智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空演化研究

王信敏 孫金鳳

摘要：智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型存在互動效應，二者協(xié)同轉(zhuǎn)型更有利于加快傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在構(gòu)建智能工業(yè)轉(zhuǎn)型指數(shù)（IITI）和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（RETI）的基礎上，基于因子分析和耦合協(xié)調(diào)方法對智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型水平進行測度，研究2007—2018年我國30個省份協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空分異特征，并基于探索性空間數(shù)據(jù)分析方法分析了協(xié)同轉(zhuǎn)型的空間關聯(lián)格局演化特征。結(jié)果表明：2007—2018年我國智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型水平雖呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢，但整體水平不高，2018年初級協(xié)調(diào)及以上水平的省份僅占20%，處于失調(diào)狀態(tài)省份高達40%;協(xié)同轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)了“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局，“虹吸效應”使得欠發(fā)達地區(qū)形成同步滯后現(xiàn)象;“南強北弱”特征較為明顯，北方省份普遍低低聚集，協(xié)同轉(zhuǎn)型形勢嚴峻;未來應充分重視智能工業(yè)和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的高耦合關系，發(fā)揮發(fā)達地區(qū)的“輻射作用”，引導資本、人才、技術向轉(zhuǎn)型滯后地區(qū)流動，避免出現(xiàn)“銹帶化”危機。

關鍵詞：智能工業(yè)轉(zhuǎn)型;區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型;耦合協(xié)調(diào);探索性空間數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：F427;X24

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5595（2021）06-0011-10

一、引言

自《中國制造2025》發(fā)布以來，我國一直在快速推進傳統(tǒng)工業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。近年來，隨著人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術的蓬勃發(fā)展，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型迎來了新的發(fā)展契機。同時《中國制造2025》也提出了可持續(xù)發(fā)展目標，到2025年重點行業(yè)單位工業(yè)增加值能耗、物耗及污染物排放達到世界先進水平，單位工業(yè)增加值二氧化碳排放量下降40%。智能化轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間并不是獨立的過程，二者存在互動效應，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型需要與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型實現(xiàn)協(xié)調(diào)同步。當前，能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型成為全球面臨的挑戰(zhàn)，世界經(jīng)濟論壇2019年發(fā)布的Fostering Effective Energy Transition報告顯示，能源體系向更可負擔和更可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型的進程已陷入停滯，能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型問題也是我國面臨的亟需解決的難題。同時信息技術的蓬勃發(fā)展為傳統(tǒng)工業(yè)向智能工業(yè)轉(zhuǎn)型帶來了新的發(fā)展機遇，因此實現(xiàn)智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型是當前我國傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的緊迫任務。

本文針對我國智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型問題進行研究，探索二者協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空演化特征。首先構(gòu)建智能工業(yè)轉(zhuǎn)型指數(shù)（IITI）和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（RETI），進而對我國30個省份2007—2018年IITI與RETI的耦合協(xié)調(diào)度進行測度，在此基礎上研究智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空分異特征和空間關聯(lián)格局，并提出協(xié)同轉(zhuǎn)型的政策建議。論文的主要貢獻包括：（1）智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型并不是孤立的過程，研究二者的協(xié)同轉(zhuǎn)型可以避免獨立研究的片面性，協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空演化特征可以刻畫產(chǎn)業(yè)與環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)水平，能夠為傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級宏觀政策的制定提供依據(jù);（2）構(gòu)建了IITI和RETI，IITI可以用來測度智能工業(yè)轉(zhuǎn)型能力，而RETI則有別于國家維度的能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（ETI），可以用來測度面向地區(qū)維度的能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型能力，IITI和RETI能夠拓展現(xiàn)有的智能工業(yè)與能源轉(zhuǎn)型理論體系。

二、文獻評述

智能工業(yè)的概念源于德國“工業(yè)4.0”計劃，以機械化、自動化、信息化和網(wǎng)絡化為特征，旨在實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化向智能化轉(zhuǎn)變。[1]智能工業(yè)是將具有環(huán)境感知能力的各類終端、各類技術不斷融入工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，以大幅提高制造效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。[2]智能工業(yè)轉(zhuǎn)型是我國工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，因此是當前的研究熱點，相關研究主要集中于兩個方面：一方面是智能化轉(zhuǎn)型對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，如智能化轉(zhuǎn)型促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[3]、智能制造驅(qū)動勞動密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型[4]等;另一方面是智能工業(yè)轉(zhuǎn)型路徑，如企業(yè)組織變革與智能化轉(zhuǎn)型的匹配方法[5]、技術與服務的雙元驅(qū)動路徑[6]、技術創(chuàng)新與數(shù)據(jù)驅(qū)動路徑[7]等。

能源轉(zhuǎn)型的相關研究較為豐富，主要集中于轉(zhuǎn)型路徑[8]、轉(zhuǎn)型影響[9]和轉(zhuǎn)型政策[10]方面。能源轉(zhuǎn)型并不是單純提高可再生能源的比重或清潔能源的成本競爭力，它具有長期性、復雜性和有序性的特點，能源稟賦、政策導向、技術創(chuàng)新等都是導致能源轉(zhuǎn)型不可持續(xù)的重要誘因[11]，因此能源轉(zhuǎn)型需要考慮可持續(xù)問題。能源轉(zhuǎn)型聚焦于能源消費結(jié)構(gòu)和效率，而能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型還涉及社會規(guī)范、經(jīng)濟增長、技術創(chuàng)新、制度政策等維度的內(nèi)容，可持續(xù)轉(zhuǎn)型更符合綠色經(jīng)濟的要求，因此越來越多的學者開始關注能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型問題[12-14]。

智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型并不是相互獨立的過程，當前的相關文獻分別從智能工業(yè)轉(zhuǎn)型或能源轉(zhuǎn)型的角度展開研究，并未考慮二者的互動過程。然而，高歌[15]研究發(fā)現(xiàn)，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源轉(zhuǎn)型在技術水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品成本3個層面存在高度相關，說明二者之間存在耦合關系;鑒成[16]從歷史演進的角度研究發(fā)現(xiàn)，制造范式與能源轉(zhuǎn)型之間存在明顯的協(xié)同現(xiàn)象。在科技創(chuàng)新驅(qū)動下，制造范式不斷向規(guī)模化、自動化、柔性化轉(zhuǎn)變，帶來了能源利用的高效化、清潔化、低碳化，從而導致了能源需求的變革;能源轉(zhuǎn)型也是制造范式轉(zhuǎn)變的重要驅(qū)動力，在生態(tài)環(huán)境形勢驅(qū)動下，綠色低碳能源供應體系大大推動了新型制造范式的形成。隨著信息技術與能源、制造業(yè)的深度融合，智能化水平不斷提升，從而將進一步加快能源與制造范式的協(xié)同轉(zhuǎn)型?？梢钥闯?，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間存在協(xié)同特征，協(xié)同轉(zhuǎn)型更有利于發(fā)揮二者的互動作用。當前相關研究僅發(fā)現(xiàn)了二者之間的協(xié)同關系，并未研究二者協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空演化與空間關聯(lián)，也并未考慮存在協(xié)同現(xiàn)象時的傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型政策。本文將基于這些問題展開研究。

三、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的指標選取

智能工業(yè)相關指標主要用于發(fā)展水平的測度，單一指標和綜合評價方法均較為常用，比如Michaels等[17]使用了“信息技術應用”指標，Acemoglu等[18]使用了“機器人使用”指標，Autor等[19]使用了“全要素生產(chǎn)率”指標，楊飛等[20]使用了“全球計算機制造業(yè)和信息服務業(yè)投入到中國每個行業(yè)的中間品占增加值的比重”指標。綜合指標的選取標準并不統(tǒng)一，張萬里等[21]使用了8項指標基于主成分分析法進行測度，陳曉等[22]則采用了基礎建設、生產(chǎn)應用、競爭力和效益3個維度的10個指標進行測度。上述指標并未針對智能工業(yè)轉(zhuǎn)型能力進行設計，同時單一指標也存在一定的片面性。本文構(gòu)建智能工業(yè)轉(zhuǎn)型指數(shù)（IITI），用于測度區(qū)域智能工業(yè)轉(zhuǎn)型能力水平。參考世界經(jīng)濟論壇將能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（ETI）劃分為轉(zhuǎn)型準備和轉(zhuǎn)型績效兩個維度的做法[23]，本文將IITI一級指標分為智能化轉(zhuǎn)型準備和智能化轉(zhuǎn)型績效，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型準備表示轉(zhuǎn)型的基礎條件，而智能化轉(zhuǎn)型績效則表示智能化轉(zhuǎn)型能夠產(chǎn)生的效益。在智能工業(yè)轉(zhuǎn)型準備維度，互聯(lián)網(wǎng)、硬件、軟件是智能化發(fā)展的基礎設施，而信息服務則是智能決策的支撐，因此借鑒張萬里等[21]的做法，將數(shù)據(jù)處理、信息平臺運營和維護作為信息服務能力的指標;創(chuàng)新能力是智能工業(yè)的重要驅(qū)動力[16]，因此也納入智能工業(yè)轉(zhuǎn)型準備維度。在智能工業(yè)轉(zhuǎn)型績效維度，參考Guo等[24]的做法將產(chǎn)出績效分為經(jīng)濟表現(xiàn)、社會表現(xiàn)和技術表現(xiàn)，選擇工業(yè)人均GDP產(chǎn)出、工業(yè)能源效率和新產(chǎn)品銷售收入作為衡量指標，工業(yè)能源效率代表智能工業(yè)對環(huán)境的影響，而新產(chǎn)品銷售收入代表智能工業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)出水平。IITI的指標體系如表1所示。

能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（ETI）的指標體系由世界經(jīng)濟論壇提出，是用來測度各個國家能源消費向可持續(xù)、安全和可獲得性轉(zhuǎn)型能力的框架體系。[23]ETI包含能源轉(zhuǎn)型準備、系統(tǒng)績效2個一級指標、9個二級指標和40項三級指標。該指標體系主要面向國家層面，部分三級指標無法應用于區(qū)域?qū)用娴哪茉纯沙掷m(xù)轉(zhuǎn)型，因此本文沿用其一級和二級指標，僅對三級指標進行遴選，使之適用于區(qū)域?qū)用娴哪茉纯沙掷m(xù)轉(zhuǎn)型。在能源轉(zhuǎn)型準備方面，能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含能源消費結(jié)構(gòu)和強度兩個主要方面，用于表征自然資源使用維度中各地區(qū)能源現(xiàn)狀，因此選取可再生能源比重和人均一次能源消耗兩個指標;資本投入是能源轉(zhuǎn)型的關鍵因素，能源行業(yè)整體投入決定了能源生產(chǎn)和傳統(tǒng)能源行業(yè)轉(zhuǎn)型的難易程度，而可再生能源發(fā)電投入則是新能源發(fā)展的重要支撐，考慮指標的可獲得性和適用性，能源效率投資和投資自由度等指標不再涉及;基礎設施和創(chuàng)新商業(yè)環(huán)境主要取決于能源創(chuàng)新的關鍵因素，包括人才、投入等，參考Guo等[24]的方法，采用R&D投入強度、綠色專利數(shù)量、能源行業(yè)R&D人員指標。在能源轉(zhuǎn)型績效方面，能源安全性主要是指能源的安全保障水平，參考ETI、Iddrisu等[25]的選取方法，采用一次能源需求的多樣性和能源對外依賴度指標，刪除了電力普及率、清潔能源可及性、供應可靠性等不適用于區(qū)域維度的指標。其他三級指標均沿用ETI指標的選取方法，其中不適用于區(qū)域維度的指標不再考慮，僅保留了具有適用性和代表性的指標。區(qū)域?qū)用娴哪茉纯沙掷m(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)（RETI）的指標體系如表2所示。

其中，“可再生能源比重”用“可再生能源產(chǎn)量/能源總消費量”來表示;“能源行業(yè)資本投入”用“能源工業(yè)固定資產(chǎn)投入/全社會固定資產(chǎn)投資”來表示;“可再生能源發(fā)電投入”用“新增可再生能源發(fā)電裝機容量”指標來表示;“環(huán)境執(zhí)法力度”用“環(huán)保處罰額/工業(yè)總產(chǎn)出”來表示;“R&D投入強度”用“R&D投入/區(qū)域GDP”來表示;“能源行業(yè)R&D人員”用“能源行業(yè)R&D人員/能源行業(yè)從業(yè)人員”來表示;“受教育程度”用“高中及以上占總?cè)丝诘谋戎亍眮肀硎?“一次能源需求的多樣性”采用Herfindahl-Hirschman指數(shù)進行計算，即各類一次性能源占各地區(qū)相應類別能源消費總量的比重的平方和;“能源依賴度”用“能源凈調(diào)入量/能源消費總量”來表示;“排放強度”用“碳排放量/能源消費量”來表示;“能源效率”用“能源消費量/區(qū)域GDP”來表示;“空氣質(zhì)量”用“PM2.5濃度”來表示。

2.智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型測度

由于指標間可能存在相關性，IITI和RETI均采用因子分析法進行測度，該方法可以避免由指標間的多重共線性所帶來的評價偏差。首選需要采用KMO和Bartlett球形檢驗方法進行因子分析的適用性檢驗，因子數(shù)量根據(jù)累計貢獻度達到80%以上的原則進行確定，公共因子的權重根據(jù)方差貢獻率確定，各因子得分與權重的乘積之和即為評價值。為了避免評價值為負而無法進行后續(xù)的耦合協(xié)調(diào)度計算，采用式（1）和式（2）對IITI和RETI的綜合評價值進行歸一化處理。

3.耦合協(xié)調(diào)度與類型劃分

耦合協(xié)調(diào)度是物理學中的概念，耦合指的是兩個或兩個以上的系統(tǒng)通過相互作用對彼此產(chǎn)生影響的現(xiàn)象，耦合度表示系統(tǒng)間相互作用的強弱程度，協(xié)調(diào)度則是指相互作用中良性耦合程度的大小，表示協(xié)調(diào)狀況的好壞。耦合協(xié)調(diào)度能夠?qū)ο到y(tǒng)間作用關系進行度量，因此在經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等領域也有廣泛的應用。由于智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間存在互動關系，因此可以采用耦合協(xié)調(diào)度對智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型水平進行量化。耦合度用來分析智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間的相互作用、相互影響的程度，耦合度C的計算公式為

式中：Ui為某個系統(tǒng)或要素的值，表示區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)和智能工業(yè)轉(zhuǎn)型指數(shù);C為二者的耦合度，C值越大說明智能工業(yè)與區(qū)域能源持續(xù)轉(zhuǎn)型之間的互動關系越強。

耦合度只能反映智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的相互影響程度，并不能反映這種影響是相互促進還是相互制約，因此需要使用協(xié)調(diào)度模型來研究二者之間的協(xié)同關系，計算公式為

式中：T為系統(tǒng)或要素間的協(xié)調(diào)指數(shù);D為耦合協(xié)調(diào)度，用來表示智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的協(xié)同效應大小，D值越大表示越協(xié)調(diào)，說明智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型相互促進，反之D值越小表示二者相互制約，處于失調(diào)狀態(tài);αi為各子系統(tǒng)的權重系數(shù)，αi越大表示重要程度越高。為了進一步區(qū)分協(xié)同狀態(tài)中智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間的相對強弱，可以對耦合協(xié)調(diào)類型進行進一步劃分，借鑒劉愿理等[26]的劃分方法，耦合協(xié)調(diào)度劃為8個等級，并根據(jù)兩個指數(shù)的差值將耦合協(xié)調(diào)類型劃分為3大類24小類，如表3所示。

（三）探索性空間數(shù)據(jù)分析

使用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法對智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型進行空間關聯(lián)特征分析，獲得其空間分布類型。探索性空間數(shù)據(jù)分析方法包括全局莫蘭指數(shù)（Global Moran’s I）和局部莫蘭指數(shù)（Local Moran’s I），計算方法為

（四）樣本選擇及數(shù)據(jù)來源

考慮數(shù)據(jù)的可獲得性，本文針對我國30個省級行政區(qū)進行研究，不包括西藏、香港、澳門和臺灣。數(shù)據(jù)收集范圍為2007—2018年，數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計年鑒》《中國電力年鑒》《中國信息年鑒》《中國軟件和信息服務業(yè)發(fā)展報告》等，涉及價格的數(shù)據(jù)均使用2007年不變價格進行折算。

四、智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的時空耦合協(xié)調(diào)分析

（一）IITI、RETI與耦合協(xié)調(diào)度動態(tài)演化

IITI和RETI的因子分析中KMO檢驗結(jié)果分別為0.801和0.721，Bartlett球形檢驗的p值均為0.000，因此二者均適合使用因子分析方法。當累計貢獻度超過80%時，IITI提取3個因子，根據(jù)方差貢獻率計算出的權重分別為0.668、0.209和0.122，RETI共提取7個因子，權重分別為0.403、0.188、0.132、0.100、0.070、0.058和0.049。使用式（3）、式（4）、式（5）對耦合度和耦合協(xié)調(diào)度進行計算，其中子系統(tǒng)的權重αi參考相關研究的通常做法[23，26-27]，IITI和RETI的權重均設置為0.5。為了刻畫智能工業(yè)和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的動態(tài)演化過程，使用Epanechnikov核函數(shù)一維形式的核密度估計方法對IITI、RETI和耦合協(xié)調(diào)度的動態(tài)演化情況進行繪制，結(jié)果如圖1所示。

IITI的核密度分布曲線呈現(xiàn)右偏特征，2007—2018年間波峰逐漸降低且逐漸右移，可見隨著科技水平和信息技術蓬勃發(fā)展，我國各省份的智能工業(yè)轉(zhuǎn)型整體呈現(xiàn)了不斷提速的趨勢，同時各個地區(qū)之間的差距也在不斷擴大。RETI在2007—2016年間波峰右移趨勢不明顯，2017—2018年明顯右移，說明2007—2016年能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型能力提升并不明顯，而2017—2018年呈現(xiàn)了快速提升趨勢，這主要是源于近年來我國污染排放、碳排放等環(huán)境規(guī)制力度明顯加強，同時可再生能源供給能力快速增長。我國IITI和RETI雖呈現(xiàn)了增長趨勢，但二者波峰的不斷降低說明了區(qū)域之間的差異在不斷擴大。2018年北京IITI值為1，而排名第二位的上海僅為0.461，低于0.3的省份高達27個，占比90%;2018年北京RETI的值僅為0.409，大于0.3的省份僅有5個，而小于0.1的省份高達7個。由此可見，我國IITI與RETI仍有巨大的增長空間，整體較為落后的特征非常明顯。2007—2018年耦合協(xié)調(diào)度的核密度分布曲線波峰呈現(xiàn)不斷降低和右移趨勢，智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的協(xié)同水平不斷提升，但整體水平并不理想，2017年我國耦合協(xié)調(diào)度均值為0.319，2018年僅為0.434，超過0.5的省份有7個，占比僅23.3%。

（二）協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空分異特征

耦合度結(jié)果顯示，除內(nèi)蒙古和寧夏外，我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間形成了高耦合特征，耦合度均高于0.9，因此智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間形成了較強的相關作用，這與高歌[15]和鑒成[16]的研究結(jié)論“智能制造與能源轉(zhuǎn)型具有互動關系”是一致的。

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果繪制我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型的空間分布特征圖，2007和2018年的結(jié)果分別如圖2、圖3所示。2007年我國30個省份中僅有北京實現(xiàn)了初級協(xié)調(diào)，上海和廣東屬于勉強協(xié)調(diào)，其他省份均處于失調(diào)狀態(tài)，北方各省的耦合協(xié)調(diào)水平明顯弱于南方地區(qū)，耦合協(xié)調(diào)水平較高的省份集中于東部沿海和長江經(jīng)濟帶。隨著時間的推移，我國各省份耦合協(xié)調(diào)水平均實現(xiàn)了快速提升，2018年北京已達到了良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，耦合協(xié)調(diào)度為0.799，即將達到優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài)，上海則處于中級協(xié)調(diào)水平，天津、江蘇、浙江和廣東處于初級協(xié)調(diào)階段，初級協(xié)調(diào)及以上的省份僅占20%，勉強協(xié)調(diào)的省份達到12個，輕度失調(diào)的仍有10個，內(nèi)蒙古和寧夏中度失調(diào)，處于失調(diào)狀態(tài)的省份仍高達40%。從空間分布來看，我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)了明顯的“南強北弱”特征，東部沿海和長江經(jīng)濟帶各省份的耦合協(xié)調(diào)水平和增長態(tài)勢明顯優(yōu)于其他地區(qū)，而東部沿海的耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)明顯更優(yōu)，“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局越來越明顯。

我國大部分省份的耦合協(xié)調(diào)類型屬于同步型，非同步型的省份均為能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型滯后型，而同步型省份之間也存在較大差異。2018年北京、上海、內(nèi)蒙古、海南、寧夏5個省份為能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型滯后型，北京、上海的RETI值分別為0.409和0.310，而海南、內(nèi)蒙古、寧夏分別為0.171、0.028、0.035，因此北京、上海是IITI水平較高導致的能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型相對滯后，而內(nèi)蒙古、寧夏則為實際滯后型。在同步型省份中，山西、黑龍江、吉林、甘肅、新疆為同步滯后，RETI值均未超過0.1，IITI均未超過0.2，而江蘇、浙江、廣東屬于優(yōu)質(zhì)同步，RETI值均大于0.3。近年來隨著信息科技和創(chuàng)新水平的快速提升，較發(fā)達地區(qū)智能工業(yè)發(fā)展迅速，區(qū)域能源轉(zhuǎn)型也取得了長足進步，而欠發(fā)達地區(qū)智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型能力同步滯后情況較為突出。

（三）協(xié)同轉(zhuǎn)型的空間關聯(lián)格局分析

運用全局莫蘭指數(shù)對我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型耦合協(xié)調(diào)度的全局空間關聯(lián)性進行計算，結(jié)果如表4所示。2007—2018年我國全局莫蘭指數(shù)呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，2007年為0.245，2018年則達到了0.388，且各年度結(jié)果均通過了顯著性檢驗，因此智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型耦合協(xié)調(diào)度空間分布存在顯著的正相關性，空間集聚水平逐年提升。

使用局部莫蘭指數(shù)可以對各省份空間聚集特征進行進一步分析，根據(jù)各省份空間聚集情況可以繪制LISA聚集圖，2007和2018年結(jié)果分別如圖4、圖5所示。

結(jié)果顯示，2007年我國高高聚集區(qū)域的省份有9個，主要集中于京津、重慶和東南沿海地區(qū)，低低聚集區(qū)域的省份共12個，主要集中于長江以北地區(qū)。長江流域的耦合協(xié)調(diào)水平較好，而周邊省份耦合協(xié)調(diào)水平普遍不高，因此高低聚集現(xiàn)象主要出現(xiàn)在了長江流域，這與耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局的結(jié)論是一致的。

2007—2018年間耦合協(xié)調(diào)度空間聚集格局變化不明顯，2018年僅4個省份發(fā)生了改變，其中山東由低低聚集轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒呔奂?，湖北從高低聚集轉(zhuǎn)化為高高聚集，云南省耦合協(xié)調(diào)水平實現(xiàn)了快速增長，由低低聚集轉(zhuǎn)化為高低聚集，陜西省增速相對較慢，由高低聚集轉(zhuǎn)向了低低聚集。在“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局下，高高聚集區(qū)域形成了對資本、人才、技術創(chuàng)新的“虹吸效應”[28-29]，智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型協(xié)同發(fā)展較為迅速，導致臨近省份發(fā)展較為遲緩，如天津、安徽、江西、湖南、廣西、貴州等省份表現(xiàn)出了典型的低高聚集特征。同時也發(fā)現(xiàn)，我國智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型形成了巨大的南北差異，北方多省份長期處于低低聚集區(qū)域。

（四）結(jié)果討論

我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)出“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局，這一結(jié)論與黃麗等[27]在對我國區(qū)域創(chuàng)新能力與能源利用效率的耦合協(xié)調(diào)研究中的結(jié)論是一致的，區(qū)域創(chuàng)新能力是智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動力，智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源效率提升之間也存在著因果關聯(lián)，因此區(qū)域維度上科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展的諸多方面具有一致共性特征。東部沿海具有典型的先發(fā)優(yōu)勢，而長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略大大加強了區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系[30]，對產(chǎn)業(yè)升級、科技創(chuàng)新、生態(tài)轉(zhuǎn)型等均表現(xiàn)出了顯著的效果[31]，這也是“T型”格局形成的主要原因。我國各省份智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型具有“南強北弱”特征，北方以勞動密集型傳統(tǒng)工業(yè)為主，路徑依賴程度較高，能源和智能工業(yè)轉(zhuǎn)型緩慢，這與區(qū)域發(fā)展的內(nèi)生支撐力表現(xiàn)出了一致的特征。北方在資源環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、城市建設和社會保障等內(nèi)生支撐力方面明顯落后于南方，從而導致了經(jīng)濟發(fā)展和創(chuàng)新活力等內(nèi)生動力的不足。[32]劉金山等[33]通過對四大城市群“銹帶”指數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，東北三省、河北普遍存在嚴重的“銹帶”危機，而長三角、珠三角“銹帶”程度相對較輕，這與智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型的聚集特征也是吻合的。我國北方省份呈現(xiàn)的低低聚集現(xiàn)象應該引起警惕，避免資源枯竭型城市的“銹帶化”危機，因此在智能工業(yè)發(fā)展與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型方面應汲取國外典型“銹帶”地區(qū)轉(zhuǎn)型的成功經(jīng)驗[34]，未雨綢繆，實現(xiàn)智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型。

智能工業(yè)與能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型的相關結(jié)論依賴于IITI、RETI與耦合協(xié)調(diào)度測度結(jié)果的合理性，研究方法的合理性對研究結(jié)果的科學性影響較大。IITI與RETI指標體系采用了多項綜合指標，與單一代表性指標選取不同，綜合性指標可以避免單一指標的片面性，從而可以大大提高評價結(jié)果的合理性水平。例如，對于IITI而言，僅使用“信息技術應用”指標[17]無法體現(xiàn)硬件、互聯(lián)網(wǎng)等基礎設施水平，更無法體現(xiàn)智能工業(yè)的產(chǎn)出能力，而僅使用“機器人使用”指標[19]也只能代表智能工業(yè)中的硬件環(huán)境，因此綜合性指標對于智能工業(yè)轉(zhuǎn)型的評價而言更為合理。在評價方法的選擇中，世界經(jīng)濟論壇采用層次分析法對ETI進行評價[23]，各指標均采用平均分配的方法設置權重，主觀性較強，無法區(qū)分指標的重要程度，同時多重共線性問題也可能會導致部分指標的影響力過大。為了避免這些問題，學者們經(jīng)常采用因子分析法[11，21，22，27，32]進行評價。IITI、RETI指標體系多個變量之間存在線性相關性，如IITI中互聯(lián)網(wǎng)應用、智能設備應用、軟件應用、數(shù)據(jù)處理之間，RETI中人均GDP與能源工業(yè)投入、R&D投入等，采用因子分析法可以有效避免這些相關性引起的偏差。

耦合協(xié)調(diào)度計算中IITI和RETI的權重均采用文獻中常用的設置方法，即均為0.5，權重的變化可能會對耦合協(xié)調(diào)度評價結(jié)果產(chǎn)生影響。敏感性分析結(jié)果（見表5）顯示，當IITI和RETI的權重發(fā)生變化時，耦合協(xié)調(diào)度也會隨之發(fā)生變化。當IITI權重為0.4，RETI權重為0.6時，即相對于權重為0.5時幅度變化20%，耦合協(xié)調(diào)度在2007年平均變化1.6%，隨著時間的推移，變化率呈現(xiàn)逐漸縮小趨勢，2013年轉(zhuǎn)為負向，2018年為-1%，各年度變化率均未超過1.6%。在IITI權重為0.45，RETI權重為0.55時，權重變化幅度為10%，而耦合協(xié)調(diào)度變化率最大為0.8%，當IITI權重為0.55和0.6時，耦合協(xié)調(diào)度變化率最大分別為0.8%和1.7%。從各省份年均變化情況（如圖6）來看，當IITI權重為0.4，RETI權重為0.6時，變化率最大的寧夏地區(qū)為6.2%，有5個省份的變化率在2%到3%之間，其余省份均未超過1%。從平均變化率來看，IITI權重為0.4和0.6時各省份平均變化率為1.4%，而當IITI權重為0.45和0.55時降為0.7%?？梢娍闯觯詈蠀f(xié)調(diào)度對于IITI和RETI權重的敏感性并不高，同時考慮到智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的重要性程度難以區(qū)分，因此將權重均設置為0.5具有科學性和合理性。

五、結(jié)論與建議

本文首先構(gòu)建了智能工業(yè)轉(zhuǎn)型指數(shù)和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型指數(shù)，基于因子分析法和耦合協(xié)調(diào)理論測度了我國30個省份2007—2018年智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的協(xié)同水平，分析了二者協(xié)同轉(zhuǎn)型的時空分異特征，并基于探索性空間數(shù)據(jù)分析方法分析了協(xié)同轉(zhuǎn)型的空間關聯(lián)格局演化特征。主要研究結(jié)論有如下幾點：（1）智能工業(yè)和區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型雖呈現(xiàn)了增長趨勢，但整體水平不高，區(qū)域之間的差異不斷擴大，二者協(xié)同水平同樣呈現(xiàn)了不斷提升趨勢，但2018年仍有40%的省份處于失調(diào)狀態(tài)，初級協(xié)調(diào)及以上省份僅占20%，整體仍處于較低水平;（2）智能工業(yè)與能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型之間形成了高耦合特征，二者形成了較強的相互作用，協(xié)同水平呈現(xiàn)了“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局，同時“南強北弱”特征明顯，大多數(shù)省份中二者呈現(xiàn)了同步協(xié)調(diào)特征，發(fā)達地區(qū)表現(xiàn)為優(yōu)質(zhì)同步，而欠發(fā)達地區(qū)同步滯后特征明顯;（3）在“東部沿海+長江經(jīng)濟帶”的“T型”格局中存在明顯的“虹吸效應”，北方省份的聚集特征顯示出了與“銹帶”地區(qū)分布一致的現(xiàn)象。

智能工業(yè)轉(zhuǎn)型與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型具有高耦合性，推動二者協(xié)同轉(zhuǎn)型既符合我國生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展要求，又滿足傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略目標，因此未來工業(yè)發(fā)展政策制定應注意以下幾點：（1）宏觀政策應傾向于推動智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)協(xié)同轉(zhuǎn)型，發(fā)揮“1+1>2”效應，避免孤立和片面的政策導向;（2）積極引導沿海和長江經(jīng)濟帶等發(fā)達地區(qū)發(fā)揮“輻射作用”，減少過度“虹吸效應”，促進智能工業(yè)轉(zhuǎn)型中產(chǎn)業(yè)鏈的平衡布局，帶動欠發(fā)達地區(qū)能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)地區(qū)之間良好協(xié)同;（3）積極應對北方地區(qū)智能工業(yè)與區(qū)域能源可持續(xù)轉(zhuǎn)型的同步滯后與低低聚集現(xiàn)象，避免“銹帶化”危機加劇，激勵資金、技術、人力等資源向北方欠發(fā)達地區(qū)流動，加強信息基礎設施建設，積極引導傳統(tǒng)工業(yè)向智能工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)全國層面的區(qū)域協(xié)同與平衡發(fā)展。

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責任編輯：曲 紅

Abstract： There exists an interaction effect between intelligent industry and energy sustainable transformation， and their synergetic development is conducive to accelerating the transformation and upgrading of traditional industries. On the basis of constructing Intelligent Industry Transformation Index （IITI） and Regional Energy Transformation Index （RETI）， the synergetic transformation levels between intelligent industry and regional energy sustainability in 30 provinces from 2007 to 2018 are measured by using the approaches of factor analysis and coupling coordination analysis. Furthermore， the spatial-temporal synergetic transformation characteristics are studied， and the evolution characteristics of spatial association state of synergetic transformation are analyzed by using the approach of exploratory spatial data analysis. The results show that the synergetic transformation level was constantly improving from 2007 to 2018. However， it was still at a low level on the whole. Only 20% of the provinces were at the primary coordination or above level in 2018， and the uncoordinated provinces were up to 40%. The phenomenon of "T-shaped" state of "eastern coastal and Yangtze River Economic Belt" emerged during the process of the synergetic transformation， and "Siphon effect" made the underdeveloped areas lag behind. The Southern provinces were better than the North and the Northern provinces were generally in the low-low aggregation state. Therefore， the situation of synergetic transformation remains severe in the North. In the future， more attention should be paid to the high coupling relationship between intelligent industry and regional energy sustainable transformation and efforts shall be made to accelerate the radiation effect of developed areas， and guide the flow of capital， human resource and technology to the areas of lagging transformation in order to avoid the "rust belt" crisis.

Key words： intelligent industry transformation; regional energy sustainable transformation; coupling coordination analysis; exploratory spatial data analysis

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