浙江省電力消費量與產業結構關聯度的時空變化研究

陳 理，虎陳霞，陳 芳，陳玉峰，陳清泰

（1.國網浙江海鹽縣供電有限公司，浙江 嘉興 314300；

2.中國計量大學，杭州 310018；3.浙江華云信息科技有限公司，杭州 310000）

電力是國民經濟的基礎［1］。經濟運行過程中的市場機制和政策調控推動了部分乃至全體行業的發展與進步，引發產業結構的變化，進而導致電力消費模式的變化［2—3］。國內外學者關于電力消費與經濟發展的關系已經開展了大量研究，主要基于時間序列數據，采用計量經濟學［4—5］的格蘭杰因果檢驗、協整模型、誤差修正模型、灰色關聯分析［6］和多元回歸分析［7］等方法，定量地分析一個國家或區域的經濟增長與電力消費之間是否存在長期均衡的因果關系［8—13］，探究區域產業結構變動對電力消費的影響程度［14—15］，并給予相應的政策性建議等［16］，為區域能源經濟和產業經濟的發展提供了大量理論依據。

本文基于1990—2015年浙江省電力消費量和產業結構數據，運用灰色關聯度分析法，對25年來浙江省電力消費量與產業結構之間的關系及其動態變化和空間格局進行定量分析，以期為浙江省電力產業結構優化及其可持續發展提供依據。

1 研究方法

1.1 數據來源與變量的選取

本文數據來源于1990—2015年《浙江省統計年鑒》和下轄11個市的2000—2015年統計年鑒數據。本文中用電消費量以全社會用電量為主，將浙江省和下轄11個市的全社會用電量作為目標變量，選擇與全社會用電量密切相關且能反映區域經濟發展狀況的三次產業生產總值作為影響因子，進行灰色關聯分析和系統聚類分析。

1.2 灰色關聯動態分析

1.2.1 灰色關聯分析方法

灰色系統的關聯分析法是根據因素之間發展態勢的相似或相異程度來衡量因素間關聯程度的方法。關聯度是2個系統或2個因素關聯性大小的量度，描述了系統發展過程中因素間相對變化的情況，即變化大小、方向與速度等的相對性，如果兩者在發展過程中，相對變化基本一致，則認為兩者關聯度大，即影響力大；反之，兩者關聯度小，影響力小［18—19］。

1.2.2 關聯系數的計算

根據初始化數據計算年度X0與Xi中對應點的絕對差值Δi(k)、最小絕對差值Δmin和最大絕對差值

式中:N為比較數列的數據量；ri為關聯度。

1.3 系統聚類分析

聚類分析是分析如何對樣品（或變量）進行量化分類的問題。通常聚類分析分為樣品（Q型）聚類和變量（R型）聚類。系統聚類的基本思想是:距離相近的樣品（或變量）先聚成類，距離遠的后聚成類，過程一直進行下去，每個樣品（或變量）總能聚到合適的類中。系統聚類過程是:假設總共有n個樣品（或變量），第一步將每個樣品（或變量）獨自聚成一類，共有n類；第二步根據所確定的樣品（或變量）“距離”公式，把距離較近的2個樣品（或變量）聚合為一類，其他的樣品（或變量）仍各自聚為一類，共聚成n-1類；第三步將“距離”最近的2個類進一步聚成一類，共聚成n-2類；以上步驟一直進行下去，最后將所有的樣品（或變量）聚成一類［20］。

系統聚類之前，首先要定義類與類之間的距離

式中:D為類間距；Gr為類Gp與類Gq合并成的新類；Dkr為任一類Gk與新類Gr的距離；Dkp為任一類Gk與類Gp的類間距；Dkq為任一類Gk與類Gq的類間距；Dpq為類Gp與類Gq的類間距；ap、aq、β、γ為參數，不同的系統聚類法，它們取不同的值［11］。

本文基于11個市用電消費量的灰色關聯分析結果，運用DPS16.5統計軟件對11個市的用電量與產業結構關聯度進行了定量的系統聚類分析。類間距離采用可變類平均法，間距采用卡方距離，將11個地市的電力消費水平進行量化分組。

2 結果與討論

2.1 浙江省電力消費量與產業結構發展趨勢

大量研究表明電力增長與區域經濟增長呈現正相關關系，1990—2015年浙江省全社會用電量與浙江省國內生產總值（GDP）增長趨勢如圖1，分析表明1990—1995年的“八五”期間，浙江省經濟得到快速發展，GDP增速達到平均每年18.8%，隨著全省經濟的快速發展，全社會用電量也有一個明顯的增長趨勢。1996—2000年“九五”期間，浙江省經濟總量出現增速向適度區間回落的趨勢，GDP的增長速度出現連續5年下滑的趨勢，全社會用電量增長率也出現下降趨勢。浙江省三大產業產值指數增長趨勢如圖2所示，1990—2000年浙江省三大產業產值指數增長趨勢較平穩，其中第二產業產值指數增速較快。浙江省產業結構變化趨勢如圖3所示，2000年以來隨著浙江省產業結構調整的進一步深化，浙江省第一產業比重逐漸減小，第三產業所占比重明顯上升，第二產業和第三產業產值指數增長趨勢明顯，國民經濟在結構調整中保持了較穩定的增長速度，全社會用電量與GDP的增長趨勢基本保持一致。

圖1 1990—2015年浙江省全社會用電量與GDP增長趨勢

圖2 1990—2015年浙江省三大產業產值指數增長趨勢

2.2 浙江省電力消費量與產業結構的灰色關聯動態變化

基于1990—2015年浙江省全社會用電量和3次產業生產總值，對浙江省電力消費量和產業結構的關聯度及其動態變化規律進行了分析，分析結果如表1和圖4所示。總體來看，1990—2015年浙江

圖3 1990—2015年浙江省產業結構變化趨勢

省電力消費量的變化受第二產業發展的影響最大，其次為第三產業，與第一產業的關聯度最小。進一步將26年劃分為5個時段分析浙江省電力消費量與產業結構關聯度的動態變化規律，結果表明1990—1995年浙江省電力消費量與第一產業的關聯度最高，第二產業和第三產業的影響不顯著。1996—2000年是浙江省產業結構調整的重要時期，電力消費量與第三產業和第二產業的關聯度均較密切，與第一產業的關聯度減小。2001—2005年，電力消費量與第三產業的關聯度明顯高于第二產業和第一產業，這一時期浙江省第三產業增長速度快于GDP增長速度，占國內生產總值的比重每年提高1個百分點以上；省內區域中心城市率先形成“三、二、一”產業結構。產業結構的調整也帶動了電力消費結構的變化，使得這一時期全省電力消費量與第三產業的關聯度最高。自2006年以來，浙江省推動全省產業結構由“二三一”向“三二一”轉變。特別是“十二五”期間，到2015年浙江省三次產業結構實現了從“二三一”到“三二一”的轉變，高耗能產業比重下降。這一時期全省電力消費量與第二產業的關聯度漸趨密切，關聯度逐漸增大，表明產業結構調整和工業轉型升級對電力消費量影響顯著。同時2006年以來，浙江省旅游業、服務業等新興行業和以互聯網為核心的信息經濟得到了快速發展，服務業成為浙江省經濟增長的新型動力，對浙江省GDP的增長貢獻率達到55.2%，第三產業對電力消費量的影響有較顯著提升。從5個時段的關聯度變化趨勢來看，浙江省電力消費量與第二產業的關聯度逐漸增大，與第一產業的關聯度逐漸減小，與第三產業的關聯度總體呈緩慢增長并趨于穩定的趨勢，表明浙江省的電力消費以第二產業占主導地位。

圖4 1990—2015年浙江省電力消費量與產業結構關聯度動態變化趨勢

表1 1990—2015年浙江省電力消費量與產業結構灰色關聯度

2.3 浙江省電力消費量與產業結構灰色關聯度的空間格局

基于2000—2015年浙江省下轄11個地市的電力消費量與產業結構數據，對浙江省電力消費量與產業結構灰色關聯度的空間格局和分布規律進行了分析，分析結果如圖5，結果表明各地市的電力消費量受地區經濟發展水平和產業結構的影響較顯著。基于11個地市的灰色關聯分析結果，運用系統聚類分析方法，以11個地市的用電量與3次產業結構關聯度為特征變量，對11個地市進行了Q型聚類分析，結果如圖6，將11個地市共分為5類大區。

Ⅰ類區包括杭州、嘉興、紹興和溫州，表2顯示了Ⅰ類區2000—2015年產業結構與用電量變化，這4個地市的電力消費量受第二產業發展的影響最顯著，其次為第三產業，與第一產業的關聯度最小。進一步分析產業結構發展特征表明，自2000年到2015年，4個地市的第二產業比重均顯著降低，而第三產業比重增長較多。2015年杭州和溫州的第三產業比重已高于GDP的50%，嘉興和紹興的第三產業比重也達到45%左右。產業結構的調整和第二產業比重的降低，導致4個地市的電力消費增長率顯著降低。

圖5 2000—2015年浙江省11個地市電力消費量與產業結構灰色關聯度

圖6 2000—2015年浙江省電力消費量與產業結構關聯度空間格局

表2 Ⅰ類區2000—2015年產業結構與用電量變化%

Ⅱ類區衢州和舟山兩市的電力消費量受第一產業的影響最顯著，受第三產業的影響次顯著，與第二產業的關聯度最小。Ⅱ類區2000—2015年產業結構與用電量變化如表3所示，從2000年到2015年衢州和舟山兩市的第一產業比重降低幅度較大，第二產業和第三產業比重均有增加，但電力消費量增長幅度明顯降低。

Ⅲ類區金華和臺州兩市的電力消費量同時受第二產業和第三產業的影響較顯著，而與第一產業的關聯度較小。表4顯示了Ⅲ類區2000—2015年產業結構與用電量變化，從2000年到2015年兩市的第一產業和第二產業比重均有降低，第三產業比重有較顯著的增加，到2015年兩市均形成“三二一”的產業結構，但用電量增長率沒有顯著的降低，說明產業結構的轉型升級對用電量并沒有特別顯著的影響。

表3 Ⅱ類區2000—2015年產業結構與用電量變化%

表4 Ⅲ類區2000—2015年產業結構與用電量變化%

Ⅳ類區麗水市和寧波市的電力消費量與第二產業的關系較顯著，與第一產業和第三產業的關系次顯著。2015年麗水市產業結構得到進一步優化，3次產業結構比重為8.3∶45.6∶46.1。寧波市2015年3次產業結構比重為3.6∶49.0∶47.4，經濟運行總體呈現平穩態勢。

Ⅴ類區僅包含湖州市。湖州市2015年3次產業結構比例為5.9∶49.2∶44.9，該地區從2000年以來電力消費量與第一產業和第二產業發展的關聯度較高，說明受第一產業和第二產業的影響較顯著，而與第三產業的關聯度較小。

總體來看，近15年來隨著浙江省產業結構轉型的加速，浙江省下轄11個地市用電量增長率均呈下降趨勢。受地域和區塊產業發展的影響，11個地市的經濟發展特征和電力需求變化特征呈現出明顯的空間差異。

3 結論

本文對1990—2015年浙江省電力消費量與產業結構之間的關系及其動態變化趨勢進行了定量分析，并對浙江省電力消費量與產業結構灰色關聯度的空間格局和分布規律進行了分析。主要結論如下:

（1）1990—2015年浙江省電力消費量與區域經濟發展水平呈正相關關系。

（2）1990—2015年浙江省電力消費量的變化受第二產業發展的影響最大，其次為第三產業，與第一產業的關聯度最小。在不同的時段，受經濟發展速度和產業結構調整等因素的影響，電力消費量與產業結構之間的關聯度表現出不同的特點。

（3）由于不同地市經濟發展水平和產業結構的差異，浙江省下轄11個地市電力消費量與產業結構的關聯度表現出較大的空間差異。D