工業化水平區域差異與中國能源消費

摘要 在對30個省區工業化水平進行了聚類分析的基礎上，描述了工業化水平的區域差異。通過對中國煤炭、石油兩類非可再生能源的消費在區域工業增長中的判別分析，探討了區域工業化水平對能源消費水平的影響。這種影響以工業能源密度為動因，促成了區域工業化水平與能源消費總量水平的一致性和差異性。研究結果表明：工業能源密度的降低和能源效率的改進有利于工業化水平提高。

關鍵詞 能源消費；工業化水平；區域差異；聚類分析；判別分析

中圖分類號 D922.68 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2007)05-0059-06

早期的新古典經濟學家認為，能源在生產中占有的地位并不突出，并把它看作由資本、勞動和土地這些主要的生產要素所產生的一個中間變量。這種理解被當作是計量經濟分析的基本前提，并以CobbDouglas的資本和勞動力的雙變量生產函數為其表現形式。人們分析能源對經濟增長的影響，都是在這個框架內進行的［1］。西方經濟學家在20世紀70年代開始關注能源要素對其關聯產業和區域的影響。瑞西和塔特（Rashe and Tatom，1977）還首次將能源使用引入CobbDouglas生產函數，他們力圖尋求能源利用和經濟增長之間更符合實際過程的基本規律［2］。隨著能源作為生產要素不斷被投入到生產領域，其價值也不斷體現出來——在不同的產業或者相同產業不同的產業鏈上，其以互補品或者替代品的形式進入相關產業，決定和影響產業的產品結構和區域層面的分布與組合。能源要素的利用數量和利用效率不斷演進，成為其相關產業的行業績效和所在區域經濟發展水平的重要因素。因此，無論能源要素在新古典經濟學被重視到什么程度，還是被引入到生產函數且其消費的效率和總量在經濟增長和產業發展中如何發揮作用，都不可回避地成為能源生產相關產業研究重點。本文試圖對30個省區工業化水平進行聚類分析，解釋中國工業化水平的區域差異，并在此基礎上，通過對中國煤炭、石油兩類非可再生能源的消費在區域工業增長中的判別分析，探討區域工業化水平對能源消費水平的影響，評價中國能源消費的區域特征，為尋求區域范圍內的能源消費效率調整、實現區域工業可持續發展尋找決策依據。

1 工業化水平的區域差異

區域經濟差異通常是在一定時期內全國各區域之間人均意義上的經濟發展總體水平非均等化現象。根據這個定義，我們把人均國內生產總值當作測度區域經濟差異的重要指標［3］。然而，區域范圍內的人均生產總值往往受到產業結構、工業化水平等諸多因素的制約。我們把這些具有不同特征的區域產業結構高度化及其所引致的工業化水平界定為工業化水平的區域差異。

區域經濟的發展受到了產業結構高度化的影響，但其所具有的工業發展特征卻表現出了工業化水平的區域差異性。為了解釋工業化水平的區域差異，本文以農業生產總值、工業生產總值和第三產業生產總值、人均GDP為變量，運用SPSS軟件提供的聚類分析程序，采用組建連接的方法，用皮爾遜相關系數，對2004年中國31個省區的區域經濟發展水平進行了系統聚類，并將數據標準化到〔-1，1〕對數據進行聚類分析，并給出了聚類分析的合并過程（見圖1）。根據歐氏距離系數的大小，作如下分類:上海為第一類，北京、天津為第二類，江蘇、廣東、山東、浙江為第三類，遼寧、河北、福建和黑龍江為第四類，甘肅及其它20個省（區）為第五類。作者以此闡述中國工業化水平的區域差異。

第一類區域為上海，其人均GDP已經分別達到55 307元，根據錢納里經濟結構轉變的時期劃分，上海已經進入了發達經濟的高級階段，即錢納里標準的第六階段。這一階段的上海產業結構表現出如下特征：農業生產總值9671億元，在GDP中的比重顯著下降，其比重為1.2%，工業生產總值為3 788.22億元，占GDP的50%左右，第三產業生產總值3 565.34億元，占GDP的48%。

第二類區域為北京、天津兩個直轄市，其人均GDP已經分別達到37 058元、31 550元，進入了錢納里意義上的高收入國家的發展水平。在這兩個區域，農業生產占GDP的比重分別為2%、3.4%，工業生產總值分別達到1 610.37億元、1 560.16億元，占GDP的比重分別為38%、53%，第三產業生產總值分別為2 570.04億元、1 269.43億元，占GDP的比重分別為60%、43%。

第三類區域為廣東、山東、江蘇、浙江四個省份，其人均GDP已經分別達到19 707元、16 925元、20 705元、23 942元。按照錢納里的標準，這四個省份已進入發達經濟初級階段（第五階段）。在產業結構上，四省農業生產總值在816.00億～1 778.30億元之間，占GDP的比重分別為7.8%、11.45、8.5%、7.2%；工業生產總值在6045.00億～8890.29億元之間，占GDP的比重分別為55.4%、56.3%、57%、54%；第三產業生產總值在4382.00億～5903.75億元之間，占GDP的比重分別為36.8%、32%、34.9%、39%。顯然，在這一類省份里，農業生產總值比重很小，工業生產總值比重最大，第三產業生產總值比重也較大。

第四類區域為遼寧、河北、福建和黑龍江四個省份，其人均GDP分別為16 297、17 218、12 918、13 897元，進入了工業化的高級階段。在產業結構上，四省農業生產總值在587.76億～1 370.40億元之間，占GDP的比重分別為11.2%、15.6%、12.9%、11.1%；工業生產總值為4 635.23億～2 950.33億元，占GDP的比重分別為47.7%、52.9%、48.7%、59.5%；第三產業生產總值在1 559.92億～2 823.87億元之間，占GDP的比重分別為41%、40.2%、384%、29.4%。我們可以發現，四個省份的農業生產總值在GDP的比重處于較低的水平，而工業生產是區域經發展的主導力量，第三產業比重也較高，但是還沒有趕上工業的發展水平。

第五類區域為甘肅及其它20個省（區）。這一類區域包含了湖南、湖北、江西、安徽、河南等中部省份，也包括了新疆、陜西、內蒙古、寧夏、青海、云南、貴州、重慶、西藏、四川、廣西、甘肅等所有西部省市區，另外還包括了海南省。在這一類區域內，中部省區（含吉林和山西）人均GDP在7 768～10 500元之間，處于工業化的中期階段，三個產業生產總值占GDP的比重分別在8.3%～20%、39.5%～59.4%、29.8%～39.5%之間。可見，農業在這些省份GDP中占據一定的比重。工業是GDP的主要增長來源，第三產業有較大的貢獻，但是相對工業的貢獻就有一定的差距。對于新疆（除西藏外）等11個西部省區而言，其人均GDP在4 215～11 199元之間，除了貴州處于工業化的初級階段（人均GDP為4 215元）外，其余都處于工業化的中期階段，三個產業生產總值在GDP中的比重分別處于12.4%～24.4%、37%～49%、31.5%～49.5%之間。在這些省份中我們可以發現，農業占有GDP一定的比重，工業總體上是GDP的主要貢獻力量，但是工業和第三產業之間的比重差別不大。

陳 軍等：工業化水平區域差異與中國能源消費需要強調的是西藏自治區也屬于這一類別的省區，但作為我國最邊遠的西部省份，其惡劣的自然環境使其經濟發展水平較低，人均國內生產總值為7 779元，已經進入工業化中期階段，但其產業結構為20%、27.3%、52.7%，處于較低的狀態，特別是工業經濟比較落后。海南省也是一個比較特殊的省份，雖處于東部沿海地區，但受自然環境和經濟基礎的影響，其經濟發展水平較低，人均國內生產總值為9 450元，其產業結構中第一產業比重很高，為36.9%，第二產業相當落后，其比重僅為23.4%，第三產業的比重較高，達39.7%。

2 工業化水平與能源消費區域差異

工業生產是人為改變物質形態的過程，因此，大量采用自然資源作為工業原料和開發能源提供工業動力是工業發展的一個重要產業特征。然而，在既定的時間范圍內，自然資源和能源是不可再生的，大規模的現代工業生產受到了自然資源和能源供應邊界的制約，這是工業化國家經濟增長不可避免的障礙。在中國，經濟增長方式由粗放型向集約型轉變的演進過程，就是自然資源要素在不同產業部門與其它生產要素進行替代和互補的數量轉化過程。能源作為自然資源的重要組成部分，作為生產要素投入生產過程，并被分配到各個行業。能源分配和消費的密度與強度成為工業化水平區域差距的內在動因。在不同的區域范圍內，產業結構的特征和由此決定的工業生產方式在影響區域經濟發展的同時，也給自然資源和能源資源的消耗賦予了不同的區域特點。這些特點以能源消費的結構、能源品種的數量以及單位能源的產值等多項指標表現出來。在明確區域經濟發展水平和工業化水平的情況下，通過研究能源消費構成以及主要類別能源要素的消費總量在區域范圍內的分布規律，發掘能源消費結構與工業化水平區域差異的內在關系，這是區域工業化水平在既定的能源約束邊界下實現轉變的切入點。

在前文對中國各省區工業化水平區域差異聚類分析的基礎上，以2003年各省區煤炭和石油的消費總量的截面數據作為依據，運用SPSS軟件提供的判別分析程序來研究能源消費的區域類型和特征，并以此對比工業化水平區域類別和差異，來闡釋能源消費對工業化水平區域差異的影響。

2.1 樣本數據的說明

本文選擇2003年中國30個省區的煤炭和石油消費總量作為樣本數據。其中，煤炭消費總量由原煤和焦炭兩類能源消費量構成；石油消費總量由原油、燃料油、汽油、煤油、柴油等五類能源消費量構成。數據主要來源于《中國能源統計年鑒2003》。

2.2 判別分析的過程與結果

本文收集整理了2003年全國各省區煤炭和石油消費量2個方面的內容作為預測變量，因變量為區域工業化水平。為了研究問題的需要，聯系前文各省區工業發展差異聚類分析的結果，將各省區工業發展水平加以整理后分為四組，即：高水平（第一組，包含北京、天津和上海），中高水平（第二組，包含廣東、山東、江蘇、浙江、河北、遼寧、福建、黑龍江），中等水平（第三組，包含山西、吉林、安徽、江西、河南、湖北、湖南）以及落后水平（第四組，包含內蒙古和除西藏之外的中國西部省區）。通過整理和加工后的樣本數據和對應工業化水平分組如表1所示。

注：*《中國能源統計年鑒2003》沒有列出該省原油消費量，作者取華北地區北京、天津、河北、內蒙古四省市2003原煤消費的平均值作為2003年原煤消費總量，然后與其它油品消費量加總求和得出其年度石油消費總量。**《中國能源統計年鑒2003》沒有列出兩省的原油消費量。作者分別取兩省燃料油、汽油、煤油、柴油消費量的平均值作為原油消費量，然后與其它油品消費量加總求和得出其年度石油消費總量。***《中國能源統計年鑒2003》沒有列出兩省的煤油消費量，作者分別取兩省原油、燃料油、汽油、柴油消費量的平均值作為原油消費量，然后與其它油品消費量加總求和得出其年度石油消費總量。

（1）判別計算結果。根據列表數據建立的與表形式完全相同的數據文件，本文采用自變量全進入模型來進行判別分析。參加判別分析的觀測量總數為31，而有效觀測數量為30，占96.8%。包含缺失值或者分類變量范圍之外的觀測量為1，占3.2%。各個自變量按照工業發展水平的差異，顯示為四個組別。其中，第一組3例，第二組8例，第三組7例，第四組12例。本文的判別分析是以組變量為自變量，以煤炭消費和石油消費為因變量，來分析預測變量在4個不同組中的平均數差異。通過計算發現，煤炭和石油兩個變量類均值檢驗的顯著性概率都小于0.05，可以斷定兩個變量在不同組中的平均值都達到了顯著水平，判別分析可以進行。然而，在判別分析中，各變量的線性相關程度會影響判別結果。然而，通過計算自變量間合并的相關性矩陣相關系數為0.071可以得知，可知各變量的線性相關關系皆不顯著。因此，判別分析具有較好的擬合效果。

（2）協差陣相等的Box檢驗。本文還計算了按各類和按合并的類內協方差矩陣的秩以及對應的行列式的自然對數值。與其對應的檢驗協方差矩陣相等的Box's M統計量值為38.510＞0.05，從而在顯著性水平0.05下認為各類協方差矩陣相等。F檢驗的顯著性概率Sig.=0 .001＜0.05，從而認為判別分析是顯著的，其判錯率很小。

（3）判別函數描述。通過協差陣相等的Box檢驗，本文求出了判別函數特征值。由于文中預測變量為煤炭消費總量和石油消費總量兩個預測變量，組別數為4，因此，判別函數的個數為2。一般而言，判別函數的特征值越大，表明該函數越具有區別力。計算結果顯示，第一個判別函數的特征值為1.461，第二個判別函數特征值為0.244，典型相關系分別為0.77、0.44，它表示判別函數與組別間的關聯程度。表2給出了兩個判別函數的顯著性檢驗。雖然第二個函數的顯著性概率Sig.=0 .059略微大于005，但是，我們仍然判定兩個判別函數均達到了顯著性水平。在這一表中，“1 through 2”描述了兩個判別函數的平均數在4個組別間的差異情況。另外，通過計算λ值，得出Wilks'λ值為0.327，卡方值為29.081，相伴的顯著性概率為0.000，表明達到了顯著性水平。“2”表示在排除第一個判別函數之后，第二個函數在4個組別之間的差異情況，相伴概率為0.059略大于0.05，也基本達到顯著性水平。因此，判別函數是有效的

表3列出了兩個判別函數的標準化系數，由此可以得出兩個判別函數分別為：

第一個判別函數：F₁=0.358×煤炭消費總量+0.909×石油消費總量

第二個判別函數：F₂=0.937×煤炭消費總量－0.423×石油消費總量

從中可以看出，石油消費總量與第一個判別函數關系密切，而煤炭消費總量與第二個判別函數關系密切。

通過考察變量和判別函數的組內相關矩陣，可以發現石油消費和煤炭消費兩個變量和對應的標準化判別函數的相關性系數分別為0.9234和0.907，均達到了相關顯著性水平。相關系數越大，表明該變量對判別函數的影響越大。所得出的相關系數計算結果顯示，石油消費總量對第一個判別函數影響較大，而煤炭消費總量對第二個判別函數影響較大。這和標準化判別函數系數表的分析結果一致。

（4）分類統計。表4給出了分類函數的系數，即Fisher線性判別函數系數。據此建立各類線性判別模型。

將各變量值代入以上4個Fisher判別函數模型，比較函數的數值，若函數值最大，則表明該觀測值屬于該組。因此，通過將2003年中國主要省區的煤炭消費和石油消費代入各類線性判別模型，我們可以得出各省區工業化水平分組和實際能源消費分組的統一性和差異性。判別分析的結果顯示，工業化水平分組和實際能源消費分組存在的差異：上海的工業化水平組別處于第一組，而能源消費組別卻歸類為第二組；河北的工業化水平組別處于第二組，而能源消費組別卻歸類為第三組；福建、江西、吉林、湖南的工業化水平組別處于第三組，而能源消費組別卻歸類為第四組；黑龍江的工業化水平組別處于第二組，而能源消費組別卻歸類為第一組；四川、內蒙古的工業化水平組別處于第四組，而能源消費組別卻歸類為第三組；陜西、甘肅和新疆工業化水平組別處于第四組，而能源消費組別處于第一組。

（5）分類統計結果的解釋。表5列舉了各省區能源消費分類的結果矩陣。在該表中，對角線顯示的為準確預測的個數，其余為錯誤預測的個數。從該表中可以看出，30個個案通過判別分析，18個通過了判別分析，準確分類率達到了60%。判別分析的結果證實了工業化水平與煤炭、石油能源消費水平的統一性和差異性。在北京、天津、山西、遼寧、江蘇、浙江、安徽、山東、河南、湖北、廣東、廣西、海南、重慶、貴州、云南、青海、寧夏這18個省區，其工業化水平與煤炭、石油能源消費具有統一性。在這些省區，工業化水平所依靠的煤炭和石油消費總量總體水平在全國范圍內趨于一致，即工業化的進程拉動了與之對應的煤炭、石油能源消費，而煤炭和石油的消費總量能夠支持這些區域的工業化水平。而上海等12個省市工業化水平與煤炭、石油能源消費卻存在著差異性。這種差異性體現為工業化水平領先或者落后于煤炭、石油能源消費的水平。在工業化水平領先于煤炭、石油能源消費的水平的省區，其工業化的進程突破了煤炭、石油能源消費的限制與約束，即以較少的煤炭、石油能源獲得了較快的工業化水平。這些省區主要包括上海、河北、福建、江西、吉林、湖南。而在工業化水平落后于煤炭、石油能源消費的水平的省區如四川、內蒙古、陜西、甘肅和新疆等省區，其工業化的進程受制于煤炭和石油能源的消費，以較高的煤炭和石油消費獲取了較低的工業化水平。

區域范圍內的工業化水平以及由此導致的區域經濟增長，和特定區域內的工業經濟總量及其所依靠的能源消費聯系在一起的。李俊（1993）［4］、SUN（1998）［5］、韓智勇、魏一鳴（2004）［6］等學者的研究表明，能源強度降低的主要原因在于產業能源效率的提高。從社會經濟發展的歷史看，不同區域工業經濟增長的質和量差別很大，而產生這種差別最直接的原因就是既定的經濟結構下單位能源效率水平和工業能源密度的不同。能源要素的凝聚狀態、組合方式是各個區域工業化水平的制約條件。就全國各個區域工業化水平與主要能源資源的消費水平關聯來看，60%左右的省區工業化水平的發展等級與其煤炭、石油能源消費的等級具備著一致性。這些省區在區域工業化的過程中，既依賴于能源的消費總量與結構，又通過工業化水平的速度與總量促進了主要能源資源消費數量、結構水平的適度。并且，這兩個不同內容的水平等級與其它區域的水平等級相比具有同級性，這意味著這些省區的能源消費與工業化水平呈現相互適應、相互協調的趨勢。

通過對2003年中國各省區單位工業能源密度的比較（圖2）可以發現，對于工業化水平組別領先于煤炭、石油能源消費水平組別的省區，除個別省區（吉林）外，其工業能源密度都低于全國水平，而對于工業化水平組別落后于煤炭、石油消費水平組別的省區除個別省區（陜西）外，其工業能源密度基本上都高于全國水平。可見，工業能源密度的差異與各省區工業化水平以及能源消費水平組別差異呈現一致性。工業能源密度越高，該區域的工業化水平效率就越低，能源消費的強度與要求就越高。這為我們分析區域工業化水平的差異提供了來自能源要素的視角與依據。

3 結 論

中國各省區的區域經濟得到了長足的發展，工業化水平也得到了不斷的提高，這些成就令世界矚目。然而，中國已經成為世界第二大能源消費國。依靠大量消費能源，推動了中國經濟的高速增長，但也使中國經濟增長越來越接近了資源和環境條件的約束邊界。許多省區工業的高速發展在很大程度上經歷了粗放式增長的過程，為此也付出了很大的資源和環境代價。工業能源密度的降低和能源效率的改進是工業化水平提高的根本出路。

隨著區域經濟發展水平的不斷提高，社會對于資源和環境的關注越來越強，標準越來越高，繼續大量耗費能源和環境，走粗放式工業化發展的道路，已經不可能支持工業的持續發展。因此，區域工業化必然面臨著從主要依靠耗費能源技術來支撐工業化水平的階段向主要依靠節約能源技術來支持工業化水平的階段轉變。這是一個區域工業化水平提高的重要突變。在當前這一時期，區域工業結構的升級，工業技術水平的提高，國家有關能源資源開發利用和環境保護管制制度的完善和技術標準的提高，直至接近和達到發達國家的水平，將成為區域工業化水平提升的基本方向。在這樣的大趨勢下，中國區域工業經濟增長模式將發生重大變化，主要能源資源的消費總量、結構和工業能源密度等與工業化水平相協同的因素，將隨經濟和社會發展的基本觀念和價值取向的變化經歷由低水平向高水平演進的顯著變化。這種變化正是國家能源發展和提高工業化水平的政策訴求，也是中國未來發展的戰略選擇。(編輯：徐天祥)

參考文獻(References)

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