中國工業(yè)能-水消耗系數(shù)的空間差異及脫鉤分析

馬海良　李倩　龐慶華

摘要 厘清工業(yè)領(lǐng)域中能源、水資源等生產(chǎn)要素的配置關(guān)系，以及它們與經(jīng)濟增長的曲線關(guān)系，對于集約高效的工業(yè)發(fā)展模式和生態(tài)文明建設(shè)具有重要的意義。根據(jù)2005—2016年的數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建能源耗水系數(shù)，運用空間自相關(guān)方法分析中國工業(yè)領(lǐng)域水資源-能源之間聯(lián)系，并采用Tapio脫鉤模型分析水資源-能源-經(jīng)濟三者的兩兩關(guān)系，以尋求工業(yè)領(lǐng)域能-水消耗的時空演變規(guī)律。結(jié)果表明：①中國工業(yè)用水強度、用能強度和能源耗水系數(shù)在省級范圍內(nèi)均有顯著的空間正相關(guān)關(guān)系。②局部莫蘭指數(shù)的結(jié)果表明工業(yè)用水強度H-H集聚區(qū)主要在南部省份，L-L集聚區(qū)主要在北方省份;工業(yè)用能強度H-H集聚區(qū)主要在西部省份，L-L集聚區(qū)主要在東部省份;工業(yè)能源耗水系數(shù)H-H集聚區(qū)主要在華東和華南省份，L-L集聚區(qū)主要在北方省份，其中上海、福建和廣東省份的能源耗水系數(shù)狀態(tài)較為理想。③研究期內(nèi)經(jīng)濟與資源之間的脫鉤更為明顯，其發(fā)展更為協(xié)調(diào);而水資源與能源之間的脫鉤關(guān)系與此相比有一定差距，但是從時間趨勢來看，其協(xié)調(diào)關(guān)系正在進一步加強。據(jù)此，提出全國層面應(yīng)該協(xié)同推進工業(yè)領(lǐng)域中能源、水資源等生產(chǎn)要素的配置關(guān)系，強化高質(zhì)量發(fā)展。結(jié)合能源和水資源的集聚性做好區(qū)域?qū)用娴漠a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，大力發(fā)展綠色低碳節(jié)約型產(chǎn)業(yè)，推進資源全面可持續(xù)和循環(huán)利用。省級層面在國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃指導(dǎo)下根據(jù)產(chǎn)業(yè)實際發(fā)展加快產(chǎn)業(yè)升級和供給側(cè)改革，對工業(yè)企業(yè)的管理嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)政策，同時引進高新設(shè)備，改進生產(chǎn)工藝，提高資源利用效率和回收循環(huán)利用效率。

關(guān)鍵詞 工業(yè)用水強度;工業(yè)用能強度;能源耗水系數(shù);空間自相關(guān);脫鉤分析

中圖分類號 F062.1

文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1002-2104（2019）03-0062-09DOI：10.12062/cpre.20181021

隨著中國特色社會主義進入新時代，中國經(jīng)濟發(fā)展也跨入了一個新時代，其基本特征是從高速增長階段向高質(zhì)量發(fā)展階段轉(zhuǎn)變。工業(yè)作為中國經(jīng)濟高速增長的主要引擎，其戰(zhàn)略變革方向和發(fā)展質(zhì)量直接影響著中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的成敗。十九大報告明確提出，推動經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量變革，需要提高全要素生產(chǎn)率，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系。為達到綠色低碳循環(huán)發(fā)展目標(biāo)，我們需要重點提高工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)要素利用效率，尤其是作為“生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基”的水資源;為達到綠色低碳循環(huán)發(fā)展目標(biāo)，我們需要重點推進工業(yè)領(lǐng)域的能源消費改革，完善低碳生產(chǎn)和低碳消費模式。事實上，工業(yè)生產(chǎn)過程中的能源消耗和水資源利用密切聯(lián)系，密不可分。黑色金屬冶煉和石油加工煉焦等傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)往往都是“耗水大戶”，也是碳排放和水體污染的關(guān)鍵控制主體。因此，根據(jù)系統(tǒng)的視角研究工業(yè)領(lǐng)域的能源消耗和水資源消耗，以及兩者之間的關(guān)系就顯得非常具有價值。由于不能直接對工業(yè)生產(chǎn)過程中的能源和水資源之間關(guān)系進行明確度量，我們創(chuàng)造性的根據(jù)工業(yè)用能強度和工業(yè)用水強度構(gòu)建出能源耗水系數(shù)，利用莫蘭指數(shù)方法對工業(yè)用水強度、用能強度和能源耗水系數(shù)進行研究，對他們的空間差異和增長情況進行研究，希望能夠進一步對中國工業(yè)生產(chǎn)過程的能源消耗和水資源消耗情況進行分析，從而為集約高效的工業(yè)發(fā)展模式和生態(tài)文明建設(shè)提供理論貢獻。

1 文獻綜述

水資源和能源的高效利用已成為可持續(xù)發(fā)展中需要重點考慮的技術(shù)和經(jīng)濟問題[1]。梳理文獻，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有研究主要按照以下三個方面展開：第一個方面是研究工業(yè)用水效率以及其與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系，岳立等[2]、李靜等[3]利用SBM-Undesirable和Meta-frontier模型分別分析了中國工業(yè)用水效率情況，并認(rèn)為用水效率低下阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展。針對用水效率低下這個問題，我國學(xué)者普遍認(rèn)為水價、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資源稟賦、發(fā)展規(guī)模、技術(shù)投入等均對中國工業(yè)用水效率有很大影響[4-8]。針對水資源與經(jīng)濟增長的關(guān)系，張兵兵等[9]實證分析得出水資源短缺是工業(yè)經(jīng)濟增長的制約因素之一，要求中國采取有效措施調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);馬海良等[10]運用脫鉤分析對工業(yè)廢水排放與經(jīng)濟增長進行研究，從技術(shù)、結(jié)構(gòu)、生態(tài)和效率四個方面綜合分析得出工業(yè)廢水與經(jīng)濟脫鉤的主導(dǎo)因素。第二個方面是分析能源短缺和環(huán)境污染對我國經(jīng)濟增長的制約作用，較多學(xué)者針對這個實際問題展開具體研究，且取得了豐碩的成果。如查建平等[11]利用相對“脫鉤”、“復(fù)鉤”的理論與相關(guān)的測度模型對中國工業(yè)經(jīng)濟增長和能源消費與碳排放之間的脫鉤關(guān)系進行探討;杜祥琬等[12]認(rèn)為在能源供給和生態(tài)環(huán)境的雙重壓力下，經(jīng)濟增長與能源消費及二氧化碳排放之間的耦合關(guān)系“解耦”才能綠色可持續(xù)發(fā)展;Dong et al.[13] 對遼寧省的能源消費與經(jīng)濟增長關(guān)系進行了脫鉤研究。國外關(guān)于水與能源研究主要集中在能源行業(yè)中的水耗以及水行業(yè)生產(chǎn)中的能耗等[14-15]。其中，Dubreuil A等[16]以中東地區(qū)為例，基于TIMES模型，將水資源納入到能源優(yōu)化的框架中，對能源與水資源的關(guān)系進行探究。國內(nèi)關(guān)于能源開發(fā)利用用水情況的研究也有一定的進展，如姜珊等[17]、洪思揚等[18]，但主要是偏向水利水電能源企業(yè)中的問題分析。

梳理文獻可知，目前單獨分析能源消耗和經(jīng)濟增長的關(guān)系或水資源消耗與經(jīng)濟增長的文獻較多，但以“能-水”視角系統(tǒng)分析能源消耗、水資源利用和工業(yè)經(jīng)濟增長的研究較少。盡管有部分學(xué)者開展了探索性的研究，但他們的成果主要是關(guān)于能源行業(yè)的水資源利用，缺乏從系統(tǒng)視角分析水資源與能源之間的協(xié)同利用問題，更缺乏對工業(yè)領(lǐng)域的“能-水”關(guān)系分析。因此本文以中國各省級行政區(qū)為研究對象，通過構(gòu)建工業(yè)能源與水資源之間的聯(lián)系，探究全國范圍內(nèi)的分布特征及其變化趨勢，以此促進資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，為中國水資源與能源的可持續(xù)利用提供借鑒。

2 研究方法與數(shù)據(jù)

2.1 相關(guān)概念的定義

水資源與能源之間的聯(lián)系密不可分。一方面能源的開發(fā)過程中離不開水資源生產(chǎn)要素的有效投入，另一方面水資源的高效利用過程中需要源源不斷的能源供應(yīng)。因此，考慮現(xiàn)有水資源管理中對“三條紅線”的考核需求，結(jié)合中國能源總量不足、結(jié)構(gòu)偏差的現(xiàn)實，根據(jù)上述文獻研究的界定，本文定義工業(yè)用水強度表示萬元工業(yè)總產(chǎn)值用水量，工業(yè)用能強度表示萬元工業(yè)總產(chǎn)值用能量，分別記為WI、EI。從定義中我們可以看出工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度分別反映在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)用水量和工業(yè)能源消費量所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值，其計算公式如下：

式中：PW為工業(yè)用水量;IEC為工業(yè)能源消費量;GI為工業(yè)總產(chǎn)值。為了定量研究工業(yè)用水與用能之間的關(guān)系，我們定義工業(yè)能源耗水系數(shù)為工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度的比值，記為WE，它主要用來表示工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)一單位經(jīng)濟價值的產(chǎn)品所消耗的水資源和能源比例。工業(yè)能源耗水系數(shù)用公式（3）所示。本文我們最關(guān)心的該系數(shù)值較大或較小的情況。針對高耗能和高耗水等落后產(chǎn)業(yè)，單位能耗和單位水耗都較大，根據(jù)產(chǎn)業(yè)屬性（更依賴哪種資源）決定該系數(shù)值可能會較大或較小，相反如果該產(chǎn)業(yè)屬于資源節(jié)約型的高科技新興產(chǎn)業(yè)，單位能耗和單位水耗都較小。顯然，后者是我們產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，也是十九大報告提出的高質(zhì)量發(fā)展的重要體現(xiàn)。因此，我們希望通過研究工業(yè)能源耗水系數(shù)的空間差異，更好的對中國各省產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量進行評估。

2.2 空間自相關(guān)計算

2.2.1 全局莫蘭指數(shù)

全局Morans I是用來描述整個研究區(qū)域上所有空間單元之間的平均關(guān)聯(lián)程度和顯著性的指標(biāo)，計算公式如下：

式中：n為研究區(qū)域內(nèi)對象總數(shù);i 和 j 代表第 i 和第 j 個研究區(qū)域內(nèi)對象; wi j是研究區(qū)域內(nèi)對象的空間權(quán)重;xi? 和xj? 是研究區(qū)域內(nèi)對象的空間屬性值; 是所有研究區(qū)域內(nèi)對象空間屬性值的平均值。Morans I的取值范圍為-1≤I≤1。I 越接近1，表示區(qū)域之間的空間正相關(guān)性程度越強;I 越接近-1，表示區(qū)域之間的空間負(fù)相關(guān)性程度越強;接近0表示區(qū)域之間不存在空間自相關(guān)性。在Morans I的顯著性檢驗中，常假設(shè)變量服從正態(tài)分布，所以通過服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的 z 統(tǒng)計量來判斷地區(qū)間的空間相關(guān)性。

2.2.2 局部莫蘭指數(shù)

局部Morans I是用來識別隨空間位置不同而可能存在的不同空間關(guān)聯(lián)模式，從而觀測空間局部的不穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的空間異質(zhì)性，其計算公式如下：

若計算所得 Ii為正，表示區(qū)域 i 與其臨近區(qū)域均為高值區(qū)，屬于高高（H-H）聚集或者區(qū)域i與其臨近區(qū)域均為低值區(qū)，屬于低低（L-L）聚集，即區(qū)域i存在相似值的空間聚集。若計算所得Ii為負(fù)，表示區(qū)域i與其臨近區(qū)域呈相反的值，區(qū)域i為高值則其臨近區(qū)域為低值，反之亦然，即區(qū)域i存在相異值的空間聚集。

2.3 脫鉤分析

不同研究采用不同方法來判斷其脫鉤狀態(tài)，目前比較通用的脫鉤模型有OECD模型[19]、IPAT模型、Tapio模型等。考慮對基期的選擇敏感性與測量精度等問題，本文選取Tapio模型進行脫鉤分析。

Tapio模型又稱為彈性分析法，以彈性值作為劃分依據(jù)，其計算公式為：

其中，A為資源環(huán)境指標(biāo)，B為經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)，e（A，B）為代表資源環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間相對變化關(guān)系。Tapio模型中，其脫鉤狀態(tài)主要可以分為脫鉤、負(fù)脫鉤和連接三種。脫鉤即A與B相對變化關(guān)系的背離;負(fù)脫鉤是與脫鉤相反，即A與B之間仍存在相同變化的聯(lián)系;連接則是位于脫鉤與負(fù)脫鉤之間，是一種過渡狀態(tài)。相較于上面兩種脫鉤分析方法，Tapio模型分析的測量精度更為細(xì)致，更能反映出不同地區(qū)及同一地區(qū)不同時段A與B之間的脫鉤關(guān)系。Tapio模型在脫鉤、負(fù)脫鉤和連接三種狀態(tài)下，又以0、0.8、1.2為臨界值，更為細(xì)致的將脫鉤狀態(tài)劃分為以下八種，分別是衰退脫鉤、弱脫鉤、強脫鉤、擴張負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、強負(fù)脫鉤、增長連接、衰退連接，具體狀態(tài)劃分見文獻[10]所示。

本文通過構(gòu)建工業(yè)用水脫鉤指標(biāo)、工業(yè)用能脫鉤指標(biāo)和工業(yè)能源耗水脫鉤指標(biāo)進行脫鉤分析：

式中，e（PW，GI）、e（IEC，GI）和e（PW，IEC）分別表達工業(yè)總產(chǎn)值與工業(yè)用水、工業(yè)總產(chǎn)值與工業(yè)能源消費量、工業(yè)能源消費量與工業(yè)用水之間的脫鉤關(guān)系。通過分析“十一五”和“十二五”時期脫鉤指數(shù)的變化，得出中國水、能源和工業(yè)經(jīng)濟之間的發(fā)展關(guān)系。其中，e（PW，IEC）分析的是兩種資源作用關(guān)系，其脫鉤程度的判別方式與資源經(jīng)濟關(guān)系不同，如對一般Tapio脫鉤而言，消耗的資源減少，對應(yīng)的經(jīng)濟增長是強脫鉤狀態(tài)，而對于資源之間的脫鉤分析，以脫鉤三種狀態(tài)為例具體分析，當(dāng)兩種資源的消耗量均減少才是最好的狀態(tài)，即ΔA<0、ΔB<0、e（A，B）>0稱之為強脫鉤;當(dāng)ΔA>0、ΔB<0、-0.8< e（A，B）<0時，稱A與B之間為弱脫鉤;當(dāng)ΔA<0、ΔB>0、e（A，B）<-1.2時，A與B為衰退脫鉤，以此類推，不再贅述。

2.4 數(shù)據(jù)來源

本文主要研究“十一五”規(guī)劃至今各省份工業(yè)用水和能源之間的空間自相關(guān)以及脫鉤分析，考慮計算所需數(shù)據(jù)，故選取2005—2016年作為研究時間。研究對象為全國30個省區(qū)（因資料的可得性，未考慮香港、澳門、臺灣和西藏地區(qū)）。其中，各省份的工業(yè)總產(chǎn)值來源于《中國工業(yè)經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》以及各省統(tǒng)計年鑒，各省份工業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局，各省份工業(yè)能源消費量來源于各省統(tǒng)計年鑒，缺失的數(shù)據(jù)采用相鄰年份多年平均值代替、線性差分等方法進行填補。本文將2005—2016年以當(dāng)年價格計算的各省工業(yè)總產(chǎn)值修改成2005年的不變價格。

3 結(jié)果分析

3.1 空間分布特征

本文計算了中國各省份2005—2016年工業(yè)用水量、工業(yè)用能量、工業(yè)總產(chǎn)值的多年平均值，結(jié)果分析顯示：對于工業(yè)用水量而言，多年平均高值區(qū)主要集中在華東和華南部分地區(qū)，主要省份包括：江蘇、安徽、上海、湖北、湖南、福建、廣東，其中多年平均工業(yè)用水量最高的省份是江蘇省;多年平均低值區(qū)主要集中在西部地區(qū)，主要省份包括：新疆、甘肅、青海、寧夏、山西、陜西、海南、北京和天津。該分布與當(dāng)?shù)乜衫盟Y源總量密切相關(guān)。中國東南地區(qū)大部隊屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，而西部和北部地區(qū)主要是高原氣候、高山氣候和溫帶大陸性氣候，與氣候直接相關(guān)的就是降雨分布，總體上看中國東南多雨，西部較少。對于工業(yè)用能量而言，多年平均高值區(qū)主要集中在華北地區(qū)和華東部分地區(qū)，高值區(qū)主要包括：河北、山東、江蘇、內(nèi)蒙古、遼寧、山西、河南、湖北、浙江、四川、廣東，其中河北、山東、江蘇三個省的多年平均工業(yè)用能量最多;低值區(qū)主要包括：北京、青海、重慶、海南。對于工業(yè)總產(chǎn)值而言，多年平均高值區(qū)主要集中在中東部地區(qū)，以沿海省份居多，高值區(qū)主要包括：山東、江蘇、廣東、河南、浙江，其中山東、江蘇、廣東三個省的多年平均工業(yè)總產(chǎn)值最高;低值區(qū)主要包括：新疆、甘肅、青海、寧夏、黑龍江、貴州、云南、海南。

綜合分析可得，多年平均工業(yè)用水量、工業(yè)用能量和工業(yè)總產(chǎn)值的空間分布具有一定的空間聚集性。依照數(shù)據(jù)的等級分布，對比分析可以觀測到，江蘇省作為唯一“三高”省份，在創(chuàng)造更多工業(yè)經(jīng)濟的同時也消耗更多的水和能源;“三低”省份主要有：青海、海南，說明其工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平不充分，但水和能源消耗量也與之相適應(yīng)。為進一步探究中國各省份水資源、能源、工業(yè)總產(chǎn)值三者之間的關(guān)系，下面采用空間自相關(guān)性分析，計算過程通過ArcGIS軟件實現(xiàn)。

3.2 空間自相關(guān)性分析

3.2.1 全局空間自相關(guān)分析

本文的研究時間段為2005—2016年，為了更好比較分析我國五年計劃中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展態(tài)勢，特選取每個五年計劃的期初，即2006、2011、2016年作為時間節(jié)點，計算各省份工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度和工業(yè)能源耗水系數(shù)的全局莫蘭指數(shù)。其計算結(jié)果如表1所示。

由表1我們可以看出，計算 P值均小于0.01，說明檢驗結(jié)果通過了1%水平的顯著性檢驗，全局莫蘭指數(shù)均為正，說明工業(yè)消費的水與能源之間表現(xiàn)了集聚特征，具有空間正相關(guān)關(guān)系，即相同指標(biāo)較高的省份互相接近，較低的省份互相接近。同時，我們可以看出在 “十一五”規(guī)劃到 “十二五”規(guī)劃期間，工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度的莫蘭指數(shù)均有上升，說明其空間相關(guān)性增大，空間聚集程度在不斷增強;在“十二五”規(guī)劃到 “十三五”規(guī)劃期間，工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度的莫蘭指數(shù)均有下降，說明其空間相關(guān)性降低，空間聚集程度在不斷減弱;對于工業(yè)能源耗水系數(shù)，其莫蘭指數(shù)自“十一五”規(guī)劃至“十三五”規(guī)劃期初一直在減少，空間相關(guān)性降低，空間聚集程度減弱。

3.2.2 局部空間自相關(guān)分析

全局莫蘭指數(shù)是以整體作為切入點，僅研究全局空間自相關(guān)無法表征整體內(nèi)部各地區(qū)的空間聚集特征。因此，引入局部莫蘭指數(shù)對各省份各類效率的空間聚集特征進行研究，計算結(jié)果總體表明，對于不同研究時間上的工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度、工業(yè)能源耗水系數(shù)，均在大多數(shù)省份呈現(xiàn)的相關(guān)性不顯著，部分省份出現(xiàn)相似值集聚和相 異值集聚，其中出現(xiàn)相似值聚集的省份明顯多于出現(xiàn)相異值集聚的省份。下面分別對三種工業(yè)相關(guān)指標(biāo)的空間關(guān)聯(lián)特征進行詳細(xì)分析。

（1）對于工業(yè)用水強度而言，其具有較為顯著的H-H集聚區(qū)和L-L集聚區(qū)，其 H-H集聚區(qū)主要南部省份，L-L集聚區(qū)主要在北方省份。工業(yè)用水強度越高，說明單位工業(yè)水資源創(chuàng)造的工業(yè)總產(chǎn)值越低，其水資源利用效率相對低下，反之亦然。因此，根據(jù)計算結(jié)果，中國所有省份的工業(yè)用水強度隨時間推移均有大幅度減少，說明中國總體發(fā)展較好。一方面是國家對水資源的管理、開發(fā)與使用等出臺了一系列的政策與措施，并且與“五年規(guī)劃”相互輔助，為促進節(jié)水減排、保障重要企業(yè)的用水需求、為全面推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提供強有力的支撐。另一方面是抓緊工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝的提高，不斷淘汰老舊和效率低下設(shè)備，提高了水資源利用效率，同時，政府支持與保護節(jié)水型企業(yè)，對競爭力不強且對環(huán)境壓力大的企業(yè)進行限制。

具體分析，2006年H-H集聚區(qū)主要包括重慶、貴州、湖南和廣西， L-L集聚區(qū)主要包括內(nèi)蒙古、遼寧、北京、天津、河北和山東，L-H集聚區(qū)僅有廣東省;到2011年，H-H集聚區(qū)和2006年相比重慶變?yōu)椴伙@著，L-L集聚區(qū)和2006年相比沒有變化，L-H集聚區(qū)仍僅有廣東省，增加一個H-L集聚區(qū)，僅有黑龍江省;到2016年，其H-H集聚區(qū)和L-L集聚區(qū)均向西部移動，無H-L集聚區(qū)和L-H集聚區(qū)。值得注意的是，在2006年和2011年的L-H集聚區(qū)廣東省，在2016年變?yōu)椴伙@著，其導(dǎo)致原因主要是其周邊地區(qū)的工業(yè)經(jīng)濟用水強度降低。對于2011年出現(xiàn)的H-L集聚區(qū)黑龍江省，主要原因在于黑龍江省工業(yè)用水量較大，且污水處理率較低，2011年黑龍江全省實際污水處理率僅為56.72%，低于“十一五”規(guī)劃的目標(biāo)。

（2）對于工業(yè)用能強度而言，其具有較為顯著的H-H集聚區(qū)和L-L集聚區(qū)，其H-H集聚區(qū)主要西部省份，L-L集聚區(qū)主要在東部省份，無H-L集聚區(qū)和L-H集聚區(qū)。工業(yè)用能強度越高，說明單位工業(yè)能源創(chuàng)造的工業(yè)總產(chǎn)值越低，其能源利用效率相對低下，反之亦然。因此，根據(jù)計算結(jié)果，在研究時間段內(nèi)隨時間推移大部分省份是工業(yè)用能強度逐漸下降，說明中國能源整體使用效率有所上升。但個別省份有所上升，如新疆，其強度上升的主要原因是新疆自“十一五”規(guī)劃至今，工業(yè)發(fā)展迅速，雖然2016年的工業(yè)總產(chǎn)值為2006年的近3倍，但是其能源使用效率沒有跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，有待于進一步加強。

具體分析，2006年H-H集聚區(qū)主要包括新疆、甘肅、青海和寧夏，L-L集聚區(qū)主要包括江蘇、上海和浙江;到2011年，H-H集聚區(qū)進一步減少，寧夏變?yōu)椴伙@著省份，L-L集聚區(qū)和2006年相比沒有變化;到2016年，H-H集聚區(qū)與2011年無差異，L-L集聚區(qū)僅有江蘇一個省份。值得注意的是，寧夏由2006年的H-H集聚區(qū)變?yōu)椴伙@著省份，說明寧夏的工業(yè)經(jīng)濟用能強度相比其他省份大幅度下降，并且周邊地區(qū)也有所下降。2011年到2016年的L-L集聚區(qū)的減少，體現(xiàn)了其區(qū)域之間的差異減小。

（3）對于工業(yè)能源耗水系數(shù)而言，其具有較為顯著的H-H集聚區(qū)和L-L集聚區(qū)，其H-H集聚區(qū)主要華東和華南省份，L-L集聚區(qū)主要在北方省份，無L-H集聚區(qū)和H-L集聚區(qū)。結(jié)合上文工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度分析，對于工業(yè)能源耗水系數(shù)較大而言，有三種可能情況，第一種是工業(yè)用水強度較大，而工業(yè)用能強度較小時，其工業(yè)能源耗水系數(shù)較大，這是最明顯的情況;第二種是用水強度與用能強度均較大，但是工業(yè)用水強度更大時，其系數(shù)可能較大;第三種是用水強度與用能強度均較小，但工業(yè)用能強度更小，其系數(shù)也可能較大。同理，對于工業(yè)能源耗水系數(shù)較小而言，也有三種情況，這里不再贅述。本文我們最關(guān)心的該系數(shù)值較大與較小的情況。針對高耗能和高耗水等落后產(chǎn)業(yè)，單位能耗和單位水耗都較大，如果該產(chǎn)業(yè)屬于資源節(jié)約型的高科技新興產(chǎn)業(yè)，單位能耗和單位水耗都較小，該系數(shù)值也會出現(xiàn)較大或較小的情況，需要再做詳細(xì)分析。

綜合考慮水-能源-經(jīng)濟三者之間的關(guān)系，從選取的三個時間節(jié)點中，我們可得內(nèi)蒙古均處于L-L集聚區(qū)，說明該地區(qū)與其周邊省份工業(yè)能源耗水系數(shù)均較低，其中，導(dǎo)致內(nèi)蒙古工業(yè)能源耗水系數(shù)較低的原因是該省份工業(yè)用水強度較低。在H-H集聚區(qū)中，安徽、上海、江西、湖南、福建和廣東等省份一直處于該集聚區(qū)內(nèi)，但產(chǎn)生原因有較大不同。從計算的數(shù)據(jù)中可得，安徽、江西、湖南三個省份的工業(yè)用水強度和工業(yè)用能強度相比其他省份都較高，尤其是工業(yè)用水強度，導(dǎo)致其能源耗水系數(shù)較高;而上海、福建和廣東省份的能源耗水系數(shù)較高的導(dǎo)致原因是工業(yè)用水強度與用能強度均較低，用能強度相比用水強度更低，所以其省份的工業(yè)能源耗水系數(shù)較高，這種是比較理想的狀態(tài)，是我們產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。同時，我們也可以發(fā)現(xiàn)在華東和華南地區(qū)，其工業(yè)類型主要是耗水型產(chǎn)業(yè)，有效結(jié)合了當(dāng)?shù)乜衫盟Y源較多，能源稟賦缺乏的現(xiàn)狀;對于新疆、內(nèi)蒙古等西部省份，結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源的缺乏，在能源稟賦相對較好的基礎(chǔ)上，其工業(yè)類型主要是耗能型產(chǎn)業(yè)。

3.3 脫鉤分析

由前文的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度和能源耗水系數(shù)在時空分布特征均具有空間聚集性，并且通過局部相關(guān)計算得出其集聚區(qū)，但研究時間段內(nèi)各集聚區(qū)變化不明顯，為了進一步探究工業(yè)用水、工業(yè)用能、工業(yè)總產(chǎn)值三者之間的兩兩協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系，根據(jù)前文2.3節(jié)中的方法，計算“十一五”時期和“十二五”時期資源與經(jīng)濟增長以及資源之間的脫鉤指數(shù)，探究其內(nèi)在聯(lián)系與變化趨勢。由于能源本質(zhì)上屬于自然資源的一種，因此本文中對資源與經(jīng)濟關(guān)系分析的時候，包含水資源和能源這兩大資源與經(jīng)濟增長的關(guān)系。

3.3.1 資源與經(jīng)濟增長脫鉤分析

在表2中，從左到右分別為“十一五”時期、“十二五”時期的脫鉤結(jié)果。由表2左側(cè)數(shù)據(jù)我們可知，在 “十一五”時期中國30個省區(qū)都實現(xiàn)了工業(yè)用水與經(jīng)濟增長、工業(yè)用能與經(jīng)濟增長的脫鉤，工業(yè)模式以資源節(jié)約型的方向發(fā)展，各省貫徹執(zhí)行《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局，提高了整體技術(shù)水平和競爭優(yōu)勢，促進了工業(yè)由大向強轉(zhuǎn)變。由表2右側(cè)數(shù)據(jù)可知，“十二五”時期大部分省份仍保持脫鉤狀態(tài)，并且與“十一五”時期的脫鉤相比，大部分省份脫鉤狀態(tài)更徹底。但是，遼寧省的工業(yè)用水與經(jīng)濟增長之間脫鉤由弱脫鉤變?yōu)樗ネ诉B接，工業(yè)用能與經(jīng)濟增長之間脫鉤由弱脫鉤變?yōu)閺娯?fù)脫鉤，從計算數(shù)據(jù)中我們得出遼寧省的工業(yè)總產(chǎn)值在2013年出現(xiàn)最高點，然后呈現(xiàn)大幅度下降現(xiàn)象，其工業(yè)用水與工業(yè)用能量也呈現(xiàn)下降趨勢，但是幅度較小，經(jīng)濟發(fā)展與資源消費不匹配，沒有協(xié)調(diào)發(fā)展。遼寧省的工業(yè)企業(yè)面臨形勢較為嚴(yán)峻，急需調(diào)整其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，規(guī)范其管理模式，引進先進設(shè)備與高級人才，拉動工業(yè)企業(yè)高質(zhì)量增長。

從工業(yè)用水與經(jīng)濟增長的脫鉤狀態(tài)來看，“十二五”時期強脫鉤的省份有24個，比“十一五”時期增加了15個省份。在2012年初，國務(wù)院發(fā)布了關(guān)于實施最嚴(yán)格水資源管理制度的意見，提出以水資源配置、節(jié)約和保護為重點，強化用水需求和用水過程管理，確立了“三條紅線”，嚴(yán)格實行用水總量控制，從“十二五”時期的工業(yè)用水與經(jīng)濟的脫鉤結(jié)果來看，認(rèn)為取得較為良好的效果，促進了水和工業(yè)更為協(xié)調(diào)地發(fā)展。從工業(yè)用能與經(jīng)濟增長的脫鉤狀態(tài)來看，“十二五”時期強脫鉤的省份有7個，而“十一五”時期僅有1個省份，說明在“十二五”時期，能源與工業(yè)也更為協(xié)調(diào)發(fā)展。在“十二五”期間，中國正處于從能源大國向能源強國轉(zhuǎn)變的歷史機遇期。為了促進能源生產(chǎn)和利用方式的轉(zhuǎn)變，確保中國經(jīng)濟的安全發(fā)展，國家制定了“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃。該計劃為“十二五”末期中國的能源消費總量和效率，能源生產(chǎn)和供應(yīng)能力等方面提出了24個量化目標(biāo)，包含約束性和預(yù)期性指標(biāo)。這些措施的實施促進了能源與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3.2 資源之間脫鉤分析

在表3中，從左到右分別為“十一五”時期、“十二五”時期的脫鉤結(jié)果。由表3可知，在“十一五”時期大部分省份均沒有實現(xiàn)工業(yè)水與能源的脫鉤，表明兩者仍存在同步變化的關(guān)系。在30個省份中，僅有北京實現(xiàn)了強脫鉤，河北與山西為衰退連接狀態(tài)。到“十二五”時期，實現(xiàn)脫鉤的省份增加至15個，連接狀態(tài)的省份增加至4個，說明 “十二五”時期工業(yè)水與能源的發(fā)展比“十一五”時期的更為協(xié)調(diào)。在“十一五”時期受金融危機的影響，工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展緩慢，水資源和能源作為工業(yè)發(fā)展必不可少的兩大資源，為促進工業(yè)的發(fā)展，在創(chuàng)造經(jīng)濟的同時，資源消費量均有所增加，利用效率較低，其相互依賴性較高。在“十二五”時期，“三條紅線”、“水十條”等政策的出臺提高了工業(yè)企業(yè)水資源的利用，減少水資源的使用總量。在2012年發(fā)布的《中國的能源政策》白皮書中，明確指出中國能源必須走科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟效益好、安全有保障的發(fā)展之路。一系列措施的實施促進工業(yè)企業(yè)向節(jié)約、清潔和可持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)工藝的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整導(dǎo)致水資源與能源之間的依賴性減弱，從而實現(xiàn)脫鉤狀態(tài)。

總體上看，經(jīng)濟與資源之間的脫鉤更為明顯，其發(fā)展更為協(xié)調(diào)。而水資源與能源之間的脫鉤關(guān)系相比經(jīng)濟與資源脫鉤有一定差距，但是從時間序列來看，其協(xié)調(diào)關(guān)系正在進一步加強，這說明工業(yè)用水與工業(yè)用能在工業(yè)技術(shù)水平比較落后時，其相互之間依賴性較強。隨著技術(shù)的進步，工業(yè)用水與工業(yè)用能之間的依賴性減弱，同時也說明工業(yè)企業(yè)對資源之間的利用和生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)等密切相關(guān)，為進一步降低資源對工業(yè)企業(yè)發(fā)展的限制性，大力發(fā)展工藝技術(shù)，更新生產(chǎn)設(shè)備，提高資源利用效率成為工業(yè)企業(yè)進一步發(fā)展的改進方向。

4 結(jié)論與建議

本文運用全局莫蘭指數(shù)對工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度和工業(yè)能源耗水系數(shù)在整個中國省級范圍內(nèi)進行空間關(guān)聯(lián)程度的分析，運用局部莫蘭指數(shù)對工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度和工業(yè)能源耗水系數(shù)在各省份的空間聚集特征進行分析，數(shù)據(jù)表明中國所有省份的工業(yè)用水強度與工業(yè)用能強度均有大幅度減少，并且采用Tapio模型進行資源與經(jīng)濟、資源之間的脫鉤分析。研究得到如下結(jié)論：①全局莫蘭指數(shù)的結(jié)果說明工業(yè)用水強度、工業(yè)用能強度、工業(yè)能源耗水系數(shù)均有顯著的空間正相關(guān)關(guān)系。②局部莫蘭指數(shù)的結(jié)果表明工業(yè)用水強度L-L集聚區(qū)主要在北方省份，H-H集聚區(qū)主要南部省份。工業(yè)用能強度L-L集聚區(qū)主要在東部省份，H-H集聚區(qū)主要西部省份。工業(yè)能源耗水系數(shù)L-L集聚區(qū)主要在北方省份，H-H集聚區(qū)主要華東和華南省份。其中上海、福建和廣東省份的能源耗水系數(shù)狀態(tài)較為理想。③資源與經(jīng)濟之間的脫鉤更為明顯，其發(fā)展更為協(xié)調(diào)，并且隨著時間推移進一步加強;而水資源與能源之間的脫鉤關(guān)系與此相比有一定差距，存在明顯的省際差異，但是從時間趨勢來看，其協(xié)調(diào)關(guān)系正在進一步加強，也說明一系列的措施與政策的實施促進了資源之間的協(xié)調(diào)健康發(fā)展。但是，個別省份出現(xiàn)經(jīng)濟衰退與不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，如遼寧省，所以不同省份應(yīng)結(jié)合實際情況制定發(fā)展戰(zhàn)略。其中，北京市最先實現(xiàn)水資源與能源強脫鉤關(guān)系，對其他省份協(xié)調(diào)發(fā)展具有借鑒參考意義。

當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的總體形勢處于關(guān)鍵期，進入攻堅期，也到了窗口期[20]。在這個“三期疊加”的歷史性關(guān)口，為全面協(xié)調(diào)水資源-能源-經(jīng)濟三者之間的關(guān)系，根據(jù)研究結(jié)論，我們認(rèn)為當(dāng)前亟需協(xié)同推進工業(yè)領(lǐng)域中能源、水資源等生產(chǎn)要素的配置關(guān)系，強化高質(zhì)量發(fā)展?？赏ㄟ^加大科技研發(fā)力度、合作交流等措施，致力于減少能源和水資源的消耗，以帶動區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。借助工業(yè)產(chǎn)業(yè)的調(diào)整和高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略，大力發(fā)展綠色低碳節(jié)約型產(chǎn)業(yè)，推進資源全面可持續(xù)和循環(huán)利用。由于各省資源分布情況不同，在推進工業(yè)化進程時需結(jié)合資源稟賦與分布情況，準(zhǔn)確定位工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因為水資源與能源隨著工業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)工藝的提高，工業(yè)中水資源與能源之間的相互依賴性降低，因此各省除了調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也需引進高新設(shè)備，改進生產(chǎn)工藝，提高資源利用效率和回收循環(huán)利用效率。對于用水多、能耗大、污染強等不利于可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的工業(yè)企業(yè)，從源頭上抓起，采取“關(guān)、停、轉(zhuǎn)、遷”政策，深入實施并嚴(yán)格執(zhí)行，提高工業(yè)綠色發(fā)展水平。

參考文獻

[1]鐘銳，趙鵬，張宏偉，等.國際能源貿(mào)易中的能源隱含水流動及其對各國水資源影響[J].資源科學(xué)，2014， 36（1）：103-109.

[2]岳立，趙海濤.環(huán)境約束下的中國工業(yè)用水效率研究——基于中國13個典型工業(yè)省區(qū)2003年—2009年數(shù)據(jù)[J].資源科學(xué)，2011，33（11）：2071-2079.

[3]李靜，馬瀟璨.資源與環(huán)境雙重約束下的工業(yè)用水效率——基于SBM-Undesirable和Meta-frontier模型的實證研究[J].自然資源學(xué)報，2014，29（6）：920-933.

[4]毛春梅.工業(yè)用水量的價格彈性計算[J].工業(yè)用水與廢水，2005（3）：1-4.

[5]孫才志，王妍，李紅新.遼寧省用水效率影響因素分析[J].水利經(jīng)濟，2009，27（2）：1-5，75.

[6]姜蓓蕾，耿雷華，卞錦宇，等.中國工業(yè)用水效率水平驅(qū)動因素分析及區(qū)劃研究[J].資源科學(xué)，2014，36（11）： 2231-2239.

[7]李靜，任繼達.中國工業(yè)的用水效率與決定因素——資源和環(huán)境雙重約束下的分析[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，2018， 37（1）：122-129.

[8]雷玉桃，黃麗萍.中國工業(yè)用水效率及其影響因素的區(qū)域差異研究——基于SFA的省際面板數(shù)據(jù)[J].中國軟科學(xué)，2015（4）：155-164.

[9]張兵兵，沈滿洪.工業(yè)用水與工業(yè)經(jīng)濟增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系[J].中國人口·資源與環(huán)境，2015，25（2）： 9-14.〖ZK）〗

[10]馬海良，侯雅如，李珊珊.工業(yè)廢水排放與經(jīng)濟增長脫鉤的省際差異研究[J].中國人口·資源與環(huán)境，2017， 27（11）：185-192.

[11]查建平，唐方方，傅浩.中國能源消費、碳排放與工業(yè)經(jīng)濟增長—— 一個脫鉤理論視角的實證分析[J].當(dāng)代經(jīng)濟科學(xué)，2011，33（6）：81-89，125.

[12]杜祥琬，楊波，劉曉龍，等.中國經(jīng)濟發(fā)展與能源消費及碳排放解耦分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2015， 25（12）：1-7.

[13]DONG B， ZHANG M， MU H L， et al. Study on decoupling analysis between energy consumption and economic growth in Liaoning Province [J]. Energy policy，2016，97：414-420.

[14]MIELKE E， ANADON L D， NARAYANAMURTI V. Water consumption of energy resource extraction， processing， and conversion [R]. Massachusetts： Harvard Kennedy School，2010.

[15]Water Environment Federation （WEF）. Energy conservation in water and wastewater facilities， manual of practice [R]. Virginia： WEF，2009.

[16]DUBREUIL A， ASSOUMOU E， BOUKAERT S， et al. Water modeling in an energy optimization framework： the water scare middle east context [J]. Applied energy，2013，101：268-279.

[17]姜珊，王浩，趙勇.水-能源紐帶關(guān)系解析與耦合模似[D].北京：中國水利水電科學(xué)研究院，2017.

[18]洪思揚，王紅瑞，來文立，等.我國能源耗水空間特征及其協(xié)調(diào)發(fā)展脫鉤分析[J].自然資源學(xué)報，2017，32（5）： 800-813.

[19]OECD. Indicators to measure decoupling of environmental pressure from economic growth[R]. Paris： OECD， 2002.

[20]習(xí)近平.堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn) 推動生態(tài)文明建設(shè)邁上新臺階[N/OL].北京：新華網(wǎng)，2018-05-19. http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2018-05/19/c_1122857595.htm.

Spatial difference and decoupling analysis of industrial energy-water

consumption coefficients in China

MA Hai-liang1，2 LI Qian2 PANG Qing-hua2

（1.Institute of Low Carbon Economy， Hohai University， Changzhou Jiangsu 213022， China;

2.Business School， Hohai University， Changzhou Jiangsu 213022， China）

Abstract Clarifying the allocation relationship between energy， water resources and other production factors in the industrial field， and their relationship with economic growth， is important to intensive and efficient industrial development model and ecological civilization construction. According to the data from 2005 to 2016， through the construction of energy consumption coefficient， we used the spatial autocorrelation method to analyze the water-energy relationship in Chinas industrial fields and used the Tapio decoupling model to analyze the relationship between water resources， energy and economy， so as to seek the laws of space-time evolution of energy-water consumption in the industrial sector. The results showed that： ①There was notable spatial positive correlation between Chinas industrial water intensity， energy intensity and energy consumption coefficient at the provincial level. ②The results of the local Morans I index indicated that the concentrated areas of the H-H industrial water intensity were mainly located in southern provinces， the L-L concentrated areas were mainly in the northern provinces; the industrial energy intensity H-H concentrated areas were mainly in the western provinces， while the L-L concentrated areas were mainly in the eastern provinces; the concentrated areas of industrial energy-water consumption coefficient H-H were mainly in the eastern and southern China provinces， and the L-L concentrated areas were mainly in the northern provinces; the energy-water consumption coefficient status in Shanghai， Fujian and Guangdong was ideal. ③During the research period， the decoupling between economy and resources was more obvious and its development was more coordinated. There was a gap between the decoupling of water and energy， but in terms of trends among time， the coordination was strengthened further. Based on this， it is proposed that the national level should promote the allocation of production factors such as energy and water resources in the industrial sector， and strengthen high-quality development. We should combine the agglomeration of energy and water resources to make the industrial planning at the regional level， and develop green and low carbon economy industries， to promote comprehensive， sustainable and circular use of resources. At the provincial level， under the guidance of the national industrial planning， industrial upgrading and supply-side reform should be accelerated in accordance with the actual industrial development. We should strengthen the management of industrial enterprises and strictly implement relevant policies. Meanwhile， high-tech equipment should be introduced to improve the production process， so as to improve the efficiency of resource utilization and recycling.

Key words industrial water intensity; industrial energy intensity; energy-water consumption coefficient; spatial autocorrelation; decoupling analysis