中國礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程中能源消費(fèi)的研究

關(guān)雪凌+周敏

摘要：礦業(yè)城市在中國的一次能源供給和工藝原材料提供方面起到重要的作用，在國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源體系中扮演著不可或缺的角色。和中國的其他地區(qū)一樣，礦業(yè)區(qū)域正經(jīng)歷著城鎮(zhèn)化大潮。選用STIRPAT模型，研究2005—2011年礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化和其他因素對能源消費(fèi)及其引起的碳排放的影響，發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化是影響能源消費(fèi)的重要因素。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)化；能源消費(fèi)；STIRPAT模型；礦業(yè)區(qū)域；碳排放；低碳經(jīng)濟(jì)；礦產(chǎn)資源；一次能源；工業(yè)原材料

中圖分類號：F291.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-2101（2015）01-0052-05

一、引言

中國是全球少數(shù)礦產(chǎn)資源種類齊備且儲量豐富的國家之一。已發(fā)現(xiàn)的171種礦產(chǎn)資源中包括原油、天然氣、煤等能源礦產(chǎn)，鐵、礦、鋁等金屬礦產(chǎn)，以及石墨、磷、硫等非金屬礦產(chǎn)。這些礦產(chǎn)資源提供了中國近90%的一次能源和近80%的工業(yè)原材料，在國家的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起著不可替代的作用[1]。

中國的礦產(chǎn)資源分布廣泛但所在區(qū)域相對集中。煤炭主要集中于山西、陜西、內(nèi)蒙古、吉林等省份；陸地石油主要分布在新疆、黑龍江、陜西、山東、四川等省份；鐵和銅主要分布在遼寧、河北、江西、云南、甘肅和安徽等省份。結(jié)合主要礦產(chǎn)資源的地區(qū)分布，本文按照國家計委宏觀經(jīng)濟(jì)委員會給出的界定方法，根據(jù)各省采礦業(yè)從業(yè)人數(shù)占全部從業(yè)人數(shù)的比重劃定了省級的礦業(yè)區(qū)域。

與中國其他地區(qū)一樣，礦業(yè)區(qū)域正處在強(qiáng)勁的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中。城鎮(zhèn)化是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長和工業(yè)化的重要因素，加快城鎮(zhèn)化已成為我國確保經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的優(yōu)先國策，中國目前正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)育時期。據(jù)預(yù)測，到2025年中國95%的國內(nèi)生產(chǎn)總值將由城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生[2]；到2025年城市化率將快速攀升至65.4%，城市人口將增至9.1億[3]。城鎮(zhèn)化不僅意味著勞動力從農(nóng)村向城鎮(zhèn)的轉(zhuǎn)移，更意味著經(jīng)濟(jì)活動和生活方式的改變。這些變化對能源消費(fèi)以及碳排放產(chǎn)生著巨大的影響。一方面，城鎮(zhèn)化帶動的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通運(yùn)輸增長以及家庭消費(fèi)增長可能引起能源消費(fèi)及相應(yīng)環(huán)境排放的增加；另一方面，城鎮(zhèn)化帶來的先進(jìn)生產(chǎn)方式可能帶來規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，而減少能源消費(fèi)，進(jìn)一步減少負(fù)面環(huán)境影響。近年來，很多國外學(xué)者對城鎮(zhèn)化與能源消費(fèi)及其產(chǎn)生的環(huán)境影響間的關(guān)系作出了研究。一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化導(dǎo)致能源消費(fèi)增加，產(chǎn)生更多排放[Cole和Neumayer（2004）[4]；Jones（1991）[5]；York（2007）[6]；Holtedahl和Joutz（2004）[7]]。相反的，另外一些學(xué)者認(rèn)為城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)密度改進(jìn)了公共基礎(chǔ)設(shè)施的效率，進(jìn)而降低了能源消費(fèi)、減少了排放[Chen等（2008）[8]；Liddle（2004）[9]]。還有學(xué)者認(rèn)為二者之間的關(guān)系在不同國家會有不同的反映：Poumanyvong和Kaneko（2010）[10]發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化對能源消費(fèi)的影響在經(jīng)濟(jì)水平不同的地區(qū)有所不同；Liu（2009）[11]發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化對能源消費(fèi)有正向影響，但影響的重要性遞減，他將這種減少歸結(jié)于產(chǎn)業(yè)和技術(shù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及對資源更為高效的利用。

國內(nèi)的學(xué)者也進(jìn)行了不少相應(yīng)研究：張曉平（2005）[12]在分析20世紀(jì)90年代以來中國能源消費(fèi)時空特征的基礎(chǔ)上，認(rèn)為城市化是影響我國能源消費(fèi)總量增長和能源消費(fèi)區(qū)域差異的主要因素之一。鄭云鶴（2006）[13]通過建立中國能源消費(fèi)與工業(yè)化、城市化與市場化之間的回歸模型，指出目前工業(yè)化與城市化進(jìn)程會導(dǎo)致能源消耗的增加，為市場進(jìn)程的推進(jìn)則會導(dǎo)致能源消耗的降低。劉耀彬（2007）[14]在向量自回歸模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Granger因果關(guān)系和協(xié)整分析，分析了我國1978—2005年城市化與能源消費(fèi)之間的關(guān)系，并利用因素分解模型定量測算出城市化對中國能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)份額。

二、城鎮(zhèn)化對能源消費(fèi)及碳排放影響的模型

（一）STIRPAT模型

STIRPAT模型由等式I=PAT演化而來。IPAT模型由Ehrlich和Holdren（1971）[15]在20世紀(jì)70年代的初期最早提出，用于描述人口增長對環(huán)境的影響，式中I表示環(huán)境影響、P代表人口規(guī)模、A代表富裕程度、T代表技術(shù)水平。此模型是研究環(huán)境影響的影響因素和人口效應(yīng)的有效工具，但該模型只適用于分析單位彈性的影響因素，局限性較大。Dietz和Rosa（1994）[16]對IPAT模型改進(jìn)為隨機(jī)模型——STRIPAT模型，克服了上述缺陷。模型的表達(dá)形式如式（1）：

Ii=aPibAicTidei（1）

改進(jìn)后的模型保留了原IPAT等式的乘法框架，加入了常數(shù)項(xiàng)a，隨機(jī)干擾項(xiàng)e和人口規(guī)模、富裕程度、技術(shù)水平對環(huán)境影響的彈性系數(shù)b、c、d，使模型適用于影響因素非單位彈性的情況，大大拓展了模型的適用范圍。取對數(shù)后，模型如式（2）：

InIit=a+b（lnPit）+c（lnAit）+d（lnTit）+ei（2）

碳排放是測度影響環(huán)境的最常用的指標(biāo)，而碳排放主要來源于一次能源消費(fèi)，因此STRIPAT模型常用于分析不同因素對能源消費(fèi)及其產(chǎn)生的碳排放的影響。Fan等（2006）[17]、Martinez-Zarzoso和Maruotti（2011）[18]等許多學(xué)者采用此模型分析城鎮(zhèn)化等人口因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況等變量對能源消費(fèi)及其相應(yīng)碳排放的影響。不同的學(xué)者在研究過程中對模型中的變量做出了不同的界定：盧祖丹（2011）[19]將人口因素分解為總?cè)丝跀?shù)和城鎮(zhèn)化水平，Shi（2003）[20]用制造業(yè)產(chǎn)出占GDP的比重表示技術(shù)水平；Bongaarts證明在不同的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)下技術(shù)水平應(yīng)取不同的變量；一些學(xué)者，尤其是研究中國問題時直接用能源強(qiáng)度表示技術(shù)水平；同時，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也常用于描述技術(shù)水平。

本文將STIRPAT模型擴(kuò)展如下：將人口規(guī)模P分解為總?cè)丝冢≒）和城鎮(zhèn)化率（R），用人均GDP表示富裕程度A，技術(shù)水平T分解為能源強(qiáng)度（T）和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（IS）。各變量含義見表1。

根據(jù)式（2）和表1，本文的模型形式如式（3）：

1nIit=a+b1（1nPit）+b2（1nRit）+c（1nAit）+d1（1nTit）+d2（1nISit）+ei（3）

式（3）中，i表示不同的省份；t表示年份；b1、b2、c、d1和d2分別表示P、R、A、T和IS；e是隨機(jī)誤差項(xiàng)；a是常數(shù)項(xiàng)。根據(jù)彈性的定義，系數(shù)表示各因素對碳排放的影響程度。

（二）碳排放的計算

CO2排放量可以通過一次能源消費(fèi)量乘以各自碳排放系數(shù)并加總求得，計算公式如式（4）：

CE=■（Ei×Fi×■）（4）

式（4）中，CE表示CO2的排放量，單位為萬噸；i是能源種類；Ei是第i種能源轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤的量，單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；Fi是第i種能源的碳排放系數(shù)；22/6是碳和CO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)。本文選擇了三種一次能源——煤、石油和天然氣，對應(yīng)的碳排放系數(shù)分別為0.7329，0.565和0.445[21]。

（三）數(shù)據(jù)

2011年底，全國采掘業(yè)（主要是煤炭、石油天然氣等金屬及非金屬礦物采選）從業(yè)人數(shù)占全部就業(yè)人數(shù)的比例為4.18%。參考國家計委宏觀經(jīng)濟(jì)課題組（2002）[22]對中國資源型城市界定的方法，采掘業(yè)從業(yè)人數(shù)占全部從業(yè)人員比重超過6%的省份在本文中被劃為礦業(yè)區(qū)域。另外，河北、遼寧、吉林和甘肅4個省份由于其采礦業(yè)在全省中地位重要，盡管其采掘業(yè)從業(yè)人數(shù)占全部從業(yè)人員比重在5%～6%之間，仍把這4個省份列入礦業(yè)區(qū)域。因此，河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、黑龍江、吉林、河南、山東、安徽、貴州、陜西、甘肅、寧夏、云南和新疆總計15個省份在本文中被界定為礦業(yè)區(qū)域。

選取2005—2011年15個省份的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，樣本總計105個。其中2005—2009年及2011年各省份總?cè)丝?、城?zhèn)化率來源于《中國統(tǒng)計年鑒》（2006—2012年）；2010年各省城鎮(zhèn)化率來源于各省統(tǒng)計年鑒及第六次人口普查報告；2005—2011年GDP來自于《中國統(tǒng)計年鑒》（2006—2012年）；2005—2011年能源消耗總量來源于《中國能源年鑒》；各省碳排放量根據(jù)《中國能源年鑒》中各省份能源消費(fèi)平衡表中給出的數(shù)據(jù)計算得出。由于2010年部分省份城鎮(zhèn)化率數(shù)據(jù)的缺失，文中采用了非平衡面板模型。

三、礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化對能源消費(fèi)影響的實(shí)證分析

根據(jù)STIRPAT模型，對礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的環(huán)境影響進(jìn)行實(shí)證研究。表2列出了根據(jù)式（2）計算出的2005—2011年中國礦業(yè)區(qū)域CO2排放的影響因素。模型整體通過了顯著性檢驗(yàn)，但lnR（城鎮(zhèn)化水平）沒有通過t檢驗(yàn)，即對環(huán)境因素的影響不顯著。然而，由于多重共線性的存在這并不意味此區(qū)域城鎮(zhèn)化率對CO2排放的影響不顯著。城鎮(zhèn)化率與代表富裕程度的人均GDP高度相關(guān)，因本文重點(diǎn)研究城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的環(huán)境影響，故去除變量人均GDP[23]。

刪除變量lnA（富裕程度——人均GDP）后，模型修正為如式（5）形式：

1nIit=a+b1（1nPit）+b2（1nRit）+d1（1nTit）+d2（1nSit）+ei（5）

對修正模型式（5）進(jìn)行估計，結(jié)果如表3。

在修正模型中，模型整體回歸效果好，各變量的回歸結(jié)果均在1%水平上顯著。在中國礦業(yè)區(qū)域，人口總量、城鎮(zhèn)化水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能源消費(fèi)影響為正，即人口增加、城鎮(zhèn)化水平提高、第二產(chǎn)業(yè)比重增加時能源消費(fèi)增加；技術(shù)水平對能源消費(fèi)影響為負(fù)，即在技術(shù)水平提高1%時能源消費(fèi)減少0.42%?？?cè)丝诘淖兓瘜Νh(huán)境影響最大，影響率達(dá)到1.81，表明能源消費(fèi)相關(guān)的碳排放在人口總量增加1%時增加1.81%。在中國礦業(yè)區(qū)域碳排放量的增長速度遠(yuǎn)大于人口總量的增長速度。人口規(guī)模在其他條件不變的情況下必然會引起能源消費(fèi)的增加，然而人口不應(yīng)被簡單地視為環(huán)境惡化的罪魁禍?zhǔn)祝荒苓^高地或簡單地評價人口絕對數(shù)量對碳排放的影響。與人口總數(shù)增加同步推進(jìn)的城鎮(zhèn)化及其帶來的生活水平提高及生活方式改變在對能源消費(fèi)方面的影響應(yīng)受到密切關(guān)注。

城鎮(zhèn)化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳排放影響為正向，彈性系數(shù)分別為0.92和0.65，表示在城鎮(zhèn)化水平提高1%時提高0.92%，在第二產(chǎn)業(yè)比重提高增加1%時增加0.62%。說明在中國礦業(yè)區(qū)域，城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的推進(jìn)都導(dǎo)致了能源消費(fèi)增加，較工業(yè)化而言，城鎮(zhèn)化進(jìn)程引致的碳排放及環(huán)境污染更為嚴(yán)重。在礦業(yè)區(qū)域，城鎮(zhèn)化帶動的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、居民消費(fèi)增加的能源拉動作用大于生產(chǎn)方式改進(jìn)帶來的抑制作用，可見目前中國礦業(yè)區(qū)域的城鎮(zhèn)化仍處在粗放、非集約的階段。

健康的城鎮(zhèn)化應(yīng)該促進(jìn)包括能源在內(nèi)的各類資源發(fā)揮集聚作用，即能源消費(fèi)的集約效率提高。據(jù)王家庭（2010）[24]對資源集約效率的定義，能源集約效率（IE，Intensive Efficiency）可以表述為目標(biāo)能源消耗（Target Energy Consumption）與實(shí)際能源消耗的比值（Actual Energy Consumption）的比值，見式（6）：

IEi=■（6）

采用CRS假設(shè)下基于投入法的DEA模型，以2011年各省份能源消費(fèi)為投入變量，GDP為產(chǎn)出要素，對比礦業(yè)地區(qū)和其他地區(qū)的能源集約效率，結(jié)果如表4?？梢钥闯?，中國礦業(yè)地區(qū)的平均能源集約效率為0.402，明顯低于非礦業(yè)地區(qū)的0.642，且各礦業(yè)地區(qū)的能源集約效率普遍較低。說明在城鎮(zhèn)化過程中，礦業(yè)地區(qū)在能源使用方面未能有效發(fā)揮集聚效應(yīng)。

四、結(jié)論及政策建議

（一）結(jié)論

礦業(yè)地區(qū)在中國所占人口比重不足50%，而其排放的CO2已經(jīng)超過全國的60%。在2005—2011年，礦業(yè)區(qū)域碳排放年均增長率為8.71%，比全國平均水平高出0.2%，在碳排放的總量和增長速度上都高于全國平均水平。然而，礦業(yè)地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平和年均增長率分別為46.97%和2.93%，均低于全國水平的51.27%和2.98%。在中國城鎮(zhèn)化整體推進(jìn)的背景下，礦業(yè)區(qū)域?qū)?jīng)歷更為強(qiáng)勁的城鎮(zhèn)化過程，在此過程中面臨的能源、環(huán)境約束將更為嚴(yán)峻。

在礦業(yè)區(qū)域中，城鎮(zhèn)化水平是影響區(qū)域能源消費(fèi)及其產(chǎn)生的碳排放的第二大影響因素。城鎮(zhèn)化過程中農(nóng)業(yè)人口向城市聚集，生活方式的改變和生活水平的提高導(dǎo)致居民能源消費(fèi)的提高；城鎮(zhèn)的建設(shè)帶動大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和交通網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，導(dǎo)致能源消費(fèi)的增加；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由農(nóng)業(yè)向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化也導(dǎo)致能源消費(fèi)的增長。但伴隨城鎮(zhèn)化的技術(shù)水平提高和集約效應(yīng)仍未充分發(fā)揮作用。目前，從整體角度看來，城鎮(zhèn)化引致了礦業(yè)區(qū)域更大的能源消費(fèi)量和碳排放量，對區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生了消極影響。

（二）政策建議

1. 質(zhì)量與速度并重。與其他發(fā)展中國家相對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來說的“過度城鎮(zhèn)化”現(xiàn)象不同，中國被普遍認(rèn)為是“低城鎮(zhèn)化”國家，礦業(yè)區(qū)域的城鎮(zhèn)化水平更是低于全國整體。而加快新型城鎮(zhèn)化是“十二五”期間我國政府協(xié)調(diào)發(fā)展、擴(kuò)大內(nèi)需和推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略，也是新一輪經(jīng)濟(jì)增長的重要動力。對礦業(yè)區(qū)域而言，較低的城鎮(zhèn)化水平意味著更大的發(fā)展空間和潛力。

全面推進(jìn)礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化的發(fā)展，既要有量的擴(kuò)張，更要注重質(zhì)的提高。要從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施、市場構(gòu)架、生活環(huán)境和城鎮(zhèn)管理等各個方面，全方位提升礦業(yè)區(qū)域城鎮(zhèn)化的水平。同時要改善現(xiàn)有的城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新型的城鄉(xiāng)關(guān)系。根據(jù)礦業(yè)區(qū)域自身特點(diǎn)合理確定城市開發(fā)邊界，發(fā)揮城鎮(zhèn)在生產(chǎn)、消費(fèi)各環(huán)節(jié)應(yīng)有的集聚效應(yīng)，以有序的發(fā)展取代盲目擴(kuò)張。

2. 選擇低碳節(jié)能路徑。礦業(yè)區(qū)域應(yīng)通過合理的總體規(guī)劃，建立全面合理的引導(dǎo)與評估體系，增強(qiáng)現(xiàn)有城鎮(zhèn)的環(huán)境容量和生態(tài)承載力，改進(jìn)城市能源系統(tǒng)效率。在城市發(fā)展方面，貫徹低碳發(fā)展的思路，通過政策引導(dǎo)和市場激勵影響企業(yè)和居民的能源消費(fèi)行為：鼓勵企業(yè)進(jìn)行低碳技術(shù)開發(fā)、購置節(jié)能設(shè)備和推行低碳管理實(shí)踐；積極推動公共交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，倡導(dǎo)綠色出行；合理引導(dǎo)和鼓勵居民采用低碳生活模式，使用節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

同時，礦業(yè)區(qū)域還需著力改善能源結(jié)構(gòu)。受到能源賦存條件以及資金和技術(shù)的限制，礦業(yè)區(qū)域，尤其是煤炭型礦業(yè)區(qū)域很難盡快改變以煤為主的能源消費(fèi)格局。積極增加油氣比重，下大力氣開發(fā)新能源和可再生能源，逐步減少煤炭在能源消費(fèi)中的比重，是礦業(yè)區(qū)域乃至全國改善能源結(jié)構(gòu)的長期任務(wù)和目標(biāo)。對水能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源，政府應(yīng)該在財稅政策等方面大力扶植，以應(yīng)對目前成本和技術(shù)問題的制約，提高利用范圍和利用能力。此外，在加強(qiáng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加清潔能源消費(fèi)量的同時，礦業(yè)區(qū)域必須根據(jù)自身能源特點(diǎn)，加速發(fā)展煤炭清潔利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔、高效利用，減少碳排放。

3. 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。礦業(yè)區(qū)域中高耗能高排放的產(chǎn)業(yè)比重高。目前，包括石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)在內(nèi)的六大產(chǎn)業(yè)耗能占全國能耗的51%；而且這些產(chǎn)業(yè)也是煤炭和石油等高碳能源使用最為集中的產(chǎn)業(yè)，六大產(chǎn)業(yè)占我國煤炭消費(fèi)總量的82%，綜合起來看，六行業(yè)碳排放量占排放總量的比重超過50%（2010）[25]。這些高能耗高排放產(chǎn)業(yè)在礦業(yè)區(qū)域內(nèi)尤為集中，甚至是區(qū)域內(nèi)的支柱產(chǎn)業(yè)。

逐漸限制高能耗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由“高耗能、高排放、高污染”的經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗秃哪堋⒌团欧?、低污染”的模式，積極加強(qiáng)與各類科研院所和企業(yè)的低碳技術(shù)交流和項(xiàng)目合作，積極推動原有高耗能產(chǎn)業(yè)的清潔化發(fā)展。同時，支持新型服務(wù)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)由“制造經(jīng)濟(jì)”向“服務(wù)經(jīng)濟(jì)”的轉(zhuǎn)變，推動礦業(yè)區(qū)域盡快擺脫對高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)的依賴，形成以服務(wù)經(jīng)濟(jì)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

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責(zé)任編輯、校對：武玲玲

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責(zé)任編輯、校對：武玲玲

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責(zé)任編輯、校對：武玲玲