基于聚類分析的遼寧省能源消費情況研究

劉 宏，孫 倩，孫 康

(遼寧師范大學a.管理學院;b.海洋經濟與可持續發展研究中心，遼寧大連116029)

一、研究背景分析

隨著世界工業經濟的發展，人類對自然環境侵蝕越發嚴重，當今全球氣候日益暖化，大氣污染嚴重，能源出現危機，水資源，自然資源短缺，地球已不能承受人類社會高速發展所導致的能源短缺和環境惡化，在此背景下，能源消費和環境改善成為各國發展的焦點。

胡燕平等認為能源是國民經濟發展的支撐和動力，是社會繁榮發展的重要物質基礎。中國作為經濟社會發展最為迅速的國家，能源廣泛應用于居民生活、工業、建筑、交通等各個領域［2］。程娜等采用能源消費與經濟增長、三大產業能源消費與碳排放量的思路進行分析，指出遼寧省應從加快產業結構調整入手，發展第三產業;降低以鋼鐵業為代表的重點工業領域的單位產值能耗、提高能源使用效率［3］。潘家華指出中國調整能源結構、產業結構及發展林業碳匯的空間有限，針對這樣的約束條件，提出中國發展低碳經濟的三個措施:提高能源效率、引導消費者行為、開發利用可再生能源［5］。以上分析大多只是研究單一對象，較少采用比較的方式進行分析。

本文選取吉林、黑龍江、山東、廣東、福建等省作為遼寧省的比較分析對象，一方面，所選對象同屬東北三省，具有可比性;另一方面，山東省、廣東省、福建省屬于中、高碳排放的省份，經濟增長快速，借鑒意義較強。本文以2011年全國及上述各省份統計年鑒數據為依據，從能源消費結構、三大產業能源消費情況和各行業能源消費情況為切入點，運用聚類分析方法，對各省份的能源消費類型、三大產業能源消費、各行業能源消費等進行比較分析，為遼寧省實現“十二五”節能減排目標提供借鑒。

二、能源消費情況分析

聚類分析是根據事物本身的特性研究個體分類，將研究對象分為相對同質群體的統計分析方法，同一組內性質相似。它主要分為快速聚類和層次聚類兩種。本文采用的是層次聚類分析，根據其聚類過程的不同又可以分為分解法和凝聚法:分解法是聚類開始時把所有個體都視為一大類，然后根據距離和相似性逐層分解，直到參與聚類的每一個體自成一類為止:凝聚法則是聚類開始時把參與聚類的每一個體視為一類，根據兩類之間的距離或相似性逐步合并，直到形成一個大類為止。本研究采用層次聚類中的凝聚法，歐氏距離測量類之間的距離，輸出冰柱圖表。

歐氏距離是在n維空間中測量兩個點之間的距離，距離越近表示越相似，屬于同一類，公式如下:

1.六省份能源消費結構分析

溫室效應的產生是由于二氧化碳的排放量逐漸增多的原因，要減少二氧化碳的排放量就要找出導致二氧化碳排放增多的原因，不同能源形式產生CO2數量見表1。可以看出煤炭和石油是產生CO2的主要能源。本文以2011年六省份煤炭、石油、天然氣消費量為依據，采用比較分析方法研究六省能源消費結構，如圖1。

表1 不同能源形式產生CO2數量比較［7］

圖1 能源消費量比較

從圖1可以看出，東北三省主要以煤炭和石油作為能源來源，天然氣的用量非常小，山東省煤炭、石油、天然氣用量處于平均水平，并且天然氣的用量明顯高于東北三省，遼寧省的煤炭消費量相當大，不僅要高于其他省份，同時在煤炭、石油、天然氣的使用中處于不平衡狀態。

2.六省份三大產業能源消費情況比較

根據2011年六省份三大產業能源消費數據，采用比較分析方法得出與遼寧省三大產業能源消費情況相似的省份，如圖2。

圖2 六省三大產業能源消費圖

從圖2中可以看出六省能源消費中主要以第二產業為主，第一產業和第三產業能源消費情況相似，遼寧省三大產業能源消費與福建省能源消費相似，第一產業中六省處于相同狀態，第二產業中山東省遙遙領先，遼寧省與黑龍江、福建省稍微相似，第三產業中山東、廣東省領先于其他省份，遼寧省的第三產業能源消費量高于吉林、黑龍江、福建省。

3.六省份各行業能源消費情況分析

以農林、工業、建筑行業、交通行業、批發行業、生活消費行業為對象，運用聚類分析方法，分析了同一行業各省份能源消費情況，從而找出與遼寧省同一行業能源消費情況相似的省份。以下數據分析樣本處理情況，有效個數為6個，缺失為0個，見表2～7。

(1)六省份農林分析數據

表2 六省份農林分析數據

從表2得出遼寧省和福建省、黑龍江省在農業方面能源消費相似。

(2)六省份工業分析數據

表3 六省份工業分析數據

從表3得出遼寧省在工業能源消費上自成一類，和福建、黑龍江省相類似，黑龍江省和福建省在工業能源消費上相一致。

(3)六省份建筑分析數據

表4 六省份建筑分析數據

從表4得出遼寧省和福建省在建筑能源消費上相一致，和黑龍江省相類似。

(4)六省份交通運輸分析數據

表5 六省份交通運輸分析數據

從表5遼寧省在交通運輸能源消費上自成一類，和福建省稍微相似。

(5)六省份批發零售行業分析數據

表6 六省份批發零售行業分析數據

從表6遼寧省和吉林省在批發零售能源消費上相一致，和福建省相類似。

(6)六省份生活消費分析數據

表7 六省份生活消費分析數據

從表7得出遼寧省生活消費能源消費上和黑龍江省相一致。

三、研究結論

通過分析遼寧省2011年統計年鑒中的能源消費、能源生產平衡表，能源消費彈性系數，綜合能源平衡表，各行業能源消費量等數據，可以總結出遼寧省的能源消費具有以下特征:

(1)遼寧能源消費類型以煤炭為主導，與廣東省、山東省有相同之處，與吉林省、黑龍江省、福建省差異較明顯。2011年遼寧省能源消費總量為19 856.4萬噸標準煤，比上一年增長9.6%，其中煤炭占 67.9%，石油占 27.3%，天然氣占1.3%，水電占0.6%，與上一年相比較(2010年煤炭占73%，石油占22.5%，天然氣占1.2%，水電占0.4%)，能源消費類型中仍以煤炭為主導，略微下降，而石油、天然氣、水電比重略微上升。

(2)遼寧省能源回收利用能力不足。遼寧省在能源上不能夠自己自足，存在很強的依賴性，需要從外地區調入能源，但回收能力僅有1 015.19萬噸標準煤，說明能源回收利用能力很欠缺。

(3)遼寧省第二產業所占比重過大。在分行業能源消費中煤炭、原油、電力消耗量最多，而天然氣用量非常小，在煤炭的使用量上制造業和采礦業遙遙領先，其次是居民生活用量、農業和交通運輸業，說明第二產業占相當大的比重，第一產業和第三產業占比重小;在原油的使用量上制造業占比達到98.4%;制造業和居民用電占比也很大。

(4)遼寧省能源消費與經濟增長保持同向變化。能源消費彈性系數為0.68，能源生產彈性系數為0.24，在國民經濟年平均增長速度一致的情況下，能源消費年平均增長速度約為能源生產年平均增長速度的3倍，電力消費彈性系數為1.08，電力生產彈性系數為0.86，說明電力消費年平均增長速度快于電力生產增長速度，同時可以看出能源消費增長可以促進經濟更快增長。

(5)遼寧省能源消費在農林、牧、漁、水利業行業上和福建省、黑龍江省能源消費情況相似;在交通運輸、倉儲、郵政業能源消費上自成一類;在工業能源消費上自成一類;在建筑能源消費上和福建省相一致，和黑龍江省相類似;在批發、零售、住宿、餐飲業能源消費上和吉林省相一致，和福建省相類似，在生活能源消費上和黑龍江省相一致。

四、政策性建議

在保障煤炭供應穩步增長和效率提升的同時，應大力開發新型能源。基于遼寧省能源消費結構中以煤炭為主，隨著經濟發展，煤炭消耗量將會不斷增大，應從兩方面考慮，一是加強煤礦開采的管理，提高工作效率。設定整個采煤工作質量標準，計劃人力、物力的進度和成本，整合資源，提高煤炭開采率、資源利用率以及保證安全性，加強監督和控制力度，衡量計劃和實際工作的差距，做出及時的修正和改進提高。二是向山東省學習，采取應急保障措施。遼寧省的阜新、撫順、本溪、鞍山的煤碳資源較為豐富，考慮遼寧省各城市的地理位置分布及沈陽市經濟發展迅速的區位優勢，在沈陽市增加煤炭儲備比較合理，保障在需要的時候，能源能夠及時輸送，提高效率。核電站開發中，注重技術創新，在引進國外先進技術、設備的同時，招募科技人才，加大創新力度，促進核電事業的蓬勃發展;大力發展風能，引進風能開發技術，促進經濟穩步快速的發展。

針對第一產業，大力開發低碳農業。借鑒福建省的經驗，在農業方面實施循環利用和復合配套模式，推廣稻-萍-魚模式;大力發展農業技術，將農作物秸稈還田、生產沼氣、轉化成飼料、培植食用菌等，降低污染的同時以提高農作物的效率。而黑龍江省在發展農業低碳方面，通過加大農業裝備投入，農業生產田間作業機械化率達到了96%，大大提高了農作效率;引進病蟲防御技術，減少農作物的損失率，提高了產量。借鑒相似省份發展經驗，遼寧省可以試點實行循環模式，形成產業鏈。引進先進的農耕設備，引進節能灌溉技術，節約水資源，提高廢物的利用率，例如農作物的秸稈，可以將其粉碎埋在地下起到糞便的作用，也可以制造沼氣，利用沼氣發電。

針對第二產業，增強能源的利用率。針對制造業來講，工藝生產過程中產生的廢氣、廢物要加以利用。對于工業企業嘗試實施低碳稅，如果在規定的碳排放量內，可以免稅;超過標準，不僅要收基本的稅費，同時還需要對超過部分征收多排放量費用。針對建筑業，引進新技術，不斷創新，通過組織改革，工作方式的變化等提高工作效率，在達標的情況下，合理安排水泥、鋼材的使用量，間接減少能源消費;試點實行屋頂建設太陽能電池系統，以儲備電量，備不時之需，也可以節省電量的使用。

針對第三產業，加大節能減排力度。交通運輸作為遼寧省主要碳排放源頭之一，應該加以高度重視，引進混合動力公交車，試點建立充電樁，減少汽油的使用;餐飲及住宿業主實行定期清理空調，減少污染，節省電力;注重生活細節，在居民日常生活中，加大宣傳力度，大力提倡綠色低碳的生活方式。

［1］張裕芬，李洪遠.能源規劃環境影響評價［M］.北京:化學工業出版社，2006.

［2］胡燕平，康文星，何介南.遼寧省能源消費結構和CO2排放研究［J］.中南林業科技大學學報，2010，30(2):93-97.

［3］程娜.遼寧省能源消費與低碳經濟發展分析［J］.學習與探索，2010(6):157-160.

［4］肖黎姍，王潤，劉健，等.福建省能源消費碳排放和低碳能源發展研究［J］.環境科學與技術，2011，34(11):199-204.

［5］潘家華.中國低碳化轉型的政策選擇［J］.綠葉，2009(5):33-38.