地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂機(jī)制及影響因素
——基于加權(quán)多維向量夾角指數(shù)

李榮杰，李 娜，張 靜，郭淑芬

(山西財經(jīng)大學(xué) 資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展研究院，山西 太原 030006)

一、引 言

當(dāng)前中國面臨經(jīng)濟(jì)下行壓力加大和污染防治任務(wù)繁重兩難問題，推動能源結(jié)構(gòu)的清潔低碳化轉(zhuǎn)型成為必然選擇。進(jìn)入新世紀(jì)以來，中國能源體系開始加速推進(jìn)清潔低碳化轉(zhuǎn)型。2000年至2018年，中國總體能源結(jié)構(gòu)中，煤炭消費(fèi)占比從68.5%降低到59%，天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費(fèi)占比從9.5%增長到22.1%。十九大報告提出“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”，十九屆四中全會再次強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)能源革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。能源革命是堅持和完善生態(tài)文明制度體系，促進(jìn)人與自然和諧共生的重要舉措。能源結(jié)構(gòu)低碳化已經(jīng)成為高質(zhì)量綠色發(fā)展的直接推動力，也是中國參與全球環(huán)境治理，實現(xiàn)2030年自主減排承諾的重要保障。

中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)較難快速改變，截至2019年，中國煤炭消費(fèi)和能源消費(fèi)總量仍在增長，這對碳排放控制與削減帶來較大壓力。為積極應(yīng)對氣候變化以及更加主動地控制碳排放，中國正在加快推進(jìn)“油氣替代煤炭、非化石能源替代化石能源”的能源結(jié)構(gòu)雙重更替進(jìn)程。能源結(jié)構(gòu)低碳化是各類細(xì)分能源在復(fù)雜的互補(bǔ)和替代關(guān)系下，持續(xù)性調(diào)整優(yōu)化的系統(tǒng)性工程，目前廣泛使用的煤炭占比、可再生能源占比等簡單結(jié)構(gòu)指標(biāo)顯然無法體現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的雙重更替進(jìn)程以及各類細(xì)分能源之間復(fù)雜結(jié)構(gòu)關(guān)系。所以，構(gòu)建一種能夠精確反映多種細(xì)分能源復(fù)雜結(jié)構(gòu)演化的低碳化指數(shù)，應(yīng)用于能源結(jié)構(gòu)低碳化評價，服務(wù)于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型研究，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。地區(qū)間對不同類型能源的依賴性具有較大差異，從差異收斂視角探討能源結(jié)構(gòu)低碳化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的動態(tài)關(guān)系，將有助于豐富和拓展能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型理論研究，為地區(qū)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、打贏污染防治攻堅戰(zhàn)提供重要的決策參考，促進(jìn)地區(qū)間協(xié)同推動節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)和美麗中國建設(shè)進(jìn)程。

二、文獻(xiàn)梳理

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)，同時環(huán)境治理日趨嚴(yán)格，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成為中國當(dāng)前亟待深入研究的重要課題。當(dāng)前關(guān)于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的討論主要基于簡單指標(biāo)或綜合指標(biāo)體系。簡單指標(biāo)主要采用煤炭占比、化石能源占比、可再生能源占比等[1-3]。近年來，綜合指標(biāo)體系方法應(yīng)用較為廣泛，如王賢等基于26項指標(biāo)構(gòu)建了低碳經(jīng)濟(jì)范式下的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化程度指標(biāo)體系，許珊等基于廣義距離最小原理構(gòu)建最優(yōu)評價方法選擇模型構(gòu)建了包括11項指標(biāo)的能源結(jié)構(gòu)低碳評價指標(biāo)體系[4-5]?；诤唵沃笜?biāo)的能源結(jié)構(gòu)分析難以解釋各類能源多元替代關(guān)系，而多指標(biāo)體系的評價方式涉及能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多個方面，既有研究指標(biāo)數(shù)量一般在10～30項之間，具有較大的隨意性。另一種能源結(jié)構(gòu)的評價思路是將各類能源的結(jié)構(gòu)變化情況加總合成為一個指數(shù)，體現(xiàn)各類能源的總體變動情況。馮夢騏等構(gòu)造了一種能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動指數(shù)，由各類能源消費(fèi)占比變化的絕對值加總表示[6]，但這種方法所得出的指數(shù)不具有方向性，只能考察變動幅度，而無法反映向好還是向差的變化。

Moore結(jié)構(gòu)變化值可以通過計算當(dāng)期與基期向量的夾角來反映結(jié)構(gòu)變動程度[7]，近年來在結(jié)構(gòu)測算應(yīng)用中開始得到關(guān)注，如付凌暉、周明磊等對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的測算，劉智勇等對人力資本結(jié)構(gòu)高級化的評價等[8-10]。周明磊等指出了當(dāng)前Moore值應(yīng)用的局限性，并進(jìn)行了拓展，但其改進(jìn)的方法是以樣本首年為基期，且計算得到的變化值均為正，無法捕捉結(jié)構(gòu)劣化的情形，因此這種方法對變動方向識別仍然存在缺陷，且以樣本首年為基期會導(dǎo)致跨期樣本不可比問題。

低碳發(fā)展導(dǎo)向下，在眾多的節(jié)能減排路徑中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化尤為重要[11]。能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化需依據(jù)能源的碳排放因子，按照由低向高的順序通過清潔能源對高碳能源的替代來實現(xiàn)[12]。具體地講，原煤、焦炭、柴油、汽油等各種細(xì)分能源具有不同的碳排放系數(shù)，既有方法難以處理多種能源的復(fù)雜結(jié)構(gòu)演化，無法精確刻畫地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的低碳化水平。本文的主要創(chuàng)新和貢獻(xiàn)有兩個方面：一是改進(jìn)加權(quán)多維向量夾角方法，可以同時處理多種細(xì)分能源的復(fù)雜結(jié)構(gòu)演化，基于此方法構(gòu)建的能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)具有一致的方向性和跨期、跨樣本可比性；二是基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)定虛擬最優(yōu)參照，檢驗地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂機(jī)制和影響因素，并對區(qū)域異質(zhì)性進(jìn)行深入的考察。

三、能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)構(gòu)建：基于改進(jìn)的加權(quán)多維向量夾角方法

對現(xiàn)有Moore值方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，不同于付凌暉以多個基本單位向量為基準(zhǔn)的做法[8]，也不同于周明磊等以樣本首年為基期的處理方式[9]，本文提出一種新的基準(zhǔn)向量設(shè)置方式，以理論上的下限值作為唯一基準(zhǔn)向量，使得所有時序上的測度結(jié)果都是相對于理論下限的優(yōu)化?；诟倪M(jìn)的加權(quán)多維向量夾角方法的能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)構(gòu)建步驟如下：

第二步，選取基準(zhǔn)向量。假設(shè)存在一個能源結(jié)構(gòu)低碳化水平的理論下限，能源消費(fèi)全部來自碳排放水平最高的能源類型，以此情形下的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的m維空間向量作為基準(zhǔn)向量，形式為E0(1，0，0，…，0)。這里E0為不變且唯一的基準(zhǔn)向量。

第三步，計算第j種能源變動形成的向量夾角。傳統(tǒng)的Moore結(jié)構(gòu)值方法計算的向量夾角不具有方向性，可能存在不同種類能源結(jié)構(gòu)變動形成的向量夾角相同的情況，這里借鑒周明磊等的計算方式[9]。

以E0為參照，將向量E0中第j個分量的值替換為Et中第j個分量的值，構(gòu)建新向量Ea，向量Ea和E0之間的夾角可以理解為單純由第j種能源結(jié)構(gòu)變化形成向量夾角。向量Ea表示如下：

此時，向量夾角θaj為：

(1)

以Et為參照向量，將向量Et中第j個分量的值替換為E0中第j個分量的值，構(gòu)建新向量Eb，向量Eb和Et之間的夾角亦可以理解為由第j種能源結(jié)構(gòu)變化形成向量夾角。向量Eb表示如下：

Eb=

計算向量Eb和Et的夾角θbj為：

(2)

θaj、θbj類似于帕式指數(shù)和拉式指數(shù)，可能造成夾角的低估或高估，為避免計算偏誤，取兩者的幾何均值，得到第j種能源結(jié)構(gòu)變動形成的夾角：

(3)

第四步，對m種能源結(jié)構(gòu)變動形成的向量夾角進(jìn)行加權(quán)，合成能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)LCI。

(4)

實際上，式(4)的計算形式是將各類能源變動形成的夾角按照等差形式賦權(quán)。

通過改進(jìn)加權(quán)多維向量夾角方法構(gòu)建的能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)，測度結(jié)果具有方向一致性，且無需考慮基期選擇問題，因此具有跨期、跨樣本可比的優(yōu)點和更強(qiáng)的適用性。

四、地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平測度

依據(jù)前文構(gòu)建的指數(shù)測度方法，對中國30個省份(不含港澳臺及西藏)1996—2017年的能源結(jié)構(gòu)低碳化水平進(jìn)行測度和分析。

(一)能源低碳化排序

計算加權(quán)多維向量夾角指數(shù)的前提是能夠?qū)Ω黝惸茉匆罁?jù)碳排放水平進(jìn)行排序。本文主要選取9類細(xì)分能源(1)這里未涉及電力，原因有兩個方面：一是各省一次電力的消費(fèi)數(shù)據(jù)缺失較為嚴(yán)重，能夠獲取的樣本較少；二是電力消費(fèi)總量數(shù)據(jù)中跨地區(qū)輸送的電力數(shù)據(jù)難以對煤電和一次電力進(jìn)行分離。進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)來源于1997—2018年《中國能源統(tǒng)計年鑒》，各類能源均折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。細(xì)分能源低碳化水平排序依據(jù)為單位熱值的碳排放系數(shù)，計算方式為：單位熱值碳排放系數(shù)=單位熱值含碳量×碳氧化率(2)單位熱值含碳量及碳氧化率數(shù)據(jù)來自于《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》。。單位熱值碳排放系數(shù)越高，則該類能源的低碳化程度就越低，9類能源的低碳化水平從低到高排序依次為焦炭、原煤、燃料油、柴油、原油、煤油、汽油、LPG(液化石油氣)、天然氣。

(二)測度結(jié)果

如圖1所示，中國能源結(jié)構(gòu)低碳化水平總體呈現(xiàn)波動上升趨勢，在2001年達(dá)到階段性峰值后開始回落，2001—2010年10年間呈波動趨勢，2010年之后則開始快速提升。從區(qū)域差異來看，東部地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)低碳化水平最高，中部地區(qū)最低，且2008年以后區(qū)域差異有擴(kuò)大的趨勢。

圖1 能源結(jié)構(gòu)低碳化水平均值變化圖

核密度估計可以進(jìn)一步考察能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的動態(tài)演進(jìn)軌跡及分布特征(見圖2)。從全國情況來看，指數(shù)分布曲線整體保持著向右平移的趨勢，這體現(xiàn)了能源結(jié)構(gòu)低碳化水平總體呈現(xiàn)上升趨勢，曲線存在較為明顯的向右拖尾特征，意味著能源結(jié)構(gòu)低碳化水平較高的省份與其余省份之間差異較大。東部地區(qū)的指數(shù)分布曲線由尖峰形向?qū)挿逍巫兓?，且變化趨勢十分明顯，這表明東部地區(qū)內(nèi)部各省份能源結(jié)構(gòu)低碳化發(fā)展不平衡且差異在不斷擴(kuò)大。中部地區(qū)核密度曲線的波峰峰值先下降后上升，2017年曲線左側(cè)開始出現(xiàn)次峰，說明中部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平存在兩極分化傾向。西部地區(qū)核密度曲線的波峰峰值不斷降低，且峰形不斷變寬，這意味著西部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化正在向著多極化發(fā)展?？傮w來看，在東中西部地區(qū)內(nèi)部，能源結(jié)構(gòu)低碳化均出現(xiàn)趨異發(fā)展傾向，20年間東中西部地區(qū)都出現(xiàn)了少數(shù)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平快速提高的省份，并正在逐漸拉大與周邊省份的差距。

圖2 能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的核密度估計圖

五、地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異的收斂機(jī)制檢驗

能源與經(jīng)濟(jì)之間的緊密關(guān)系已經(jīng)為諸多研究所驗證，GDP的穩(wěn)定增長被認(rèn)為是實現(xiàn)中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效手段[13]。同時，張納軍和程郁泰認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級能有效改善工業(yè)化過程中能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的“高碳化”[14]?！赌茉瓷a(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016—2030)》提出“以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。推動產(chǎn)業(yè)體系向集約化、高端化升級，實現(xiàn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)清潔化、低碳化”。因此，收斂機(jī)制的檢驗圍繞經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩個維度開展。

(一)地區(qū)差異收斂模型

不同于齊紹洲以發(fā)達(dá)地區(qū)均值為參照的做法[15](3)齊紹洲(2007)的處理方法是以中位數(shù)為界，將樣本內(nèi)30個省份劃分為發(fā)達(dá)地區(qū)15個省份和落后地區(qū)15個省份，假設(shè)落后地區(qū)省份所學(xué)習(xí)趨近的目標(biāo)是15個發(fā)達(dá)省份的“均值”，這樣處理后會使得樣本量縮減一半，存在較大的信息損失，不利于區(qū)域異質(zhì)性的考察。，本文假定存在一個由歷年各地區(qū)的實際經(jīng)濟(jì)最優(yōu)水平所構(gòu)成的虛擬參照X。各地區(qū)以X作為學(xué)習(xí)的對象，期望通過縮小經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異進(jìn)而縮小能源結(jié)構(gòu)低碳水平的差距。進(jìn)一步，假設(shè)地區(qū)間能源結(jié)構(gòu)低碳化差異是地區(qū)間人均GDP差異的函數(shù)，據(jù)此有：

(5)

進(jìn)而為了避免面板數(shù)據(jù)分析中時間序列因素的影響，在模型中加入一期的滯后量變量，表示如下：

(6)

聯(lián)立方程式(5)和式(6)，取對數(shù)整理得到能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(PGDP)差異變動的收斂模型如下：

ln(LCIi，t/LCIi，t-1)=B+Cln(LCIx，t/LCIi，t-1)+

Dln(PGDPi，t/PGDPx，t)+εi，t

(7)

其中，B=μlnA，C=μ，D=μη，故而η=D/C。η的含義可以作如下理解：

當(dāng)η>0，說明地區(qū)間的人均GDP差距每降低1%，會使兩者之間能源結(jié)構(gòu)低碳化差距降低η%，即地區(qū)間縮小經(jīng)濟(jì)差距的過程中，其能源結(jié)構(gòu)低碳化差距也在不斷地縮小，落后地區(qū)可以在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升過程中實現(xiàn)低碳化發(fā)展。其中，η=1表示能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的收斂速度和人均GDP的收斂速度相當(dāng)；η>1表示能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的收斂速度快于人均GDP的收斂速度；0<η<1表示能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的收斂速度慢于人均GDP的收斂速度。

當(dāng)η<0，說明地區(qū)間的人均GDP差距每降低1%，會引起兩者之間能源結(jié)構(gòu)低碳化差距增大η%，即地區(qū)間縮小經(jīng)濟(jì)差距的過程中，其能源結(jié)構(gòu)低碳化差距卻在不斷擴(kuò)大，落后地區(qū)難以在經(jīng)濟(jì)增長過程中實現(xiàn)低碳化發(fā)展。其中，-1<η<0表示能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的發(fā)散速度小于人均GDP的收斂速度。η<-1表示能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的發(fā)散速度快于人均GDP的收斂速度。

同理，構(gòu)建能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化(ISS)差異變動的收斂模型，如下：

ln(LCIi，t/LCIi，t-1)=B+Cln(LCIx，t/LCIi，t-1)+

Dln(ISSi，t/ISSx，t)+εi，t

(8)

(二)地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂機(jī)制檢驗

地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化差異而收斂的前提是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)自身具備收斂性，因此需要對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平的收斂性先行檢驗。各地區(qū)人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來自于1997—2018年《中國統(tǒng)計年鑒》《新中國六十年統(tǒng)計資料匯編》以及各地區(qū)歷年統(tǒng)計年鑒。人均GDP數(shù)據(jù)以1996年為基期進(jìn)行價格調(diào)整。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)參照能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的構(gòu)建方法，以一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)由低到高排序計算得出。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平的收斂性顯著(見表1)，因此可以進(jìn)行下一步地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)差異收斂性檢驗。

表1 人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)的β收斂檢驗

比較全國各地區(qū)歷年人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)1996—2017年期間，上海的人均GDP歷年均是全國最高水平，而北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)則始終位居第一。同時，北京與上海的能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)遙遙領(lǐng)先其他省份。因此，這里選取上海的人均GDP、北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及兩個地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)的均值構(gòu)建虛擬地區(qū)X。以地區(qū)X為參照，對除上海、北京外的其他28個省份進(jìn)行差異收斂性檢驗。F檢驗顯示，隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平差異收斂的兩個模型采用混合回歸的效果更好。估計結(jié)果如表2所示，列(1)為地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異的收斂性檢驗結(jié)果，列(2)為能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平差異變動的檢驗結(jié)果。

如表2中列(1)所示，從全樣本估計結(jié)果來看，地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異的收斂性較為顯著，說明隨著地區(qū)間經(jīng)濟(jì)差異的縮小，能源結(jié)構(gòu)低碳化水平的差異隨之縮小。計算可得η=0.62，說明地區(qū)間的人均GDP差距每縮小1%，會使兩者之間能源結(jié)構(gòu)低碳化差距降低0.62%。

根據(jù)表2中列(2)的回歸結(jié)果，地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的收斂性不甚明顯，背后的原因可能是，“退一進(jìn)二進(jìn)三”、“退一退二進(jìn)三”、“退一平二進(jìn)三”等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級方式及階段性特征可能會對能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生截然不同的影響，這與張友國發(fā)現(xiàn)的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整反而可能導(dǎo)致碳排放強(qiáng)度上升的結(jié)論相一致[16]?？傮w檢驗結(jié)果并未揭示能源結(jié)構(gòu)低碳化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的明確影響關(guān)系，可能是因為處于不同發(fā)展階段的地區(qū)采取了不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級路徑。

表2 地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂性檢驗結(jié)果

(三)收斂機(jī)制的區(qū)域異質(zhì)性考察

能源結(jié)構(gòu)低碳化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的收斂檢驗結(jié)果表明，不同發(fā)展水平、類型的地區(qū)可能存在不同的收斂關(guān)系。因此，將樣本分組進(jìn)一步考察區(qū)域異質(zhì)性。前文可知以地理區(qū)位劃分的東中西部地區(qū)內(nèi)部各省份的能源結(jié)構(gòu)低碳化發(fā)展趨異，收斂特征不明顯。所以分組檢驗采用非地理區(qū)位的分組方式，各省份按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平以及能源稟賦進(jìn)行分組(4)由于參照地區(qū)數(shù)據(jù)值為北京和上海兩地數(shù)據(jù)合成，分組樣本中不含北京、上海，具體分組為：經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高地區(qū)包括天津、江蘇、浙江、廣東、福建、山東、遼寧、內(nèi)蒙古、黑龍江、湖北、吉林、河北、重慶，其余省份為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低地區(qū)；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較快地區(qū)包括天津、廣東、浙江、江蘇、山西、遼寧、重慶、福建、寧夏、青海、山東、陜西、湖北，其余為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較慢地區(qū)；能源輸出型地區(qū)包括山西、陜西、內(nèi)蒙古、黑龍江、新疆、貴州、青海、寧夏，其余為能源輸入型地區(qū)。。經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)分組的依據(jù)為樣本期內(nèi)各指標(biāo)歷年均值排序，能源稟賦分組依據(jù)為地區(qū)能源自給率的歷年均值是否大于或小于1。表3、表4、表5展示了依據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平以及能源稟賦的分組檢驗結(jié)果。各表中列(1)和列(3)為地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異的收斂性檢驗結(jié)果，列(2)和列(4)為能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平差異的收斂性檢驗結(jié)果。F檢驗結(jié)果表明，三種分組樣本均適合采用混合回歸。

表3 依據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異收斂性分組檢驗

表4 依據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異收斂性分組檢驗

從區(qū)域異質(zhì)性的檢驗結(jié)果來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較快、能源輸入型地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的收斂性均較為顯著，說明在經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對領(lǐng)先的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平的提升能夠有效推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。相對而言，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較慢、能源輸出型地區(qū)這兩種收斂關(guān)系的表現(xiàn)則不明顯。這可能是因為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較慢地區(qū)困囿于粗放型發(fā)展模式，存在一定的模式鎖定效應(yīng)和路徑依賴問題，導(dǎo)致能源結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛性，難以隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整而實現(xiàn)低碳化轉(zhuǎn)型。而能源輸出型地區(qū)一定程度上可能面臨著的“資源詛咒”現(xiàn)象，良好的資源稟賦可能導(dǎo)致對其他要素的擠出效應(yīng)，造成對能源的過度依賴，形成單一的資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在低碳發(fā)展方面也就面臨較大的困難。

表5 依據(jù)能源稟賦的地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異收斂性分組檢驗

六、地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的影響因素分析

由能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異收斂的檢驗結(jié)果可知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均對能源結(jié)構(gòu)低碳化具有重要影響，能源結(jié)構(gòu)一定程度上內(nèi)生于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，且地區(qū)間表現(xiàn)差異明顯。是哪些因素使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化能夠推動能源結(jié)構(gòu)低碳化水平改變，以及為什么存在區(qū)域差異，均需要進(jìn)一步討論。

(一)計量模型

地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異影響因素的選擇考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)兩個方面。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素方面，基于包含能源的生產(chǎn)函數(shù)Y=AF(K，L，E)，并參考齊紹洲等的做法，選擇技術(shù)和投入要素相關(guān)的5個影響因素[17]；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素方面，借鑒韓永輝等的分析思路，選擇市場化、需求結(jié)構(gòu)、政府支出、出口、城鎮(zhèn)化、要素結(jié)構(gòu)等6個影響因素[18]。模型如下：

ln(LCIi，t/LCIx，t)=γ0+γ1ln(RDi，t/RDx，t)+γ2ln(FDIi，t/FDIx，t)+γ3ln(FIi，t/FIx，t)+γ4ln(Li，t/Lx，t)+γ5ln(Ei，t/Ex，t)+γ6ln(MAKi，t/MAKx，t) +γ7ln(CPRi，t/CPRx，t)+γ8ln(GSRi，t/GSRx，t)+

γ9ln(TERi，t/TERx，t)+γ10ln(UBZi，t/UBZx，t)+

γ11ln(LEi，t/LEx，t)+εi，t

(9)

其中，RD表示研發(fā)投入，使用R&D經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出數(shù)據(jù)；FDI表示外商投資，采用外商投資企業(yè)的投資總額衡量；FI表示固定資產(chǎn)投資，使用全社會固定資產(chǎn)投資總額度量；L表示勞動力，使用年末就業(yè)人口數(shù)據(jù)；E表示能源投入，使用能源消費(fèi)總量數(shù)據(jù)；MAK表示市場化水平，使用非國有企業(yè)固定資產(chǎn)投資占比衡量；CPR表示需求結(jié)構(gòu)，用人均居民消費(fèi)占人均GDP的比重衡量；GSR表示政府支出占比，采用政府財政支出占GDP的比重衡量；TER表示出口占比，用出口總額占GDP的比重衡量；UBZ表示城鎮(zhèn)化水平，使用城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋戎囟攘?；LE表示要素結(jié)構(gòu)，采用勞動力與能源投入的比值衡量。虛擬地區(qū)X的設(shè)置與前文中一致，即選取上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相關(guān)變量和北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)變量構(gòu)建地區(qū)X。

樣本數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國勞動統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》及各地區(qū)統(tǒng)計年鑒?；跀?shù)據(jù)的可得性，樣本區(qū)間為1999—2017年。外商投資總額、出口總額以當(dāng)年平均匯率換算為人民幣。

(二)影響因素檢驗結(jié)果

表6報告了地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異影響因素的估計結(jié)果。其中，列(1)為基于式(9)的回歸結(jié)果；列(2)將式(9)中的勞動替換為人力資本，列(3)將式(9)中消費(fèi)占GDP比重替換為人均消費(fèi)水平，列(4)則對勞動、消費(fèi)占GDP比重兩個變量均進(jìn)行了替換。Hausman檢驗結(jié)果表明四個模型均應(yīng)采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行估計。從估計結(jié)果來看，面板模型的性質(zhì)和估計結(jié)果的系數(shù)大小、方向及顯著性均保持了良好的穩(wěn)定性，說明模型設(shè)定和估計結(jié)果具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性。

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素來看：(1)研發(fā)投入和FDI差異的系數(shù)顯著為正，說明技術(shù)水平差距的縮小是地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異縮小的重要動力，無論自主創(chuàng)新還是技術(shù)引進(jìn)都能夠顯著推動能源結(jié)構(gòu)低碳化水平的提升。(2)固定資產(chǎn)投資差異的估計系數(shù)為負(fù)，說明固定資產(chǎn)投資差異的縮小反而導(dǎo)致了地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異的擴(kuò)大，這與李秋妍等發(fā)現(xiàn)的結(jié)論一致[19]。(3)勞動力投入差異的估計系數(shù)為負(fù)，說明勞動力投入地區(qū)差異的擴(kuò)大可以促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異的縮小，原因可能是地區(qū)間勞動力雙向流動的頻繁化加快了知識流動，進(jìn)而促進(jìn)了能源系統(tǒng)效率以及能源結(jié)構(gòu)低碳化水平的提升。當(dāng)然，人力資本的作用機(jī)理也類似。(4)能源投入差異的估計系數(shù)顯著為正，說明隨著地區(qū)間能源投入差異的縮小，能源結(jié)構(gòu)的低碳化水平也在趨近。正如邵帥等研究能源效率時指出能效提升的知識積累來源于能源使用[20]，這里也可以認(rèn)為能源結(jié)構(gòu)低碳化水平提升的知識積累來源于能源使用。

表6 地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異影響因素的總體估計結(jié)果

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素來看：(1)市場化水平差異的估計系數(shù)顯著為負(fù)，與直覺并不一致，可能的原因在于地區(qū)市場化水平的提升，導(dǎo)致了地區(qū)間能源密集型產(chǎn)業(yè)的跨區(qū)域轉(zhuǎn)移，這弱化了其通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)而提升能源結(jié)構(gòu)低碳化水平的作用。(2)消費(fèi)占比體現(xiàn)了地區(qū)需求結(jié)構(gòu)，系數(shù)顯著為正，說明地區(qū)需求結(jié)構(gòu)的合理化有效促進(jìn)了能源結(jié)構(gòu)的低碳化，地區(qū)消費(fèi)水平差異的縮小可以推動能源結(jié)構(gòu)低碳化水平差異的縮小。(3)政府支出差異的估計系數(shù)為負(fù)，說明地區(qū)政府支出差距降低無法促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)差異的縮小。(4)出口占比差異與地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的相關(guān)性不大，從另一角度來看，地方政府無需擔(dān)心當(dāng)前的貿(mào)易爭端對地區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整造成壓力。(5)城鎮(zhèn)化水平差異的估計系數(shù)顯著為負(fù)，地方在城市化水平向北京和上海追趕的過程中，帶來了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求的擴(kuò)張，盡管可能間接提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平，但可能短期內(nèi)引致較大的高碳能源需求。(6)以勞動-能源比表征的要素結(jié)構(gòu)差異的估計系數(shù)顯著為正，要素結(jié)構(gòu)的趨近能夠促進(jìn)地區(qū)低碳化水平的提升。但背后事實是，近年來各地區(qū)能源投入規(guī)模快速膨脹，勞動力規(guī)模則相對穩(wěn)定，勞動-能源比呈普遍下降的趨勢，中國仍然存在化石能源路徑依賴。要素結(jié)構(gòu)的扭曲將會阻礙能源結(jié)構(gòu)低碳化進(jìn)程?？傮w而言，部分產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)因素的作用與預(yù)期中存在差距，可以為地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化差異收斂性相對較差的顯著性提供一定解釋。

進(jìn)一步依據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平以及能源稟賦進(jìn)行分組檢驗(5)限于篇幅，影響因素分組檢驗未在正文報告，感興趣的讀者可向作者索取。，各變量估計系數(shù)的顯著性和方向基本保持穩(wěn)定，證明影響因素模型及參數(shù)估計結(jié)果的穩(wěn)健性，但是個別變量的表現(xiàn)差異值得關(guān)注：1.從FDI來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較差的省份FDI的作用不顯著，而能源輸出省份則呈現(xiàn)了一定的副作用，說明落后地區(qū)外商投資質(zhì)量或者外部技術(shù)引進(jìn)的作用還有待提升；2.市場化的作用在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較快的地區(qū)不顯著，而在其他落后地區(qū)則顯著為負(fù)，這驗證總體估計結(jié)果的分析結(jié)論，說明相對落后地區(qū)的市場化的方向主要在于接受了先進(jìn)地區(qū)的高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，短期內(nèi)不利于能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型；3.出口占比指標(biāo)在總體估計結(jié)果中并不顯著，但在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較差以及能源輸出型地區(qū)卻具有較好的顯著性，這說明落后地區(qū)加快對外開放將更加有利于能源結(jié)構(gòu)的低碳化發(fā)展。

七、結(jié)論與啟示

本文構(gòu)建基于加權(quán)多維向量夾角方法的能源結(jié)構(gòu)低碳化指數(shù)，測度30個省市1996—2017年的能源結(jié)構(gòu)低碳化水平。以樣本期內(nèi)各地區(qū)歷年人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的最優(yōu)水平設(shè)定虛擬參照，檢驗了地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂機(jī)制和區(qū)域異質(zhì)性，并對地區(qū)差異的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，主要形成以下結(jié)論：第一，中國能源結(jié)構(gòu)低碳化水平呈現(xiàn)波動上升趨勢，在2001年左右出現(xiàn)了一次回落過程，2001—2010年間呈波動趨勢，2010年后則開始快速提升。東中西部地區(qū)間的能源結(jié)構(gòu)低碳化水平存在顯著差異性，近年來東部與中西部地區(qū)差距有擴(kuò)大的趨勢，各地區(qū)內(nèi)部亦表現(xiàn)出非平衡發(fā)展特征。第二，地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距的縮小而降低，地區(qū)間的人均GDP差距每縮小1%，會使地區(qū)間能源結(jié)構(gòu)低碳化差距降低0.62%?？傮w估計中，地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的收斂性不顯著。分組檢驗中，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級較快以及能源輸入型地區(qū)，能源結(jié)構(gòu)低碳化水平隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的收斂性均較為顯著，落后地區(qū)的收斂性則均不顯著。第三，地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異影響因素的分析顯示，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)的影響因素估計系數(shù)均顯著性良好，變量調(diào)整和分組估計結(jié)果驗證了模型的穩(wěn)健性。值得留意的是FDI在落后地區(qū)的作用沒有得到充分的發(fā)揮，市場化在落后地區(qū)也沒有起到推動能源結(jié)構(gòu)低碳化的應(yīng)有作用。

基于本文對地區(qū)能源結(jié)構(gòu)低碳化差異的收斂機(jī)制及影響因素的研究，可以得到如下啟示：第一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的持續(xù)提升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級是實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)低碳化的重要保障，能源結(jié)構(gòu)低碳化要在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中推進(jìn)，更要注重與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級進(jìn)程的協(xié)同。要嚴(yán)格限制高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張，依法依規(guī)淘汰落后產(chǎn)能，加快推動制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級，大力發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，培育低能耗、低排放、高效益的新增長點，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級進(jìn)程中實現(xiàn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的低碳化轉(zhuǎn)型。第二，優(yōu)化需求結(jié)構(gòu)和改善要素結(jié)構(gòu)是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)低碳化切實可行的發(fā)展策略。從總需求來看，要實施消費(fèi)升級工程、提升居民消費(fèi)水平，不斷擴(kuò)大消費(fèi)占GDP比重。在要素供給端，可以通過營造公平就業(yè)環(huán)境、深化戶籍制度改革、健全統(tǒng)一規(guī)范的人力資源市場體系等手段，加強(qiáng)人才流動和地區(qū)人力資本積累，強(qiáng)化勞動力要素對能源要素的替代作用。第三，對于落后地區(qū)而言，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向先進(jìn)地區(qū)看齊、縮小與先進(jìn)地區(qū)的差距可以提升能源結(jié)構(gòu)低碳化水平，尤其是在技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)開放、市場化等“短板”領(lǐng)域。落后地區(qū)應(yīng)以能源節(jié)約及綠色低碳技術(shù)為產(chǎn)業(yè)升級突破口，建立對內(nèi)對外雙向開放的新經(jīng)濟(jì)體制，弱化政府對要素的直接配置，深化能源資源及各類要素的市場化配置改革，激發(fā)全社會創(chuàng)造力和市場活力，破解模式鎖定和路徑依賴。