能源供需雙側協同綠色低碳發展研究

李善宏，呂雁琴

（新疆大學 經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830046）

一、引言及文獻綜述

改革開放以來，中國能源支撐國民經濟社會發展成效顯著，但也面臨資源環境、氣候變化等約束問題[1]。在能源供給側，風能、太陽能等新能源占比偏低[2]，化石能源開采過程環境污染嚴重等問題[3]。在能源需求側，碳排放總量、單位GDP能耗等過高[4]。基于此，國家出臺了《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《關于完善能源綠色低碳發展體制機制和政策措施的意見》等文件，闡明了能源發展的方向：供給側和需求側同時綠色低碳發展。在“雙碳”背景下，深入探究能源供需雙側綠色低碳發展的協同發展特征，為今后政策措施提供理論指導。

關于能源綠色低碳發展的研究，現有文獻主要集中于四個方面：一是能源綠色低碳發展的內涵。Luis＆Anil(2015)從綠色發展角度，認為能源綠色低碳發展是通過綠色能源發展經濟以應對氣候減排[5]。李劍波(2016)從可持續發展角度，將其定義為利用技術、政策等方式，提升能源效率，增加新能源比重，最大限度減少二氧化碳排放[6]。范英、衣博文(2021)從能源轉型的角度，將其定義為新能源逐步替代傳統能源的一種狀態[7]。二是能源綠色低碳發展的測度。李彥普(2020)從能源生產結構、消費結構、節能降耗等五個維度構建了綠色發展指標體系[8]。鎖箭、湯瑞豐(2020)從綠色生產、消費、投資、減排四個維度構建指標體系[9]。董會忠、趙艷敏(2021)從經濟驅動、能源消費、環境規制等維度構建指標[10]。三是能源綠色低碳發展的協調性研究。林伯強等(2022)從能源供需雙側協同發展視角研究了發展中存在的問題并提出對策[11]。四是能源綠色低碳發展的影響因素。現有文獻分別研究了政府干預[12-14]、經濟發展[15]、城鎮化(Urban)[16]、對外發展(Foreign)[17]、創新(Rd)[18]等對能源綠色低碳發展的影響。五是能源綠色低碳發展的路徑。現有文獻分別從新能源替代[19]、能源生產和加工提質增效[20，21]、資源稟賦[22]、供需協同[23，24]等方面進行了分析。

通過文獻梳理，發現能源綠色低碳發展的研究尚有以下不足：第一，以往主要從單一方向或者整體性研究能源綠色低碳發展，尚無文獻定量研究能源供給側、需求側綠色低碳發展步伐是否匹配。第二，尚沒有挖掘能源供給側和需求側綠色低碳協同發展歷史趨勢、空間分布上的差異以及收斂性。

基于以上分析，文章邊際貢獻如下：一是測算了能源供給側、需求側綠色低碳發展的耦合協調度。二是考察了能源供需雙側協同綠色低碳發展演變趨勢和空間差異性。三是通過收斂模型，考察耦合協調度是否具有收斂性，并進一步探究影響收斂性的因素。

二、研究方法與數據來源

1. 研究方法

（1） 綠色低碳發展的指標體系構建

《關于完善能源綠色低碳發展體制機制和政策措施的意見》（簡稱《意見》） 指出能源綠色低碳發展需要從能源供給、需求同時進行革命，加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系。基于上文討論，結合《意見》，文章從清潔、低碳、高效三個維度構建能源供需雙側綠色低碳發展系統，如表1 所示。

表1 能源供需雙側綠色低碳發展指標體系

（2） 熵權法

多數學者認為客觀賦權法更具科學性與合理性，故文章采用熵權法賦值權重。

一是標準化處理。

式中：Yij是標準化后的指標值；Xij為第i(i=1，2，…，n)樣本的第j(j=1，2，…，m)個指標的數據；Xjmax是Xj的最大值，Xjmin是Xj的最小值。

二是賦值權重。

三是測算綜合值。

采用多指標線性加權求和法計算得出綜合得分：

（3） 耦合協調度模型

兩個系統的耦合度模型：

耦合協調度模型表達式為：

式中D12為耦合協調度值，值域0～1。T12為綜合評價指標，α、β 為待定的權重，且α+β=1，依據現有研究以及中國能源對外依存度情況，文章α 取0.4，β 取0.6。借鑒范秋芳和劉孜的研究[25]，D 值采用均勻分布法進行劃分，見表2。

表2 耦合協調關系類型劃分

（4） Kernel 密度估計

假設D1，D2，D3，…，Dm分別是m 個省份的能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度隨機變量，且滿足獨立同分布的條件，f(X)為D 的概率密度函數。耦合協調度的密度函數可表示為：

式中m 為省份個數，d 是均值，h 為帶寬，K()為密度函數。

（5） Dagum 基尼系數

Dagum 基尼系數是測量地區差異常用的方法。Dagum 計算公式如下：

其中，K 代表區域數量，n 為省份數量。yji表示地區j(h)內部i(r)省份的耦合協調水平。u 表示所有省份的均值。基尼系數取值越大，代表省份間發展越不平衡。

3套廢氣處理裝置運行良好，自動化程度高，吸收塔、洗滌塔、FRP管道表面光滑平整，無纖維裸露，未出現滲漏、開裂、變形等其他腐蝕破壞現象，廢氣處理效果符合指標要求，發揮了環保設施的功能，保證了項目的順利運行。

因篇幅的限制，地區內差距、地區間差距、超變密度的計算公式和詳細分解步驟查閱Dagum(1997)的論文。

（6） 空間收斂模型

能源綠色低碳發展可能出現空間相關性，基于此，文章構建三類空間模型，具體形式如下：

公式(13)、(14)、(15)分別為空間自相關、空間誤差、空間杜賓模型。β 是收斂系數，ρ 是空間滯后系數，Wij是空間權重矩陣，μi為地區固定效應，υi為時間固定效應。εit是誤差項，Xit表示控制變量。依據現有的研究，控制變量選擇經濟發展(GDP)、固定資產投資(Inv)、城鎮化(Urban)、產業結構調整(Indus)、創新(Rd)、對外發展(Foreign)、數字化(Digital)。

2. 數據來源

文章選取的數據主要來源于歷年《中國能源統計年鑒》《中國電力統計年鑒》 《中國統計年鑒》 《中國環境統計年鑒》以及各省份統計年鑒等相關資料。部分缺失數據采用均值插補方法補齊。

三、耦合協調度的分布動態

1. 整體特征

從表3 以及圖1(a)可以看出，能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調水平變化呈現以下特征：第一，中國能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度值0.445～0.564 之間，整體偏低，尚處于勉強協調階段。這是因為目前中國能源結構以化石能源為主，風能、光能等清潔能源正處于初期發展階段；第二，耦合協調水平穩步上升，這主要得益于技術進步；第三，耦合協調度變化呈現階段性差異特征。2010—2015 年增速較慢，2015—2020 年增速較快，這說明“十三五”期間國家開展的能耗雙控行動，遏制了“雙高”項目的盲目發展，效果明顯。

圖1 中國能源供需雙側綠色低碳發展協調度走勢

表3 中國能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度等級

2. 地區特征

圖1(b)、表4 表明能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度呈現異質性特征。首先，從耦合協調值大小看，東、西、中部地區依次遞減。這與東、西部地區新能源發展較快有關，東部地區海上風電、核電為代表的新能源發展迅速，西部地區風電、光電、水電快速發展。其次，從階段性來看，“十三五”期間西部地區增速放緩，這主要因為西部地區的新能源發電消納受限。中國能源消費主要集中于東部地區，西部地區新增的風電、光電、水電等新能源主要消費端在東部地區，配套的儲能發展緩慢、跨區域運輸通道建設滯后等影響了西部地區新能源消納能力。

表4 分地區能源供需雙側綠色低碳發展的耦合協調度

3. 分布動態特征

圖2 中的(a)(b)(c)(d)分別為全國和分地區耦合協調度的核密度曲線圖。從圖2(a)可以看出，2010—2020 年耦合協調度的核密度曲線隨時間波峰右移、波高變高，這說明耦合協調性水平的地區差異在逐步縮小。從圖2(b)(c)(d)可以看出：東部地區波峰為雙峰，波高由高到底，這說明東部地區各省份耦合協調度的差異逐步擴大；中部地區波高由低到高，這說明中部地區各省份耦合協調度的差異逐步減小；西部地區波峰右移、波高變化較小，說明西部地區各省份耦合協調度的差異基本穩定。

圖2 能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度Kernel 密度估計

四、耦合協調的空間差異與分解

文章利用Dagum 基尼系數進一步研究能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度在東、中、西部地區間的差異以及隨時間發展的變化趨勢。

1. 總體差異

表5 內的第2～5 列顯示耦合協調度總體差異及各分解部分的貢獻率。可以看出，區域間差距貢獻率最大，年均達38.56%，是總體差距的主要來源，這主要是能源綠色低碳發展水平更容易受地方經濟發展水平影響，而地理位置優勢在很大程度上影響區域經濟發展，所以能源綠色低碳發展差異呈現出明顯的地理特性。超變密度次之，年均達31.09%；區域內差距最小，年均30.35%。從時間趨勢上看，總體基尼系數呈現穩中有降的特點。這主要因中國政府實施了“能耗雙控”，中、西部地區通過政府行政手段強制淘汰或者遏制高耗能、高污染的企業和行業，使得中、西部地區省份的能耗強度下降明顯。

2. 區域內差異

表5 的第6～8 列為耦合協調度的區域內差異，其異質性特征明顯。東部區域內的基尼系數最大，年均值0.066，呈先上升后下降趨勢，說明東部區域內差異先增大后縮小；中部區域內基尼系數次之，年均值0.057，呈下降趨勢；西部區域內基尼系數最小，總體平穩。出現地區異質性的原因是，東部地區內各省份之間新能源發展差異較大導致基尼系數較大，中部地區煤炭大省如山西產業轉型顯著進而降低了省份差異。

表5 能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度的基尼系數分解結果

3. 區域間差異

表5 的第9～11 列為區域間差異。從基尼系數值大小來看，東部—中部的區域間差異最大，中部—西部次之，東部—西部最小。這是因為在能源供給側，東部地區依靠大力發展海上風能和核能，西部地區風能、太陽能發展迅速，而中部地區新能源發展較為緩慢，而在能源需求側東、中、西部地區綠色低碳發展差異較小。從時間趨勢來看，東部—中部的區域間基尼系數呈現先上升后下降的趨勢，年均下降速度為0.866%。西部—東部的區域間基尼系數時間變化趨勢表現為整體平穩，穩中有降，年均降速0.495%。

五、收斂性分析

1. 空間相關性的檢驗

為檢驗能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度是否具有空間性，需進行莫蘭檢驗。根據耦合協調度測算出的全局Moran's I 指數如表6 所示。可以看出，Moran's I 指數均顯著且為正值，說明能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度會受到臨近地區的影響。

表6 能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度的Moran's 指數

2. 收斂性分析

（1） 整體空間收斂分析

從前文分析可知，能源供需雙側綠色低碳發展的耦合協調度具有空間性，故文章進一步用空間收斂模型研究耦合協調度是否具有收斂性以及造成收斂的影響因素有哪些。文章通過LM 檢驗，支持空間誤差模型，以空間誤差模型為基礎結合鄰接矩陣的空間收斂回歸結果如表7 所示：ρ 的回歸系數顯著為正，說明能源供需雙側綠色低碳發展的耦合協調度具有正向空間性，驗證了Moran's I 指數的檢驗結果。

表7 的第2～4 列為鄰接矩陣下三種空間模型的回歸結果，其中Di，t-1在空間誤差模型的回歸系數為-1.395，通過了1%的統計檢驗，說明存在空間收斂。SAR 模型的回歸結果也支持存在空間收斂。為使檢驗更加穩健，將鄰接矩陣替換為地理距離矩陣再次回歸，結果如表7 的第5～7 列所示，Di，t-1的回歸系數依然為負且顯著，證明了結論的穩健性。

表7 的控制變量中，各控制變量對收斂影響不同。經濟發展水平(GDP)對能源供需雙側綠色低碳發展的耦合協調度產生正向效應，促進收斂，符合環境庫茲涅茨曲線理論。固定資產投資(Inv)顯著負向影響耦合協調度，阻礙耦合協調度向高值收斂，這是因為固定資產投資建設及運行均大量耗能，當產能過剩時，地方政府會默許高耗能產業投資。城鎮化(Urban)對耦合協調度負向影響、抑制收斂，這是因為目前中國城鎮化質量較低，人口集聚對節約能耗的正向作用尚未凸顯。產業結構調整(Indus)正向影響耦合協調度，這是因為中國第三產業產值比重在逐步上升。對外開放水平(Foreign)、人口規模(People)均顯著正向影響耦合協調度及收斂。技術創新(RD)、數字化(Digtal)對耦合協調度及收斂影響不顯著，這可能是技術創新與數字化的作用尚未顯現。

表7 空間收斂模型的回歸結果

（2） 分地區收斂性分析

表8 可看出，東、中、西部地區的Di，t-1回歸系數均在1%的水平上顯著為負，說明耦合協調度在不同地區依然存在收斂。從λ 系數回歸結果可看出，中部地區耦合協調度呈現空間收斂，而東、西部地區只存在普通收斂。從收斂的速度來看，東部地區明顯高于中、西部地區。出現該現象的原因是東部地區在能源需求側、供給側綠色低碳發展均優勢突出。

表8 分地區空間誤差模型的回歸結果

六、結論與建議

文章運用耦合協調度模型、Kernel 密度、Dagum 基尼系數和空間收斂模型分析了能源供需雙側綠色低碳發展的耦合協調度動態演化和收斂性，主要結論如下：

第一，能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調水平總體穩步上升，但是協調水平依然較低，處于勉強協調狀態。“十三五”期間綠色低碳發展耦合協調度增速高于“十二五”期間。

第二，耦合協調度地區異質性特征明顯。東、西、中部地區協調度依次遞減，但是耦合協調性水平的地區差異在逐步縮小。從Dagum 基尼系數分析結果來看，能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度不平衡主要來源于區域間差異。區域內差異呈現東、西部和中部地區依次遞減。

第三，能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度具有正向空間相關性，且存在收斂現象。全國及東、中、西部地區均存在顯著的收斂過程，不同地區收斂的影響因素不同。

依據上述結論，提出提升能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調水平，促進碳達峰碳中和的建議。

第一，完善能源市場體制機制，促進新能源發展。構建全國統一的電力市場，降低電力跨省、跨區域流動阻力。改革電價形成機制，增強電價感知市場變化的彈性。進一步提升新能源消納監測預警能力，及時準確研判新能源消納能力，破除新能源發展在體制機制上的障礙。

第二，推動能源供需雙側協同綠色低碳發展。能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調水平較低的中部地區，如山西省應強化煤炭清潔高效利用，河南、湖北、湖南、安徽等省份應重點加強產業結構調整。能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度高的東部地區應進一步推動數字化對能源消費綠色低碳發展的驅動作用，同時穩步推進沿海核電和海上風電建設，實現能源供需雙側綠色低碳發展實現更高的耦合協調水平。西部地區應抓住新型城鎮化建設的有利契機，促進城市群一體化發展，提升能源利用效率。

第三，充分利用能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度的空間正向作用。通過政策引導和市場機制的“指揮棒”作用，發揮能源供需雙側綠色低碳發展耦合協調度較高的省份和地區的空間溢出效益。在東、中、西部地區之間以及地區內部的各省份之間建立合作機制，形成能源供給資源互補、能源污染協同治理、能源清潔利用技術共享的局面。