中國農村生活能源消費的空間格局變化＊

李光全聶華林楊艷麗張培棟

(1.蘭州大學經濟學院,甘肅蘭州 730000;2.中共浙江省委黨校軟科學研究所,浙江杭州 311121;3.中國科學院青島生物能源與過程研究所,山東青島 266101)

中國農村生活能源消費的空間格局變化＊

李光全1,2聶華林1楊艷麗3張培棟3

(1.蘭州大學經濟學院,甘肅蘭州 730000;2.中共浙江省委黨校軟科學研究所,浙江杭州 311121;3.中國科學院青島生物能源與過程研究所,山東青島 266101)

本文以1996年、2000年、2003年、2006年中國29省(市、區)(上海市和西藏數據缺失)農村生活能源為研究對象,應用因子分析、聚類分析和回歸分析,借助SPSS和ArcGIS軟件,對中國農村生活能源消費空間格局及空間格局變化的影響因素進行分析探討。結果表明:在1996-2006年間,我國農村生活能源消費水平的空間格局基本形成以華北-西南地區為軸線向兩邊逐漸遞減的態勢,且趨勢愈加明顯;華北地區和西南地區高水平特點不斷強化;軸線兩側區域差異不斷擴大的同時,各自區域內的一致性趨向明顯。經過經濟發展水平、人口分布與能源消費水平的疊加顯示:西北地區屬于貧困型低消費地區,華北和西南地區屬于人口規模型高消費地區,東南沿海地區屬于高效型低消費地區。回歸分析結果表明:影響農村生活能源消費空間格局變化的首要因素為能源消費強度,其次是能源消費增長速度和能源消費結構,其中前兩者為負向影響,后者為正向影響。

農村生活能源;消費水平;空間格局;影響因素

農村生活能源是指農村居民在炊事、照明、取暖等日常生活方面所消耗的能源。雖然我國農村能源消費量僅占全國能源消費總量的20%左右,但其消費主體卻占到了中國人口的70%,且對軟化國家能源約束有一定意義,在國家能源消費體系中占據重要地位[1-3]。目前,中國農村能源消費主要以當地易獲取資源的秸桿、薪柴等生物質能為主,商品能源消費的數量較少、比例較低,農村生活能源消費的供需均衡問題一直未能納入國家總體能源規劃考慮之中[4,5]。農村生活能源消費的這一問題,在制約農村人民生活水平提高和農村全面小康社會建設的同時,農村能源利用的低效性和消費的非生態性也影響著以資源節約和環境友好為主要特征的資源節約和環境友好型社會建設在農村地區的開展。從這個意義講,解決農村能源問題并將其納入國家能源總體規劃,具有重要的理論和現實意義。該文基于1996,2000,2003和2006年4個時間點,比較分析了中國農村生活能源消費的空間格局及其變化,期望有助于全面認識農村能源消費的發展變化與空間分異,進而有效地推動能源發展規劃及農村能源專項規劃的制定和實施,為農村能源發展提供決策依據和對策建議。

1 文獻回顧

有關農村生活能源消費的研究,在國內外學術界受到了廣泛關注。在空間尺度上,G.Berndes、Liao CuiPing、Li Junfeng、J.Byrne、劉剛等基于生物質能源利用現狀,結合資源稟賦、生態環境現狀以及技術進步水平研究了生物質能源在農村地區不同區域尺度下的發展速度和潛力[6-10]。王效華等以人均有效熱、人均電力、有效熱中商品能比例、人均標煤、人均商品能、人均收入和年均氣溫為指標,立足1996年數據對農村家庭能源消費進行區域劃分[11]。楊艷麗等以農村戶用沼氣為研究對象,對中國農村戶用沼氣發展水平和空間分異格局進行了分析[12]。在時間尺度上,王效華等將中國農村家庭能源消費的歷史進程和未來發展劃分為嚴重缺能階段、基本滿足階段和商品化三個階段,并提出了各階段劃分的主要特征指標和基本特征[4]。朱四海著重對我國農村能源政策的演變進行了梳理[13]。此外,Zhou ZR等從農村能源消費的角度研究了我國農村家庭能源消費的指標體系、收入水平對其能源消費結構的影響和發展規律等[5]。上述研究對于推動我國農村能源問題的探討起到了積極作用,但其研究的視角主要集中于農村能源消費結構及農村能源政策等方面,對我國農村能源消費的空間格局及其隨時間的變化關注不夠。本文在農村能源消費現狀綜合評價模型的基礎上,以ArcGIS和SPSS軟件為工具,對我國農村生活能源消費的空間格局變化及影響因素進行分析探討,以期為能源發展規劃及農村能源專項規劃的制定和實施提供決策依據和政策建議。

2 農村生活能源消費綜合評價模型的構建

2.1 指標選取

已有研究中常用的人均指標體現出的能源消費強度是能源消費現狀評價的一個有效指標,但從戰略規劃角度看,區域能源消費能源總量、能源消費結構及能源消費增長趨勢等因素同樣是能源消費現狀指標的重要組成部分。因此,在農村生活能源消費相關指標的選取中,本文立足服務能源規劃的研究目的,并結合文獻資料,分析組合構建了我國農村生活能源消費現狀評價指標體系(見表1)。

表1 我國農村生活能源消費現狀評價指標Tab.1 Evaluation indicators of rural household energy consumption level in China

2.2 評價模型的構建

以SPSS16.0為工具,對原始數據實施因子分析。分析模型為:

式中:X=(X1,X2,…,Xp)為原指標;F=(F1,F2,…,Fm)為X的公共因子;A為因子載荷矩陣;ε為特殊因子。

同時,為使各變量在某個因子上產生較高載荷,而在其余因子上載荷較小,本文再運用方差最大(Varimax)正交旋轉變換對因子載荷矩陣進行處理,得到旋轉后因子載荷矩陣。然后以因子載荷系數和主成分方差貢獻率為權重系數,構建我國農村生活能源消費現狀水平綜合評價模型:

式中:F表示綜合得分;Fi表示主成分因子得分;ηi表示主成分方差貢獻率;αj表示變量的主成分載荷系數;χj表示原始變量;nj表因子數,i=1,2,3,4;kj為變量數,j=1,2,3,…,10。

3 農村能源消費水平時空差異的分析

3.1 目標年度農村能源消費水平綜合評價

本文選取我國29個省市區(西藏、上海數據缺失)農村生活能源消費為研究對象,文中所有原始數據均來自于國家農業部編著的《全國農村可再生能源統計資料》(1996-2006)[1]、國家統計局編著的《中國統計年鑒》(1997-2007)[14]和《中國能源統計年鑒》(1997-2007)[2]以及國家農業部編著的《中國農業統計資料1996-2006》[15]等。

為了檢驗模型中因子選擇的合理性,首先通過(2)式的計算,對1996年我國29個省(市、區)農村生活能源的消費現狀進行評價。方差最大(Varimax)正交旋轉變換結果顯示:人均標煤、人均熱能、人均電力、萬元農業G DP能耗等指標在因子F1上有較高載荷,命名為強度因子;總量增長率和商品能源增長率在因子F2上有較高載荷,反映了農村生活能源消費的增長速度,稱之為速度因子;能源消費總量、商品能源消費量、總有效熱能等指標在因子F3上有較高載荷,反映了農村能源消費的總量水平,命名為總量因子;商品能源比例和新能源比例在因子F4上有較高載荷,反映了農村生活能源的消費結構,可命名為結構因子。然后依據評價模型得到1996年農村生活能源消費現狀的綜合水平以及各主導因子的水平(見表2)。

由表2可以看出主導因子排序(總量因子和速度因子的正排序,強度因子和結構因子的負排序)與綜合因子排序趨勢基本一致,差別僅體現在水平相近的、個別省份名次先后順序的確定上,說明所選擇的主導因子與農村生活能源消費水平的關系符合真實邏輯關系,能夠反映農村生活能源消費的總體水平趨勢,具有合理性。此外,表2中給出了按“能源消費總量”單一指標的排序結果,與綜合因子排序相比,96.55%的省(市、區)結果發生變化。以新疆、湖南為例,1996年湖南省農村生活能源消費1 601.15萬tce,高于新疆(641.15萬tce),按能源消費總量排序位居第8位,但綜合人口、經濟和發展速度等其他因素,湖南省能源消費總量增長率為-29.01%,萬元G DP能耗2.02 tce、人均標煤300.8 kgce,遠低于新疆相應指標數值(6.86%、2.57 tce和694.96 kgce),綜合分析下來,湖南省農村能源消費現狀水平排名位于新疆之后。綜合因子評價法既反映了農村生活能源消費的總量,又體現了能源結構、消費強度以及增長速度等因素對農村生活能源消費現狀的影響,是總量與人均、整體與局部統一的評價方法,有利于全面、科學地反映和衡量區域農村生活能源消費現狀水平,避免了用能源消費總量或人均能源消費量等單一指標對能源消費現狀水平的片面評價。最后,按照(2)式,進一步計算出2000、2003和2006年的綜合得分以及相應年度各主導因子的得分。

3.2 農村生活能源消費空間格局

以綜合得分為指標,選用分層聚類分析方法對農村生活能源消費現狀水平進行類型劃分。劃分的基本思想是:同類樣品的離差平方和較小,類間離差平方和較大。樣品離差平方和公式為:

式中:X(t)i表示類Gt中的第i個樣品;nt表示Gt中的樣品個數。

在上述分類基礎上,利用ArcGIS9.2軟件,繪制出1996、2000、2003和2006年我國農村生活能源消費現狀的空間差異圖(見圖1、圖2、圖3、圖4)。

根據1996-2006年的空間格局圖,可以發現空間格局的演變包括以下幾個特點:①結合1996、2000、2003和2006年能源利用的綜合得分看,十年間全國農村能源消費水平得到了普遍提高,農村能源消費狀況在全國層面都得到了改善;②我國農村生活能源消費現狀水平的總體格局基本穩定,在四個時間點的布局圖上,農村能源消費均大致以華北-西南地區為軸線向兩邊呈現逐漸遞減趨勢;這種格局的形成可能跟華北地區如山西、河北、河南等省煤炭資源豐富,農村能源消費中煤炭比例高,且能源利用效率相對較低,單位人均能耗和單位G DP能耗高,西南地區城鎮化水平低、農村人口多等因素有關,屬于資源—人口指向型布局;東南沿海地區如廣州、福建、浙江等地是我國人口最為稠密的區域,城鎮化水平高,經濟發達,人們追求高質量的生活方式,生活能源消費中商品能源、新能源比例較高,且能源利用效率高,萬元農業G DP能耗低,屬于我國農村能源消費的高效率低消費地區,農村生活能源消費屬于經濟水平指向型布局。西北省(市、區)的農村地區大多處于邊遠地帶,交通極為不便,是我國貧困人口聚集地帶,人民生活貧困,生活能源緊缺問題十分嚴重,屬于貧困型低消費地區。③在華北-西南地區軸線所劃分成的兩大區域之間能源消費水平的差異在不斷增大,同時各自區域內農村能源消費水平的一致性傾向十分明顯。④華北地區和西南地區作為中國農村能源消費的高水平地區得到不斷強化,所涵蓋的高水平消費省份數量不斷增多。

表2 樣本綜合得分Tab.2 Factor score matrix

3.3 農村生活能源消費格局變化的影響因素分析

生活能源消費水平的空間格局演變是四個主導影響因子變化的綜合結果。為了更好地反映空間格局演變的本質,本文以1996-2006年能源消費綜合水平變化率(V)為被解釋變量,選取以1996-2006年強度因子變化率(IV)、速度因子變化率(VV)、結構因子變化率(SV)以及總量因子變化率(G V)為解釋變量,利用線性回歸分析探討我國農村生活能源消費水平變化的主要影響因素。回歸模型為:

圖1 1996年農村生活能源消費空間格局Fig.1 Spatial disparities of rural energy consumption in China(1996)

圖2 2000年農村生活能源消費空間格局Fig.2 Spatial disparities of rural energy consumption in China(2000)

圖3 2003年農村生活能源消費空間格局Fig.3 Spatial disparities of rural energy consumption in China(2003)

圖4 2004年農村生活能源消費空間格局Fig.4 Spatial disparities of rural energy consumption in China(2006)

基于SPSS16.0的回歸結果如表3所示。

表3 回歸分析結果Tab.3 Results of regression analysis

由表3可看出,相關系數R=0.959＞R(0.05),表明農村生活能源消費水平變化率與強度因子變化率(IV)、速度因子變化率(VV)、結構因子變化率(SV)以及總量因子變化率(G V)為因素之間的回歸模型擬合較好;除強度因子變化率和總量因子變化率外,各變量系數P值均小于0.05,顯著性較好。根據標準化系數(Beta)顯示,總量因子變化率(G V)、速度因子變化率(VV)與農村生活能源消費水平變化率(V)呈正相關關系,而強度因子變化率(IV)、結構因子變化率(SV)與農村生活能源消費水平變化率(V)具有負相關關系,這一結論與上述可能性原因分析基本相符。在影響因素上,根據顯著性檢驗,我國農村生活能源消費現狀水平區域差異的主要影響因素為強度因子變化率(IV),其次為速度因子變化率(VV)、結構因子變化率(SV),總量因子在變化率(G V)的顯著性相對較低。

4 結論與建議

著眼于農村能源戰略規劃制定與實施的目的,農村能源消費研究需要打破集中于能源結構與能源政策的局限,對能源消費現狀的總量變化評估與空間格局及其變化加以把握,以使能源規劃目標和戰略政策的制定與實施具有更為明確的針對性和良好的操作性。本文通過對1996、2000、2003和2006年4個時間點上我國29個省(市、區)農村生活能源消費現狀評價和空間格局變化的分析,結果表明:在1996-2006年間,中國農村生活能源消費水平普遍得到提高,我國農村生活能源消費水平的空間格局基本已經形成以華北-西南地區為軸線向兩邊逐漸遞減的態勢,且趨勢愈加明顯;在華北-西南地區軸線所劃分成的兩大區域之間水平差異不斷擴大的同時,各自區域內農村能源消費水平的一致性趨向明顯;華北地區和西南地區作為中國農村能源消費的高水平地區得到不斷強化。通過與經濟發展水平格局和人口分布變化的疊加,在能源消費空間的分布基本可以在動態分析中對區域劃分出若干消費類型:西北地區屬于貧困型低消費地區,華北和西南地區屬于人口規模型高消費地區,東南沿海地區屬于高效型低消費地區。回歸分析結果表明,總量因子變化率、速度因子變化率與農村生活能源消費水平的變化率呈正相關關系,強度因子變化率和結構因子變化率與農村生活能源消費水平的變化率則具有負相關關系;影響農村生活能源消費空間格局變化的首要因素是能源消費強度,其次是能源消費增長速度和能源消費結構。

空間格局變化是我國農村生活能源消費的重要時空特征。解決我國農村能源緊缺問題,應在充分認識農村能源消費空間格局變化的背景下,結合國家層面的能源規劃布局,立足區域實際,科學有效地進行農村生活能源發展戰略規劃設計,促進農民生活條件和生活環境的持續改善,對農村地區資源節約與環境友好型社會的建設提供重要的支撐作用。根據我國農村生活能源消費現狀特征,在未來我國能源發展中,華北地區應提升化石能源利用效率,降低煤炭等化石能源消費,結合區域資源條件,適度發展風能、太陽能和生物質能等新能源;在西南地區應增強小水電和生物質能的開發利用,逐步形成能源植物種植和生物質能開發的重要基地;東南地區應加強風能資源的開發利用替代化石能源使用;西北地區發展生物質能、風能、太陽能等分布式能源供應系統,緩解農村生活能源供應緊缺狀況。

(編輯:于 杰)

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AbstractIn this article,the change in spatial distribution and influencingfactors of rural energy consumption in 29 provinces(cities,districts)(Data absence of Shanhai and Tibet)of China in 1996,2000,2003 and 2006 are analyzed by usingfactor analysis,cluster analysis and regression analysis methods in SPSS16.0 statistical analysis software.The article obtainedfollowing results:the decreasing trendof rural energy consumption spatial pattern is more and more obvious from the middle China to both sides by the axis of North China-Southwest China from 1996 to 2006;high-level features in North China and the Southwest China had increasingly strengthened high rural energy consumption level;while regional differences in both sides of the axis enlarged,each region apparently had the trend of consistency.Comprehensive comparison among economic development level,population distribution and energy consumption distribution shows that the Northwest China is the low consumption area of poverty type,North China and Southwest China are the high consumptionof areasof scale population type,and the coastal area of Southeast China belongs to the low consumption of high-efficient type.According to the results of regression analysis,the main influencing factors on spatial distribution of rural energy consumption are variance ratio of intensity factor,structure factor and gross factor;the former two factors influence rural energy consumption negatively and the latter positively.

Key wordsrural household energy;consumption level;change of spatial distribution;influencing factor

Change of the Spatial Pattern of Rural Energy Consumption in China

LI Guang-quan1,2NIE hua-lin1YANG Yan-li3ZHANG Pei-dong3
(1.College of Economics,Lanzhou University,Lanzhou Gansu 730000,China;
2.Insistue of Soft Science,Party School of Zhejiang Commiffee of ccp,Hangzhou zhejiang 311121,China;
3.Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology,Chinese Academy of Sciences,Qingdao Shandong 266101,China)

S210.1

A

1002-2104(2010)04-0029-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.006

2010-01-20

李光全,博士生,主要研究方向為區域經濟和能源經濟。

聶華林,教授,博士生導師,主要研究方向為區域經濟和農村經濟。

＊國家哲學社會科學基金重大項目(項目編號:04-ZD018)