- 1 -
大连工业产业能源消费灰色关联分析
江鹤，崔巍，李红霞**
（大连海事大学交通运输与管理学院，大连 116026）
5 摘要：基于灰色关联分析法，选择大连统计年鉴中工业内 12 个比较突出的产业，从产业产
值比重与能源消费总量、不同产业能源消费量与能源消费总量两个角度分析工业产业与能源
消费的关系，即产业产值比重的改变对能源消费总量的影响，产业能源消费量的改变对能源
消费总量的影响。发现通用设备制造业产业比重的增加对能源消费总量的增加影响最大，产
业能源消费量的增加对能源消费总量的增加影响不大；石油加工炼焦及核燃料加工业能源消10
费量的增加对能源消费总量影响最大，但产值比重的增加对能源消费总量的增加影响最小；
非金属矿物制品业产值比重的增加和能源消费量的增加都会对能源消费总量的增加形成较
大的影响。从而分析调整产业结构，在经济发展的同时控制能源消费量，以求得高效低消费
的经济发展。
关键词：产业结构；能源消费；灰色关联分析 15
中图分类号：
Grey Relational Analysis about Industry and Energy
Consumption in Dalian
JIANG He, CUI Wei, LI Hongxia 20
(College of Transportation Management,Dalian Maritime University,Dalian 116026)
Abstract: In this paper, it was analysis of the relationship between industry and total energy
consumption from two aspects of industrial proportion and industrial energy consumption, with
grey relational analysis. The data were compiled from 12 prominent industries in the statistical
yearbook of Dalian. Change in the proportion of general equipment manufacturing industry was 25
the biggest factor affecting change in total energy consumption, and change in energy
consumption of the industry had little effect on total energy consumption change. Change in
energy consumption of oil industry was the biggest factor affecting change in total energy
consumption, but change in proportion of the industry was the smallest factor affecting change in
total energy consumption. Change in proportion and energy consumption of non-metallic mineral 30
products industry would form a larger impact on the change in the total energy consumption. To
analyze the industrial structure adjustment, and the control of energy consumption in economic
development, in order to achieve high efficiency and low consumption of economic development.
Key words: industrial structure; energy consumption; grey relational analysis
35
0 引言
随着经济发展，能源对经济发展的影响越来越突出。在发展经济的同时，必须考虑能源
的有限性和使用能源造成的负面影响（环境污染等）。我们不能用杀鸡取卵的方式来发展当
前的经济，也不能用经济发展的成果来弥补环境污染的恶果，经济发展的根本目的是为了明
天更加美好。然而能源问题是一个大而复杂的系统工程，许多因素共同决定着系统的发展态40
势[1]。
很多学者对经济增长的同时如何实现能耗低增长的方法进行了研究，认为产业结构与能
源消费有着关联，产业结构决定能源消费的水平。产业结构调整促进经济增长，经济增长促
进能源消费总量的增加。产业结构的调整主要体现在不同产业的比重上，也就是不同产业部
- 2 -
门的产值比重与能源消费量存在何种关系。由于不同的产业部门对能源消费量不尽相同，因45
此产业结构的调整对于不同产业部门的能源消费量造成影响，即不同产业部门能源消费量与
能源消费总量之间存在什么关系。也就是研究各因素对能源消费总量的影响，因此将上述的
不同产业部门产值和能源消费量称为影响因素，整个问题的研究就是系统的关联因素分析。
1 方法选取与数据来源
由于本文所采用的数据来自大连市统计年鉴，其中数据有限。并且由于社会环境政策方50
针以及人为的因素，造成数据没有规律性的起伏。由于灰色关联分析对样本数据的要求小，
对样本数据的规律性要求也小，基于这两点，本文采用国内普遍应用的灰色关联分析方法来
研究上述问题[1-2]。
灰色关联分析来源于灰色系统理论，灰色系统理论是我国控制论专家邓聚龙教授 1982
年创立的。灰色关联分析是对一个系统发展变化态势的描述和比较的分析方法，主要通过参55
考序列曲线与比较序列曲线几何形状的相似程度来判断它们之间的关联是否紧密，几何曲线
越是相近序列间的关联程度越大，反之就越小[1]。
灰色关联分析的具体计算步骤如下[3]：
第一步：确定分析数列，即参考数列和比较数列。设定参考数列为 X0={X0(k)|k=1,2,…,n}，
比较数列为 Xi={Xi(k) | k=1,2,…,n }, i=1,2,…,m。 60
第二步：变量无量纲化，即对数列的数据进行标准化，无量纲处理。
xi(k)=xi(k)/xi(1), k=1,2,…,n; i=0,1,2,…,m; (1)
第三步：计算关联系数，即求x0(k)与xi(k)的关联系数。
δi(k)=(minimink|x0(k)-xi(k)|+ρmaximaxk|x0(k)-xi(k)|)/(|x0(k)-xi(k)|+ ρmaximaxk|x0(k)-xi(k)|) (2)
其中，ρ 为分辨系数，ρ 越小分辨力越大，取值在（0,1）之间，当 ρ≤ 时分辨力65
最好，一般取值为 ；k=1, 2, … , n; i=1, 2,…,m.。|x0(k)-xi(k)|为比较数列与参考数列各对应
时期值的绝对差记为∆xoi(k),mink|x0(k)-xi(k)|，为某个比较数列与参考数列绝对差值中最小的
min(∆xoi(k))，minimink|xo(k)-xi(k)|即所有 min(∆xoi(k))中最小的，maximaxk|x0(k)-xi(k)|同理。
第四步：计算关联度。为了对参考数列和比较数列进行整体性比较，需要将各个时间刻
度上的关联系数值横向集中成一个值，利用平均值表示，用以作为参考数列和比较数列关联70
程度的数量表示。
ri=(δi(1)+ δi(2)+…+δi(n))/n (3)
第五步：关联度排序。按照关联度大小进行排序，关联度越大的数列与参考数列越相似。
选取 2006 年到 2011 年大连市统计年鉴中工业能源消费总量作为参考数列，
X0={X0(k)|k=1,2,…,6}；选取工业内部 12个产值和能源消费量比较突出的产业如下表 1所示，75
分别以这 12个产业部门的产值比重为比较数列 XPi={XPi(k) | k=1,2,…,6 }, i=1,2,…,12，能源
消费量为比较数列 XEi={XEi(k) | k=1,2,…,6 }, i=1,2,…,12，根据两个比较数据分别于参考数
列进行关联分析。
表 1 12 个产业部门序号与名称
Tab. 1 the numbers and names of 12 industries 80
产业名称 产业名称
1 农副食品加工业 7 金属制品业
2 纺织服装鞋帽制造业 8 通用设备制造业
3 石油加工炼焦及核燃料加工业 9 交通运输设备制造业
4 化学原料及化学制品制造业 10 电气机械及器材制造业
- 3 -
中国科技论文在线
5 非金属矿物制品业 11 通信设备计算机软件及其他电子设备制造业
6 黑色金属冶炼及压延加工业 12 电力、热力的生产和供应业
2 大连工业产业结构与能源消费总量的关联分析
根据上文分析，采用灰色关联分析法对大连市工业内部产业结构与能源消费总量的关系
进行研究，分析产业结构调整对能源消费总量的影响。分析不同产业的产值比重的改变对工
业能源消费总量的影响，不同产业的能源消费量的改变对工业能源消费总量的影响，最后综
合分析各产业对工业能源消费总量影响的特点。 85
不同产业产值比重与能源消费总量关联分析
根据上文选定参考数列和比较数列，按照灰色分析法步骤，采用初值化处理，对原始数
列进行无量纲化处理，处理后的数列如下[4-5]：
x0 ={,,,,,}
xp1 ={,,,,,} 90
xp2 ={,,,,,}
┇
xp12={,,,,,}
根据公式（2）计算关联度系数，计算结果如下表所示。
表 2 2006-2011 年各产业产值比重与能源消费总量关联系数表 95
coefficients of correlation of each industrial output proportion and total energy consumption in 2006 to
2011
2006 2007 2008 2009 2010 2011
δ1(k)
δ2(k)
δ3(k)
δ4(k)
δ5(k)
δ6(k)
δ7(k)
δ8(k)
δ9(k)
δ10(k)
δ11(k)
δ12(k)
根据公式（3）计算出数列 XP1、XP2、…、XP12、、……、与 X0的关联度，并从大到
小排列如下表： 100
表 3 各产业产值比例与能源消费总量关联度排序表
Tab. 3 result of sort of relational degree of each industrial output proportion and total energy consumption
XP8 XP5 XP7 XP2 XP1 XP9 XP10 XP6 XP12 XP11 XP4 XP3
由表 3 可以看出，XP8与 X0的关联度最大，即通用设备制造业的产值比重与能源消费
总量关联度最大，也就是说通用设备制造业的产业比重上升对能源消费总量的增加影响最
大。其次是非金属矿物质制品业和金属制品业。 105
- 4 -
中国科技论文在线
不同产业能源消费量与能源消费总量关联分析
根据上文选定参考数列和比较数列后，按照灰色分析法步骤，采用初值化处理，对原始
数列进行无量纲化处理，处理后的数列如下：
x0 ={,,,,,} 110
xe1 ={,,,,,}
xe2 ={,,,,,}
┇
xe12={,,,,,}
根据公式（2）计算关联度系数，计算结果如下表所示。 115
表 4 2006-2011 年各产业能源消费与能源消费总量关联系数表
Tab. 4 coefficients of correlation of each industrial energy consumption and total energy consumption in 2006 to
2011
2006 2007 2008 2009 2010 2011
δ1(k)
δ2(k)
δ3(k)
δ4(k)
δ5(k)
δ6(k)
δ7(k)
δ8(k)
δ9(k)
δ10(k)
δ11(k)
δ12(k)
根据公式（3）计算出数列 XE1、XE2、…、XE12、、……、与 X0的关联度，并从大到
小排列如下表： 120
表 5 产业能源消费与能源消费总量关联度排序表
Tab. 5 result of sort of relational degree of each industry energy consumption and total energy consumption
XE3 XE12 XE5 XE11 XE6 XE8 XE10 XE4 XE2 XE9 XE1 XE7
由上表可以看出 XE3与 X0的关联度最大，即石油加工炼焦及核燃料加工业的能源消费
量与整个工业能源消费总量关联度最大，也就是说该产业能源消费的增加会直接影响整个工
业能源消费总量的增加。其次是电力热力的生产和供应业，最小的是金属制品业。 125
- 5 -
中国科技论文在线
总结
图 1 各产业对能源消费总量影响程度分布
the distribution of each industry impact on the total energy consumption 130
在图 1中，缩写了所有的产业名称，纵坐标表示每个产业的产值比或能源消费量改变对
整个工业能源消费总量改变影响程度的大小，数字越大说明影响程度越大。可以看出在产值
比系列中，通用（设备制造业）、非金属（矿物制品业）、金属（制品业）三个产业是最大
的，石油（加工炼焦及核燃料加工业）、化学（原料及化学制品制造业）、通信（设备计算
机软件及其他电子设备制造业）是最小的；在能源消费系列中，石油（加工炼焦及核燃料加135
工业）、电（力）热（热力的生产和供应业）、非金属（矿物制品业）是最大的，金属（制
品业）、农副（食品加工业）、交通（运输设备制造业）是最小的。对上图中的产业可以分
为三类：
（1） 产业的产值比改变对能源消费总量改变影响程度大，但该产业的的能源消费量改变
对能源消费总量改变影响程度小（或者不大），例如金属（制品业）。 140
（2） 产业的产值比改变对能源消费总量改变影响程度小，但该产业的能源消费量改变对
能源消费总量改变影响程度大，例如石油（加工炼焦及核燃料加工业）。
（3） 产业的产值比改变对能源消费总量改变影响程度大，同时该产业的能源消费量改变
对能源消费总量改变影响程度也大，例如非金属（矿物制品业）。
3 结论 145
本文给出了不同产业的产值比重与能源消费总量、不同产业的能源消费量与能消费总量
两个角度产业结构与能源消费的关联关系。通用设备制造业的产业比重上升对能源消费总量
的增加影响最大，石油加工炼焦及核燃料加工业能源消费的增加对能源消费总量的增加影响
最大。
虽然石油加工炼焦及核燃料加工业的能源消费量增加对能源消费总量的影响最大，但是150
石油加工炼焦及核燃料加工业的产值比重增加对能源消费总量的影响最小。该产业部门消费
- 6 -
中国科技论文在线
的主要是原油，以生产原料方式消费，对于大连市该产业是不可或缺的。因此可以通过增加
该产业的比重，提高能源利用效率来达到低能耗高发展。即对于在不同产业产值比重与能源
消费总量角度关联度小，而在不同产业能源消费量与能消费总量角度关联度大的产业，以提
高产业比重和提供能源利用效率来促进经济节能高效发展。然而对于在不同产业产值比重与155
能源消费总量角度关联度大，在不同产业能源消费量与能消费总量角度关联度同样也大的产
业，应该减小产业比重，从而减少能源消费量。
[参考文献] (References)
[1] 尹春华，顾培亮.我国产业结构的调整与能源消费的灰色关联分析[J].天津大学学报，2003，36（1）：160
104-107.
[2] 樊艳云，陈首丽.北京产业结构调整与能源消费的灰色关联分析[J].山西财经大学学报，2010,32（1）：
92-93.
[3] 周洋.浙江省产业结构调整与能源消费关系研究[D].杭州：浙江工业大学，2012.
[4] 周瀚醇.安徽省产业结构、能源消费与经济增长的关系研究--基于灰色关联模型[J].长春大学学报，2013,23165
（1）：6-9.
[5] 段亚敏，林琳.河北省产业结构与能源消费的关联性分析[J].石家庄经济学院学报，2012,35（4）：45-51.
