摘要：当前，青海正处于“十三五”规划实施的中期，是产业结构战略性调整的关键时期，形成科学合理的产业结构对于保障经济增长、减少能源消耗和实现可持续发展的具有十分重要的意义。通过建立以经济增长、产业结构调整和能源消费为目标的线性规划模型，采用LINGO11.0优化求解器中的目标规划方法对模型求解，以能源消费总量等为约束条件，得到最优产业结构方案，并提出相关的政策建议，为全省产业结构优化方向提供参考。
关键词：能源消费总量 ；产业结构优化；青海省
一、产业结构及特征
“十二五”以来，青海进入经济平稳快速发展的新阶段，2016年，全省实现地区生产总值2572.49亿元，其中一产实现增加值221.19亿元，二业实现增加值1249.98亿元，三产实现增加值1101.32亿元[1]。总量规模持续扩大的同时产业结构不断优化，三次产业结构由2010年的10.0：55.1：34.9调整至2016年的8.6：48.6：42.8[1]。第一产业、第二产业占有比重持续下降，让渡于第三产业；服务业在全省产业结构中所占的比重持续上升。
二、能源消费量及特征
全省能源消费总量从2010年的2447.64吨标煤增长到2016年的4002.97万吨标煤，一产、二产和三产能源终端消费量分别为26.91万吨标煤、3270.99万吨标煤和434.37万吨标煤，生活能源终端消费量270.7万吨标煤。能源消耗强度从2010年的1.81吨标煤/万元下降至2016年的1.55吨标煤/万元[1]。能源消费总量呈现逐年递增趋势，单位生产总值能耗下降趋势加快，经济发展对能源的依赖水平逐年下降。
三、优化模型的建立
（一）模型描述
线性规划主要研究线性约束条件下线性目标函数达到极值的问题，其具备成熟完善的理论及解法[2]。根据需要解决的问题建立相应的模型，确定决策变量，构建目标函数，列出约束条件，求出目标函数的最大值或最小值。
以《青海省统计年鉴2017》（2011年—2016年）数据和《青海省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中主要发展指标为基础数据，选择2011年为基期，2020年为目标年，将线性规划引入能源消费总量约束下产业结构优化，在能源消费总量控制的情况下，使能源消费和产业结构调整目标达到最优。
（二）研究决策变量的确定
设置3个决策变量，分别为一产增加值（x1）、二产增加值（x2）、三产增加值（x3），模型中产业个数n=3，即i=1,2,3。
（三）目标函数
模型构建将以各产业的预测期增加值Xi为决策变量，以地区生产总值最大、能源消耗总量最少为目标，建立产业结构线性规划模型。
1、经济增长指标
经济增长指标作为模型构建的主要目标指标，目标值为地区生产总值（GDP）最大化。经济增长最大化的目标函数为：
经济增长目标—经济增长最大化： 
即
式中：i为第i产业在第t期（预测期）的增加值，为模型的决策变量，分别为第一产业增加值（X1）、第二产业增加值（X2）、第三产业增加值（X3）。
2、能源消费总量指标
能源消费总量指标作为模型构建的主要目标指标，能源消费总量最少是追求能源效益最优的重要方面。能源消费总量最少的目标函数为：
能源消费目标——源消费总量最小化：
即。
式中：为第i产业的能源消费强度=；Xi为第i产业在第t期（预测期）的增加值，为模型的决策变量。
（四）约束条件
1、地区生产总值约束
2016年全省地区生产总值2572.49亿元（当年价格），按“十三五”规划目标，到2020年，实现国内生产总值比2011年翻一番目标[3]，预计2020年地区生产总值下限3340亿元，对地区生产总值不设上限约束。经济发展目标约束函数为：
经济增长目标约束：GDP（x1+x2+x3）≥ 3340亿元
2、产业结构约束
产业结构约束是对三次产业增加值进行上限及下限约束，已达到在决策变量的变动范围符合各产业发展客观事实。产业结构的约束函数为：
产业结构约束：；
式中：Xi为第i产业在第t期（预测期）的增加值，为模型的决策变量；为第产业增加值的最低目标值；为第产业增加值的最高目标值。
第一产业：根据《青海省十三五特色农牧业发展规划》，“十三五”期间，全省一产增加值年均增速为5%，预计2020年全省一产增加值下限为276亿元，上限为280亿元。一产增加值约束函数为：
一产增加值约束：276≤X1≤280
第二产业：“十三五”期间，全省二产增加值年均增速为7%，预计2020年二产增加值下限为1433亿元，二产增加值上限为1500亿元。二产增加值约束函数为：
二产增加值约束：1433≤X2≤1500
第三产业：“十三五”规划纲要中，全省大力发展第三产业，三产增加值年均增速目标为10%，三产增加值占全省GDP的比重达到45%，以及 “十三五”期间到2020年三产增加值下限为1503亿元，即占全省GDP的比重达到45%。三产增加值上限为1630亿元，即占全省GDP的比重达到50%。三产增加值约束函数为：
三产增加值约束：1503≤X3≤1670
表1  全省地区生产总值和各产业增加值预测表
单位：亿元，%
年份 生产总值 增长率 第一产业 增长率 第二产业 增长率 第三产业 增长率 Ref.
2011 1670.44 13.50 155.08 14.94 975.18 30.96 540.18 14.72 [1]
2012 1893.54 12.30 176.91 14.08 1092.34 12.01 624.29 15.57 [1]
2013 2122.06 10.80 204.72 5.20 1151.28 9.67 766.06       11.40 [1]
2014 2303.32 9.20 215.93 5.20 1234.31 10.00 853.08 8.80 [1]
2015 2417.05 8.20 208.93 5.10 1207.31 8.40 1000.81 17.32 [1]
2016 2572.49 8.00 221.19 5.40 1249.98 8.50 1101.32 10.04 [1]
2017 2642.80 7.30 238.41 4.90 1180.38 7.20 1224.01 11.14 [5]
2018 2857.40 8.12 250.33 5.00 1259.47 6.70 1347.64 10.10
2019 3090.00 8.12 262.85 5.00 1343.85 6.70 1482.40 10.00
2020 3340.88 8.12 276.00 5.00 1433.89 6.70 1630.64 10.00
3、能源消费总量约束
以能源消费总量最少为约束目标，通过限定能源总消费上限实现约束。能源消费的约束函数为：
能源消费约束：
式中：qi为第i产业的能源消费强度；Xi为第i产业在第t期（预测期）的增加值，为模型的决策变量；Et为预期第t期能源消费总量的上限值；n为产业个数。
根据“十三五”期间能耗 “双控”目标，2020年全省能源消费总量5254万吨标煤，扣除生活消费量330万吨标煤，能源消费总量上限值为4924万吨标煤。
表2  全省生活消费量预测表
单位：万吨标煤，万人，吨标煤/人
年份 生活消费 年度人口 人均消费量 Ref
2011 202.14 568.17 0.36 [1]
2012 215.61 573.17 0.38 [1]
2013 221.88 577.79 0.38 [1]
2014 234.53 583.42 0.40 [1]
2015 261.56 588.43 0.44 [1]
2016 270.70 593.46 0.46 [1]
2017 287.10 598.13 0.48 [4]
2018 301.33 602.66 0.50 [4]
2019 315.55 606.83 0.52 [4]
2020 330.08 611.25 0.54 [4]
根据“十三五”期间能耗 “双控”目标，2020年全省各产业能源消费强度下降10%，确定一产能源消费强度q1=0.109；二产能源消费强度q2=2.407；三产能源消费强度q3=0.355。
表3  全省各产业能源消费强度预测表
单位：亿元，吨标煤/万元
年份 国民生产总值 万元GDP能耗 一产能源
消费强度（q1） 二产能源
消费强度（q2） 三产能源
消费强度（q3）
2011 1670.44 1.79 0.12 2.53 0.55
2012 1893.54 1.75 0.11 2.53 0.51
2013 2122.06 1.69 0.10 2.61 0.44
2014 2303.32 1.67 0.10 2.63 0.42
2015 2417.05 1.67 0.11 2.77 0.40
2016 2572.49 1.56 0.12 2.62 0.39
2017 2642.80 1.49 0.12 2.51 0.38
2018 2857.40 1.46 0.11 2.46 0.37
2019 3090.00 1.43 0.11 2.41 0.36
2020 3340.88 1.40 0.109 2.407 0.355
（五）产业结构优化线性规划模型的构建
根据上述模型相关参数的确定和约束条件，构建全省产业结构优化目标规划模型如下：


四、实例计算和结果分析
运用lingo11.0软件，对构建的全省产业结构优化目标规划模型进行求解，得出2020年各决策变量X1、X2、X3的数值，即全省2020年三次产业增加值。指标如表所示：
表4  预计2020年青海省经济、能源指标预测结果
指标 基期2011年 预测期2020年 模型设定
GDP（亿元） 3340 3340
第一产业增加值（亿元） 280 276—280
第二产业增加值（亿元） 1433.00 1433—1500
第三产业增加值（亿元） 1627 1503—1670
能源消费总量（万吨标准煤） 4057.34 4924
依据表4数据，2020年全省地区生产总值3340亿元，实现十三五规划纲要确定的经济发展目标，三次产业增加值分别为280亿元、1433亿元和1627亿元，能源消费总量4057.34万吨标准煤。产业结构由2016年的8.6：48.6：42.8调整为8.38:42.91:48.71，在经济增长的同时实现产业结构优化和能源消耗总量的降低，能够实现了《青海省国民经济和社会发展第十三五年规划纲要》中的主要经济发展指标。
五、产业结构优化的对策和建议
（一）加快产业结构调整和优化升级
加快促进产业结构重心由一二产业向第三产业转移。
第一产业：以农牧业供给侧结构性改革的抓手，着力打造“四个百亿元”产业，提升第一产业转型升级，形成现代农牧业产业体系。
第二产业：以资源精深加工和智能制造为方向，加快推进盐湖化工、金属冶金、能源化工、特色轻工、建材五个传统产业转型升级。以抢占新兴产业发展制高点为目标，滚动实施“百项创新攻坚工程”和“百项改造提升工程”项目，发展壮大新能源、新材料、生物医药、高端装备制造、电子信息5个战略性新兴产业，着力构建在全国具有重要影响力的千亿元锂电、光伏光热、新材料产业集群，使新兴产业成为带动全省工业转型升级和创新发展的重要支撑。
第三产业：把握经济转型升级的大趋势，鼓励企业向价值链高端迈进，以科技支撑和创新驱动为引领促进产业转型升级，加快发展生产性服务业，形成“青海智造”的新格局。把握互联网+的大趋势，加快产业与信息技术的融合，将数字技术广泛应用于生产生活中，推动传统产业实现跨界融合和提质增效，打造新的经济增长点。把握消费升级的大趋势，鼓励提升传统服务，开拓发展现代服务，完善服务功能，增加服务供给，释放消费潜力，提高消费需求，大力发展健康、养老、文化等民生服务，提升小康水平。突出重点，继续扩大大美青海品牌影响力，以旅游业引领和带动各相关产业加速发展。
（二）加强重点领域节能
加强工业、建筑业、交通运输等重点领域节能。
加强工业节能，实施工业能效赶超行动，加强高能耗行业能耗管控，贯彻强制性单位产品能耗限额标准，定期开展单位产品能耗限额执行情况执法监察。加强工业能源管理信息化建设，进一步提升火电、焦炭、石化、冶金、建材等行业能源管理信息化、智能化水平，运用“互联网+”、云计算、大数据、智能制造等手段，提升工业生产效率，降低能耗。落实《青海省工业企业能效“领跑者”制度实施方案》，在火电、电解铝、铁合金、水泥、纯碱、甲醇等高耗能行业，遴选能效“领跑者”，定期发布“领跑者”名单，在项目资金上给予倾斜，鼓励其他企业向能效“领跑者”看齐。
强化建筑节能，贯彻“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针，着力转变城市发展方式，在城乡建设领域提高建筑节能标准、发展绿色建筑、推动新能源建筑利用。实施建筑能效提升工程，编制绿色建筑建设标准，逐步推行建筑能效标识制度，实现对新建建筑节能的闭合管理，推进既有建筑绿色改造。
促进交通运输节能，加快交通基础设施网络建设，实现交通基础设施畅通成网。实施交通工具低碳工程。
强化商用和民用节能，推动零售、批发、餐饮、住宿、物流等企业建设能源管理体系，建立绿色节能低碳运营管理流程和机制，加快淘汰落后用能设备。完善能源管理制度，开展能源审计，加快用能设施节能改造。
加强公共机构节能，积极推进公共机构购买合同能源管理服务，探索用能托管模式，以合同能源管理方式推动公共机构实施节能改造。鼓励公共机构率先建立能源管理体系，加强能源计量基础建设，开展能源审计。鼓励公共机构新建建筑率先普及绿色建筑，切实做好既有建筑节能改造，实施公共机构节能试点示范，创建示范单位。


参考文献：
[1]青海统计年鉴2017，中国统计出版社 青海统计局国家统计局青海调查总队
[2]任一鑫、盖 丽、王 伟，资源环境承载力约束下产品结构优化方法研究，荆楚学刊[J]，第16卷第5期：46
[3]青海省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要，青海省发展改革委
[4] 青海省“十三五”人口发展规划
[5]青海省2017年国民经济和社会发展统计公报