能源轉型與京津冀協同發展的相關性研究

孫干 黃韌 高楊鶴

1 北京節能環保中心 2 華北電力大學電氣與電子工程學院 3 國家電網公司華北分部

推動京津冀協同發展是一個重大國家戰略，要在交通一體化、生態環境保護、產業升級轉移等重點領域協同發展。據統計，2021年京津冀地區人口與GDP 全國占比分別為7.8%與8.26% ，龐大的人口數量與經濟體量對應著高額的用能需求，2021年京津冀區域能源消費總量高達47899 萬噸標準煤，占全國能源消費總量的9.1%。綠色發展水平持續提升，2021年京津冀區域可再生能源開發利用總量占能源消費總量達到8.8%。能效水平（0.50tce/萬元）低于全國平均水平（0.46tce/萬元），與長三角（0.22tce/萬元）和珠三角地區（0.24tce/萬元）相比還有較大差距。近年來，大量學者對京津冀區域協同發展進行了研究，但大多數聚焦于協同發展機理、協同發展障礙以及京津冀區域協同發展的環保效應等方面，對能源轉型與區域協同發展相關性及協同發展關鍵領域的研究較少。本文將通過能源轉型與京津冀協同發展的相關性定性分析和基于STIRPAT 模型的定量分析，明確協同發展的關鍵領域，為實現京津冀協同發展目標提供理論支撐，并提出相應措施建議。

1 能源轉型與京津冀協同發展的定性分析

京津冀協同發展是一個系統的工程，根據區域經濟學理論，交通一體化可以降低運輸成本，加速產業從集聚走向分散，推動產業升級轉移，而產業升級轉移又會促進區域資源配置優化，推動經濟增長與人口轉移，并帶來環境的改善。這表明，京津冀協同發展的最終目標是促進經濟增長、環境優化及人口轉移。

如圖1 所示，能源轉型與京津冀協同發展的三個重點領域彼此關聯、相互影響，京津冀協同發展推動能源轉型，能源轉型支撐京津冀協同發展。交通一體化和產業升級轉移將分別通過提高交通電氣化率和優化能源消費結構來提升終端消費電氣化率。而電氣化率的提升，不僅可以降低能源強度，還會促進經濟增長。而在生態環境改善方面，京津冀協同發展對各行業的能源結構和能源效率提出了比以往更高的要求，從而加快推動可再生能源開發利用。反過來，能源轉型也是實現京津冀協同發展的最終目標(經濟增長與環境優化)的重要手段。

圖1 能源轉型與京津冀協同發展的內在聯系

2 能源轉型與京津冀協同發展的定量分析

京津冀協同發展從本質目標又可概括為：經濟增長、環境保護與人口遷移。為了進一步定量分析能源轉型與京津冀協同發展的相關性，本文基于STIRPAT 模型對相關變量進行回歸分析。

可拓展的隨機性的環境影響評估模型（STIRPAT 模型）應用于經濟發展、環境保護及能源轉型等領域。本文STIRPAT 模型拓展為式（1），對京津冀地區2000—2021年相關數據進行回歸分析，具體變量取值及含義如表1 所示。其中，C為環境壓力，A 為工業生產總值；P為居住總人數；I為能耗強度；S為清潔能源裝機占比；B為一次電力消費總量；a是該模型的系數，b、c、d、f、g是各個因素的變量指數；e 是誤差項。

表1 變量取值及含義

對STIRPAT 模型取對數得等式（2）再取微分的等式（3），由等式（3）可知b、c、d、f、g為相應彈性系數。由于對非平穩的時間序列數據直接建模會產生偽回歸現象，本文依次對相關變量進行單位根檢驗后發現lnI與lnP為平穩序列，其余變量均為一階單整。因為數據不平穩進一步運用Johansen 協整方程進行協整檢驗后發現在0.05 的顯著性水平下，Trace 檢驗共得出4 個協整關系，可判斷時間序列數據存在長期關系。在此基礎上將式（3）作為回歸方程進行回歸分析后，得到回歸結果如表2 所示。

表2 初步回歸分析結果

從回歸的擬合結果來看，擬合優度R2=0.84，接 近 于1，F-statistic=12.58＞=F0.01(5,12）5.064，prob 接近于0，模型精度超過99%的準確度。1nA，1nI，1nP，lnB 及常數項均通過了1%的顯著性水平檢驗，lnS 通過了78%的顯著性水平檢驗，方程的顯著性水平及擬合效果良好，因此回歸方程為:

在多元線性回歸方程模型中根據Cond.No(條件數)來判斷該模型是否存在多重共線性問題，根據上表7 所示，Cond.No(條件數)較大，各變量數據之間存在多重共線性問題，運用多元線性逐步回歸分析，得到以下4 個模型為:

式(6)中不考慮京津冀常駐人口總數、能耗強度、清潔能源裝機占比及電力消費總量，只有工業GDP 一個自變量，運用軟件對其進行回歸后得出

F-statistic=4.498＞F0.05(1,16）=4.494，超過95%的可信度，且t檢驗的顯著性水平較好，因而用工業GDP 解釋碳排放基本可行。但擬合優度僅為0.219.模型精度有待提高。

式(7) 中不考慮京津冀常駐人口總數、能耗強度、清潔能源裝機占比，采用工業GDP 和電力消費總量兩個自變量，F-statistic=4.804＞F0.05(2,15）=3.682，超過95%的模型精度，且t 檢驗的顯著性水平較好，擬合優度為0.39 得到進一步提高因而用工業GDP 與電力消費總量解釋碳排放基本可行。

式(8)中不考慮京津冀常駐人口總數與清潔能源裝機占比，采用工業GDP、電力消費總量及能耗強度三個自變量，F-statistic=7.609＞ =5.564，超過99%的模型精度，且t檢驗的顯著性水平較好，擬合優度為0.62 得到進一步提高因而用工業GDP、電力消費總量與能耗強度解釋碳排放基本可行。式(9) 中不考慮清潔能源裝機占比，采用工業GDP、電力消費總量、能耗強度及京津冀常駐人口總數四個自變量，F-statistic=14.60＞F0.01(4,13）=5.205，由于模型精度較高，超過99%的可信度且所有變量顯著性均超過99%，擬合優度為0.818，比較優秀。因而用工業GDP、電力消費總量、能耗強度及京津冀常駐人口總數來解釋工業碳排放可行。表明工業GDP 提高1%，碳排放增加2.47%；能耗強度降低1%，碳排放降低4.34%；電力消費提升1%，碳排放降低2.8%；常住人口增加1%，碳排放增加15.09%。

為了進一步解釋能源轉型對經濟系統的影響，通過移項后得到（11），工業碳排放增加1%，工業GDP 增加0.4%；電力消費提升1%點，工業GDP 提升1.13%；能耗強度降低1%，工業GDP 會增加1.76%；常駐人口增加1%，工業GDP 會減少6.11%。

如果減少一定模型精確度引入清潔能源裝機S 這一變量。如（12）所示，變量的結果趨勢大同小異，清潔能源裝機每增加1%，碳排放會減少0.52%，工業GDP 會增長0.22%，通過分析可知當前清潔能源裝機對工業GDP 及環保方面的影響力相對較小。

考慮到京津冀協同發展的核心目標是經濟增長與環境保護，進一步移項得（13），通過（13）看出如果想要保持經濟增長與節能減排的基礎上，會一定程度上要求加大能源轉型力度（提升可再生能源占比與電力替代消費）、推動產業升級（降低能耗強度）、降低人口數量。

3 結論與建議

基于STIRPAT 模型分析后得出：工業GDP 提高1%，碳排放增加2.47%；能耗強度降低1%，碳排放降低4.34%；電力消費提升1%，碳排放降低2.8%；常住人口每增加1%，碳排放增加15.09%。清潔能源裝機增加1%，碳排放會減少0.52%。對此，在京津冀地區人口總數量保持不變的情況下，應從提高區域可再生能源裝機占比、實施能源消費電氣化及降低能耗強度這三方面推動能源轉型，以實現區域環境保護和產業升級。

為促進京津冀協同發展的戰略目標實現，建議京津冀各區域結合本地資源稟賦條件和產業現狀，合理制定能源轉型發展規劃，創新推動機制，聚焦綠色低碳科技前沿技術，大力推動風電、光伏、氫能、儲能、新型電力系統建設，深入開展工業領域、建筑領域、交通領域的電力替代和節能改造，并做好工業領域二氧化碳高效捕集和資源化利用。