城市化和能源消費的門檻效應分析與預測

曹孜　陳洪波

摘要 能源是推動城市化、工業化進程的重要物質動力，城市化、工業化也成為拉動能源消費增長的關鍵因素，尤其是處于快速城市化階段的國家，城市化與能源消費有更為密切的聯系。城市化進程中產業結構、居民消費模式、城市規劃布局均存在階段性變化的特點，因此能源消費也存在相應的門檻效應并呈現階段性的增長。本文在總結城市化過程中影響能源消費的增加因素-產業擴張、消費升級、動力交通、設施建設，抑制因素-技術進步、能源結構優化、人口密度增加、設施共享的基礎上，依據我國城市化與能源消費的變化特征，采用門限模型研究城市化、居民收入水平、產業結構、人口密度對于人均能源消費的門檻效應。搜尋在城市化過程中各因素對于能源消費影響的轉折點并分析其階段性變化特征，然后結合脈沖函數圖研究城市化過程中各變量對于能源消費的即期沖擊。最后依據產業結構、收入水平、城市化的變化趨勢對能源消費進行預測分析。研究發現城市化對于能源消費的影響具有明顯的階段性，分別以城市化和人均收入為門檻變量，超過門檻點后城市化對能源消費的拉動作用依次上升；以工業化作為門檻變量，城市化對能源消費的影響呈現先上升后下降的態勢。脈沖相應的結果顯示：城市化的單位變動對能源消費的沖擊具有一定的滯后性且持續性較強，收入增加對能源消費的拉動最為迅速但后期持續性較弱，人口密度對人均能源消費具有負向沖擊。采用非線性函數的預測結果表明：未來10年內我國仍面臨較大的能源消費壓力，需要通過制定科學的城市建設規劃、促進產業結構優化升級等途徑控制城市化過程中的能源消費。

關鍵詞 能源消費；城市化；門檻效應；脈沖函數

中圖分類號 F061.3 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2015）11-0059-10

城市化是社會化大生產和規模經濟的必然結果，發達國家在工業化和收入水平提高的過程中率先實現了城市化，從20世紀初到80年代城市化率普遍由不足40%提高到70%的平均水平。大量人口從農村遷往城市引發了社會生產生活方式的急劇變化，能源做為社會運轉的主要物質動力其消費總量及消費結構也隨之改變，城市能源消耗主體的地位益發凸顯，以不足2%的全球面積消耗了75%以上的能源。在中國，城市消費了全國84%的商業能源，其中35個最大城市囊括18%的人口和40%的能源消費[1]。因此城市化進程也是能源消費日益集聚與增長的過程，能源做為我國重要的戰略資源之一，在能源的稀缺性和環境影響日益加劇的今天，研究城市化、工業化同能源消費之間的關系是提高能源效率、優化能源結構，實現資源與環境可持續發展的前提條件，是推動城市化朝著高質量方向前進的有力支撐。深入認識其內在聯系與發展規律，有利于制定促進城市化和能源環境協調發展的政策方針，為我國城市化進程提供能源安全保障。

能源消費同環境問題密不可分，以往在對城市化與能源環境關系的研究過程中出現如下三種理論：生態現代化理論、城市環境轉型理論、緊湊化城市理論。生態現代化理論由Crenshaw和Gouldson等人提出，認為城市化是社會現代化的重要標志之一，能源環境問題更多出現在中低發展階段國家，隨著技術水平和環境意識的提高，經濟增長和能源環境將相互脫鉤[2-3]。根據Mcranahan和Barnes等提出的城市轉型理論，在城市發展各個階段將出現不同的能源環境問題，低發展階段往往面臨同貧困相關的資源環境問題，城市居民收入的增長通常伴隨著生產活動的增加，產生新能源消耗和工業污染。收入達到一定程度后將面臨同消費相關的能源環境問題[4-5]。Burton和 Capello等緊湊化城市理論在當今城市規劃界較為盛行，強調城市緊湊發展所帶來的資源環境利益，理論認為高密度城市有利于節省空間和公共設施共享，從而產生能源節約效應[6-7]。然而理論反對者認為如果缺乏充足的城市基礎設施供應，高城市人口密度將會產生更多的環境問題[8]。

1 城市化對能源消費的作用機制分析

1.1 城市化增加能源消費的因素

能源是推動城市化的重要物質支撐，城市化過程中生產的集聚與規模化，動力交通的增加，基礎設施建設上升，居民生活方式的現代化轉換都會引發能源消費需求的上漲。其具體影響方法和路徑如下：第一，城市化產生規模經濟，生產從能源強度低的農業轉向能源強度高的制造業，同時城市生產的擴張造成非正式產業的增加，也將會對城市能源消耗產生顯著影響[9]。第二，城市化影響交通運輸業，增加城市內外部機動車的數量，原材料與商品的城鄉運輸增加了能源消耗量。第三，城市化對基礎設施的需求上升，基礎設施建設過程中需要大量的能源密集型產品作為原材料。第四，對個人消費模式的影響，移居城市的居民會因為電器消費的增加而提高電力消費量。因此Parikh 和Shukla指出城市化首先改變生產過程中的能源消費模式，城市化過程中商品由粗加工轉向深加工，高附加值的產品比傳統農業或基礎制造業消費更多能源。繼而通過人口聚集、消費規模擴大及結構升級提高能源需求量[10]。國內城市化和能源消費也存在高度的相關性，林伯強指出城市化階段能源消費特征是快速增長和需求剛性，城市化相關的大規模城市基礎設施建設和住房需求，勞動密集型產業引起的城市人口及消費激增都有力地拉動了能源需求上漲[11]。張曉平認為城市化引發公共服務業規模擴張從而增加了能源消耗，近十年來我國城市交通運輸與郵電通信業的擴張也帶來了能源消耗快速增長[12]。眾多研究表明城市化同能源消費量之間的正向關系， 然而城市化對于能源消耗的促進作用會因發展階段推移而發生變化，例如Madlener 和Sunak指出城市化過程中高收入國家的城市能源消耗高于發展中國家，處于快速城鎮化階段的新興發展中國家能源消耗增長更為顯著[13]。

1.2 抑制城市能源消費的因素

城市化通過人口與產業的集聚提高經濟活動和能源消費水平，但同時規模經濟效應又會促使生產集約化和技術創新，為能源效率的提高提供可能，城市化所產生的人口集中和設施共享也會對能源消耗起到一定的抑制作用。緊湊型城市理論著重強調高密度和功能混合型城市布局能夠有效節約能源消費，高人口密度的社會將在一定程度上發揮集約效應抑制能耗上升，例如公共交通的使用和城市集中供暖方式會降低戶均能源消費量。緊湊型城市布局在一些發達國家和地區較為普遍，Dodman發現在發達城市中單位資本溫室氣體排放量低于全國平均水平，原因之一是城市具有高密度的建筑和較低的人均居住面積，相對于農村需要更少的人均電熱資源[14]。Chen 等也實證發現在中國城市密度和單位資本能源使用之間的負相關系，緊湊型城市更有利于節約能源[15]。因此從取得城市可持續發展目標出發，城市規劃者的主要任務在于：①構建緊湊型的城市結構；②實現城市功能混合；③防范城市無序擴張。除了緊湊型的城市模式可以有效降低能源使用量外，城市現代化轉型對降低能源消耗量也具有不容忽視的作用， 黃獻松研究中國城市化對與能源消耗的作用機制發現，由于產業組織結構、技術結構、產品結構的優化調整，使城市化對能源消耗的依賴程度在不斷降低[16]。能源結構的優化也是重要的抑制因素，韓文科和Pachauri等研究發現：城市化過程中能源結構的轉變能夠顯著提高能源使用效率，農村居民移居城市后從消費低效能源（固體燃料）向使用效率相對高的商業能源轉變[17-18]。 同時市場化進程對于技術進步、能源效率提高、能源合理定價有顯著促進作用，由城市化帶來的市場化的推進則會導致能源消耗量的降低[19]。

1.3 效應的疊加與階段性

城市化對于能源消費有正向和負向兩方面的影響，城市化一方面通過生產和消費的高度集中增加經濟活動和能源消費，另一方面會促進技術創新和規模經濟，從而為能源效率的提高提供可能性。同時高城市化水平意味著更多的城市經濟活動和更高的收入水平，Sadorsky指出富裕居民往往需要能源更為密集型的產品，然而高收入階層更加注重環境質量，促使節能減排行為的增加[20]。城市化對于能源強度的影響難以肯定預測，城市轉型理論認為城市施加給環境的壓力在不同發展階段上是有差異的，各國學者的實證研究結果也表明了城市化對于能源消費的影響存在分化， 例如，Poumanyvong和Kaneko使用面板數據檢驗收入、城市化、工業化和人口增長對于99個國家1975-2005年的能源消費的影響，發現城市化降低低收入國家的能源消費，增加中高收入國家的能源消費，并且對高收入國家的影響高于中等收入國家，原因在于高收入國家消費相關的能源環境問題占主導[21]。Galli研究了10個亞洲國家，在固定效應面板模型下，同樣發現能源強度和收入呈現顯著的倒U關系[22]。梁朝暉按照諾瑟姆的城市化S型曲線理論，將中國城市化以1975和1996年為界點劃分為三個時期，實證結果顯示城市化初期對能源消耗的影響不顯著，到中期以后才有明顯的促進作用[23]。城市化對于能源消費的階段性影響同城市內部產業結構轉型直接相關，在不同的工業化階段呈現不同的能源強度變化特征。Bernardini和 Galli認為隨著工業化的推進，能源強度會先上升后下降。在工業化前期，以農業為主導，經濟增長受驅動于基本需求，能源強度相對低。在工業化中期，增加基礎設施建設以適應規模生產和規模消費，相應的資本投入會增加能源強度。在工業化后期，生產技術條件進一步優化，同時制造業相對于服務業開始下降，服務業指向的經濟的能源強度要低于基于制造業的經濟[24]。

城市化對于能源消費影響的路徑和方式會因經濟社會模式的不同而存在差異，學者們所有的研究方法也各有不同，目前學術界的研究對象以能源消費總量、能源強度為重點，方法以協整檢驗、回歸分析、因素分解、情景分析為主。但研究往往基于線性假設，即便國外學者多提到不同經濟發展階段、人口結構變化特征對于城市能源消費的差異性影響，也大部分是理論性述或分國家與區域進行實證分析。對于同一國家或區域內不同階段的能源和城市化之間變化關系研究較少。因此本文第二部分將基于門檻模型的非線性假設來驗證隨著收入、人口密度、產業結構的不斷變化，以人口城鄉遷移為主要形式、以產業及消費升級為主體內容的城市化對于能源消費的階段性影響，然后分析城市化、居民收入、工業比重等變量對于能源消費的短期沖擊作用，并對我國未來能源消耗狀況進行預測分析，第三部分是本文結論和政策建議。

2 模型的建立與檢驗

2.1 門限模型基本原理

門限模型重點研究解釋變量同被解釋變量之間階段性變化關系，尋找關鍵轉折點進而分段回歸分析。模型首先假設存在單一門檻值λ，以人均能源消費ene為被解釋變量，以城市化率urb為解釋變量，以城鎮居民人均收入inc為門檻變量建立如下模型：

以上內容是對單門檻的搜索，雙門檻的搜索辦法和單門檻類似，在此將不再詳述，雙門檻應當采取格欄柵辦法逐一搜尋殘差平方和最小位置，然而由于采取這種辦法程序運行起來比較費時，Hansen提出了比較簡便的定點法，即先確定一個門檻點再搜尋第二個門檻點[25]，定點法即節省了運算時間也便于后續檢驗，本文以下將采取定點法進行實證分析。

檢驗門檻值的顯著性：

首先是對門檻效應的顯著性檢驗，假設原假設為：H0：λ1=λ2， 備選假設為：

S0 是原假設下不存在門檻效應時的殘差平方和，S1 是備選假設下存在門檻效應的殘差平方和，可采取自抽樣（bootstrap）模擬模擬原序列漸進分布，進而構建對應的P檢驗，如果F1>F0， 即抽樣所的殘差平方和小于門檻值殘差平方和， 即推翻原假設認為不存在門檻效應。

第二個檢驗原假設為H0：η=η0相對應的似然比統計量為：

統計量LR的分布也是非標準的，S（η）為門檻變量取任意值的殘差平方和，S（η1）為門檻值的殘差平方和，hansen提供了拒絕域的標準，即當LR>-2ln（1-（1-a）1/2時拒絕原假設，其中a為顯著度水平，本文取值5%。

2.2 數據收集與處理

本文統計了全國及各省、直轄市、自治區1978-2013年的能源消費、城鎮居民收入、城市化率、人口密度、工業比重、城市投資建設等數據。其中能源消耗數據來源于歷年《中國能源統計年鑒》，《新中國60年統計資料匯編》。城鎮居民收入，工業比重數據來源于歷年《中國統計年鑒》，《中國城市統計年鑒》，《新中國統計資料60年匯編》。為剔除價格因素影響，以2000年為基期進行統一價格指數折算，西部部分省份沒有城鎮居民收入數據，本文參照全國及同類地區城鎮居民收入和人均GDP的比值進行估算。本文以工業增加值占GDP的比重衡量工業化程度。用電力在能源中的消費比重來衡量能源結構，具體來說用熱值當量法計算電力的消耗量及占總能源消耗的份額。數據來源于歷年《中國電力年鑒》，《中國能源統計年鑒》。城市設施建設投資數據來源于歷年《中國城市統計年鑒》，《中國統計年鑒》，用城市固定資產投資數額表示。城市化率用城鎮人口同全部人口的比值表示。城市人口密度即每平方公里人口數，用城市人口數量除以各地區大中小城市市區面積得到。數據來源于歷年《中國城市統計年鑒》，《中國人口統計年鑒》，《新中國60年統計資料匯編》， 各省市統計年鑒。

我國各省市自治區能源消費和城市化水平存在較大差異，例如2013年人均能源消耗最高的是天津市6.45 t標煤，最低的是安徽省2.18 t標煤，城市化率最高的是上海市89%，最低的是甘肅省39%。為簡單直觀表現我國能源消耗和城市化基本狀況，圖1列出了我國人均能源消費和城市化水平從1978-2013年的平均變化情況。總體而言，我國人均能源消費呈現上升趨勢，從1978年的0.6 t 上升到2013年的2.8 t，增長了3.7倍。其中上升較快的兩個階段是1990-1996年和2001-2008年，這也是我國經濟快速增長的兩個時期，制造業及消費水平的提升加速了能源消費，特別是后一段，8年間人均能源消費從1.13 t增長到2.16 t，將近翻了一倍。另外，在這兩個階段期間受國際經濟環境的影響，人均能源消費在1996-2000年出現短暫的下降，從1996年的1.15t到2000年的1.09 t。我國城市化一直處于快速推進的過程中，從1978年的18%到2013年的54%，我國城市人口在35年間從1.63到7.27億，增長了3.46倍。城市化所帶來的人口增加與生產規模的擴張是能源消費增長的重要引擎，從圖形看除了在2000年左右由于新型城鎮化政策鼓勵農民向城鎮集中與就地城鎮化，城市化的增速快于能源消費之外，其余時段二者幾乎保持同步增長。

如圖2所示，從1978-2013年我國城鎮居民實際可支配收入一直呈現上升趨勢，從1978年的1.54萬元到2013年的2.01萬元。特別是從1992年開始居民收入開始加速上漲，1992-2002十年間居民收入從0.38萬元增長到0.80萬元。城鎮居民收入增長最快的階段是2003年至今，城鎮居民可支配收入從0.87萬元增加到 2.01萬元。這也是我國經濟快速增長、城鎮化加速推進的階段，與之相對應的是由于消費升級與城市建設帶來的能源消費擴張，因此能源消費在此階段也實現了歷史以來的最快增長。我國工業比重經歷了先下降后上升再下降的波段式變化過程，首先在以重工業優先的原則下，從初始偏重的工業體系到逐步轉變到20世紀80年代末更為重視民生的輕型化與市場化的產業體系，因此工業比重從1978年48%下降到1991年41%。從20世紀90年代開始在東部沿海擴大開放的影響下，國內出口導向的制造業逐漸興起，同城市建設相關聯的設施制造業也逐漸擴張擴張，工業比重從1992年的43%上升到 2007年的47%。2007年以來隨著信息、能源、物流技術的飛躍發展，產業多元化的趨勢日益凸顯，服務業份額逐步增加，工業比重逐步下降到2013年的44%。然而工業生產仍是我國當前能源消費的主要來源，對能源消費的變化有直接影響。

2.3 門限回歸結論與分析

F檢驗的結果如表2所示，以城市化自身為門檻變量存在一個門檻且在5%的水平上顯著，分別以居民收入和工業化為門檻變量，各存在兩個門檻且都分別在5%和10%的水平上顯著。為克服內生性本文對對模型進行Hausman檢驗，檢驗結果表明各組應當采取固定效應模型。門檻回歸結果如表3，首先以城市化率為門檻變量進行回歸，得到的兩個門檻點分別為0.44和0.81，其中0.81 檢驗結果不顯著。城鎮化對于能源消費的影響整體為正向，當城鎮化率跨越0.44的位置之后，城鎮化對于能源消費的拉動作用有小幅的增強，由0.12上升到0.14。 觀察原始數據發現全國平均城市化率在2005年左右達到這一水平，從這一時間點之后人均收入及消費的增長速度加快，同時由于城市建設的加快形成的鋼鐵、水泥等行業產能的擴張，引發能源消費呈現階段階段性上漲。第二個城市化率門檻點為0.81，然而由于門檻點右側的觀測值只有18個占全部觀測值的2%，當前只有北京、上海近幾年內的城市化率落在觀測點右邊，因此沒有形成顯著的折線擬合關系。但是這兩個城市人均耗能近期內確實增長較快，城市化超過一定程度之后以現代化、高消費為主導的生活方式將顯著提高人均能源消費量是后工業化時期的顯著特征，這在歐美一些發達城市已經得到驗證，我們需要以此為鑒，采取措施倡導文明、節儉的生活理念與方式，預防更多地區進入高度城市化階段后出現能源消費激增的不利局面。

以城市人均可支配收入為門檻變量三段回歸的結果是，依次超越門檻點6 386和12 375元之后城市化對于能源消費的拉動作用呈現階段性增強，三段的系數分別為0.13、0.23 和0.28。從原始統計數據可以觀察到這兩個斷點分別位于1992-1994和2003-2005年之間，是我國實行東部沿海開放政策和實施基礎設施開發建設政策的關鍵節點，經濟增長與資源環境壓力之間的矛盾也充分顯現。系數值的不斷增大原因在于：一方面居民收入的提高來源于投資生產的擴張及能源消費的增加，另一方面居民收入的提高又推動居民消費水平的不斷上升，總體上隨著城市居民收入的增長，我國城市人均能源消耗還處于快速上漲過程中，急需緩解以人口聚集為特征的城鎮化引發的能源消耗壓力。另外值得注意的是依據城市轉型理論由于城市化所產生的人口集聚和能源結構轉換效應，第一階段的系數應該很小甚至為負，但是轉型理論更多從生活能源消費的角度出發且適用于城市的初步形成階段，本文所統計的數據從1978年我國工業體系快速成長開始，因此該階段的回歸系數也為正，只是相對于后兩個時期更小一些。

以工業比重為門檻變量回歸的結果同 Bernardini 和 Galli關于城市化、工業化、能源消耗之間關系研究結果一致，在工業化進程中，城市化對與能源消費的拉動作用先增強后減弱。如果工業比重超過第一個門檻點0.374，城市化對于能源消費將會產生顯著的拉動作用，系數從0.11 上升為0.15，城市由能源消耗相對低的工業化初期開始進入以工業為主導的工業化中期階段，制造業逐漸規模化、機械化使能源消耗快速上升，同生產相關交通運輸、廠房設備的投入也會增加整體能源消耗，并且具備一定工業基礎的城市，產業的進一步擴張將產生路徑依賴效應，相當時間內延續高耗能的工業城市發展模式。因此工業比重從第一個門檻點0.374到第二個門檻點0.602之間是城市化對能源消耗拉動作用最顯著的一個階段，特別是對于生產相對落后、剛進入這一階段的西部一些地區更加需要注重節能控能。 然而如果工業比重高于第二個門檻點0.602，工業已經具備相當規模和技術優勢，生產成本出現遞減、能源效率逐步提高，外加工業化后期低耗能的服務業逐漸興起，因此城市化對于能源消費的拉動作用趨緩，第三段的回歸系數由0.15下滑至0.08。同樣應當注意的是 Bernardini 和Galli從與生產相關的能源強度出發，提出能源強度會先上升后下降。而本文是從人均能源消費的角度出發包含生產生活兩方面，在城市化和工業化的過程中人均能源消費絕對數量一直呈增長的趨勢，回歸系數也為正，城市化對于能源消費的拉動作用趨緩只表現在系數值的先上升后下降，這也反映了當前我國的人均能源消費還處在倒U型的左側尚未達到頂點。

城市人口密度變量的回歸系數為負但不存在顯著門檻點，這同緊湊型城市發展理論相一致，我國在普遍水平上城市緊湊布局對于能源節約有一定的促進作用，同時由于我國大部分城市人口密度尚未達到很高的水平，使其對能源消費的影響出現轉折，因此沒有顯著地門檻點。特別需要注意的是一些大城市外圍與部分中小城市無序擴張在一定程度上降低了城市人口密度，造成了規模不經濟和資源浪費，應當采取更為集約的城市規劃發展模式。觀察其他控制變量如電力比重、設施建設，其中電力消耗比重提高對人均能源消耗有抑制作用，同城市現代化理論相一致，相對于直接消耗煤炭資源，電能更為集約、高效，能夠有效降低城市能源消耗總量同時減輕環境壓力，因此煤電化、開發太陽能、風能等可再生能源是抑制城市化過程中能源消耗過快增長的重要途徑之一。我國當前的能源消費主要來源于工業生產，因此產出水平對于能源消耗有顯著的正向影響，城市化帶來人口流入的同時會促進交通、水電設施、橋梁建筑等基礎設施的需求增加，新增設施建設需要耗費大量能源因此促進了人均能源消費量的提高。

由圖3可知以城市居民人均可支配收入為門檻變量，兩個門檻點95%的置信區間分別為（4 080， 6 220）和（12 235， 13 400）。以工業比重為門檻變量，兩個門檻點95%的置信區間分別為（0.371， 0.388）和（0.591，0.616）。兩個變量門檻點的置信區間都在一個相對狹窄的范圍內，因此可以判斷門檻點的實際值和真實值一致。

2.4 脈沖響應函數原理與結論

以上是城市化同能源消費的長期門檻效應關系，各門檻變量通過城市化影響能源消費。為檢驗各項因素對于能源消費的直接效應，本文建立了加入變量滯后項的VAR模型，研究各變量的即期單位變化對于能源消費的沖擊力度與延續模式。

依據AIC和SC檢驗值最小的原則，本文VAR模型取滯后期為2期，以下是各自變量對于能源消費的脈沖函數圖。影響時期設為20年，首先能源消費受到城市化一個單位的正向沖擊后，將會不斷上升到第9期達到最高值，然后開始逐漸回落。人均收入對于能源消費的正向沖擊

前兩期迅速上升達到最大值之后即開始快速回落，末期趨近于零值。城市人口密度變化對于能源消費的沖擊為負向，負向沖擊逐漸擴大并在第10期達到最大值后趨于穩定。工業化的單位變化會對能源消費產生正向沖擊，在第四期達到最大值后開始減弱并在末期趨于穩定。從各脈沖圖可以發現，收入增長對于能源消費的正向沖擊較為迅速，但后期維持力度較弱。城市化對于能源消費的影響較慢，需要逐漸積累才達到最高值，但是沖擊效果最為顯著且維持時間較長。工業化的正向沖擊較為迅速并且后期呈穩定趨勢，人口密度則對能源消費產生負向沖擊，并在后期逐漸減退。工業化影響迅速且顯著的結論同以往學者相一致，做為制造業大國，能源消耗也同工業生產聯系最為密切。城市化的作用具有一定的滯后期的原因在于人口流入城市只有經過一定時間的積累，投入相應的生產生活才會對能源消費產生拉動作用。能源消費對收入增長的沖擊最為敏感，收入增加意味著更多的生活能源消耗量，然而作用主要體現在前期，后期的影響累積效應要弱于城市化和工業化。

2.5 能源消費預測分析

本文的變量較多且一些變量如城市居民人均可支配收入和人均國民產出之間具有較強的相關性，因此在預測模型中只選取了關鍵的門檻變量，具體包括城市化率、城鎮居民可支配收入、工業份額、城市人口密度。 根據門檻回歸結果，城鎮居民收入和工業化指數為門檻變量存在兩個門檻點，城鎮居民收入過了門檻點之后系數依次增加，因此變化曲線較為陡峭，在預測模型中這個變量最高取3次項。工業化有倒U曲線形態因此最高取2次項，城市化率和人口密度分別存在一個和零個門檻點因此變量各取一次項，模型檢驗的結果城市居民人均收入二次項不顯著，因此 預測模型剔除該項后重新回歸，結果如下表各變量系數均顯著，且擬合優度可以達到0.8以上，進一步說明了假設預測模型具備一定的合理性。最高次項系數均為負驗證了：工業化和人均收入與能源消費均倒U型的變化關系。上文中人均收入過門檻點后系數繼續變大，證明當前還處于倒U型左側的能源消費快速上升階段。

根據國家《十二五規劃綱要》，未來五年目標國內生產總值年均增長7%。未來五年目標城鎮居民人均可支配收入年增長逾7%。城鎮居民人均可支配收入以2000年為基期，根據當前數據城鎮居民人均可支配收入2015年前年均可增長7.5%，結合我國較長一段時間內經濟結構轉型的目標及世界經濟較緩慢的復蘇趨勢，預計2015-2020和2020-2025年年均增長7%。中科院地理資源所《中國城市化進程及資源環境保障報告》預測未來我國城市化率年均提高1%，2015年達到55%，2020年達到60%，2025年達到65%。由于城市化過程中大量人口涌入城市，同時城區建設面積也會隨之擴張，2002-2012年我國城市人口年均增長4%， 如果城市人口增長維持該速度不變，在土地集約利用和緊湊型城市建設的政策指導下，城市土地面積年均增長3%，則城市人口密度每五年將增加5%。根據《服務業發展“十二五”規劃》計劃目標，我國服務業比重到2015年將達到47%，服務是未來經濟發展方向，也是帶動城市化向更高層次演進的動力，發達國家服務業比重在60-80%不等，如果我國服務業比重在十三五期間仍然提高5%到52%，在十四五期間提高6%，由于第一產業份額基數較小今后每五年下降1個百分點，則我國2015、2020、2025年工業的比重分別為44%、40%和35%， 將以上數據代入預測方程，則我國2015年、2020年、2025年的人均能源消費量如表6所示， 到2015、2020、2025年我國人均能源消費量預計分別是3.45、4.22、4.93 t，由此可知我國未來能源消費壓力仍然較大，特別是在2020年以前。

4 結論與政策建議

本文在分析國內外能源消費與城市化關系的基礎上建立了二者之間的門檻模型，檢驗結果同理論分析基本一致，城市化對于能源消費有正向作用，當城市化率跨越0.44門檻值之后，能源消費會呈現加速上漲的趨勢。收入的提高同樣會增加人均能源消費量，且收入分別跨越5 940和12 375兩個門檻值之后，城市化對與能源消費的拉動作用會加劇，生產機械化水平的提高和居民生活消費的升級都會顯著帶動能源增長。將工業比重作為門檻變量同樣存在兩個門檻值，有所不同的是，工業比重跨越第二個門檻值之后，城市化對于能源消費的拉動作用將減弱，也就是隨著生產技術水平的提高和規模效應的發揮，抑制能源消費增長的因素將逐漸凸顯。脈沖函數結果表明，城鎮居民收入水平和工業份額的增加的提高對城市能源消費有較為迅速的沖擊作用，但是收入后期作用的持續性較弱。城市化對于能源消費的沖擊存在一定的滯后效應，但后期拉動作用較強。人口密度的提高則會對能源消費形成負向沖擊。預測分析結果表明隨著城市化的不斷推進，我國未來仍面臨著較大的能源消費壓力，人均收入和工業化同能源消費之間都存在倒U形趨勢，我國當前還處于倒U形的左端。

化解城市化與能源消耗之間的矛盾，實現經濟、人口、資源環境可持續發展是管理和學術界共同研究的問題，普遍的觀點是制度改革與技術創新如增加資源稅、設立環保費、提高能源效率、改變消費習慣、鼓勵公交優先、實施建筑節能是城市節能采取的有效途徑。同時產權的清晰界定和資源稅的征收有助于能源節約利用。針對我國的具體情況，首先需要控制人均收入及城市化達到一定水平之后，由于消費的增長而引發的能源消耗量急劇增加，可采用的方案有實行階梯能源價格、征收燃油稅、推廣公共交通及新能源汽車等，同時要強化宣傳教育，倡導文明節儉的消費方式。其次，需要重點提高產業技術水平，優化產業結構。對于工業化水平尚低不具備規模效應的城市，要提高產業集中度和生產技術水平，使技術優勢及集聚優勢充分發揮；以產業鏈為載體大力推廣循環經濟，實現低耗能、清潔型生產；逐步轉變經濟增長方式，增加科技型、服務型產業的份額，降低生產過程對于能源消費的依賴度。最后，采取“大中小城市協調發展”的戰略，實現對土地及能源的集約化利用。適當提高中小城市的人口集中度，通過設施共享與能源結構優化降低能源消耗總量。對于人口集中度高的特大型城市采取結構化疏散與集中并舉的策略，實施更為合理的土地、稅收、城市規劃政策，避免人口過分集中產生的規模不經濟。同時需要加大電網、石油天然氣管道等能源基礎設施建設投資，減少能源耗損率，提高城市對高效、清潔化能源的消費份額。

（編輯：于 杰）

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