我國各行業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的因子分析

湖北科技學(xué)院 張吉剛 梁娜

為了評價我國各行業(yè)的能源消費(fèi)情況，需要考慮多個指標(biāo)。多個指標(biāo)變量間的相關(guān)性使分析變得復(fù)雜，針對這種情況，可采用因子分析法。因子分析法可根據(jù)相關(guān)性的大小將原始變量分組，使得同組內(nèi)變量間的相關(guān)性較高，但不同組之間的變量相關(guān)性較低，每組變量(主因子)可以反映問題的一個方面、一個維度，選取其中的幾個組變量(主因子)，能從幾個維度反映我國各行業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

1 各行業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的因子分析模型

根據(jù)國家統(tǒng)計局2013年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，選取了九個能源指標(biāo)，即：x1煤炭，x2焦炭，x3原油消耗，x4汽油，x5煤油，x6柴油，x7燃料油，x8天然氣，x9電力。以九大行業(yè)：農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)，工業(yè)，采掘業(yè)，制造業(yè)，電力、煤氣及水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，建筑業(yè)，交通運(yùn)輸倉儲和郵政業(yè)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，生活消費(fèi)在2012年的九個能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)作為本文因子分析數(shù)據(jù)。

通過SPSS11.0軟件計算，得到經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的各項指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值與貢獻(xiàn)率(見表1)。從表1可以看出，變量的相關(guān)系數(shù)矩陣有兩個數(shù)值較大(均大于1)的特征值，即分別為6.505、2.975，它們一起解釋了能源結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)差的94.808% (累計貢獻(xiàn)率)。這兩個成分基本上反映了原始數(shù)據(jù)所提供的足夠信息。

表1 總方差解釋表

圖1中的橫坐標(biāo)為因子的序號，縱坐標(biāo)為相應(yīng)特征值，特征值越大表示對原始變量越重要。碎石圖中比較陡的直線說明直線斷點(diǎn)所對應(yīng)的因子的特征值差值較大，比較緩的則對應(yīng)較小的特征值差值。圖1中前面2個因子的坡度相對很陡，說明前面2個因子是主要因子。

圖1 因子碎石圖

對提取的兩個主因子分量F1、F2建立原始因子載荷矩陣，然后對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整簡化，得出方差最大正交旋轉(zhuǎn)矩陣(見表2)。這是經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的前兩個主因子的載荷矩陣。同時，將指標(biāo)值載荷矩陣中載荷較高的情況分為兩類?？梢砸来私o各個主因子命名。

表2 旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣

主因子F1在x9電力、x3原油、x7燃料油、x8天然氣、x1煤炭、x2焦炭消費(fèi)量上的系數(shù)分別是0.99377、0.97264、0.96977、0.94069、0.88962，有較大的載荷，電力、原油、燃料油、天然氣、煤炭、焦炭都是生產(chǎn)企業(yè)的主要能源，因此將該因子F1稱為生產(chǎn)能源消費(fèi)因子，主因子F1對全部初始變量的方差貢獻(xiàn)率為65.054%，是分析能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)時所需要考慮的主要方面。

主因子F2在x4汽油、x5煤油、x6柴油消費(fèi)量上的系數(shù)分別是0.98386、0.97641、0.97147，有較大的載荷，稱主因子F2為機(jī)械能源消費(fèi)因子。主因子F2對全部初始變量的方差貢獻(xiàn)率為29.754%，它也是分析能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)時需要重點(diǎn)考慮的因素。

計算9個行業(yè)在兩個主因子得分，如表3所示。以各行業(yè)主因子F1得分作為x軸變量，主因子F2得分為y軸變量，作散點(diǎn)圖，如圖2所示。

表3 因子得分表

圖2 9個行業(yè)2公因子得分的散點(diǎn)圖

圖2中，在主因子F1生產(chǎn)能源消費(fèi)的垂直方向上，工業(yè)位居第一，是生產(chǎn)能源消費(fèi)量最大的行業(yè)，制造業(yè)第二，消耗生產(chǎn)能源僅次于工業(yè)，生產(chǎn)能源：電力、原油、燃料油、天然氣、煤炭、焦炭都是來自自然資源的開發(fā)，因此，我國工業(yè)、制造業(yè)在F1生產(chǎn)能源消費(fèi)的高得分，反映其發(fā)展給自然帶來開發(fā)過度、空氣污染等環(huán)境問題。建筑業(yè)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，采掘業(yè)，生活消費(fèi)和農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)的主因子F1得分都為負(fù)數(shù)，反映了這些行業(yè)在我國生產(chǎn)能源消費(fèi)體系中所占比例相對較少，對空氣污染程度相對較低。

在主因子F2機(jī)械能源消費(fèi)的水平方向上，交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)位居第一，說明它在機(jī)械能源消費(fèi)上所占比例很大，我國交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)的迅猛發(fā)展，各機(jī)械類工具數(shù)量飛速提高，使得機(jī)械能源消費(fèi)增大，同時帶來了一系列的空氣污染、噪音等環(huán)境問題。

工業(yè)在機(jī)械能源消費(fèi)上所占比例比制造業(yè)和農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)稍高一點(diǎn)，建筑業(yè)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，采掘業(yè)，生活消費(fèi)和電力、煤氣水生產(chǎn)、供應(yīng)業(yè)在機(jī)械能源消費(fèi)上所占比例最小。

以0為參考基準(zhǔn)，得分大于0的行業(yè)能源消費(fèi)相對多一些，得分小于0的相對少一些，依此9個行業(yè)分別位于圖2的四個區(qū)域，可以把9個行業(yè)聚為3類。把在生產(chǎn)能源消費(fèi)方面消耗比例很大的工業(yè)和制造業(yè)歸為一類，把在機(jī)械能源消耗比例很大的交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)歸為一類，其他的6個行業(yè)歸為一類，它們在生產(chǎn)能源消費(fèi)、機(jī)械能源消費(fèi)中所占比例都很小。

2 結(jié)論

從以上的分析可以看出，用因子分析法可以從錯綜復(fù)雜的眾多數(shù)據(jù)中理出一個比較清晰的結(jié)構(gòu)，在我國各行業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，主因子F1生產(chǎn)能源消費(fèi)占總能源消費(fèi)65.054%，主因子F2機(jī)械能源消費(fèi)占總能源消費(fèi)29.754%。根據(jù)九個行業(yè)的兩個主因子得分的散點(diǎn)圖分布，可分成三類：工業(yè)和制造業(yè)在生產(chǎn)能源消費(fèi)方面為一類；交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)在機(jī)械能源消費(fèi)大歸為一類；其他的為一類。

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