中國能源高質(zhì)量發(fā)展水平的測度及空間非均衡分析

閆慶友，魏琪峰

（華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206）

黨的十八大以來，中國堅定不移推進(jìn)能源革命，能源發(fā)展邁入高質(zhì)量發(fā)展階段[1]。研究能源高質(zhì)量發(fā)展水平的測度與空間非均衡，對于能源統(tǒng)籌發(fā)展，因地制宜推進(jìn)能源革命，應(yīng)對能源安全新形勢新挑戰(zhàn)，保障經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展具有重要的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義。

如何實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展，一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注和思考的熱點(diǎn)[2]。在能源高質(zhì)量發(fā)展路徑研究方面，文獻(xiàn)[3]分析了我國2017年的能源供需情況，認(rèn)為能源價格出現(xiàn)上漲勢頭，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)一步優(yōu)化，能源體制改革取得重要進(jìn)展，提出2018年要加快推動能源發(fā)展質(zhì)量、效率、動力"三大變革"，全力推動能源進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的新時代。文獻(xiàn)[4]分析總結(jié)了我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步明確了我國新能源高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則和關(guān)鍵問題。文獻(xiàn)[5]運(yùn)用主成分分析法評價了我國能源可持續(xù)發(fā)展水平，認(rèn)為我國能源行業(yè)短期內(nèi)無法規(guī)避高能耗推動發(fā)展的模式。文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了中國能源中長期展望分析的模型體系，剖析了能源高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)涵并提出刻畫指標(biāo)。在能源發(fā)展水平評價研究方面，文獻(xiàn)[7]重點(diǎn)研究了綠色能源的發(fā)展水平，為統(tǒng)籌推進(jìn)提升中國各省區(qū)綠色能源發(fā)展水平提供較為可靠的依據(jù)；文獻(xiàn)[8]分析了工業(yè)轉(zhuǎn)型綠色發(fā)展的態(tài)勢及其對能源綠色發(fā)展的驅(qū)動作用并提出對推進(jìn)我國工業(yè)轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展的政策措施；文獻(xiàn)[9]基于PMC指數(shù)模型建立了綠色能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新政策的評價體系，對綠色能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新政策進(jìn)行了評價；文獻(xiàn)[10]構(gòu)建了長江經(jīng)濟(jì)帶能源高質(zhì)量發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系，評價認(rèn)為長江經(jīng)濟(jì)帶能源高質(zhì)量發(fā)展逐年上升,但區(qū)域發(fā)展不均衡明顯,呈"東北部高,西南部低"格局；文獻(xiàn)[11]使用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價我國能源可持續(xù)發(fā)展能力，認(rèn)為能源貧乏地區(qū)比豐富地區(qū)的能源可持續(xù)發(fā)展能力高；文獻(xiàn)[12]構(gòu)建了資源消耗、廢物排放和工業(yè)轉(zhuǎn)型3方面的工業(yè)綠色化評價指標(biāo)體系對中國工業(yè)綠色化水平進(jìn)行評價，認(rèn)為地區(qū)內(nèi)的省際工業(yè)綠色化空間差異性不斷變小，而地區(qū)間的省際工業(yè)綠色化空間差異性小幅變大。

綜上，目前能源高質(zhì)量發(fā)展水平相關(guān)研究的能源樣本還不夠全面[7]或局限于某一區(qū)域[10]、行業(yè)[12]，評價指標(biāo)也需要進(jìn)一步完善，而對我國總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平的綜合評價研究極少見，特別是對區(qū)域差距及其來源的分解分析更是鮮有研究。本文的邊際貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在四個方面：第一，以構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系為導(dǎo)向，建立了能源高質(zhì)量發(fā)展水平綜合評價指標(biāo)體系。第二，運(yùn)用投影尋蹤模型測度了2010—2017年我國省域能源高質(zhì)量發(fā)展水平。第三，運(yùn)用Dagum基尼系數(shù)及其分解方法對我國能源高質(zhì)量發(fā)展水平空間非均衡來源進(jìn)行了分解分析。第四，運(yùn)用系統(tǒng)聚類方法對我國各省能源高質(zhì)量發(fā)展水平進(jìn)行了空間分類。

一、評價指標(biāo)體系和研究方法

（一） 評價指標(biāo)體系及研究對象

本文的研究對象為中國29個省份的能源高質(zhì)量發(fā)展水平（港澳臺地區(qū)及海南、西藏兩省數(shù)據(jù)缺失，不做考慮），依據(jù)國家統(tǒng)計局的區(qū)域劃分，將研究對象分為東部、中部、西部和東北地區(qū)?；跀?shù)據(jù)可得性和準(zhǔn)確性的原則，構(gòu)建包含能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)、清潔電能替代、環(huán)境協(xié)調(diào)性、能源安全與高效4個方面共38項指標(biāo)的評價體系（見表1），作為能源高質(zhì)量發(fā)展的顯性指標(biāo)。研究原始數(shù)據(jù)選取自2018年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《中國價格統(tǒng)計年鑒》和各省地方統(tǒng)計年鑒、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量統(tǒng)計公報，時間跨度為2010—2017年。

表1 能源高質(zhì)量發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系

（二） 研究方法

1.投影尋蹤評價模型

投影尋蹤評價模型主要用于多因素影響問題的綜合評價[13]，其基本原理是進(jìn)行數(shù)據(jù)降維，并找出能反映高維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特征的投影[14]。其原理和具體步驟如下：

第一，采用極值歸一化方法對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對于第i(i=1,2,···,m)個樣本的第j(j=1,2,···,n)個 指標(biāo)xij有

第二，線性投影，構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)。將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)yij變 換為一維投影值zi j，投影目標(biāo)函數(shù)為

其中

式中：a={a1,a2,···,am}為 投影方向向量；s(a)為 投影值的標(biāo)準(zhǔn)差；g(a) 為 投影值的類內(nèi)密度；z為zi的均值；rk=|zi-zk|(k=1,2,···,m)為 兩個投影特征值間的距離；l為 密度窗寬；I(t)為單位階躍函數(shù)。

第三，求解最優(yōu)投影方向。求解最優(yōu)投影方向與求解函數(shù)Z(a)的最大值等價，本文采用梯度下降算法求解最優(yōu)投影方向向量（見表1“權(quán)重”列）。

2.Dagum基尼系數(shù)分解

為研究各區(qū)域能源高質(zhì)量發(fā)展差距的來源，以及分析組間的交叉項問題，可對測度結(jié)果進(jìn)行Dagum基尼系數(shù)分解，Dagum基尼系數(shù)G可分解為區(qū)域內(nèi)差距的貢獻(xiàn)Gin、 區(qū)域間差距的凈貢獻(xiàn)Gamg和超變密度的貢獻(xiàn)Gove三個部分[13]。

定義如下：

式中：其中vi j、vd f分別為i區(qū)域j省份和d區(qū)域f省份的能源高質(zhì)量發(fā)展水平；C為省份的個數(shù);vˉ為所有參與評價省份能源高質(zhì)量發(fā)展水平的平均值；D為劃分區(qū)域的個數(shù);Ei、Ed分 別為i區(qū) 域和d區(qū)域內(nèi)的省份個數(shù)。

二、能源高質(zhì)量發(fā)展水平的測度及分析

（一） 能源高質(zhì)量發(fā)展的時序演進(jìn)

基于上述方法對我國29個省份2010—2017年能源高質(zhì)量發(fā)展水平進(jìn)行測度（見表2），評價結(jié)果范圍在2.01~6.13。從區(qū)域水平的角度看，我國能源高質(zhì)量發(fā)展水平呈現(xiàn)出東部較高、西部次之，中部和東北相對落后的差異性。從發(fā)展水平均值來看，2010—2017年能源高質(zhì)量發(fā)展水平均值最高的省份為江蘇（5.85），最低的省份為黑龍江（2.33），發(fā)展水平居于前6位的省份分別為江蘇、浙江、安徽、四川、上海和廣東。從發(fā)展態(tài)勢看，東部地區(qū)和東北地區(qū)的能源高質(zhì)量發(fā)展水平繼續(xù)呈現(xiàn)出上升態(tài)勢，但兩者發(fā)展水平差距較大；中部和西部地區(qū)態(tài)勢平穩(wěn)趨緩（見圖1）。這是由于東部省份的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整優(yōu)化，化石能源高效利用，分布式風(fēng)光裝機(jī)不斷推進(jìn)，能源高質(zhì)量發(fā)展向好；東北地區(qū)化石能源消耗存量比重高，可再生能源增量建設(shè)潛力巨大，但能源高質(zhì)量發(fā)展水平均值仍低于全國均值；西部省份地區(qū)受益于大力發(fā)展可再生能源，水電開發(fā)和大規(guī)模風(fēng)光建設(shè)發(fā)展最為迅速，2016年西部地區(qū)依舊是全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量最多的地區(qū)，新增裝機(jī)容量占比40%，但可再生能源的消納問題亟待解決，可再生能源裝機(jī)容量需要進(jìn)一步優(yōu)化；中部地區(qū)省份去煤炭產(chǎn)能成效明顯，分布式可再生資源建設(shè)漸起。

圖1 2010—2017年中國能源高質(zhì)量發(fā)展水平變化趨勢

表2 中國29個省份能源高質(zhì)量發(fā)展水平

（二） 能源高質(zhì)量發(fā)展空間非均衡的測度與分解

1. 總體地區(qū)差距及其演變態(tài)勢

圖2 為能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距基尼系數(shù)，表示總體的能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距及其演變態(tài)勢。能源高質(zhì)量發(fā)展水平基尼系數(shù)始終位于0.3至0.4之間，表示總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距處于相對合理區(qū)間。具體來看，總體差距由 2010 年的0.34上升到 2012 年的0.37 達(dá)到階段高點(diǎn)，轉(zhuǎn)為下降趨勢，在2015—2016年略有上升，之后從2016年的區(qū)間高點(diǎn)0.39繼續(xù)下降到2017年0.38，基尼系數(shù)大體呈“M”型變化態(tài)勢。

圖2 能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距基尼系數(shù)

2. 空間結(jié)構(gòu)分解及其貢獻(xiàn)率

為進(jìn)一步研究能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的空間來源，本文從空間結(jié)構(gòu)視角，應(yīng)用Dagum基尼系數(shù)及其分解方法，將能源高質(zhì)量發(fā)展水平總體基尼系數(shù)分解為區(qū)域內(nèi)基尼系數(shù)、區(qū)域間基尼系數(shù)和超變密度，分別代表地區(qū)內(nèi)差距、地區(qū)間差距和跨群交叉程度。

圖3 為總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的空間來源及其演變態(tài)勢，以及分解后各部分對總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的貢獻(xiàn)率。從能源高質(zhì)量發(fā)展的區(qū)域差距貢獻(xiàn)率分解來看，貢獻(xiàn)率從高到低依次是區(qū)域間差距、區(qū)域內(nèi)差距和超變密度。其中，地區(qū)內(nèi)基尼系數(shù)貢獻(xiàn)率基本保持在 30%~40%。表明能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)內(nèi)差距雖表現(xiàn)出一定的波動性，但其對總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的影響比較穩(wěn)定。地區(qū)間基尼系數(shù)表現(xiàn)出上升的態(tài)勢，其貢獻(xiàn)率處于45% 左右，是三類分解基尼系數(shù)中對總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距影響最大的指數(shù)，說明能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)間差距增幅較大，是能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的主要來源，能源高質(zhì)量發(fā)展水平的區(qū)域異質(zhì)性仍然突出。超變密度統(tǒng)一表現(xiàn)出一定的波動性，但整體上變化幅度不大，其貢獻(xiàn)率呈下降的變化態(tài)勢，但在2017年又有反彈。表明能源高質(zhì)量發(fā)展水平整體水平較低 (高) 地區(qū)中出現(xiàn)了能源高質(zhì)量發(fā)展水平高 ( 低) 的省份，導(dǎo)致超變密度對總體能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)差距的影響增加。

圖3 空間來源基尼系數(shù)(線形)及其貢獻(xiàn)率(柱形)

3. 地區(qū)內(nèi)差距及其演變態(tài)勢

圖4為能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)內(nèi)差距基尼系數(shù)，代表著樣本考察期地區(qū)內(nèi)的能源高質(zhì)量發(fā)展水平差距及其演變態(tài)勢。綜合來看，東北地區(qū)的能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)內(nèi)差距較小，西部地區(qū)發(fā)展水平地區(qū)內(nèi)差距較大，中東部地區(qū)內(nèi)差距基尼系數(shù)波動幅度較大。結(jié)果反映了我國區(qū)域能源高質(zhì)量發(fā)展水平差異顯著，這是由于能源發(fā)展往往與區(qū)域發(fā)展聯(lián)系緊密，河北、山西、河南等省份和東北地區(qū)三省的能源消費(fèi)總量中煤炭消費(fèi)占比超過70%，而且存在能源利用方式粗放、清潔高效利用水平較低、單位能源產(chǎn)出效率不高等問題，轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨。長三角、珠三角是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以優(yōu)良為主，但是地區(qū)能源強(qiáng)度低，能源保障面臨較大壓力；中部地區(qū)是能源輸送通道，但區(qū)內(nèi)能源資源分布極不平衡，能源供應(yīng)小于能源需求，對外依存度較高，能源與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)亟需優(yōu)化；西部地區(qū)能源安全保障作用突出，能源資源總量豐富，但有效利用不足，亟需加強(qiáng)消納與共享發(fā)展。

圖4 能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)內(nèi)差距基尼系數(shù)

4. 地區(qū)間差距及其演變態(tài)勢

圖5為能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)間差距基尼系數(shù)，代表著地區(qū)間的能源高質(zhì)量發(fā)展水平差距及其演變態(tài)勢。東部－東北地區(qū)間基尼系數(shù)穩(wěn)中有升，說明兩地區(qū)間的能源高質(zhì)量發(fā)展水平差距在逐步擴(kuò)大，中部－西部地區(qū)間基尼系數(shù)呈“U”型上升趨勢，西部－東北地區(qū)、東部－中部、中部－東北區(qū)域間差距基尼系數(shù)在考察時間跨度內(nèi)呈波動增加態(tài)勢，西部－東部區(qū)域間差距基尼系數(shù)波動最小。這與我國的能源發(fā)展格局對應(yīng)，我國中東部地區(qū)傳統(tǒng)能源資源匱乏，能源自給率低，因此中東部地區(qū)作為我國新能源發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，以提高能源自給率，降低對外部能源的依賴度；西部地區(qū)新能源消納問題較為突出，應(yīng)適當(dāng)控制開發(fā)規(guī)模；東北地區(qū)能源生產(chǎn)和消費(fèi)以高碳化石能源為主，生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重，轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨。

圖5 能源高質(zhì)量發(fā)展水平地區(qū)間差距基尼系數(shù)

（三） 能源高質(zhì)量發(fā)展的空間分類

能源高質(zhì)量發(fā)展水平差距較大的的省份不僅加劇地區(qū)間的水平差異，進(jìn)而影響著我國總體的發(fā)展水平差異?；谝陨涎芯浚覈茉锤哔|(zhì)量發(fā)展水平不僅具有明顯的地區(qū)異質(zhì)性，還可能存在地區(qū)內(nèi)的極化現(xiàn)象。因此，為進(jìn)一步研究考察我國能源高質(zhì)量發(fā)展水平的空間依賴群集情況，采用系統(tǒng)聚類分析方法，對各省份的2017年能源高質(zhì)量發(fā)展水平進(jìn)行空間分類研究，生成的聚類樹圖顯示我國2017年各省份能源高質(zhì)量發(fā)展水平分為5類（見表3），進(jìn)一步體現(xiàn)了能源高質(zhì)量發(fā)展水平的空間不平衡。

表3 能源高質(zhì)量發(fā)展水平類型劃分結(jié)果

結(jié)果中，江蘇為唯一的能源高質(zhì)量發(fā)展超高水平省份，能源高質(zhì)量發(fā)展呈現(xiàn)高水平的省份有浙江、上海、廣東、天津、安徽、湖北、北京、四川、青海，其中大部分是東部地區(qū)省份；能源高質(zhì)量發(fā)展呈現(xiàn)較高水平的省份有遼寧、甘肅、新疆、云南、重慶、內(nèi)蒙古，其中以西部省份居多；而能源高質(zhì)量發(fā)展呈現(xiàn)中等水平和較低水平的省份有福建、山東、湖南、河南、寧夏、貴州、陜西、廣西、黑龍江、吉林、河北、江西、山西，主要是中西部地區(qū)省份。

三、結(jié)論

立足于中國能源發(fā)展現(xiàn)狀，本文應(yīng)用Dagum分解方法，基于2010—2017年29個省份的相關(guān)數(shù)據(jù)，考察了能源高質(zhì)量發(fā)展水平的演變態(tài)勢和空間分類，得到如下主要結(jié)論：

（1）從時序演變來看，中國能源高質(zhì)量發(fā)展水平總體上呈現(xiàn)出小幅波動穩(wěn)健上升的特點(diǎn)。（2）從區(qū)域來看，中國能源高質(zhì)量發(fā)展水平表現(xiàn)出東西部領(lǐng)跑，中部、東北跟跑。2017年各區(qū)域能源高質(zhì)量發(fā)展水平都維持上升態(tài)勢。（3）從空間分布格局來看，各區(qū)域能源高質(zhì)量發(fā)展存在明顯的空間自相關(guān)性，發(fā)展水平高值地區(qū)與低值地區(qū)在空間上集聚效應(yīng)顯著。（4）從區(qū)域差距來看，能源高質(zhì)量發(fā)展水平呈現(xiàn)出空間分布和演變的不均衡，總體區(qū)域差距在縮小。區(qū)域內(nèi)差距則各有不同，中東部地區(qū)區(qū)域內(nèi)差距呈下降勢，而西部地區(qū)區(qū)域內(nèi)差距呈上升勢，東北地區(qū)區(qū)域內(nèi)差距未有明顯趨勢。對于區(qū)域間而言，東部和東北地區(qū)區(qū)域間差距最大，而中部和東北地區(qū)區(qū)域間差距最小。東部和其他三個區(qū)域間的差距是目前能源高質(zhì)量發(fā)展空間非均衡的主要來源。未來隨著我國碳市場建設(shè)逐漸成熟，可在能源高質(zhì)量發(fā)展評價中考慮能源行業(yè)參與碳市場的影響，為實(shí)現(xiàn)能源又好又快可持續(xù)發(fā)展提供參考。