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论文相关方法-xx省能源消费结构的时空演变及影响因素研究

2021-07-07 12:00:01
作者:杭州千明

论文资讯新闻-xx省能源消费结构的时空演变及影响因素研究

  伴随着中国特色社会主义的建设的不断推进,推动生态文明建设,发展绿色经济愈加重要,也成了各地工作的焦点。而山东省作为能源消费大省,对山东省能源消费结构的分析对推进山东省经济绿色发展,促进山东省产业结构升级具有重要意义。本文对山东省能源发展现状及能源消费现状进行了分析,利用变异系数及泰尔系数分解法探究了山东省能源消费的区域差异,引入重心模型,将能源消费与经济发展相耦合,从时间及空间的角度探究了山东省能源消费结构的时空演变特点。使用Eviews软件对影响山东省能源消费结构的影响因素研究,并结合山东省能源消费的特点及现状,提出优化山东省能源消费结构的适用性建议。

  1.1选题背景及意义

  1.1.1选题背景

  能源对民众,企业,乃至一个国家都具有重要的战略意义,能源的生产与消费能够为一国人民生活水平的提高,社会生产力的发展以及一国综合国力的提升做出重要的贡献。人均能耗已然成为衡量一国经济发展和人民生活水平的重要标志,人均能耗的多少直接反映了一个国家社会的富裕程度。在世界能源供需形式发生巨变的今天,各个国家之间的能源贸易及能源合作越来越密切,而我国作为世界第一大能源消耗国,能源开发及生产规模巨大,且对国外能源具有较高的依存度,各国之间经贸的紧密联系与优势互补使得能源输出国主动切断能源供应的可能性大大降低,随着信息技术和社会社会生产力的快速发展,能源价格变动所能带来的世界经济的波动已经越来越小。但世界能源供需格局不平衡的进一步加剧,使得能源在支持着世界各国尤其是发展中国家快速发展的同时,带来的气候变化以及能源环境问题也愈发严重,能源安全问题也日益多元化。我国也在推进经济稳步发展的同时,重视能源结构的优化以及生态资源的可持续发展。我国2005年发布了《中华人民共和国可再生能源法》,并于2009年12月进行了修正,对国家能源安全,能源可持续发展及环境保护等方面做出了相应要求,对推进太阳能,风能,水能等可再生清洁能源的发展具有重要的意义。除此之外,就环境保护方面,我国对环境影响评价体系有明文规定以及《中华人民共和国环境保护法》的颁布更是为推进我国建设资源节约型,环境友好型社会提供的有力的支持。

  据2020年全国能源会议上的最新数据,2019年是习近平总书记提出能源安全新战略的五周年,在全国各地政府及企业人民的共同努力下,全国原油产量1.91亿吨,扭转了连续三年的持续下滑态势,天然气管网互联互通重点工程建设29项,煤炭优质产能持续释放,年产量120万吨以上的煤矿区占比达到了四分之三,我国跨区输电电压等级达到了1100千伏特,稳定供电能力得到进一步提升,能源行业呈现了稳中求进的发展态势,新年伊始,各地已经陆续召开两会,在我国污染防治攻坚战取得重大进展的背景下,推动生态建设也成了各地的焦点。能源行业的发展对推进生态文明建设及绿色经济的工作进程至关重要,因此了解山东省能源消费结构及发展现状,对作为我国能源消费需求大省的山东省的产业结构升级及经济质量的提升具有不可替代的作用。

  1.1.2选题意义

  本文选取山东省2005年至2017年各市区的能源生产与消费数据,结合重心理论,探究了2010年至2017年间山东省能源消费重心的移动路径及规律,并寻找引起重心移动的因素,来揭示能源消费结构的时空演变规律。此外,本文将经济发展情况与能源消费所结合,通过将经济重心与能源消费重心进行耦合分析,结合山东省各市区的地理坐标,定量的分析了能源消费重心的移动轨迹及规律,揭示了所选时间区间内山东省能源利用效率的变化规律,通过区域间差异的对比分析,为各市区内及各市区之间协调能源消费及生产总量,缓解能源供需不平衡的矛盾具有积极意义。

  本文旨在通过对山东省能源消费结构变化规律的探究,发现山东省能源结构存在的不合理之处,结合能源生产情况,经济发展水平,科学技术水平,产业结构等方面对影响山东省能源消费结构的因素进行实证分析。旨在通过对影响能源消费结构变动的因素的探究了解,结合山东省能源发展现状,为优化能源利用效率及消费结构,以及推进能源战略高效顺利的展开提供具有针对性且有效的建议。

  1.2文献综述

  1.2.1国内研究综述

  (1)能源结构时空演变的研究

  我国学者大体从时间角度及空间角度对有关能源消费结构的变迁的论题进行了研究。对能源结构在时间上的演变规律的探究大多是通过对时间序列数据进行分析,张文峰[1](2019)借助非希望产出超效率SBM模型对我国沿海省市的能源效率进行了测算并进行比对分析,得出中国沿海地区各省市的能源效率整体呈缓慢下降趋势,但总体差距拉大.其中,上海、广东两地区始终处于能源效率的较高层次;冯梅[2](2019)结合新中国成立70年以来能源消费结构情况的基础上,结合因子分析法构建了质量指标、效率指标、动力指标、社会资源利用指标等衡量体系,探究了能源消费结构与经济发展质量之间的关系;张慧楠[3](2018)基于2000—2015年中国省域面板数据,建立我国产业结构变动与能源消费的空间计量模型,探讨了我国产业结构变动对能源消费的空间效应。

  在能源消费结构的空间结构变迁的研究方面,赵春玲[4](2019)在对中国能源利用效率的分析研究过程中,指出可能存在由于经济发展水平,产业的空间集聚以及要素资源等引起的空间自相关问题,并将空间变量引入空间计量模型中进行差异分析,得出我国整体及各区域工业能源效率处于上升趋势,并且区域工业能源效率表现出与其经济发展水平相似的区域递进关系,各省份与其临近省份之间的工业能源效率具有正向关联性;张文峰[5](2019)采用自然断点法将能源效率数值分为4个等级,在空间分布的角度归纳分析我国十一个沿海省市能源效率的特点,揭示了能源利用效率的空间等级特征与区域经济发展之间的关系。

  (2)关于能源结构优化研究

  国内学者对于能源结构优化这一研究内容的文献诸多,研究方法大致归为以下几类。通过对能源生产结构与能源消费结构一致性对比研究,来挖掘能源结构现存不合理之处,从而提出优化建议。凌俊斌[6](2018)从能源供需的均衡情况,能源行业发展现状与社会发展环境之间的适配程度的角度对能源经济与能源结构间的相互作用,从而得出我国能源结构存在储产结构性矛盾,单位产出能耗高,能源消费带来环境污染问题严重等现状,并据此现状提出建设性优化意见。通过探究影响能源消费结构的因素,借助模型得出相关指标的关联强度,进一步得出优化能源结构的建议。郭军[7](2016)以经济增长与能源消费为研究对象,借助灰色关联法,从定量分析的角度对两者进行了关联性分析,得出山东省经济增长过度依赖于煤炭消费,且对煤炭资源的利用效率不高,并指出在低碳经济发展的趋势下,电力和石油消费在山东省能源消费中的比重会逐步突显,提出了加快产业结构调整、加快能源消费结构优化、实施天然气产业发展、学习国外先进技术和管理经验等可有效解决实际问题的措施。宋杰鲲[8](2019)建立SD流程图对山东省能源消费碳排放进行模拟仿真预测,在变量体系的构建方面,综合考虑到了现存文献的研究成果,并结合能源行业发展与社会发展情况之间存在的相互作用,对变量体系进行了补充及完善,加入了衡量城市化发展程度等反映社会经济发展情况的指标,旨在给出一条与山东省发展规划目标相契合,且具有执行性的发展路径。谢地[9](2019)采用中介效应模型探究了人口城镇化、产业城镇化和土地城镇化对能源消费总量及其结构影响的传导机制,结合1995年至2014年的省际面板数据,从实证角度验证中介效应,最后得到相关结论与政策启示。

  (3)能源重心类型

  也不乏国内学者将重心理论运用到经济发展及能源消费变迁规律的研究当中,国内学者对能源重心的刻画基本归为以下类型。对能源消费总量重心的移动规律的探究,王维华[10](2015)量化分析了1986-2013年我国经济重心与能源消费重心的演化轨迹,得出我国经济与能源消费空间分布极不均衡,东南方向均占很大比重,东南沿海地区能源利用效率比西部地区高。对能源强度重心的移动规律的探究,王韶华[11](2018)依据能源强度的标准化值分析了2007-2015年京津冀的能源强度时空格局演变,不仅对能源强度重心本身的的演变轨迹进行了探究,还综合分析了可以对能源强度产生作用的因素的变动情况,通过对工业重心,能源消费重心,FDI重心等的演变轨迹探究,达到对引起能源强度重心变化原因的深层次探究。对电力生产重心演变轨迹的研究,宋杰鲲(2019)以可再生能源电力生产重心为研究对象,通过建立相应的模型在了解该重心演变轨迹的基础上,对引起重心迁移的因素进行分解,且对各地区的贡献程度进行分析,以便于得出有利于发展可再生能源且符合各地区发展现状的可行路径。对能源消费碳排放重心的移动规律的探究,温雪颖[12](2018)使用时间序列曲线估计演化晋陕蒙地区能源消费碳排放重心的变化趋势,计算其重心的移动距离,最后利用相关分析法分析能源消费碳排放重心空间格局变化的影响因素。本文正是在前人的研究基础上,将重心理论与山东省能源总量及能源强度联系起来,探究山东省能源生产与消费重心以及能源强度重心的变动规律,分析驱动重心变动的因素,为优化山东省能源消费结构提出建议。

  1.2.2国外研究综述

  (1)能源消费的时空演变研究

  与国内学者相似,国外学者在该论题的研究上普遍采用的方法为:有关时间层面的研究,主要通过数理模型对相应研究区域某一时间区间内该地区的能源消费数据进行整理分析,得出在该时间段内能源消费的变化规律及特点。在空间角度的研究,则大多通过空间计量模型来对能源消费在空间上的集聚,分布,演变特点进行分析研究。Khan[13](2015)构建天然气消费计量模型,利用有关天然气消费的历史数据对该模型进行拟合,并使用该模型对巴基斯坦天然气行业未来的收入及发展情况进行了仿真预测。Gregg[14](2009)通过对北美每月碳排放量的变化及各地区碳排放量的贡献程度进行研究,得出该研究区域碳排放量存在由西向东,由南向北递增的变化规律。Dagher[15](2012)在研究消费者对天然气的消费行为的过程中,通过建立动态弹性模型对天然气的动态弹性进行分析讨论,并引入空间变量对该论题进行了分析。

  (2)能源消费结构变化及影响因素研究

  对能源消费结构的研究可为合理分配、利用能源提供科学依据,为搞好能源供需平衡奠定基础。国外学者在能源结构变化及对影响能源结构变动的因素方面有很多研究。Yuan Hu[16](2018)使用进化树模型分析了全球能源消费结构的演变,模型的视觉结构为理解和分析潜在趋势提供了新的视角。Zhi Fu mi[17](2015)基于投入产出模型开发了一个优化模型,以研究北京产业结构调整对能源消耗和二氧化碳排放的潜在影响。Chor Foon Tang[18](2016)以越南的能源消费以及国民产出在研究时间区段内的数据为基础,使用协整检验及格兰杰因果检验得出两者之间存在单向因果关系的结论。Giray Gozgor[19](2018)使用增长模型来分析可再生能源和不可再生能源对OECD国家经济增长的影响。研究发现,不可再生能源和可再生能源消耗与经济增长率呈正相关。Muhammad Shahbaz[20](2018)使用分位数方法测试了中国,美国,俄罗斯,印度,日本,加拿大,德国,巴西,法国和韩国的能源消耗与经济增长之间的关系。结果表明,经济增长与能源消费之间存在正相关关系,不同国家的经济状况也存在差异。吴德胜[21](2018)将系统动态模型与地理信息系统相结合,对北京的能源,环境和经济系统进行了分析,并明确讨论了经济,能源与环境之间的相互作用以及主要影响因素的影响。

  1.2.3文献评述

  国内外学者在利用重心理论对能源消费的时空演变等相关论题的研究方面的专著逐年增加,是对重心理论的应用范围的进一步扩大,伴随着众多学者对能源结构变迁以及驱动内因的深入研究,使得相关的数学与空间计量模型愈加成熟,研究方法更加多样化和精细化,这无疑为推动能源产业的发展,提高能源效率,驱动能源生产结构与消费结构的变迁提供了积极的理论支持。

  虽然国内外学者对于能源结构的时空演变及优化研究方面丰富了理论基础,并在相关领域有所应用并取得成就,对于后续的研究有很大的参考价值,但现存的大部分文献主要以能源消费总量为基础构建能源重心并刻画其变迁轨迹及规律,而在现实的生产生活中,各省市及区域的能源消费结构及能源行业的总体发展情况呈现巨大差异,能源资源丰富的地区能源行业相对于资源匮乏的地区更加繁荣,同理不同地区的经济总量,资本,劳动,技术等生产要素对该地区的能源生产及消费结构都会产生极大的影响。将社会发展及经济因素等与能源消费重心的移动情况相结合可更全面的了解所研究区域的能源发展情况,有利于结合目标地区的基本情况,因地制宜的制定合理有效的能源消费结构的优化方案,更好的推进生态文明建设及绿色经济的发展。

  本文从时间和空间两个角度对山东省能源生产及消费结构进行分析,在时间角度主要是对2010-2017年山东省各市区能源消费量及能源消费结构的变迁进行研究,在空间角度,考虑到经济因素的重要影响力,本文从能源消费重心本身的迁移,以及能源消费与经济的耦合两方面进行分析,结合经济因素对山东省能源消费结构的重心演变规律进行研究,并结合现实情况提出优化意见。

  1.3研究思路与方法

  1.3.1研究思路

  本文拟结合经济因素对山东省能源消费结构于2005-2017年间的时空演化规律进行归纳分析,总结移动规律,并对驱动山东省能源消费结构变迁的内因进行分析,结合实证结果对山东省能源行业目前存在的问题提出有关建议。整体思路如下:首先对相关理论进行解释说明,对能源结构,重心理论等相关理论的介绍可为后文展开实证分析提供理论基础。其次,从时间角度对山东省能源总量及能源结构的变化以及区域差异进行分析,在空间角度上对山东省能源消费总量重心的移动规律进行探究,了解山东省能源供需的平衡度,引入经济因素,将能源重心与经济重心相耦合,来了解山东省能源利用效率的变动规律。第三,对影响山东省能源消费结构变动的因素探究,结合各经济因素对能源消费的影响方向及强度,对山东省能源消费结构的发展提供优化意见。

  1.3.2研究方法

  本文以理论分析为基础,以定量分析为辅,定量分析与定性分析相结合,选取山东省2005-2017年的数据对山东省能源行业的发展进行研究分析,并对该行业进一步发展提出相关意见。文章数据来源如下:有关山东省能源数据均来自山东省统计年鉴,山东省各市区的地理位置坐标取自高德地图经纬度查询。

  为了解山东省能源供需结构是否均衡以及山东省能源消费结构的变动,本文构建重心模型,对山东省能源生产和消费规模重心的移动方向及规律进行研究,两者之间的对比可为山东省各市区之间能源的调度优化提供帮助。此外,本文还采用变异系数在了解山东省能源消费现状的基础上来衡量各市区之间差异的整体水平,并利用泰尔指数对山东省17个市区的能源差异进行分解,以了解山东省能源消费的区域差异。

  1.4研究内容及框架

  1.4.1研究内容

  本文的具体内容安排如下:

  第一章,绪论。对当前的社会经济形势以及能源行业的发展现状进行描述,明确本文的研究的意义所在,并对本文研究思路与方法进行介绍。

  第二章,理论基础及测度方法。本章主要是对本文研究所需的理论基础进行介绍,对能源结构及重心理论进行介绍,为后文能源结构的描述性统计及能源重心移动的研究起到铺垫作用,此外对能源空间分异的测度方法(变异系数、泰尔指数分解)以及能源消费重心演变的测度方法进行介绍,为后文进行实证分析奠定基础。

  第三章,山东省能源消费状况和问题分析。本章主要分为三个部分,首先对山东省发展现状进行描述,包括经济发展水平,产业结构发展现状,人口规模与城市化水平的描述;其次对山东省能源消费现状进行描述,包括能源消费的规模总量,能源消费的结构及能源强度方面的描述性统计,总结山东省能源消费的特

  点;第三部分则是对山东省能源消费的区域差异进行分析,通过变异系数及泰尔系数分解来总结山东省能源消费的区域性特点。

  第四章,对山东省能源消费结构的时空演变分析,研究分为时间和空间两个方面,在时间角度主要是对山东省17个市区2005年到2017年能源消费总量及能源消费结构的变动进行研究,总结变动规律,在空间角度则是通过测度山东省能源生产与消费重心,能源强度重心的移动方向以及能源空间分异的测度,结合各市区经济及自然资源禀赋情况,得出山东省能源消费结构的空间演变特征,发现山东省能源消费存在的问题。

  第五章,山东省能源消费结构变化的实证分析。本章是对影响山东省能源消费结构的因素进行实证分析,探究各经济变量与能源消费之间的变动关系,为后文有关优化对策的提出奠定基础。

  第六章,优化对策。对前文提到的有关山东省能源行业存在的问题,结合实证分析的结果提出优化能源消费结构的对策及建议。

  第七章,结论。对本文研究过程及结论的总结以及对有关对策的重申。

  1.4.2研究框架

  第二章理论基础及测度方法

  2.1能源结构的内涵

  能源结构是指煤炭、石油等各种能源在能源利用总量中所占的比重,即一次能源和二次能源在一定时期内某一地区能源生产或消费总量中的构成和比重。作为衡量一个国家或地区生产技术发展水平的重要指标,能源结构反映了该地区居民的生活水平,并对参与社会生产的各部门能源的最终利用产生影响。

  2.1.1能源生产结构

  能源生产结构是指生产能源的各工业部门的产量在整个能源工业总产量中所占的比重。通常指各类能源产量在能源总生产量中的比例,能源生产结构受能源生产的资源条件、人们对环境的要求、能源贸易以及社会的技术经济发展水平等因素的影响。

  2.1.2能源消费结构

  能源消费结构是指在一定的统计期间内,主要能源,如煤炭、石油、天然气和其他可再生能源等在一次能源消费中的份额,包括对能源消费及其所占比例按能源类型和消费行业的划分。根据能源消费结构分析耗能状况,寻求挖掘节能潜力的方向,同时历年能源消费结构的变化,可作为预测未来的基础,为合理分配和利用能源提供科学依据。

  2.2能源重心理论

  重心是物理学范畴的名词,指物体各部分所受重力之合力的作用点,与物体的几何形状,以及物体内的质量分布有关。重心位置对生产生活具有重要的意义,此外,随着社会经济及学术理论的日益充实,使得重心这一物理概念与经济学相关领域联系起来,国内外学者通过对经济重心,消费中心,生产重心,人口重心的构建及移动轨迹的描述来研究空间格局的演进规律,对研究地区发展状况具有重要意义。

  2.2.1重心分类

  (1)能源消费规模重心

  能源消费重心是指在能源空间范围内存在一点,使得在其毗邻点能在该点的各个方位保持均衡的状态。国内外学者在有关能源重心迁移方面的相关文献颇多关于能源生产与消费重心的种类也很多。以总消费量为权重,现有文献中包括能源生产与消费总量重心,石油生产与消费总量重心,煤炭生产与消费总量重心,天然气生产与消费总量重心,电力生产与消费总量重心等分能源种类重心的移动轨迹的探究。对能源重心的轨迹探究能够为为合理开发能源资源与制定能源发展策略提供理论依据。

  (2)能源强度重心

  在现有的文献中,大部分的文献只是对能源总量的重心的研究,很少将经济因素引入其中,对能源强度及利用效率的重心移动研究较少,然而很多情况下结合各个地区经济因素的能源强度指标的解释性要高于能源总量指标。王伟华(2015)对能源消费重心及经济重心的研究表明重心受各区域地理位置和属性变化(经济发展、能源消费速度和水平)两个因素影响。更是说明了仅仅从能源层面上考虑地区的能源发展情况,单方面提升能源产量或者降低能源消费量不再是各个地区追求能源结构合理化的唯一标准。能源消费强度重心反映各地区能源利用效率的均衡情况,是各地区能源消费利用效率差异程度的表现。本文在研究能源重心演变格局的过程中,选取能源总量与能源强度两项指标,分别将其定义为能源总量重心与能源强度重心。以反应区域能源消费均衡情况及能源效率的变化情况。

  (3)经济重心

  经济领域中的重心系统是根据物理重心的概念发展起来的。自1874年以来,美国科学家首次将重心模型引入人口研究领域,并逐渐扩展到社会经济研究领域,由于生产要素在区域空间上的流动性,可以在时间框架内研究区域发展趋势,为合理引导的区域发展及生产要素分布奠定基础

  2.2.2能源重心测度的方法

  结合重心在物理学中的测度方法,以能源总量为计算权重,进行能源重心位置的测度,设目标区域里有N个小区域,在每个小区域内存在一个均衡质点为能源重心G(X,Y),该能源重心的确定方法为:

  ……………………………………公式(2-1)

  其中指标表示山东省各个市的能源消费总量,分别表示各个小区域的经度与纬度,本文以行政重心即山东省各市的坐标确定小区域范围的能源重心位置,分别表示该研究区域内能源重心所在的纬度与经度。

  2.2.3重心移动的理论基础

  (1)增长极理论

  如果说经济空间是主要的驱动力场,那么力场中的驱动因素可以称为增长极,这是法国经济学家佩罗在1950年提出的。其他部门的增长率,也就是GDP的增长率这种增长不是在所有地方都发生,而是在不同强度的地方。它首先出现在一些增长点或增长极,在很大程度上通过各种渠道传播扩散,对整个区域中不同地区的发展产生不同的最终影响。这一理论的主要目的是表明,区域经济的发展主要依靠少数地区和少数行业,在一些条件优越的地区和少数条件较好的行业发展增长极有利于推动经济的高增长。

  在增长极形成过程中,会产生极化和扩散效应,从而刺激劳动等生产要素的集中;在一些条件较好、资金、技术等生产要素较为集中的领域和行业,扩散效应会使生产要素从增长极中分散出来去不发达地区。在经济发展的不同阶段,极化和扩散效应的强度是不同的。

  (2)产业集群理论

  从产业到区域经济增长,集群是基于对区域经济增长的分析。产业联盟理论是20世纪90年代由美国科学家迈克尔·波特创立的,它涵盖了一个区域的特定领域,由一组相互关联的公司、供应商、相关行业以及专门机构和协会组成,这就形成了有效的市场竞争和优化专业生产要素、建立区域公共设施、市场环境和对外经济的最佳集聚地,同时,信息交流和物流管理的成本也在减少,流动成本形成了区域集中效应、规模经济,外部效益与区域竞争力。

  (3)自然禀赋理论

  资源基础又称要素资源,是一个国家可利用的一系列相对丰富的生产要素,包括劳动力、资本、土地、技术、管理等要素。他的主要论点是由瑞典经济学家赫歇尔提出的。俄林将理论范围进行了进一步扩展,提出了自然禀赋论,H-O理论是现代国际贸易理论的新起点。

  在这一理论中,国家间的比较差异以及这些因素在不同商品生产中的使用程度被视为基础。国际贸易强调商品生产需要不同的生产要素,如资本、土地等,而不仅仅是劳动力。不同的产品需要不同的生产要素。perlov和ungo(1961)考虑到数量和质量因素,城市经济的增长主要取决于不同城市不同区域的自然资源供应,这些因素的区别使得一个地区的支出回报比就不一样了。这一贡献将有助于发挥区域集中的乘数效应,促进经济发展的一体化进程。

  2.3能源区域差异的测度方法

  2.3.1变异系数

  变异系数是衡量数据中各指标差异程度的统计指标。当比较两个或多个数据的变化程度时,如果测量单位或量纲相差较大,则不应使用标准偏差来比较差异程度,应使用标准偏差与平均偏差的比率(标准偏差与平均偏差之间的关系称为变异系数,计算为C.V.)来消除测量尺度及量纲的影响。变异系数的测算公式为:

  ………………………………公式(2-2)

  该值反映了第K年能源产业平均分布的偏差,可用来衡量山东省各市区之间能源分布的均衡情况,该值越小,说明该年份的山东省各市区之间的能源分布越分散。

  2.3.2泰尔指数分解

  泰尔指数是衡量个人之间或者地区间收入差距(或者称不平等度)的指标,这一指标具有着良好的可分解性质,因此当需要考察产业空间集中度在不同区域层面的差异来源时,比较常用。山东省是一个地域差异很大的省份,既有东部沿海的地区,也有西部山区和平原地带,还有黄河三角洲附近的资源型城市,受资源禀赋的影响,对山东省个各市区依据空间地理位置进行分组,依据泰尔系数对目标区域能源消费差异分解为区域间差异及区域内差异,展开山东省能源消费区域差异的分析。

  (1)山东省消费总差异,其中表示山东省i地区j市区的能源发展量,表示山东省i地区j市区的人口数,分别表示山东省i地区的能源消费量及人口规模,X与P表示山东省能源消费总量及人口总基数。

  (2)山东省各地理区域间差异…………公式(2-3)

  (3)山东省各地理区域内差异……公式(2-4)

  2.4能源消费重心演变的测度方法

  2.4.1能源重心移动的方向及角度的测量

  确定能源消费重心的移动方向。距离是方向矢量。要判断某个特定区域不同时期重心的空间移动距离,就要考虑移动方向和移动距离。重心迁移方向角度及迁移距离均属于对能源重心的空间移动的研究的重要方面,计算能源重心在不同年际中移动方向与角度通常采用以下方式:

  …………公式(2-5)

  其中,s,k表示不同的年份,为第s年和第k年能源重心的经度值,为第s年和第k年能源重心的纬度值;当时处在0°到90°的范围内时,说明重心向东北方向移动;当∈(90°,180°)时,能源重心向西北方向移动;当处在-90°至0°之间时,能源重心向东南方向移动;当-90°<<180°时,重心向西南方向移动;当=0°或=&viewmn;180°时,说明重心向正东或者正西反向移动;当=&viewmn;90°时,说明重心向正北或者正南方向移动。

  2.4.2重心移动距离测算

  不同年际间能源生产与消费规模的空间移动距离计算式如下,………………………………公式(2-6)

  其中,s,k表示不同的年份,A为常数,泛指地理坐标值转化成平面距离的系数,值约为111.11,即经度上每相差1°,经度上两重心之间的实地距离相差111.11千米;纬度上每相差1°,维度上两重心之间的实地距离相差千米,则两重心在经度上相差的实地距离,纬度上相差的实地距离,记,则当>0时,重心在东西方向上的移动大于南北方向上的移动速度;当<0时,重心在南北方向上的移动大于东西方向上的移动速度;当=0时,重心在东西方向上的移动与南北方向上的移动速度相等。

  第三章山东省能源消费结构状况和问题分析

  3.1山东省经济发展现状分析

  通过对相关文献的梳理可以发现能源生产与消费总量及结构会受到经济发展的程度的影响,因此,本文拟对山东省发展状况,包括经济发展水平、产业结构发展、人口规模及城镇化水平等对山东省的整体发展状况进行描述,为后续能源行业发展情况的分析做好铺垫。本文所使用的的相关数据均来源于《山东省统计年鉴》官方数据,考虑到数据的可得性,本文所选数据的时间区间为2005年至2017年。

  3.1.1山东省经济发展水平

  山东省是中国经济最发达的省份之一,中国经济实力最强的省份之一,也是发展较快的省份之一,对全国区域经济的发展具有重要影响。作为经济强省的山东省不仅仅在经济总产出上在全国诸多省份中表现斐然,依托于其地理位置的优越性以及资源禀赋丰富的优异条件的基础上,辅以政府基于发展规划的扶持性政策支持,推进了山东省在社会民生,城市化建设。技术创新等全方位的提升。

  图3-1地区生产总值

  数据来源:山东省统计年鉴

  山东的经济表现长期处于优异水平,近年来GDP平均增长率高于全国GDP平均增长率,并于2017年超过了7万亿产出,且保持持续增长势头,图3-1是山东省地区生产总值在2005年至2018年的变动情况,由趋势线可看出山东省经济增长总体平稳的特点。

  图3-2 GDP环比增长率

  数据来源:山东省统计年鉴整理而得

  由图3-1及图3-2观察可得,从经济总量上看山东省的GDP逐年增加,人民生活水平得到了改善,我们可以看到虽然经济总量在增大,但增速却有所放缓,山东省GDP增长速度自2011年开始连续下降,并逐步稳定在6.0%与7%之间,经济发展呈现了稳中有进的发展态势,对比全国GDP环比增长率可看出山东省GDP的平均增长速度要高于全国增长速度,对推进全国经济区域性增长具有重要的积极意义,自2014年以来山东省的GDP增长速度与全国GDP经济增长速度开始呈现数值上相近,变动规律相似的特点,结合山东省人均GDP的变化图表3-3可得,山东省人均GDP增长速度在2005年至2018年的变动趋势为2005年至2008年逐年下降,2008年至2010年逐年上升,从2010年开始,人均GDP的增速逐步下降,从整体而言,山东省无论是在整体的经济发展过程中呈现较为稳定的优异表现。

  图3-3人均GDP

  数据来源:山东省统计年鉴

  3.1.2山东省产业结构发展现状

  图3-4山东省三次产业增加值

  数据来源:国家统计局

  由上文对山东省经济发展水平的描述可知,山东省经济产出在所选时间区段内保持着上升的趋势,2018年的总产出是2005年的四倍左右,但其增速却逐年下降,在2018年,其生产总值的增长速度已经低于全国生产总值的增长速度,处于6%左右的水平,对山东省经济增长速度下降的原因探究需要对山东省的产业结构进行分析,图3-4反映了山东省2005年至2018年三次产业的增加值,由图3-4可以看出第一产业山东省地区生产总值中所占比重最小,第二产业在山东省地区生产总值中所占的比重一直较高且保持稳定增长,对山东省的经济发展具有很重要的支柱作用,第三产业与第一产业第二产业相比可得出山东省第三产业的发展速度极快,由2005年的5924.74亿元逐年增加到了2018年的37877.43亿元,并于2016年超过了第二产业增加值31751.69亿元,持续在山东省产业增加值中占有最大比重,可见山东省产业结构于2016年实现了“二、三、一”向“三、二、一”的转变,并连续三年保持该产业结构,克拉克提出了各国产业结构优化的一般发展规律体现为人均收入的变化引起劳动力的的流动,从而导致产业结构演进的规律,主要体现为以第一产业为主导逐渐过渡为以第二产业为主导,然后过渡为以第三产业为主,由此可见山东省整体产业结构优化趋势得到保持。

  图3-5山东省三次产业增加值变动比率

  数据来源:统计年鉴数据整理而得

  对于山东省第一产业、第二产业及第三产业的发展变化趋势,由图3-5可知,该图反映了山东省三次产业增加值的变动比率,对于第一产业而言,2006年至2008年第一产业生产总值的增长速度逐年增加,2008年至2017年,第一产业生产总值的增长速度整体呈下降趋势,尤其是从2016年开始连续两年山东省第一产业出现了负增长,第一产业的生产总值出现下降,2018年第一产业出现了小幅度的增长,可见山东省第一产业在产业结构中所占的比重整体呈下降趋势,且发展较为缓慢。结合所选时间区间内山东省三次产业增加值的具体数据,可发现山东省第三产业增加值的变动趋势与第二产业增加值呈现相似的变动特点。2006年至2007年的增长速度放缓,2007年至2008年的增长速度出现了回升,但在2019年增长速度又出现了较大幅度的下降,2009年至2011年增长速度整体呈现上升趋势,自2012年开始第二产业与第三产业的增长速度整体呈现下降趋势。总体而言山东省2006年至2018年第三产业的增长速度显著大于第二产业的增长速度,第二产业的平均增长速度高于第一产业的平均增长速度。

  综上可得,山东省产业结构已进入以第三产业为主的阶段,且第三产业增长速度远高于第二产业与第一产业的增长速度,可见山东省整体结构呈现持续优化的趋势。值得一提的是,第二产业在山东省产业结构中仍占据较大比重,即使第三产业产值在山东省三次产业规模中所占比重居于第一位,但其所占比重与第二产业之间的差距很小,且第二产业是碳排放贡献量最大的产业,第二产业的发展速度对于全省经济的增长速度也有重要的影响,由此可见山东省产业结构需要进一步升级优化。

  3.1.3人口规模与城市化水平发展现状

  人口规模与城市化水平对产业结构及经济发展具有较大的影响,山东省是人口大省,2018年山东省年末常住人口达到了10047万人,在全国人口中位于前列,由图3-6可知山东省的人口总数整体呈上升趋势,2005年至2018年山东省人口自然增长率为均为正值,但增长速度有所变化,山东省人口自然增长率2005年至2013年呈缓慢波浪式下降趋势,自2013年开始,山东省人口自然增长率呈现上升趋势,得益于二孩政策的推行,2016年人口自然增长率的增长幅度在该时间区段内最大,并达到了10.84‰的水平,虽然在2017年有所回落,但人口自然增长率为10.14‰,仍处于较高水平。但2018年山东省人口自然增长率又落回6.08‰,是由于2018年人口出生率下降至13.26‰的原因。但总体而言,山东省人口总数呈现持续上涨的趋势,人口的增长意味着能源需求量的增加以及对环境压力的增大。

  图3-6山东省人口总量及自然增长率

  数据来源:山东省统计年鉴

  山东省城镇化率在2018年达到了61.18%,根据国家统计局公布的数据显示,至2018年末,全国人口已近14亿,其中全国常住人口城镇化率为59.58%,户籍人口城镇化率为43.37%,农村人口占比降至40.42%,对比数据可以发现,山东常住人口城镇化率61.18%,比全国常住人口城镇化率59.58%高1.6个百分点,在全国整体处于中游水平偏上一点。2018年全国城镇化率中山东省排名为第11名。由图3.6可知,山东省城镇化率一直处于上升趋势,这与山东省就业机会的增多,基础设施的不断完善而引起的生产要素的流动具有重要的关联。

  对城镇化率高低与一二三产业比重有关系,决定城镇化率高低的主要因素是工业和服务业发展水平,因为城镇就业主要集中在工业和服务业,山东城镇化率慢半拍与山东农业在全国较为发达有关,山东省农业有八项指标位居全国第一位,全省农业增加值位居全国第一,由于农业比较发达,山东城乡差距较小,就有条件留住较多人口从事农业生产,根据发达国家的经验,当城市化率达到75%—80%,城市化进程才进入尾声。以此数据衡量,山东61.18%的城镇化率,还有十几个百分比的上升空间,以山东一亿人的人口规模来看,意味着山东还应有1500万到2000万的农业人口转移到城镇,空间较大。

  图3-7山东省城镇化率

  数据来源:由国家统计局相关数据整理而得

  总体而言,伴随着山东省人口数量的增长,城镇化率的步伐也在不断的加快,在第三产业与第二产业不断发展提供更多就业机会的同时,对资源环境的压力也在不断增大,山东省的城市化进程还有很长的发展空间。

  3.2山东省能源结构发展现状

  山东省的资源储量十分的丰富,在全国能源的重要基地,矿产资源的种类非常丰富,已探明的矿产种类达81种,其中石油、天然气、煤炭、地热等能源矿产7种。除此之外,山东省还有分布广泛的新能源以及可再生能源资源。近年来,山东省对清洁能源及可再生能源的开发力度及技术投入,本节旨在通过多角度的对山东省能源行业发展的现状,较全面的了解山东省能源资源的利用效率以及供需结构等方面的特点。

  3.2.1能源生产及消费总量

  山东省是能源生产大省也是能源消费大省,伴随着山东省经济的发展及产业结构的优化发展,山东省的能源消费总量也在不断的增长。图3-8反映了山东省2005年至2018年的能源消费总量及其变化情况。由图示可看出山东省能源消费量远高于该省的能源生产量,且能源生产与能源消费量的之间的差值有不断增加的趋势。观察能源生产量的变动情况可知2005年至2012年的能源生产量呈上升趋势,2012年至2017年的能源产量整体呈下降趋势。山东省能源生产增长率自2012年持续四年为负值,在2017年增长率虽然有缓慢回升,但增长幅度较小,整体而言,山东省能源生产总量增长的平稳趋于下降趋势较为稳定。

  图3-8山东省2005-2017年能源生产及消费总量及变动图

  数据来源:山东省统计年鉴

  对于所选时间区间内能源消费的变动情况体现为2005年到2009年能源消费总量呈现上升趋势,且能源消费总量的年增长率在2006年到2009年均保持在5%以上,在2010年有过一次急速的下降(这是由于山东省年鉴在2010年能源分类的统计口径上不一样所导致的)后又开始了2011年至2017年持续的上升,在该时间区间内,能源消费的平均增长率远高于能源生产的平均增长率,这使得山东省能源生产与消费之间的差距持续的增加。观察山东省能源消费增长率曲线可以发现山东省能源消费量的增长趋势呈现先上升后缓慢下降的趋势,可见伴随着山东省经济的增长及居民生活水平的提高,山东省对能源的利用效率有所提高且产业结构有所优化。

  3.2.2能源消费结构现状

  若是想要对某一地区的能源行业发展情况得到较为全面的认知,对该地区能源结构的探索将会更有效的推进工作进程,接下来将从山东省所消耗能源种类的构成比重角度及所消费能源的来源渠道角度分别对能源消费结构进行分析。

  对于山东省能源种类消费结构,主要对山东省能源消费种类分为了煤品,油品,一次电力和其他,图3-9反映了山东省能源消费结构从2005年至2017年的变化情况。由该图可以看出,山东省能源消费结构主要有以下特点。能源消费总量中煤品所占比重最大,油品次之,一次电力最少,煤品所占比重远高于其他能源种类所占比重,可见山东省能源消费仍旧很大程度的依赖于煤炭资源,这势必对山东省低碳经济的发展产生一定的阻碍,较为乐观的点在于山东省能源消费量中煤炭的占比虽然最高,但是煤炭所占比重呈现下降趋势,从2005年到2017年山东省煤炭占比在所有能源消费中所占的比重持续下降,从2005年的80.76%降至2017年的70.47%,累计下降了10.29%个百分点。油品在山东省能源消费中也占有重要的地位,消费占比呈现先下降后上升的趋势,从2005年至2009年,油品消费在能源消费中所占的比重由18.35%上升到21.27%,累计上涨了2.92%,这与山东省经济增长与煤炭消费占比下降具有一定的关联,从2010年至2014年,山东省油品消费占比呈现波浪式下降,由2010年的15.36%下降到2014年的14.89%,这阶段山东省煤炭消费比重与油品消费比重均有下降,这与对其他能源的消费比重增加以及山东省一次能源的能源效率的提高有很大的关系,在2014年至2017年,伴随着山东省地区生产总值及社会生产力的发展,山东省的油品消费占比开始上涨,由14.89%上涨到了17.04%。

  图3-9能源消费量及构成

  数据来源:山东省统计年鉴

  对于一次电力以及其他能源的消费比重的变动整体呈现上升趋势,据山东省第四次经济普查公告及相关解读,全省新能源建设加快发展,主要体现为新能源和可再生能源发电高速增长,2019年发电量环比增长了41.8%,其中风力发电在新能源和可再生能源发电量所占比重最大为30.2%,各种新能源及可再生能源的发电量都有所增长,其中核电和光伏发电的增长速度较快,核电增长了4.4倍,光伏发电增长了22%。与此同时,受煤炭、煤电压减产能和石化产业转型升级等因素影响,山东省传统能源产量普遍下降,燃煤发电量下降7.2%,汽油、柴油和燃料油分别下降16.3%、21.6%和下降6.6%,这以为着山东省能源结构日趋合理化及低碳化。能源回收利用效果显著。综上,山东省的能源消费结构特点体现为以煤炭消费为主,煤炭利用清洁化程度提高,整体结构趋向低碳化,其他能源所占比重逐步上升,意味着清洁能源与可再生能源在能源消费中开始扮演越来越重要的角色,山东省的能源消费结构开始向低碳化和可持续化方向快速发展。

  由前文的分析可知山东省能源消费量远大于能源生产量,且山东省省内的能源供需之间的差额有持续扩大的趋势,对山东省可供消费的能源结构的分析,可以更好的了解山东省的能源消费结构。图3-10反映了山东省可供消费的能源总量的构成,由图可得山东省能源生产量于2005年至2012年呈现上升趋势,自2012年之后开始呈现下降趋势,在山东省能源消费总量不断上升的同时,意味着山东省需要更多依赖别省和国外的能源来源来弥补省内生产的能源无法满足省内能源消费需求的问题,由数据可知山东省外省(区、市)调入量与进口量整体呈现波浪式上升,且山东省外省调入量与进口量的变动趋势呈现反向变动的关系,但山东省能源消费对外依赖增大的总体趋势没有改变,山东省能源外省调入量从2005年的14283万吨标准煤上升到2017年的30043.2万吨标准煤,山东省能源进口量从2005年的1971万吨标准煤上涨到2017年的13986.6万吨标准煤,本省调出量及出口量均呈现下降趋势,因此山东省能源消费结构存在对外依存度较高的特点,因此在满足山东省能源消费需求的基础上,山东省应提高对清洁能源和可再生能源的生产开发利用力度,以降低能源对外依存度。

  图3-10可供消费的能源总量

  数据来源:山东省统计年鉴

  综上所述,山东省的能源消费结构呈现以煤炭消费为主,油品及其他能源消费为辅,能源消费对外依存度较高,虽然煤炭源消费比重仍然很大,但能源消费结构中煤炭消费比重逐步下降,能源消费结构开始向低碳化及可持续化发展。

  3.2.3能源强度

  能源利用效率的高低水平与该地区能源技术创新水平之间存在相关关系,因此使用单位能耗与其所带来的产出的比值,即能源强度来定量的衡量某一地区的能源产出效率的高低,有助于对所研究区域的经济质量进行分析。图3-11反映了山东省2005年至2017年的能源强度的变化曲线,表示每吨能源消耗所产生多少亿元的GDP,2005年至2008年山东省能源消费强度呈下降趋势,从2005年的1.40下降到2008年的1.03,2008年至2009年能源强度下降幅度为0.01,虽然下降幅度较小,但也代表着山东省能源利用效率的进一步提升,2009年至2017年山东省能源强度从2009年的1.01下降到了2017年的0.53,综合来看,山东省能源强度自2005年至2017年不断下降。能源强度的下降,意味着同样的经济产出所需要的能源消耗量越小,同时也表明与能源强度相关的经济环境的优化,包括却不仅限于经济体制,城镇化进程,能源消费结构与科技创新等方面的进步,这说明山东省在优化产业结构,提高能源效率方面的工作成效十分显著,经济发展质量得到提升。

  图3-11能源消费强度

  数据来源:山东省统计年鉴

  3.3山东省能源消费区域差异分析

  3.3.1变异系数分析

  在对研究对象的均衡程度进行定量研究的过程中,常常会受到变量自身所带单位的影响,为了规避变量单位的影响,本文搜集了山东省2010年至2017年各市区的能源消费总量数据,使用前文所提及的相关公式计算出变异系数来探究山东省能源消费的区域差异,结果见下表。

  表3-1 2010年至2017年山东省能源消费变异系数表

  Year变异系数Year变异系数

  2010 0.594123683 2014 0.5165363

  2011 0.568198388 2015 0.645743046

  2012 0.498995585 2016 0.926522694

  2013 0.533354385 2017 0.767079469

  资料来源:山东省各市区统计年鉴数据整理而得

  由表3-1可知,在能源消费方面,变异系数在2010年至2012年呈现下降趋势,且2011年至2012年下降了10个百分点,下降速度较快,在2013年至2016年能源消费变异系数呈现波动式上升的趋势,在2014年出现将近2个百分点的下降,但之后一直呈现上升趋势,在2016年达到了0.93的峰值,说明该段时间区间内能源消费的区域差异呈现逐步增大的态势,2017年山东省能源消费变异系数下降为0.77,虽有所下降但仍处于较高值,由此说明山东省各市区的能源消费量存在较大差异。

  3.3.2泰尔系数分解分析

  与变异系数不同,泰尔系数在有关地区分布平衡程度的论题中使用较为频繁,为了对山东省不同市区,不同区域能源消费的差异情况,本文采用泰尔系数分解法来做更深层次的分析。由于山东省是一个地域差异很大的省份,既有东部沿海的地区,也有西部山区和平原地带,还要黄河三角洲附近的资源型城市。不同地域的地理环境、资源环境对经济发展、产业结构、城镇化发展速度也有不同的影响,进而对能源消费结构及能源消费总量产生不同的影响。因此,为了全面的对山东省能源消费的区域性特点进行分析,本文以地理空间位置为标准将山东省划分为三个区域,分别为由潍坊,青岛,烟台,东营,日照组成的蓝色半岛经济带,以及中部经济带(包含济南、淄博、泰安、滨州四市)、西部经济隆起带(菏泽、聊城、德州、济宁、临沂、枣庄),对山东省整个地理区域的划分有利于根据各地区不同的地理环境特点及经济要素情况对各区域之间的差异情况进行分析,且对各组内的能源消费差异进行分析,有利于进行组间能源发展的对比,在整体角度以及分区域的角度对山东省能源消费的区域差异的演变及现状进行全面的分析。

  结合前文有关泰尔系数分解的理论介绍,对山东省各个区域的能源消费的数据进行相应处理计算,得出2010年至2017年山东省能源消费区域差异表3-2。

  表3-2 2010年至2017年山东省能源消费区域差异

  Year区域内差异区域间差异总差异

  泰尔系数差异贡献率泰尔系数差异贡献率

  2010 1.209176834 0.514437078 1.141308552 0.485562922 2.350485385

  2011 0.313125771 0.386362849 0.497319052 0.613637151 0.810444824

  2012 0.427468647 0.496969723 0.432681634 0.503030277 0.860150281

  2013 0.503255107 0.559316705 0.396512595 0.440683295 0.899767702

  2014 0.549136667 0.56641136 0.42036484 0.43358864 0.969501507

  2015 0.383853661 0.438091276 0.492341969 0.561908724 0.87619563

  2016 1.071065795 0.504875764 1.050378472 0.495124236 2.121444267

  2017 0.769661535 0.50145532 0.765194124 0.49854468 1.534855658

  资料来源:由山东省各市区统计年鉴数据整理而得

  表3-2中可以发现,在2010年至2015年间,全省能源消费的总体差异由2.35下降至0.87左右,在该时间区间内表现为较为稳定的下降趋势,说明在该时间区间内山东省区域内差异减小,山东省能源消费在整体上更加均衡。在2011年至2015年,山东省能源消费区域差异基本稳定在0.8~0.9左右,在2016年出现了大幅度的上升达到了2.12,2017年又下降至1.53,可见山东省能源消费的区域差异整体呈现先缩小后增大随后又缩小的变化趋势。区域间差异值在2010年至2013年呈现持续下降的趋势,2013年至2016年呈现上升趋势,泰尔系数值从0.4上升到1.05,2017年又下降至0.76,说明在能源消费方面蓝色半岛经济带、西部经济隆起带、中部经济带三大地带的区域间差异有缩小趋势但仍处于较高水平。从贡献率来看,在2010至2015年间,区域内差异大于区域间差异,构成总差异的主要来源。通过对比该时间区间内山东省能源消费的区域间差异的变动规律以及组内差异的变动规律可知,两者的变动规律呈现相反的变动方向,三组区域间的差距呈现上升趋势,即山东省能源消费的区域间不均衡问题日益严重,在全省总的能源消费区域差异缩小的情况下,正说明了组内差异的变动对总差异的贡献程度更大。2016年山东省消费总差异由2015年的0.88上升到了2.12,上涨幅度为1.24,其中由于区域内差异增大而引起的变动值为0.69,而区域间差异增长对总区域差异的变动值贡献达到了0.55,说明区域间能源消费的不均衡程度呈现上升趋势。总而言之,缩小地区总差异的关键是缩小区域内差异,而近年来区域间贡献率不断上升也需要引起重视。

  为了更直观的对山东省三个地区的组内差异进行研究,本文分别计算了蓝色半岛经济带、西部经济隆起带以及中部经济带各组的泰尔系数,以及在该时间区间内三个区域对总差异的贡献率,结果如表3-3,并在直角坐标系中标注出该时间区段内泰尔系数的变动情况。

  表3-3三大地区能源消费差异系数及贡献率

  年份蓝色半岛经济带西部经济隆起带中部经济带总差异

  泰尔系数差异贡献率泰尔系数差异贡献率泰尔系数差异贡献率

  2010 0.577957008 0.506398561 0.291710968 0.255593431 0.271640575 0.238008008 1.141308552

  2011 0.125929081 0.25321588 0.277054253 0.557095595 0.094335718 0.189688525 0.497319052

  2012 0.151082418 0.349176868 0.186717223 0.431534894 0.094881993 0.219288238 0.432681634

  2013 0.184288569 0.464773557 0.172890555 0.436027902 0.039333471 0.099198541 0.396512595

  2014 0.238351189 0.567010289 0.14230683 0.338531714 0.039706821 0.094457997 0.42036484

  2015 0.295457545 0.600106357 0.162136027 0.329315876 0.034748397 0.070577767 0.492341969

  2016 0.738176625 0.702772043 0.148336434 0.141221891 0.163865413 0.156006066 1.050378472

  2017 0.448019206 0.585497447 0.152832395 0.199730225 0.164342523 0.214772327 0.765194124

  资料来源:山东省各市区统计年鉴数据整理而得

  可以发现,蓝色半岛经济带的区域差异在2010年至2011年出现了大幅的下降,下降了0.55,之后从2011年开始至2016年均呈现上升趋势,从2011年的0.126上升到了2016年的0.738,上涨了61.2个百分点,对比其他地区,蓝色半岛经济带整体而言差异数值处于较高水平,且通过观察差异贡献率的变化可知,在此时间区段内该地区的能源消费区域差异对总差异的贡献率却整体呈现波动式上升的趋势。在不断增大,但对总差异的贡献率却整体呈现波动式下降的趋势。西部经济隆起带及中部经济带的区域能源消费差异值均大体上呈现先下降后上升的趋势,由表中数据可知西部经济隆起带的差异值在2010年至2014年的时间区段内呈现下降趋势,2015年差异值出现回升,虽在2016年有所回落,2017年又出现了回升的态势。中部经济带能源消费的不均衡程度在2010年至2015年的时间区段内呈现下降趋势,下降了0.24,2016年至2017年差异值又出现了增长。从差异贡献率的角度来看,可发现蓝色半岛经济带对总差异的贡献程度在2010年至2017年所占比重最大,近年来基本稳定在60%左右,说明在该时间区间内总差异受蓝色半岛经济带的能源消费变动影响最大,而2016年开始,中部经济带对总差异贡献率超过西部经济带,其所占比重居于第二位,基本稳定在20%左右。

  图3-12描述了山东省各区域差异对总差异的贡献情况,蓝色半岛经济带的贡献率基本稳定在50%~70%之间,在较长的一段时间内都居于首位,说明该地区能源消费不均衡情况十分严重,虽然2017年该地区的泰尔系数下降到了0.45,但对总的差异的贡献率为58.5%,仍处于较高水平。西部经济隆起带的贡献率基本稳定在15%~20%之间,在2016年中部经济带的贡献率上升使得西部经济隆起带贡献率在三大区域中居于第三位,与西部经济隆起带相似,中部经济带的贡献率基本维持在略大于20%的水平上,结合泰尔系数数值的变化,可得出山东省中部经济带内各个市区之间能源消费的不均衡程度增加,可能在该区域存在某些市区能源消费量极大,甚至在该地区占主导作用的情况,由此得出改善地区能源消费均衡程度的关键在于均衡西部经济隆起带以及蓝色半岛经济带的能源消费水平,从能耗过大区域平衡能源消费不均衡的局势。

  图3-12三大地区能源消费泰尔系数

  数据来源:山东省各市区统计年鉴数据整理而得

  第四章山东省能源消费结构的时空演变分析

  通过上文对山东省的发展现状及能源行业现状分析可知,山东省经济发展整体态势较好,地区生产总值及人均GDP均表现为逐步上升的态势,山东省经济水平及居民生活水平均得到了提高,在产业结构的优化方面成效显著,第三产业在产业结构中所占比重位居第一,实现了由以工业为主导的产业结构向以以服务业为主的结构转变,第三产业的增长速度较快,产业结构优化的趋势得到了保持,山东省城镇化水平在全国居于第十位,城镇化率为61.18%,仍具有较大的发展空间,但就目前发展情况来看,山东省城镇化建设也在不断的推进。在能源行业的发展态势上,山东省近年来的表现良好,虽然能源消费对煤炭资源的依赖较大,但从数据上来看对煤炭的消费占比下降了10.29%个百分点,其他能源及油品消费的占比有所提升,能源强度不断下降,山东省的经济发展质量不断提升以及能源利用效率也不断上升。本节将以山东省各市区以及山东省不同区域为研究单位,对山东省各市区能源消费及生产情况进行时间与空间两个角度的分析,总结山东省2005年至2017年的能源消费及生产的地区差异及时空演变特点。

  4.1山东省能源结构的时间序列分析

  鉴于数据的可得性,本文选取了2010年至2017年山东省17个市区相关数据,对各市区的能源消费结构、能源利用效率以及生态环境等情况进行横向比较及纵向比较,总结山东省内能源行业发展的时间演变规律以及区域间差异,并发现相关问题。

  4.1.1能源消费结构的时间演变特征

  能源消费的总量及消费的结构组成是描述一个地区能源消费情况的两个维度,此外,能源消费的演变是否符合绿色经济发展的要求也需要得到考量,因此本节对能源消费在该时间区间内的演变规律的探究正是从总量,结构以及环境友好度的角度切入。在能源消费总量方面,观察山东省各市区能源消费总量的变化情况,可得出山东省各市区的能源消费总量整体上呈现先上升后缓慢下降又上升的变化特点,这与经济发展、产业结构优化以及技术水平对能源消费总量的影响力大小有关,不同市区处在不同的发展阶段,则能源消费总量的变化情况则处在不同的发展阶段。例如济宁市能源消费总量在2011年至2013年呈现上升趋势,由于在该时间区段内,济宁市的产业结构老旧,技术革新较慢使得能源行业效率较低,因此为了满足经济增长的需要,对能源的需求量上升,此时经济因素对能源消费的影响贡献程度更大,从2011年的61985878.9吨标准煤上升到2013年的78375897.05吨标准煤,增长了26.4%;从2013年开始,济宁市的能源消费总量呈现下降趋势,在该时间区间内,产业结构的优化以及能源效率的提高对能源需求的影响力大于经济发展对能源需求的作用力,因此在该区段内能源消费总量于2016年下降到64212067吨标准煤,下降了18.1%;从2016年开始能源消费总量出现了回升的趋势,是由于产业结构及能源效率的稳定使得其对能源需求的作用力小于经济发展的需求而引起的能源消费总量的增加。济南、青岛、淄博、枣庄、烟台、泰安、滨州、德州、等都呈现先上升后下降的趋势,出现拐点的时间不尽相同这与产业结构的优化速度与能源效率的变动有关系。

  2011年山东省各市区能源消费量

  2014年山东省各市区能源消费量

  2017年山东省各市区能源消费量

  图4-1山东省各市区能源消费量

  数据来源:山东省各市区统计年鉴

  关于山东省各市区能源消费总量占全省能源消费比重的变动情况的研究,如下的环形图4-2从内而外分别描述了2010年至2017年的各市能源消费量占全省能源消费量的比重,可得出对全省能源消费量贡献最大的市区为滨州市,对全省能源消费量贡献最小的市区为威海市;潍坊、济宁、德州、滨州以及菏泽的能源消费总量占全省的能源消费总量的比重呈现上升趋势,其余各市的能源消费比重呈现下降趋势或基本保持稳定。

  图4-2山东省各市能源消费量比重

  数据来源:山东省各市区统计年鉴

  在能源消费结构方面,以山东省各市的原煤消费占能源消费总量的比重来表示,首先对原煤消费量进行标准煤的折兑,每吨原煤对应0.7413吨标准煤,各市区2010年至2017年能源消费结构如下图所示,由图示观察可得,各市区的能源消费结构呈现不断优化的趋势,体现为煤炭消费比重的不断下降,以及其他能源消费比重的提升,其中济南市的消费结构优化成效显著,原煤消费比重与山东省其他各市区相比处于最低水平,据济南市统计局的相关资料可知,济南市在降低煤炭产能方面成果显著,非化石能源发电增长显著,电力生产结构持续得到优化,天然气供应将由现行的“四气入济”发展为“七气入济”,清洁能源消费的比重进一步提高。

  2011年山东省各市区煤炭消费比重

  2014年山东省各市区煤炭消费比重

  2017年山东省各市区煤炭消费比重

  图4-3山东省各市区煤炭消费比重

  数据来源:山东省各市区统计年鉴

  通过对上图4-3的观察可发现山东省各市的煤炭消费比重均呈现下降趋势,说明山东省各市政府在优化能源消费结构上的工作有所成效,大部分市区的煤炭消费比重在0.6左右波动,其中济南市煤炭消费比重最低,在0.4左右波动,枣庄市煤炭消费比重也从0.8左右下降到0.5左右,下降幅度最大,济宁市、威海市、滨州市、聊城市的能源消费结构中煤炭占比虽然在该时间区段内有所下降,但仍旧处于较高水平。能源消费结构的优化除了体现在煤炭消费比重的下降,还体现为其他能源的消费比重的上升,下图反映了山东省各市的电力消费量,以及各市电量消费占各市能源消费总量的比重,由图4-4可知各市的电力消费量均呈现上涨趋势,其中滨州市电力消费增长最快,由2010年的162.97亿万千瓦时上身到2017年的1035.39亿万千瓦时,电力消费量翻了将近6番,其次是菏泽市的电力消费量上涨了103%,其它市区的电力消费量也有不同程度的上涨。对各市的电力消费量折兑为单位标准煤,计算各市电力消费比重,根据图4-5可以看出各市能源消费结构中电力占比不断上升。

  2011年山东省各市电力消费量

  2014年山东省各市电力消费量

  2017山东省各市电力消费量

  图4-4山东省各市电力消费量

  数据来源:山东省各市统计年鉴

  图4-5山东省各市电力消费比重

  数据来源:山东省各市统计年鉴

  综上所述,各市的能源消费结构中煤炭消费占比呈现不断下降的趋势,其他能源在能源消费结构中的占比不断上升,总的而言各市区的能源消费结构不断优化。

  4.1.2能源强度的时间演变特征

  能源强度是衡量一个地区经济发展质量高低的指标,能源强度越高,对能源的利用效率就越低,经济发展质量越低,反之则说明该地区经济发展质量较高。对山东省各市区的能源强度的时间序列分析,本文选择各市规模以上工业万元增加值能耗以及各市万元GDP电耗两个指标的变动情况来进行分析。图4-6反映了山东省各市区2010年至2017年规模以上工业万元增加值能耗的变化情况。根据图示情况可知山东省大部分市区规模以上工业万元增加值变化规律呈不断下降的趋势,其中,济南市、青岛市、淄博市、枣庄市、烟台市、潍坊市、济宁市、泰安市、威海市、日照市、德州市、菏泽市实现了从2010年到2017年工业万元增加值的连续下降,说明各市区在提高能源能源利用效率方面的成效十分显著,对比全省总计数据可知淄博市,济宁市、莱芜市、临沂市、聊城市在能源利用效率的方面工作成果较为显著,平均增长值均高于全省总计数据,此外,滨州市、临沂市、聊城市近年来对能源利用效率的变动有些不稳定,尤其是滨州市的能源单位能耗于2014年至2015年连续增加,且增长幅度极大,分别为22%、52.06%,之后开始有所优化,但优化速度并不是很快。

  2011年山东省各市区工业万元增加值能耗

  2014年山东省各市区万元增加值能耗

  2017年山东省各市区万元增加值能耗

  图4-6山东省各市万元增加值能耗

  数据来源:山东省各市统计年鉴

  能源利用效率已经成为对某一地区能源行业发展进行了解的重要方面,单位GDP能耗正是衡量能源行业效率的指标之一,通常用能源消耗量与GDP的比值来表示,能反映某一地区的发展对能源的依赖程度。图4-7反映了山东省各市区万元GDP电耗2010年至2017年的增长率变动情况,除滨州市外,各市区万元GDP万元电耗下降速度有所差别,整体呈现逐年下降的趋势,而滨州市2014年的万元GDP电耗增加了0.28%,2015年的万元GDP电耗出现大幅的上涨,上涨变化情况为294.14%,虽然2016年开始出现了缓慢的下降,2016年至2017年下降速度分别为3.4%,13.40%,但从整体变化而言,滨州市万元GDP电耗体现为上升。

  2011年山东省各市区万元GDP电耗变动比率(%)

  2014年山东省各市万元GDP电耗变动比率(%)

  2017年山东省各市区万元GDP电耗变动比率(%)

  图4-7山东省各市万元GDP电耗变动比率

  数据来源:山东省各市统计年鉴

  综合规模以上工业万元GDP能耗以及万元GDP电耗两个指标的分析,可以得出整体而言山东省各市的能源利用效率呈现优化趋势,工业发展及经济发展质量趋向提升,各市区之间的优化速度有所区别,部分市区仍需要在加强能源利用效率方面做出更多的投入及努力。

  4.1.3生态环境的时间演变特征

  经济发展依靠要素投入创造新的产出,与能源消耗及社会发展所紧密联系的生态环境问题,尤其是非清洁能源的使用所带来的的环境问题也引起了广大居民的日益关注,在倡导绿色经济及可持续发展的大背景下,发展与治理并进,关注经济发展的同时注意环境的保护已经成为全民的共识,因此对各市区环境情况研究可以对能源消费结构的合理性做出一定的判断。图4-8反映了山东省各市2010年至2017年的烟(粉)尘排放量,观察该图示可得出山东省整体的粉尘排放量呈现先上升并于2014年达到一个峰值,之后呈逐年下降的趋势,对于各市区数据而言,大部分市区的粉尘排放量的峰值在2014年,个别市区如济南,莱芜,临沂,日照的排放量峰值出现在2015年,之后均呈现逐年下降的趋势。同时也可看出部分市区在对污染物的排放量控制方面的工作成效显著,如东营市,威海市在2010年至2017年间每年的粉尘排放量均不超过5万吨,其他的市区的粉尘排放量近年来也在呈现不断下降的趋势,这与山东省能源消费结构中煤炭比重的下降,对能源利用效率的提高以及各市政府为此做出的努力有直接的关联。

  2011年山东省各市区粉尘排放量(吨)

  2014年山东省各市区粉尘排放量(吨)

  2017年山东省各市区粉尘排放量(吨)

  图4-8山东省各市粉尘排放量

  数据来源:山东省统计年鉴

  对于山东省各市区粉尘排放量对山东省粉尘排放总量的贡献程度的角度,观察图4-9可以发现济南市、淄博市、莱芜市、临沂市、济宁市、潍坊市、菏泽市对山东省粉尘排放总量的贡献较大,其中莱芜市和临沂市排放量贡献极大,这些市区仍需要在减少煤炭消耗,优化能源消费结构,提高能源利用效率,控制污染方面做出更多的努力,而青岛市、东营市、威海市、泰安市、威海市等市区对山东省粉尘排放总量的贡献程度较小,这与其产业结构,能源消费结构以及能源利用效率的高低都有一定的关系。

  图4-9山东省各市粉尘排放量面积图

  数据来源:山东省统计年鉴

  4.2山东省能源消费重心演变及经济耦合分析

  前文分别对能源消费从省际层面及市级层进行了分析,通过变异系数及泰尔系数对该地区能源消费的区域差异特征及变化趋势进行了了解,使用重心模型可以对所描述的时间区间内每个时间节点的能源消费重心的移动轨迹,包括移动方向,移动角度等可视化,可以帮助我们更加直观的对能源消费在研究时段内的演变过程进行研究,以能源消费总量为权重,构建能源消费重心模型,以便于更加准确的反映山东省能源消费的演变规律。本章从能源消费的角度出发,探究了山东省2010年至2017年能源消费重心的移动路径,全面分析能源消费重心的移动趋势,并将社会发展与生产要素对能源行业发展的影响纳入考虑范围,通过对经济重心在相同时间区间内的变迁轨迹与能源消费重心相耦合,并结合山东省各市区的耦合情况来确定耦合类型。

  4.2.1能源消费重心移动规律探究

  根据第二章中的能源重心公式,以山东省各市的能源消费量为权重,测算2010年至2017年能源消费重心的经纬度,结合重心移动角度及移动距离公式,计算出各年份之间能源消费重心在各方位的移动角度及在东西方向及南北方向的移动距离,结果如表4-1。

  表4-1山东省能源消费规模重心坐标及移动方向和距离

  年份能源消费重心移动方向及角度移动距离km东西方向移动距离南北方向移动距离

  纬度经度

  2010 36.43861237 118.9649376

  2011 36.08005055 117.8913231-108.4680983西南125.766251-39.83980412 3.308932077

  2012 36.01525748 117.8885904-177.5850052西南7.205557427-7.199157715 0.611337472

  2013 36.10215172 117.9440174 32.53245598东北11.45174847 9.654819685 4.23657025

  2014 36.13653345 117.8808668-61.43436049东南7.98919228 3.820154062 0.658737967

  2015 36.24002841 118.1167822 66.31317102东北28.62399206 11.49932459-10.84209496

  2016 36.41140192 118.0298518-26.89671096东南21.35098579 19.04131088-3.655441042

  2017 36.39655395 118.0838848 105.3652954西北6.226156655-1.649757842-0.200675676

  资料来源:山东省各市统计年鉴数据整理而得

  将2010年至2017年的能源消费规模的重心标注在直角坐标系中,并将山东省各市的地理坐标标示在坐标系中,以此来描绘山东省能源消费中心的移动路径,如下图4-10所示。

  图4-10山东省能源消费重心移动路径

  资料来源:统计年鉴数据整理而得

  结合表图可得,山东省能源消费规模重心变动的经度范围为117°88′E~118°96′E,纬度范围为36°01′N~36°43′N,结合山东省各市的地理坐标可知山东省能源消费重心主要集中于山东省中部,靠近泰安及济南,并有向北移动靠近淄博的态势。

  能源消费规模重心在该时间区间内发生7次移动,其中向西南方向移动两次,且向西移动的距离小于向南移动的距离,向东北与东南分别移动两次,向西北方向移动一次,对比该重心在东西方向以及南北方向上所移动的距离的大小,可得出能源消费重心更倾向于在东西方向上的移动。综合该时间区间内重心的移动方向及距离,可推断山东省能源消费重心主要呈现向西北移动的趋势。

  4.2.2能源消费规模重心及经济重心轨迹对比

  地区的能源消费会受到各种经济因素的影响,当地的产业结构会对能源消费结构产生影响,产业结构的优化会带动能源消费结构的优化,同时,能源消费总量会受到地区经济增长的需要,因此对某一地区能源消费的分析势必不能够脱离该地区的经济环境的大背景。为了进一步对山东省能源消费的空间分布情况进行分析,本文对山东省经济的研究采用与能源消费相似的分析办法,以经济重心的演变来反映山东省经济区域差异特点,并通过对两者之间的演变特点进行对比,并对山东省各市区能源消费与经济之间进行耦合分析及耦合程度分级。

  (1)经济重心与消费重心变迁轨迹分析

  以山东省各个市区的国民生产总值为权重,计算出2010年至2017年山东省经济重心的位置,结合能源消费重心,分别计算出能源消费重心及经济重心与地理重心(36°35′N,118°15′E)之间的直线距离,计算结果见下表4-2。

  表4-2能源消费重心与经济重心位置与偏离距离对比

  年份能源消费重心与地理重心之间的直线距离经济重心与地理重心之间的直线距离两者间的直线距离

  纬度经度纬度经度

  2010 36.43861237 118.9649376 73.88 36.44498512 118.5500048 37.52 37.21

  2011 36.08005055 117.8913231 37.8 36.43588426 118.5301916 35.52 69.7

  2012 36.01525748 117.8885904 43.82 36.43567271 118.5200355 34.66 73.49

  2013 36.10215172 117.9440174 33.03 36.42861905 118.5077091 33.41 62.33

  2014 36.13653345 117.8808668 33.67 36.42467071 118.5089154 33.38 64.84

  2015 36.24002841 118.1167822 12.43 36.42443552 118.520947 34.4 41.62

  2016 36.41140192 118.0298518 12.70 36.42344558 118.5333942 35.42 45.13

  2017 36.39655395 118.0838848 7.9 36.41644459 118.5258422 34.63 39.7

  资料来源:统计年鉴数据整理而得

  为了更直观的对两个重心的变迁情况进行对比,本文将研究时间区间内各年的能源消费重心与经济重心刻画在同一张图表中,如图4-11。

  图4-11能源消费重心及经济重心移动路径

  资料来源:统计年鉴数据整理而得

  结合该表与图示对比分析可得以下结论:

  ①山东省能源消费重心与经济重心位置接近。观察表中数据可以得出在该时间区段内,两重心之间的直线距离均保持在100km以内,2010年至2012年两者之间的距离呈增大趋势,2012年之后,两者间的距离呈现持续缩小的趋势,可看出能源消费重心及经济重心的移动呈现相互靠近的趋势,说明能源消费与经济发展存在着一定的耦合关系。经济发展依赖于能源的消费,因此经济重心的移动也会受到该地区能源的区域分布情况一定程度的影响。

  ②能源消费分布比经济分布更加均匀。通过观察表中数据可得能源消费重心与地理重心之间的距离更加接近,山东省能源消费重心与地理重心之间的距离在2010年至2017年间整体呈现不断缩短的趋势,由2010年的77.83km缩短到7.9km,可见山东省能源消费格局不仅比经济分布更均匀,并呈现向更加均衡的方向发展的态势。相对于能源消费重心的移动,山东省经济重心在该时间区间内与地理重心之间的距离较为稳定,基本稳定在34km左右,并且在南北方向的移动跨度相对较小。

  4.2.3能源规模重心与经济重心的空间耦合

  某两个事物之间如果存在一种相互作用、相互影响的关系,则这种关系被称为耦合关系,本节探讨山东省2010年至2017年能源消费重心与经济重心的空间耦合特征,利用地理集中度计算山东省城市能源消费和经济地理集中度的地理分布,进一步分析能源与经济的空间联系和程度,并对山东省能源消费空间演变进行了经济分析。

  要素地理集中度的计算表达式如下:,其中表示某年段i地区的要素数量,表示某年段i地区的人口数量,根据该表达式可得能源消费地理集中度与经济地理集中度定义式如下:

  本文采用了耦合指数准确分析能源与经济地理集中度的关联,衡量山东省区域间能源与经济的空间联系,计算方法为:

  ,即可表示为该地区能源消费量占山东省能源消费总量的比重与该地区经济总量占山东省经济总量的比重。根据该式计算出山东省各市区的能源消费耦合系数,并根据各市耦合系数划分耦合等级。

  对于能源消费与经济耦合指数的数值对其进行分级,设定当耦合系数高于1.5时,该城市的耦合类型为1级,即对应能源利用低效型市区;耦合系数处于0.75与1.5之间时,为能源消费协调型市区,说明该城市能源消费与经济发展较为均衡,耦合类型为2级;当系数值小于0.75时,耦合类型为3级,表明该城市能源强度较低,经济发展质量较高,属于能源利用高效型市区。根据上述分级标准,结合山东省各市区的耦合系数值,将各市区能源消费与经济耦合的情况整理成如下表格4-3。

  表4-3能源消费空间耦合指数及类型

  能源消费空间耦合指数及类型

  地区2010年耦合指数等级2014年耦合指数等级2017年耦合指数等级

  济南市1.050996125 2级0.837379144 2级0.58648952 2级

  青岛市0.363582922 3级0.291566313 3级0.254225032 3级

  淄博市1.489586342 1级1.53156071 1级1.384011085 2级

  枣庄市4.146025532 1级2.805626498 1级2.068883777 1级

  东营市2.236358939 1级3.366977949 1级5.725066454 1级

  烟台市0.679625699 3级0.752340128 2级0.692191534 3级

  潍坊市1.627593396 1级1.635183264 1级1.921727313 1级

  济宁市3.145194066 1级3.3358294 1级2.769736901 1级

  泰安市2.327850226 1级1.46571473 2级1.152480056 2级

  威海市0.633952688 3级0.569303516 3级0.493410346 3级

  日照市2.039832524 1级2.234832762 1级2.713240504 1级

  临沂市0.155788274 2级1.542122623 1级1.158741705 2级

  德州市1.300917365 2级1.680281253 1级1.577107594 1级

  聊城市1.207931463 2级1.180840643 2级1.331308835 2级

  滨州市2.65715445 1级2.562930824 1级6.443548647 1级

  菏泽市1.796058584 1级2.554144039 1级0

  资料来源:统计年鉴数据整理而得

  由上表可看出,在该时间区段内,枣庄市、潍坊市、济宁市、东营市、日照市、滨州市以及菏泽市的能源消费与经济耦合指数的类型一直位于第一等级,说明这些市区能源消费占全省能源消费的比重远大于经济产出占全省经济产出的比重,即高能耗下的低产出,说明这些市区的能源利用效率较低,通过对这些市区所处的地理位置进行归纳可发现除潍坊市与滨州市外,这些能源利用低效性市区大多集中在山东省南部,凸显出了山东省南部地区经济发展水平与能源消费极端不平衡的现象,对于潍坊市与滨州市而言,对近年来的相关统计数据查询可知,滨州市的产业结构中第二产业仍占据最大比重,由“二一三”向“三二一”的产业结构改变仍需要一定的发展时间,对于潍坊市而言,在该时间区段内,其能源消费占全省能源消费比重上升了3.3个百分点,而其经济产出占全省经济产出比重却没有发生显著变化,仅仅上涨了0.2个百分点,足以说明该市区能源利用效率处于较低水平。济南市在该时间区段内始终处于第二等级,说明该市区的能源消费与经济发展较为协调,观察具体数值可发现该市区的能源消费与经济耦合指数随着时间推移呈现下降趋势,说明济南市的经济发展质量呈现优化趋势。一直处于第三等级的市区有青岛市及威海市,两者均是山东省著名的旅游城市,根据最新数据显示,青岛市的三次产业比例为3.5:36.9:59.6,威海市的三次产业比重为9.7:40.4:49.9,产业结构的合理性使得经济增长更具动力,在该时间区段内,青岛市的经济产出占全省经济产出的比重上涨了1个百分点,是全省各市区经济比重增长幅度最大的市区,能源消费比重也下降了1.6个百分点,可见产业结构的高度优化及能源利用效率的提升,为其经济增长的高质高效发展产生了极大的助力。

  从时间序列的纵向比较的角度出发,山东省各市区能源消费与经济的耦合系数等级的变化跨度并不大,通过对表中数据的比对,除德州市耦合系数等级发生下降外,淄博市、烟台市、临沂市以及泰安市的耦合等级出现了上升,即能源消费与经济发展之间的均衡程度上升,说明这些市区在优化产业结构,提升能源利用效率方面付出的努力有所成效。而对于德州市而言,能源消费与经济耦合指数等级由二级下降到一级,说明能源的利用效率下降,说明德州市能源聚集的速度大于经济聚集的速度,观察具体数值变化可知,2014年与2017年德州市均处于第一等级,但耦合系数的具体数值呈现下降趋势,可见能源消费与经济发展的均衡程度有好转倾向。

  山东省各市区之间的能源消费与经济发展水平之间存在较大差异,年平均耦合指数最高的是滨州市,其次为东营市、枣庄市、济宁市、日照市及菏泽市,从山东省整体的空间分布来讲,山东省南部地区的耦合系数要明显高于其他地区,除滨州市外,年平均耦合指数较高的市区均位于山东省南部,说明这些地区的能源结构与能源利用效率还有很大的改善空间。与此同时,山东省所有市区中处于能源利用低效型的城市数量呈现下降趋势,2014年的9个下降到2017年的6个,能源利用低效型市区数量的下降,到2017年山东省协调型市区的数量上升到5个,这表明山东省未来的能源消费结构有较为广阔的优化空间,可通过推进能源利用低效型以及协调型市区的技术革新以及三次产业的结构调整及升级来逐步推进山东省能源消费结构的优化进程。

  第五章山东省能源消费结构的影响因素分析

  5.1模型设定及检验

  通过上一章对山东省能源消费结构的时空演变分析对山东省能源消费的演变特点及现状进行了分析。本章内容旨在探究影响山东省能源消费结构的影响因素,借用Eviews软件对各影响因素对山东省能源消费结构的影响力大小及影响方向,为优化能源消费结构的有关政策的提出奠定基础。

  5.1.1指标选取及数据来源

  随着社会的发展,一个地区的发展不单单只是追求经济指标的增长,发展绿色低碳经济也越来越受重视,而能源消费结构的改善就是其中一个重要的工作内容,根据国际研究成果可知,影响能源消费结构的因素包括经济发展水平、产业结构、能源结构和技术进步等,经济、产业、技术等领域的变化均可对能源消费产生影响,因此本文从能源禀赋,工业化水平,技术进步三个维度进行分析,所选数据的时间区间为1990年至2017年,数据来源于《山东省统计年鉴》及国家统计局。

  对能源禀赋维度的指标选择为能源生产结构,用煤炭生产量占能源生产量的比重来表示;工业化程度维度的指标选择为人均GDP和第二产业增加值比重来描述;技术角度维度的指标选择为专利授权量。

  具体变量情况如下表5-1:

  表5-1所选变量

  变量变量名称变量符号变量定义

  被解释变量能源消费结构ES山东省煤炭消费量占能源消费量的比重

  解释变量能源生产结构EPS山东省煤炭生产量占能源生产量的比重

  人均GDP PGDP山东省总产出(即GDP总额,社会产品和服务的产出总额)与总人口的比值

  第二产业增加值比重IS山东省第二产业产出与山东省总产出的比值

  专利授权量PA山东省专利授权总量

  5.1.2模型检验

  在山东省能源消费结构变迁的影响因素的分析方面,本文使用Eviews进行平稳性检验,协整检验以及格兰杰因果检验对所选变量体系中各变量间的关系进行分析。对PA和PGDP取对数,记作LNPA和LNPGDP。

  (1)平稳性检验

  由于所使用的所有数据都是时间序列数据,从而开始变量的稳定性测试,以避免假回归,本文使用的是基于单位的ADF标准来确定相关变量的序列平稳性,结果见表5-2。

  表5-2检验结果

  变量检验类型ADF值5%显著水平

  临界值10%显著水平

  临界值结论

  ES(c,t)-0.34894-1.953858-1.609571不平稳

  DES(c,t)-6.2257-3.603202-3.238054平稳

  EPS(c,t)-0.94886-3.587527-3.22923不平稳

  DEPS(c,t)-4.63512-3.644963-3.261452平稳

  IS(c,t)-1.46094-3.595026-3.233456不平稳

  DIS(c,t)-3.76739-3.595026-3.233456平稳

  LNPGDP(c,0)-1.93471-2.981038-2.629906不平稳

  DLNPGDP(c,t)-4.04822-3.622033-3.248592平稳

  LNPA(c,t)-2.30635-3.595026-3.233456不平稳

  DLNPA(c,t)-4.96283-3.595026-3.233456平稳

  根据检验结果,ES、EPS、IS、LNPGDP、LNPA的ADF绝对值低于显著性水平为10%和5%的门槛值,不能被视为稳定级数。对以上五个序列分别进行一阶差分后,其ADF绝对值均超过显著性水平为10%时的门槛值,这意味着一阶差分之后的五个序列序列均为显著性水平为10%以内的稳定序列。

  (2)协整检验

  本文采用Johansen的连续试验方法,得到了相应的控制方程。:

  ES=-13.66608EPS+11.54701IS-0.594661LNPA+1.772485LNPGDP

  (1.97203)(2.31930)(0.21432)(0.40379)

  通过对协整方程的观察可发现所选变量lncoal、lngdp、lnsi和lnur中存在的长期的协整关系的数量最多为3个,可继续进行后续的Granger因果检验。

  (3)格兰杰因果检验

  为了确定各解释变量与被解释变量之间是否存在格兰杰因果关系,本文对方程各变量进行格兰杰因果检验,检验结论如表5-3。

  表5-3格兰杰因果检验结果

  原假设F统计量P值结论

  EPS does not Granger Cause ES 3.18074 0.0281拒绝原假设

  ES does not Granger Cause EPS 3.45204 0.0248拒绝原假设

  IS does not Granger Cause ES 3.35124 0.0509拒绝原假设

  ES does not Granger Cause IS 1.61223 0.2304接受原假设

  LNPA does not Granger Cause ES 4.1176 0.0198拒绝原假设

  ES does not Granger Cause LNPA 2.59547 0.1602接受原假设

  LNPGDP does not Granger Cause ES 2.62815 0.0987拒绝原假设

  ES does not Granger Cause LNPGDP 1.75301 0.1980接受原假设

  由表5-3所显示的结论可得,当置信水平为10%时,能源消费结构和能源生产结构互为格兰杰原因,表明两变量互相影响,第二产业增加值占GDP比重是能源消费结构的格兰杰原因,专利授权量是能源消费结构的格兰杰原因,人均GDP是能源消费结构的格兰杰原因。表明经济增长,技术进步以及产业结构的变迁确实会对能源消费结构产生影响。确定方程中各变量对能源结构的作用力确实存在,接下来将构建回归模型对个变量影响力的方向及大小进行进一步分析。

  5.2实证分析

  VAR模型由西姆斯(C.A.Sims,1980)提出,主要用于预测和分析随机扰动对系统的动态冲击,包括冲击的大小、正负及持续时间。在实际应用中,由于VAR模型是一种非理论性的模型,因此在分析VAR模型时,需要用脉冲响应函数来分析当一个误差项发生变化,或者说模型受到某种冲击时对系统的动态影响,及一个变量的变化导致的另一变量的变化情况。本文选择无常数项的模型估计,得到的估计结果如下。

  ES EPS IS LNPA LNPGDP

  ES(-1)0.514424-0.019147 0.208169 1.825834 0.307808

  (0.23137)(0.13962)(0.05339)(1.40392)(0.17845)

  [2.22341][-0.13714][3.89893][1.30052][1.72494]

  ES(-2)0.265761 0.042529 0.054127-2.486515-0.005064

  (0.30548)(0.18434)(0.07049)(1.85362)(0.23560)

  [0.86999][0.23070][0.76783][-1.34144][-0.02149]

  EPS(-1)-0.108455 0.714176 0.094000-0.978043 0.266848

  (0.36636)(0.22108)(0.08454)(2.22307)(0.28256)

  [-0.29603][3.23033][1.11186][-0.43995][0.94438]

  EPS(-2)-0.378384-0.160320 0.157602 0.489596-0.215179

  (0.42509)(0.25652)(0.09809)(2.57941)(0.32786)

  [-0.89013][-0.62498][1.60662][0.18981][-0.65632]

  IS(-1)0.602033 0.553074 1.004196 3.568450 1.379823

  (0.74119)(0.44727)(0.17104)(4.49748)(0.57165)

  [0.81226][1.23654][5.87114][0.79343][2.41374]

  IS(-2)0.505344 0.240066-0.227417-3.467967-1.017713

  (0.80494)(0.48575)(0.18575)(4.88431)(0.62082)

  [0.62781][0.49422][-1.22431][-0.71002][-1.63930]

  LNPA(-1)-0.035273-0.063063 0.012233 0.824170 0.114226

  (0.04531)(0.02734)(0.01046)(0.27495)(0.03495)

  [-0.77847][-2.30631][1.16993][2.99756][3.26854]

  LNPA(-2)0.043555 0.083767-0.004214-0.109269-0.030099

  (0.05842)(0.03525)(0.01348)(0.35449)(0.04506)

  [0.74556][2.37613][-0.31261][-0.30825][-0.66801]

  LNPGDP(-1)-0.336326-0.282753-0.057972-0.279518 1.426466

  (0.24934)(0.15047)(0.05754)(1.51301)(0.19231)

  [-1.34884][-1.87915][-1.00751][-0.18474][7.41750]

  LNPGDP(-2)0.325484 0.254961 0.024040 0.663852-0.550664

  (0.21516)(0.12984)(0.04965)(1.30558)(0.16595)

  [1.51275][1.96365][0.48418][0.50847][-3.31833]

  1、单位根检验

  本文使用AR根法对各变量进行单位根检验,以确定VAR模型的稳定性,

  通过上图中根膜倒数的分布位置来看,均处在单位圆中,模型稳定,即山东省能源消费结构,能源生产结构,产业结构,经济水平以及技术水平之间存在较为稳定的协整关系,可对其进行脉冲函数分析。

  (2)脉冲函数分析

  本文脉冲响应函数分析了各种解释的变量对能源消耗的影响,结果如下图。

  上图反映了能源消费结构对其自身、能源生产结构、第二产业比重、专利授权量以及人均GDP施加一个标准大小的冲击时,山东省能源消费结构的相应。分析可知:(1)能源消费结构对自身的影响存在较大幅度波动,在初期为正效应,但随后逐渐收窄并变成负面的效应,最终在影响程度波动后趋于-0.001的稳定负效应。(2)能源生产结构对能源消费结构的影响同样存在波动,在初期为正效应,即能源生产结构中煤炭产量的增加会带动消费结构中煤炭消费量的增加,中期出现波动呈现短期的负效应,但随后波动收窄并重新变成正面的效应,最终趋于0.005的稳定正效应。(3)在经济发展过程中,对煤炭在能源消费结构中的比重给予负面的冲击,将产生积极的影响,经济增长将减少煤炭消费的比例,最终趋于-0.003稳定负作用。(4)对产业结构施加正向冲击的前期,会对能源消费结构中煤炭比例产生相同方向的影响,但后来这种效应变得越来越狭隘,并导致了相反方向变动的结果,也就是说,随着第二产业比重的增加,煤炭消费量占比会减少,总的来讲波动效应小,反应范围收窄并趋于产生-002的负作用。(5)专利授权量对能源生产结构的影响在初期为正效应,但随后响应收窄并变成负面的效应,最终在影响程度波动后趋于-0.004的稳定负效应,即技术水平的提升会使得山东省能源生产结构中煤炭消费量所占的比重下降。

  (3)方差分解

  接着本文通过预测方差模型对预测均方差进行分解,以便于对回归模型中解释变量的波动对被解释变量影响效应的强弱进行更进一步的分析,即能源生产结构、经济发展水平、技术进步与产业结构在其山东省能源消费结构动态变化中的重要程度分析。表中第一列Period为预测期,第二列S.E.为序列的标准差(Standard Error),它反映了数据之间偏差程度的大小,数值越大,偏差越大。。第三列至第七列分别表示了各个变量在不同的预测期对山东省能源消费结构演变的影响力比重。

  Period S.E.ES EPS IS LNPA LNPGDP

  1 0.030306 100.0000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000

  2 0.030956 95.96785 0.662745 0.341549 0.821183 2.206675

  3 0.033526 90.30799 2.083649 0.715248 0.990126 5.902990

  4 0.034397 85.87395 4.696187 0.942048 0.968335 7.519485

  5 0.034828 84.93692 4.847519 1.025525 1.047987 8.142053

  6 0.035984 79.66645 8.390400 1.524990 1.974438 8.443724

  7 0.037328 75.25800 11.26655 1.879046 3.031730 8.564666

  8 0.038161 72.54012 13.05486 2.049679 3.690722 8.664624

  9 0.038798 70.27016 14.62056 2.200082 4.140029 8.769174

  10 0.039416 68.20780 15.98146 2.375624 4.489641 8.945478

  Cholesky Ordering:ES EPS IS LNPA LNPGDP

  ES的波动在第一期仅受自身的影响,EPS、IS、LNPA、LNPGDP对其的影响从第二期才开始显现,其中EPS的冲击较大,而IS、LNPA、LNPGDP的冲击相对轻微。随着预测期的推移,ES对自身的冲击逐渐减小并趋于稳定,最终下降到70%以下,EPS的冲击变动与ES的变动呈现相反的发展趋势,对能源消费结构的作用力逐渐增强,经历波动后逐渐稳定在16%之间,而IS、LNPA、LNPGDP的冲击逐步上升,但占比很小,整个期间贡献率均很小。综合来看,ES主要受自身影响和EPS的影响,而其余影响很小,三者比较而言,LNPGDP影响最大,其次是LNPA。

  5.3实证结论

  通过上述的实证分析,并结合前文的数据统计分析结构,可以得出有关山东省能源消费结构的以下主要结论:

  (1)山东省能源消费结构中不同能源的消费比重呈现不同的变化趋势,山东省仍然以煤炭消费为主,但煤炭消费比重呈现下降趋势,天然气以、新能源及可再生能源的消费比重呈现上升趋势,石油消费占比趋于稳定,可见山东省能源消费结构整体呈现低碳化及可持续化的发展方向,是山东省努力推进能源供给侧结构性的结果。

  (2)格兰杰因果检验的结果表明:山东省能源消费结构与山东省能源生产结构互为因果,即山东省能源消费与供给互相影响;符合具体实践的是山东省煤炭消费的增加会引发GDP的增长,同时发现随着社会的发展及技术的创新,可开发利用的能源种类出现了大幅度增加,一些清洁可再生能源更是主导着未来能源行业的发展趋势,这使得在格兰杰因果检验中生产总值的增加与能源消费结构中煤炭比重的变动之间不存在较为明显的关系;而第二产业占比和专利授权量即技术水平与GDP之间的关系可能通过间接的方式进行互相影响。

  (3)结合脉冲响应分析的结论来看,较短的一段时间内,经济水平、能源生产结构、产业结构以及技术水平的变动会对山东省的能源消费结构产生正或负的影响效应,大部分因素对能源消费结构的影响方向会有所波动,而从长期来看,这些因素对山东省能源消费结构的影响效应会收敛并趋于稳定,其中除能源生产结构产生正效应外,其余均对能源消费结构产生负效应。对于产业结构中第二产业比重增加会导致能源消费结构中煤炭消费比重的下降的现象而言,这与现实情况相悖,可能与山东省能源消费的政策导向有所关系。此外,技术水平,经济发展水平及产业结构对能源消费结构的影响效应并不大,说明需要在政策引导下对产业结构、技术创新及经济发展进行推进才能够更好的促进能源消费结构的优化。

  (4)方差分解的结果表明:五个变量对于山东省能源消费结构的贡献程度排序为能源消费结构自身>能源生产结构>经济发展水平>技术水平>产业结构,因此在改善能源消费结构时需要首先考虑从能源消费结构自身的变动改善出发,制定相关政策来实现其优化。在政策导向下对东技术创新及经济发展,优化产业结构,从而达到较好的优化效果。

  第六章提升山东省能源消费结构的对策

  前文对首先从能源生产及消费总量、能源消费结构以及能源强度三个角度对山东省能源消费现状进行了探究,随后从结合山东省各个市区的角度展开山东省能源消费的时间及空间的演变规律研究,并建立实证模型对影响山东省能源消费结构的影响因素进行探究。山东省提出了山东省新能源与可再生能源中长期发展规划,提出要加强对新能源与可再生能源的利用,化解煤炭行业过剩产能,促进能源行业环保化发展。在此能源行业的发展目标下,结合山东省能源消费的现状及特点,本章旨在对山东省能源消费的现状及变化特点进行归纳,顺应山东省能源消费的发展目标,结合山东省能源消费结构的影响因素,提出合理的优化对策及建议。

  6.1政策引导推进产业结构优化

  产业结构的优化调整对能源消费结构的变迁具有积极的影响,在政策引导下推进能源行业发展。通过对能源消费重心及经济重心进行耦合,得出山东省各市区处于不同的耦合等级,结合数据分析可得能源利用高效型城市的产业结构以实现“二三一”向“三二一”的转变,而能源利用低效型城市普遍仍处于“二三一”的产业结构模式。结合实证分析结果可得,产业结构的变迁确实会对能源消费结构产生影响,政府在能源行业发展过程中的作用不容小觑。各地政府应结合各地产业结构现状,制定适应性及针对性的政策,引导产业结构向节能低碳的方向发展,逐步淘汰落后产能,促进新能源企业的发展,尤其是对能源利用低效型的城市,更是要推进高技术产业的发展,降低对传统能源消费的依赖,而对于协调型城市,需要加快对产业结构的优化升级,配合政策引导,推进其向能源利用高效型城市的转变。

  6.2供需两手抓,规范行业标准

  政府可从能源结构本身作为切入点,从供给及消费两方面入手推进能源结构优化。结合实证分析结论可得,能源消费结构自身以及能源生产结构对山东省能源消费结构的贡献率最大,因此在确定经济及社会发展的同时,降低不可再生能源的消费及各种能源的低效率损耗,增加对替代能源的使用,可实现从源头对消费结构进行改善。

  一方面,政府可以重点推进新能源行业的发展,创造和改进新能源和可再生能源产品及技术标准的完善,对新能源相关领域的生产和消费进行控制和规范,同时充分发挥市场机制作用,将化解过剩产能与转型升级相结合,淘汰落后产能,将企业竞争力的提升与能源行业的发展相结合,以企业组织结构的变革带动能源行业消费结构的转变,以企业的技术创新机制的完善带动能源行业新能源的开发利用及能源利用效率的提升。

  另一方面,政府可积极利用财政手段,鼓励企业加大新能源及可再生能源的使用力度以及技术创新,可通过减免税费或给予补贴的方法推进光伏发电、风能、水能等新能源及可再生能源开发企业的生产规模及技术创新,通过提供更为便利的金融来吸引技术及人才资源的聚集,以降低新能源消费的成本,推进新能源产业的发展。

  6.3重合作,以技术创新促进能源效率提升

  通过技术创新来促进能源效率的提升,促进能源消费结构优化。结合山东省现状可知,技术和经济性仍是制约新能源发展的关键因素,新能源开发成本过高是制约山东省能源消费结构优化的一个重要因素,因此山东省应当加大专项技术引进与研究力度,对投资环境进行优化,重视国际合作,优先引进先进能源技术,降低可再生能源的开发利用成本。为了吸引更多的投资,政府可提供优惠的政策环境,鼓励国家机构加强研究,同时考虑国际合作,以技术进步来推动优化能源经济和能源结构的进程,提高能源利用效率,实现能源经济的可持续发展。

  6.4结合各部门的发展规划,协调推进规划实施

  将能源消费结构改善与其他部门的发展规划相结合,形成能源主管部门统筹、多部门参与机制,协调推进规划实施,如可将能源消费结构的改革与城镇化相联系,在推进城镇化的过程中,可产生相互促进的作用。一方面,在城镇化的推进过程中,城乡用能水平不断提升,用能结构逐步优化,特别是对清洁能源的需求将快速增长。另一方面,加快新能源和可再生能源开发利用,对提升城乡居民用能水平、改善农村生产生活环境、促进农民增收、实现农村地区经济社会可持续具有十分重要的意义。

  6.5结合各地区能源发展情况,制定适宜的能源结构优化方案

  山东省各市区应结合其具体实际,因地制宜的优化能源消费结构以及提高能源利用效率。结合文章分析内容可知山东省能源消费存在不均衡的问题,区域间差异较大,尤其是蓝色半岛经济带的区域内差异最大,中部经济带的区域差异呈现上升趋势。应当加强区域内的合作,以缩小区域内差异,能源利用效率较高的城市应对其周边城市起到带动作用,发挥能源资源优势,合理调度资源。所处地理位置的不同,导致不同区域的资源禀赋有所差异,蓝色半岛经济带有较好的经济及技术资源,而别的地区在资源禀赋上相对富足,因此要结合各地区生产要素的具体情况,辅以针对性的政策支持,从而推进能源行业的高质低碳发展。