn)業(yè)能源效率，僅在2016年基本接近上游產(chǎn)業(yè)能源效率，2007—2016年間下游產(chǎn)業(yè)能源效率提升較快，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，下游產(chǎn)業(yè)GDP產(chǎn)出明顯提升，能源效率也呈現(xiàn)了不斷提升的態(tài)勢(shì)。第三產(chǎn)業(yè)GDP占比的提高可以較大程度上提高下游產(chǎn)業(yè)能源效率，第一、二產(chǎn)業(yè)GDP占比增加對(duì)下游產(chǎn)業(yè)能源效率具有降低作用，主要源于第一、二產(chǎn)業(yè)GDP占比的增加降低了下游產(chǎn)業(yè)GDP的增幅。下游科技水平、下游產(chǎn)業(yè)投資提升可以小幅提高下游產(chǎn)業(yè)能源效率，但國(guó)際油價(jià)對(duì)于下游產(chǎn)業(yè)能源效率指標(biāo)的影響幾乎為零。

5 結(jié) 論

本文在分析山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗系統(tǒng)因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了山東省油氣產(chǎn)業(yè)能耗變化的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，通過靈敏度分析驗(yàn)證了模型仿真的可行性。基于構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析各驅(qū)動(dòng)因素對(duì)于油氣產(chǎn)業(yè)能耗主要指標(biāo)的影響水平。研究結(jié)果表明，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，油氣產(chǎn)業(yè)能源消耗量持續(xù)升高，經(jīng)濟(jì)規(guī)模對(duì)油氣產(chǎn)業(yè)能耗具有決定性的作用。整體科技水平及上下游產(chǎn)業(yè)科技水平的提升對(duì)于能耗的降低具有明顯的促進(jìn)作用，因此在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提下，提升科技水平是油氣產(chǎn)業(yè)能耗控制的重要手段。由于上下游產(chǎn)業(yè)自身的發(fā)展特點(diǎn)，上、下游能源效率隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出不同的變化特征，上游產(chǎn)業(yè)能源效率提升問題是山東省油氣產(chǎn)業(yè)后續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。能源效率對(duì)于上下游科技水平的提升是較為敏感的，科技水平提升能夠較好地提升能源效率，而上下游投資的增長(zhǎng)無(wú)法帶動(dòng)能源效率的提升，反而降低了能源效率水平。因此在后續(xù)投資決策中，不應(yīng)盲目的進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張，投資的重心應(yīng)向產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技水平提升方向調(diào)整。

（編輯：劉照勝）

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