城市化對能源消費的影響范文
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城市化就是人口聚集的過程，人口的集中必然帶來經濟活動的轉移，經濟結構隨著發生改變，由農業為主的傳統產業結構向以工業和服務業為主的現代產業結構逐漸轉變，產業結構的轉變意味著生產方式的改變。農村人口向城鎮的轉移帶來消費方式和閑暇方式向城市居民靠攏，生活方式發生改變。能源的消費需求來源于生產過程和日常生活，城市化主要就是通過轉變生產方式和生活方式來改變能源需求的總量和結構。首先城市的聚集經濟促使產業和人口往城市集中，然后產業聚集效應和人口聚集效應分別通過三條路徑影響能源消費水平。其中產業聚集通過以下三個方面影響能源消費：1.規模效應。經濟發展有助于加快城市化進程，城市化能帶來經濟發展（Pacione，2009）。產業聚集帶來技術、勞動力、資本以及產品市場等經濟增長所需生產要素的集中，對該區域經濟發展有集聚效益，推動經濟增長。人口的集中提供了銷售市場，促使產量增加，使得經濟規模不斷擴大，進而產生更多的能源消費需求。2.結構效應。城市化的推進伴隨著工業化帶來的產業結構轉型升級，產業結構由以第一產業為主轉向二三產業逐漸崛起成為主導產業。因不同產業所需能源種類和總量不同，能源消費需求量和結構會隨產業結構轉型而發生改變。農業生產主要以人力、畜力為主，農民生活則依賴于薪柴、稻稈等生物質能，因此商品能源消費總量與消費結構層次水平都較低。第二產業相比農業能源強度大，尤其是工業部門對能源的依賴性更強。隨著城市化繼續推進，第三產業會快速發展，這會減緩工業能源消費增加導致總體能源消費水平上升的速度。第三產業主要是滿足城市居民多樣化和高層次的服務需求，提升居民消費層次，因此對能源消費的影響主要是結構影響，降低煤炭等低級能源的消費，而提高對電力、天然氣等清潔能源的消費。人口和經濟活動的集中對運輸業產生更多需求，資源需要通過長途運輸供應給城市，集中生產的產品也需要長途運輸到其他生產，使得城市物流業得以快速發展，從而大大增加化石能源的需求。城市化同樣帶來個人交通方式的改變，通勤距離增加使得個人交通機械化水平提高，從而產生更多的能源消費需求。Pacione（2009）的研究顯示家庭能源消費中交通能源消費占25%-60%。3.集聚效益。包括外部經濟、創新效益和競爭效益。其中外部經濟主要體現在：有助于獲得上下游企業的配套產品和服務，可以減少搜索原材料成本和運輸費用，使得生產成本下降；聚集在一起的企業對生產鏈分工細化，有助于提高勞動生產率。企業的集聚一方面有助于相互間溝通，帶來知識技術外溢，另一方面會加劇競爭，這會給企業帶來創新的壓力，迫使企業降低成本。成本下降、勞動生產率上升、技術水平的提升都會降低生產的能源強度，有助于減少能源消耗。人口聚集通過以下三個效應帶來能源消費改變：1.規模效應。城鄉居民生活方式和生存環境的差異導致了城鄉能源消費數量和結構差異。2000年之前我國城市居民的人均能源消費水平一直是農村人均能源消費量的3倍以上，隨著社會主義新農村建設，農村居民生活水平提高，能源消費差異逐漸減少，至2010年城鎮人均能源消費量依然是農村的1.5倍。傳統生物質能是農村家庭用能的主要部分，如薪草、畜糞、秸稈，農民對商品能源的支付能力有限且可獲得性不足。對比我國農村與城鎮居民商品能源消費結構，城鎮生活用能中煤炭消費量已降低至10%，天然氣、熱力、電力等清潔能源成為主體，農村以煤炭為主，而熱力、天然氣等清潔能源幾乎沒有應用。因此城市化進程中隨著城市人口絕對數量和相對數量都增加，將導致能源消費需求增加。人口往城市集中，一方面通過改變了城鄉相對人口，直接影響能源消費，另一方面通過影響農業生產和消費而間接影響能源消費。農村人口比重下降，使得更少的人口進行農業生產來滿足更多人口的農產品需求，會促使農業生產機械化，農產品運輸成本上升，從而引起能源消費需求增加。2.收入效應。能源階梯理論指出一個家庭隨著經濟地位的提高而不斷爬升能源階梯，說明了收入是影響能源消費結構的主要因素，隨著居民經濟狀況的改善家庭用能趨向更現代的商品能源。城市化有利于開拓市場，擴大需求，拉動經濟增長，從而促進居民收入水平提高，收入增加會直接帶動居民消費水平以及消費結構的升級，如增加電器設備的購買和使用，對能源的數量和質量提出了更高的要求，能源消費總量及結構就會變化。Malenbaum（1978）、Jones（1989）的實證研究均顯示收入與能源強度存在倒U的關系，BernardiniandGalli（1993）指出收入增加使得消費結構從低能源消耗型轉向高能源消耗型，隨著收入達到某個臨界值，不再是增加耐用品的消費量，而是用先進技術生產的新耐用品來替換原有的高能耗耐用品，因此能源強度會下降[14]。PerrySadorsky（2009）收入對能源消費影響既有技術效應又有規模效應，一方面收入增加通過技術效應降低能源消耗，另一方面通過規模效應增加能源消費[15]。當收入增加，農村居民會增加能源消費支出，提高能源消費數量，而城鎮居民會用于改變能源消費結構，提高能源消費質量（張馨2012）[16]。3.消費效應。居民能源消費分為直接能源消耗和間接能源消耗，其中直接能耗指供暖系統、家用電器、交通工具等所用的能源，間接能耗指為提供居民消費的產品或服務在生產、運輸和銷售環節所消耗的能源。劉洪濤（2011）基于實物價值型能源投入產出序列表，計算出城鄉居民的間接能源消費量，發現間接能源消費量遠大于直接能源消費量，同期兩者比值達2至3倍左右[17]。消費效應就是指為滿足居民對住房、家電和交通工具等需求，供應商在生產、運輸和銷售環節所消耗的能源。隨著城市化水平的提高，市場經濟更加完善，需求對生產具有更明顯的導向作用，因此居民消費結構的變動對相關行業的影響會很顯著，最終形成對能源消費的間接影響。綜合以上分析，城市化通過中間傳導變量：經濟規模、經濟結構、能源強度、人口規模、收入水平和消費結構影響能源消費總量，因此城市化對能源消費的影響程度與三組系數有關：中間變量對生產、生活能源消費的影響系數，城市化對中間變量的作用大小，生產、生活能源消費占總能源消費的比重。第四部分將基于該部分的理論來具體衡量城市化與能源消費的關聯程度。
二、實證研究
基于以上的理論分析，城市化通過各個傳導變量分別影響生產和生活能源消費，因此要衡量城市化水平變動對能源消費總量的影響，應該分三步來解決，首先計算各個影響因素對生產和生活能源消費的影響大小，然后衡量城市化與各個影響因素的相關性，最后根據前兩步的結果計算城市化對生產和生活能源消費的影響，并最終折合成對能源消費總量的影響，如圖1所示，城市化對能源消費總量的影響取決于系數1、系數2和系數3，下文將分別估計這三組系數。
（一）各個傳導變量對能源消費的影響1.計量模型生活能源消費和生產能源消費的影響機制不同，本文將分別討論城市化水平變動對生活和生產的能源消費影響。為確定各傳導途徑的作用大小，下面從產業集聚和人口集聚兩個方面根據傳導機制wageit為城鎮單位在崗職工平均工資水平（元），其系數反映收入效應的大小，由于收入水平和能源消費量都取了對數，該變量的系數可作為能源消費的收入彈性。engit為城鎮居民家庭恩格爾系數，用于衡量居民消費結構，間接反映家庭能源消費模式的變動和消費結構的轉換，該變量系數衡量的是消費效應的大小。gdpit為各地區生產總值（億元），代表經濟規模，其系數反映產業聚集產生的規模效應對能源消費的影響程度。mauit和serit分別為第二產業產值比重和第二產業產值比重，用來反映產業結構，其系數反映結構效應的作用大小。techit為單位工業增加值能源消耗，其系數為集聚效益對能源消費的影響程度。集聚效應通過節約生產成本、提高勞動生產率和升級生產技術水平降低企業的單位產值能耗，然而用單位地區產值能耗與作為被解釋變量的地區產值能耗相關，產生內生性問題。考慮到我國的經濟結構特征，工業產值對總生產總值貢獻率高達40%以上，且工業能源消耗占總能源消耗的70%以上，因此工業的能耗強度變動對總產值的能耗強度具有決定性影響，用單位工業增加值能耗反映單位產值能耗最具有代表性。其中，各個變量的下標i和t分別表示省份和年份，fi表示不可觀測的地區特征效應，ut表示不可觀測的時間特定效應，εit表示隨機誤差項。為了消除可能存在的異方差和便于彈性分析，模型對除了比值變量，其他變量均取自然對數。2.數據來源和統計描述由于各省統計年鑒的統計口徑不一致，工業能源消耗量數據的可獲得性有限，本文只能選取2005—2012年我國24個省份作為研究樣本。3.單位根檢驗在應用面板數據模型進行回歸分析前，首先要進行單位根檢驗，以判斷各變量序列的穩定性，避免虛假回歸。以下是采用LLC檢驗、IPS檢驗以及CH檢驗（ADF-Fisher）三種方法對各個變量的檢驗結果。結果顯示，盡管第三產值比重、單位工業能耗和城市人口對數的IPS檢驗不能接受穩定性假設，但該三個變量的其他檢驗結果均接受穩定性假設，因此認為這些變量均穩定。最終結論是所有變量都穩定，因此直接回歸不會造成虛假回歸，不需要再進行協整檢驗。4.模型回歸結果對這兩個模型分別進行混合最小二乘回歸、固定效應回歸和隨機效應回歸，模型1的回歸結果如表3。研究結果顯示城市人口總量、收入水平與生活能源消費量呈正相關性，而恩格爾系數與生活能源消費呈負相關性，結果與前面的經驗分析一致。通過Hausman檢驗結果的P值可知，隨機效應回歸模型能夠更好解釋各個影響因素對生活能源消費的影響，城市人口、收入水平每提高1%，生活能源消費量將會增加0.9352%和0.4606%，而恩格爾系數每降低1個單位，生活能源消費量將會增加1.2012%，其中人口規模對生活能源消費的影響最明顯。結果表明gdp、第二產業產值比重和單位工業增加值能耗與生產能源消費量之間存在正向相關性，而第三產值比重與生產能源消費量呈負向相關性。通過Hausman檢驗結果的P值可知，固定效應回歸模型更好解釋各個影響因素對生產能源消費的影響，當固定其他變量，變量gdp、第二產業產值比重和單位工業增加值能耗每提高1%，我國生產能源消費會分別增加0.6361%、0.6591%、0.1001%，第三產值比重變化對能源消費影響不顯著，這是由于大部分省份服務業比重小且基本沒有變化。其中影響最大的是經濟規模，而單位產值能耗對生產能源消耗的影響作用最小。以上結果與張明慧（2012）、王曉玲（2012）、張黎娜（2013）等對各地區能源消費影響因素分析的研究結論基本是一致。
（二）城市化水平與各個傳導變量相關性分析進一步估計各傳導變量與城市化水平的相關性。鑒于2005—2012年期間我國人口總量變動很小，年均增長率只有0.5%，因此城市化率變動與城鎮人口數之間的相關性取1，即假設城鎮人口的變動來源于城鄉人口結構變化，而人口總量變動對城鎮人口數的影響很小，可忽略不計。表6顯示，我國城市化水平提高促進經濟增長，帶來產業結構的調整，第二產業比重下降，第三產業比重上升，同時城市化的技術溢出效應有利于能源的集約消費和節能技術的應用推廣，從而降低單位工業增加值能耗，提高能源利用效率。我國的城市化率與居民收入水平呈正相關性，說明我國城市化有利于收入水平的提高，從而改善居民的生活水平，降低居民消費恩格爾系數。
（三）城市化進程對能源消費的傳導機制分析要衡量城市化水平對能源消費總量的影響，還需要將生產、生活能源消費變動轉變為能源消費總量的變動，需進一步衡量生產、生活能源消費的比重。根據全國能源消費數據顯示，生產、生活能源消費比8.6，隨著城市化的快速推進，使得居民的生活水平提高、生活節奏加快，促使生活能源消費水平上升明顯，本文就取0.8為生產能源消費比重，0.2為生活能源消費比重。最后將前文的回歸結果結合，就可以得出城市化最終影響能源消費的作用大小。如表7所示，表中系數1指模型1和模型2的相關系數，系數2指城市化對各個傳導變量的作用大小，系數3指生產能源消費、生活能源消費占總能源消費的比重，最后一列就是將系數1、系數2和系數3相乘。結果顯示，經濟規模效應、人口規模效應、收入效應和消費結構效應是增加能源消費的動力。其中經濟規模作用最大，當城市化水平增加1個單位，通過經濟規模的擴張會引起能源消費增加0.899%。雖然人口規模對生活能源消費的影響顯著，但由于生活能源消費占總能源消費的比例小，因此人口規模對總能源消費的影響沒有經濟規模的作用明顯。收入水平和恩格爾系數對生活能源消費的影響顯著，但因城市化對這些中間變量的改變很小，因此這些傳導因素對總體能源消費的影響作用不大。我國的城市化對恩格爾系數的影響非常小，僅為0.012，這反映了我國經濟發展對居民消費狀況的改善作用有限。我國城市化發展促進第三產業發展，降低第二產業比重，本文第三部分已經指出第三產業能源強度比第二產業能源強度低，因此城市化的經濟結構效應是有利于降低能源消費。以上結果顯示第三產業比重增加對節能的作用很小，這主要是由于我國第三產業絕對規模依然偏小，且內部結構偏向于能耗較大的行業。我國的第三產業主要以交通運輸、餐飲、旅行等傳統服務業為主，而信息、金融等新興服務業發展緩慢，因此我國現階段第三產業的發展對節能的作用很有限。總體來看，中國的城市化會帶來能源消費的增加，城市化加大能源消費量的主要推動力來自于經濟增長以及城市人口的增加，城市化降低能源消費量主要是通過能源利用效率得到提高以及產業結構合理調整。能源效率的改善對能源強度的降低起到積極的推動作用，因此新型城市化應發展循環經濟、建設低碳城市，進而不斷促進能源強度的下降和能源利用綜合效益的上升，降低對能源的依賴程度。
三、結論與政策建議
我國能源消費存在消費量大、利用效率低的問題，使得能源逐漸成為經濟健康發展的制約因素。與已有的關于能源消費受城市化影響的研究不同，本文探討了城市化進程對生活能源和生產能源消費的影響路徑及作用機制，并運用我國各省的面板數據建立能源消費的影響模型，最終估計城市化對能源消費的影響程度。與現有研究相比，本文的研究考慮到生產、生活能源消費的差異性，分別討論了不同能源消費的影響機制，研究結論有助于根據能源消費主體有針對性制定節能措施，從而更有效地提高能源利用效率。本文的主要發現是：1.城市化進程中的產業集聚對生產能源消費形成經濟規模效應、結構效應和技術效應，以及人口集聚對生活能源消費形成人口規模效應、收入效應和消費效應。經濟規模、結構效應中的第二產業比重與生產能源消費呈正相關，而結構效應中的第三產業比重以及單位產值能耗與生產能源消費呈負相關。城鎮人口規模、收入水平與生活能源消費呈正相關，消費效應所指的恩格爾系數與生活能源消費呈負相關。2.進一步實證研究我國城市化通過以上傳導機制對能源消費影響方向和大小，研究結果表明我國城市化進程通過經濟規模擴大、城鎮人口增加、收入水平提高和恩格爾系數的下降形成能源消費增加的壓力，城市化進程中的第二產業比重下降、第三產業比重上升、單位產值能耗減少形成能源消費降低的積極的推動力。傳導機制中經濟規模的絕對影響程度最大，而降低能耗的結構效應、技術效應的影響程度很小，因此隨著我國城市化的快速推進，能源消費需求將不斷增加。“十二五”城市化目標的實現，要有相應的能源供應支撐，但日益緊張的世界能源形勢，迫使我國從節能減排方面制定國家能源戰略，要走低能耗可持續發展道路。我國的能源戰略除了通過經濟結構的合理調整、能源利用效率的提高來降低生產能源消費，還需要重視家庭生活能源消費，倡導綠色低能耗的生活方式，從而有利于控制生活能源消耗的增長。
作者：邵洲洲陳衛民單位：南開大學人口與發展研究所