考慮氣候差異的區域居民能源消費不平等問題研究

韓竺蔓

（北京科技大學馬克思主義學院，北京 100083）

引言

隨著改革開放的深入，一方面中國經濟快速增長，到2020 年中國GDP 總量已經突破百萬億元人民幣，居世界第二位；另一方面，區域經濟發展不均衡問題日趨明顯，東部地區發展迅速，經濟總量不斷攀升，而中西部地區的經濟增長則相對緩慢。中國不同區域經濟發展水平的差異也導致了居民能源消費的不均衡，這種不均衡近年來越來越明顯。

目前全球范圍內存在明顯的能源消費不平等問題，主要表現為發達國家消費更多的能源，而發展中國家的能源消費則少得多。不同國家或地區之間的能源消費水平在一定程度上可以反映出該國家或地區的經濟發展水平，近年來伴隨著發展中國家能源消費的快速增加，全球區域之間的能源消費不平等程度已經有所減小，但到目前為止依然較為明顯[1]。

從全球范圍來看，近年來無論是能源消費，還是二氧化碳排放，區域之間的不平等程度都有了明顯下降。即便如此，目前的全球能源消費不平等程度依然嚴峻，最富裕的三分之一的人口消費了全球三分之二的能源[2]。洛倫茲曲線和基尼系數是測量居民能源消費不平等的重要方法。有學者通過測算挪威、美國、薩爾瓦多、泰國和肯尼亞五個國家的能源基尼系數發現：挪威、美國等發達國家的能源基尼系數較小；相反，泰國、肯尼亞等發展中國家的能源基尼系數則較大。這說明能源不平等程度與區域經濟發展水平有直接關系，經濟越發達的區域能源消費越均衡，而經濟越不發達的區域能源消費越不均衡[3]。還有學者從能源強度的視角，應用能源轉移指數和單位GDP能源消費數據分析了不同國家之間和國家內部的能源消費不平等的情況，結果表明：研究期間大多數國家內部的能源強度不均衡的情況已經有所下降，部分原因在于區域內部各部門之間的能源效率差異正在縮小；同時，不同國家之間的能源強度不均衡情況也有所下降，原因在于多數發展中國家的能源轉換系數有了明顯提升，從而使其能源強度明顯下降，縮小了與發達國家之間能源強度的差距[4]。

還有一些學者研究一個國家或地區內部的能源消費不平等問題。來自印度農村地區的研究表明：印度農村不同類型家庭之間存在明顯的能源消費不平等問題，而總體樣本的能源消費不平等問題并不顯著[5]。來自中國農村的研究為能源消費不平等問題的研究作出了新貢獻，該研究基于中國12個省份的3404個樣本，應用基尼系數分析了中國居民能源消費的不平等程度。研究結果表明：居民能源消費的不平等程度受多種因素的影響，其中樣本所在區域和溫度情況對其影響較大[6]。針對中國居民能源消費不平等原因的研究表明：家庭所在區域和戶口類型是造成中國居民部門能源消費不平等的主要原因，也就是說，中國目前居民能源消費的不平等主要表現在區域不平等和城鄉不平等兩種類型[7]。此外，還有一些學者應用空間分解分析的方法研究中國各省（市）居民能源消費不平等問題，并指出中國居民能源消費存在明顯的不平等問題，而在各種不平等問題中，區域能源消費的不平等問題最為顯著[8-10]。

以上研究表明，區域能源消費不平等是中國居民部門面臨的重要問題，然而，目前針對此類問題的研究還非常有限。本文通過比較中國區域能源消費與經濟發展水平，發現中國各省（市）的居民能源消費存在較大差異，表現出“北高南低”的分布特點。然而，這種“北高南低”區域能源消費分布特點與“東中西”的區域經濟梯度分布特點并不一致。這與之前學者將能源消費不平等歸因為居民收入水平差異的研究不符[2,6]，因此，很有必要對中國區域能源消費不平等問題進行深入研究，從而探尋中國居民部門能源消費的區域差異的主要驅動因素。基于此，本文擬應用洛倫茲曲線和基尼系數測量中國居民部門區域能源消費的不平等程度，并進一步分析中國居民部門區域能源消費不平等的主要驅動因素。

針對以色列和希臘的研究表明：溫度對電力和熱力等居民能源消費有顯著影響，溫度升高會增加制冷需求，進而增加電力消費，但同時，也會因為減少供暖需求而減少熱力消費[11-12]。同樣，針對美國的研究表明：溫度對商業和居民部門的能源消費具有顯著的影響，冬季溫度升高可以減少熱力消費從而減少美國商業和居民部門的能源消費[13-16]。基于此，我們有理由相信溫度差異是造成區域居民能源消費差異的主要原因，并希望通過測算溫度差異對中國不同區域居民能源消費差異的影響來解釋中國區域能源消費分布與經濟發展水平不一致的問題。不難理解，溫度對居民能源消費的影響主要體現在對供暖和制冷活動的影響，已有研究表明HDD（Heating Degree Days，供暖溫度天數）和CDD（Cooling Degree Days，制冷溫度天數）可以分別體現供暖和制冷所需的能源數量[17-18]，而在中國供暖能源消費已經超過供暖和制冷能源消費總和的95%，占絕對優勢，而制冷能源消費占比還不到5%，幾乎可以忽略不計[19]。因此，本文用各區域供暖能源消費的差異來反映溫度對中國各地區居民能源消費的影響，這種處理方式在針對相似緯度國家的研究中是一種常用的方法[20]。

為了能夠更客觀地反映中國各地區居民能源消費的不平等水平，本文首先應用區域能源基尼系數測算區域居民能源消費不平等程度；然后，在各地區總體居民能源消費中剔除受溫度直接影響的供暖能源消費，從而得到不受溫度影響的居民能源消費水平；再通過計算剔除供暖能源消費后的區域能源基尼系數來體現中國各地區居民能源消費不平等的真實水平；最后探尋除溫度以外，是什么因素決定了中國區域居民能源消費不平等。

本文第一部分介紹本研究采用的方法，第二部分介紹數據來源；第三部分則對計算結果進行分析和討論；最后一部分對文章進行了總結。

一、研究方法

（一）城鎮居民生活能源消費不平衡水平測度方法

洛倫茲曲線和基尼系數是用于度量和分析收入不平等的常用方法，優點在于計算簡便且易于理解[3,21]。自從該方法被引入到能源消費相關分析中以后[3]，很多學者將這種方法運用到能源不平等相關的定量研究中，例如研究不同國家能源消費不平等的程度[8]、研究各國資源消費的不平等[18]、城鄉居民能源消費不平等[6]。應用能源基尼系數可以清楚地解釋能源消費的公平程度并支撐相關能源政策的制定[3]。本文通過構建區域能源洛倫茲曲線和區域能源基尼系數來測算中國30 個省（市）城鎮居民能源消費不平等程度。通過借鑒已有文獻的研究成果[3,6]，本文構建了用于分析中國區域居民能源消費不平等的區域能源基尼系數，具體計算表達式如下：

其中，pi表示地區i 城鎮居民人口數；eci表示地區i城鎮居民能源消費量；Pi表示地區i城鎮人口占中國總城鎮人口的比重；ECi表示地區i 的城鎮居民能源消費占中國城鎮居民能源消費總量的比重；GEC表示區域能源基尼系數；n表示本文所計算的中國大陸省（市）數（這里n取值為30，由于缺少數據，西藏沒有包括在內）。在計算過程中，30個省（市）按照居民能源消費量大小由小到大排序。

區域能源洛倫茲曲線和基尼系數的構建基于收入基尼系數原理，應用中國30 個省（市）的居民能源消費和各省（市）人口數據來反映各區域人均居民能源消費的不平等程度，洛倫茨曲線是橫坐標上各省（市）人口累積百分比與縱坐標上各省（市）居民能源消費累積百分比的排列分布。這條曲線與從原點出發到坐標x=1 （或100%）、y=1（或100%）的點的對角線的距離越大，表明區域居民能源消費的不平等程度越大。區域能源基尼系數則是用來定量說明各省（市）居民能源消費不平等的程度，當所有的居民能源消費都集中在一個省（市）時，即區域居民能源消費絕對不平等時，區域能源基尼系數等于1；而當所有的居民能源消費按照各省（市）的人口數量平均分配到各個省（市）時，即區域居民能源消費絕對平等時，區域能源基尼系數則等于0。

居民能源消費是居民生活的一種必要消費活動，當居民收入水平較低時，居民能源消費會隨著居民收入的增加而增加，但當居民能源需求達到飽和狀態以后，其增加速度就會逐漸放緩甚至停止增加。需要說明的是，相對于居民收入水平持續增加的特點，居民能源消費是有上限的，因此，居民能源消費的不平等程度會遠遠小于收入的不平等程度。

（二）供暖能源消費測度方法

本文用供暖能源消費來反映溫度差異對區域居民能源消費不平等的作用。供暖能源消費的測度方法通常包括工程測量方法和相關估計方法[22]。工程測量方法多為自下而上法，即從用能終端或單個個體的角度出發，將每種能源類型、能源使用設備、能源使用者的能耗進行加總求得最終能源消費。這種方法的優點在于數據來源可靠，準確性高；缺點在于工作量大，統計過程不易控制。相關估計方法則是通過分析能源消費與其影響因素之間的相關關系，來估計最終能源消費。其中，HDD 法是目前用來估計空間供暖能源消費的最常用方法[23-25]。這種方法雖然難以區分個體差異[26]，但適用于本研究所需要的區域供暖能源消費的估計。目前已經有多位學者研究HDD 與供暖能源消費之間的相關關系，研究表明HDD 與供暖能源消費存在顯著的正向相關關系[20,27-28]。

秦嶺-淮河線是中國公認的南北分界線，即秦嶺-淮河以北為北方，冬季寒冷干燥，需要大范圍供暖，而且大部分建筑采用集中供暖的方式，容易獲得供暖能源消費的數據；秦嶺-淮河以南為南方，冬季相對溫暖，一般不采取集中供暖方式，居民根據需要采用電力或天然氣等能源形式進行分散供暖，因此不易獲得其供暖能源消費的數據。本文首先應用中國北方省（市）2010—2016年的HDD 與供暖能源消費數據進行回歸分析，再進一步應用北方省（市）估計得到的HDD 與供暖能源消費的回歸系數，以及南方省（市） 的HDD，對中國南方省（市）的供暖能源消費進行估算，從而可以得到本文研究所需要的中國大陸30個省（市）的供暖能源消費數據。

（三）HDD測算方法

HDD 是目前比較常用的溫度效應測算方法，也是本文用于估算南方省（市）供暖能源消費的主要依據。某一地區的供暖或制冷的溫度天數可以用來衡量該區域由于供暖或制冷所需要的能源[15-16]。由于各個省（市）每個月的溫度不同，使用全年的平均溫度來計算是不準確的，因此本文挑選了中國30個省（市）的30個城市，計算每個城市每個月的HDD 并將其加總之后來計算這些城市全年的HDD。為了更好地代表每個省的溫度，我們盡可能選擇每個省中部的城市。當然，一個省（市）不同城市仍然存在溫度差異，但這個誤差非常有限。根據亞太能源研究中心的報告，中國各省（市）的HDD計算公式如下：

二、數據來源

如表1 所示，本文所用到的數據包括2010—2017 年各省會（直轄市）城市的溫度數據、2017年中國大陸30 個省（市）（考慮到數據的可獲得性，西藏及港、澳、臺地區除外）的城鎮人口數，以上數據均來源于2011—2018 年《中國統計年鑒》（國家統計局，2011—2018）。2010—2017年秦嶺-淮河以北11個集中供暖省（市）的熱力消費數據來源于2011—2018 年《中國能源統計年鑒》，2017年城鎮居民能源消費數據來源于《中國能源統計年鑒》。本文根據研究需要對以上數據進行了必要的計算和處理。

表1 本文所使用的數據來源情況

三、研究結果分析

（一）HDD與城鎮居民供暖能源消費的關系

為了定量分析HDD 與城鎮居民供暖能源消費的關系，本文應用2010—2016 年中國北方11 個省（市）的HDD與城鎮居民供暖能源消費數據畫出散點圖（圖1），可以發現HDD 與城鎮居民供暖能源消費之間存在明顯的正向相關關系，且接近于二次非線性的相關關系。

應用EViews 9.0 對HDD 與城鎮居民供暖能源消費進行回歸分析，得到回歸結果如下：

回歸結果表明中國各省（市）HDD 與供暖能源消費呈現顯著二次非線性正向相關關系。本文認為這樣的研究結果更符合溫度變化對供暖能源消費影響的現實規律，隨著室外溫度的降低（HDD增加），通過供暖能源消費來提升1℃所需要的能源就會越多。本文的研究結果與來自美國馬薩諸塞州的研究結果基本一致[16]，這個研究用美國馬薩諸塞州的溫度和供暖能源消費數據證明了溫度與供暖能源消費之間是非線性負相關的，當溫度下降時，供暖能源消費的增長速度明顯大于溫度的下降速度。

（二）中國南方省（市）供暖能源消費估算

本文應用中國各省、自治區、直轄市2017 年HDD數據（圖2）和以上回歸結果，估算中國南方非集中供暖省（市）的城鎮居民供暖能源消費量，再結合中國北方省（市）的城鎮供暖能源消費情況，最終得到全國各省（市）的2017 年城鎮居民供暖能源消費情況，為了便于比較，本文進一步計算了中國大陸各省、自治區、直轄市的人均供暖能源消費情況（圖3）。比較中國大陸各省、自治區、直轄市的人均供暖能源消費情況可以發現，中國北方的人均供暖能源消費量遠遠高于中國南方各地，特別是西北地區和東北地區的人均供暖能源消費在全國各省、自治區、直轄市中遙遙領先。這說明溫度對中國區域居民能源消費產生了重要影響，通過在區域居民能源消費中剔除供暖能源消費的影響，對比剔除溫度影響前后的情況，可以進一步確定溫度對中國區域能源消費不平等的驅動作用。本文將在接下來的部分通過測算剔除溫度影響前后的區域能源基尼系數來測算溫度對區域居民能源消費不平等的影響。

圖2 2017年中國各省（市）連續12個月的HDD變化情況

圖3 2017年中國各省（市）城鎮居民人均供暖能源消費情況

（三）溫度對中國區域居民能源消費不平等的驅動作用

本文應用中國各省（市）居民能源消費數據和人口數據（圖4）繪制區域能源消費洛倫茲曲線，再應用區域能源基尼系數計算公式進一步計算區域能源基尼系數得到GEC=0.268，可以看出中國各省（市）能源消費情況差距依然明顯。

圖4 2017年中國各省（市）城鎮居民人均能源消費情況

在各地區的城鎮居民能源消費量中剔除城鎮居民供暖能源消費，也就是剔除了區域溫度差異的影響；再進一步應用各地區剔除供暖能源消費的城鎮居民能源消費和城鎮人口數據繪制洛倫茲曲線（圖5），進一步計算其基尼系數得到GEC'=0.155，顯著小于中國區域能源基尼系數的GEC=0.268。

圖5 剔除供暖前后的中國區域居民能源消費洛倫茲曲線

計算結果表明：目前中國各省（市）之間的居民能源消費分布呈現出明顯的南北方差異，然而這種區域居民能源消費的不平等并不能說明南北方生活水平的差距。區域溫度差異是造成這種不平等的主要原因，北方地區居民部門消費更多能源的主要原因是冬天較為寒冷、供暖需求較大，而并不是為了獲得更高的生活品質。因此，目前測算的中國居民部門區域能源消費不平等水平無法真實體現各區域之間的能源消費能力和生活品質。通過將供暖能源消費在各省（市）的居民部門能源消費總量中剔除，可以更為真實地體現中國各區域的居民能源消費能力。各省（市）剔除供暖能源消費以后的區域能源基尼系數明顯減少，這表明，中國各省（市）之間的實際居民能源消費能力不平等水平并沒有看上去那么嚴重。近年來，隨著中國經濟的快速發展和居民收入水平的明顯提升，中國絕大部分省（市）的城鎮能源消費需求都已經得到滿足，當然，收入水平較高的區域由于居民對高品質生活的追求，其能源消費水平也會相應較高，但因為能源消費為基本生活消費，因此不同收入水平區域不太可能出現明顯的差距，這也是中國區域居民能源消費相對均衡的主要原因。

居民能源消費水平是中國政府制定節能減排政策和進行區域減排責任劃分時的一個重要指標，根據這一指標，中國北方省（市）的減排責任要明顯高于南方地區的減排責任。然而，剔除供暖能源消費之后，北方省（市）的居民能源消費并沒有明顯高于南方省（市），甚至對于經濟相對落后的大部分北方省（市），其居民能源消費水平反而低于經濟相對發達的南方省（市）。因此，僅根據區域居民能源消費統計量來確定區域減排責任顯然是不合理的，未來在劃分區域減排責任時，應充分考慮區域溫度差異的影響。

本文研究結果與國內已有研究結果有所不同，目前多數國內學者將中國區域能源消費不平等解釋為區域經濟發展水平或居民收入水平的不平等造成的[27-29]，然而本文的研究結果表明，溫度是造成中國區域能源消費不平等的最主要的驅動因素，剔除溫度的影響之后，中國真實的區域能源消費基尼系數減小了近一半，僅為0.155。針對日本、美國、加拿大等緯度相似國家的研究同樣認為溫度對區域能源消費不平等具有顯著影響，可以支持本研究的結果，但他們的研究并沒有定量測度區域居民能源消費的不平等水平[16,20]。

一項同樣應用能源消費和人口數據的全球能源消費不平等的研究表明：2007 年全球各國家之間能源消費基尼系數為0.39[1]，高于本研究的0.268。這說明中國區域能源消費不平等水平已經低于國家之間的能源消費不平等水平，如果再進一步剔除溫度的影響，那么中國的區域能源消費不平等水平已經處于理想水平。另外，已有研究表明：一個國家或地區的能源不平等水平與這個國家或地區的經濟發展水平直接相關，經濟發展水平越高的國家，能源不平等水平最低。中國目前的區域能源消費不平等水平已經達到發達國家21世紀初的水平[30]，區域能源消費不平等已經得到非常有效的控制。

（四）剔除溫度影響后的區域居民能源消費不平等的驅動因素分析

本文已經證實了溫度對中國區域居民能源消費不平等的巨大影響，那么接下來需要考慮的問題是：剔除溫度影響之后，中國的區域居民能源消費不平等是否由經濟發展水平決定。比較中國各省（市）剔除供暖能源消費前后的居民能源消費水平可以發現，剔除供暖能源消費之前，北方省（市）的居民能源消費明顯高于南方省（市），居民能源消費密集的省（市）絕大部分都位于北方。居民能源消費最高的三個省（市）是遼寧、山東和廣東，其中兩個省（市）位于北方。居民能源消費次高的省（市）有黑龍江、內蒙古、北京、天津、河北、四川和江蘇，其中大部分地區位于北方地區，南方僅有的幾個能源消費較高的省（市）均為經濟高度發達省（市）。相反，居民能源消費水平最低和次低的省（市）有海南、西藏、云南、貴州、重慶、廣西、江西、福建、青海和寧夏，其中絕大部分省（市）都位于中國南方，只有青海和寧夏位于中國北方，究其原因，經濟發展水平較低可能是其居民能源消費低下的主要原因。

剔除供暖能源消費之后，中國各省（市）的居民能源消費不再表現出北高南低的特點。居民能源消費高的省（市）主要集中在廣東、浙江、江蘇、山東、河北、遼寧、上海、北京、天津和四川，其中絕大多數省份位于東部發達地區，四川雖然不在東部地區，但其2018 年GDP 排名為全國第六位，也屬于發達省（市）。相反，居民能源消費最低的省（市）主要集中在西藏、青海、寧夏、海南、新疆、內蒙古、吉林、甘肅、云南、江西、福建、貴州和廣西，這些省（市）絕大多數屬于中國西部區域，經濟發展水平相對滯后。其余省（市）的居民能源消費適中，主要集中在中國的中部地區，這些省（市）的經濟發展水平也處于中游水平。綜上所述，如果不考慮溫度差異對區域居民能源消費的巨大影響，區域經濟發展水平在一定程度上可以決定一個省（市）的居民能源消費水平，而中國北方地區的雖然表面上居民能源消費較高，但高出的部分主要源于供暖需求。

通過比較剔除供暖能源消費以后的居民能源消費省域分布情況和GDP 的省域分布情況，我們發現兩者分布非常相似，經濟發達地區剔除供暖能源消費以后的居民能源消費也相應較高，反之亦然。這說明如果不考慮區域溫度差異，區域能源消費水平受區域經濟發展水平的影響非常顯著。

為了印證剔除供暖能源消費之后的區域居民能源消費水平與GDP 之間的相關關系，本文又進一步繪制了區域生產總值與剔除供暖能源消費之后的區域居民能源消費量的散點圖（圖6），剔除供暖之后的區域居民能源消費與區域生產總值之間表現出顯著的線性相關關系。

圖6 剔除供暖后的區域居民能源消費與生產總值散點圖

通過構建剔除供暖能源消費之后的區域居民能源消費與區域生產總值之間的線性回歸方程，并將其標準化，可以得到區域生產總值對剔除供暖能源消費之后的區域居民能源消費的解釋能力。回歸結果表明：剔除供暖能源消費之后的區域居民能源消費與區域生產總值之間存在非常顯著的正向線性相關關系，回歸方程可以解釋因變量變化的77.8%，方程解釋效果較好。

其中ECi'表示剔除供暖能源消費之后的第i 個區域的居民能源消費，GDPi表示第i個區域的國內生產總值。

中國的這種區域居民能源消費與區域生產總值之間的強相關關系與發達國家的情況有較大差異，在部分發達國家，由于居民的能源需求已經完全被滿足，經濟發展水平對居民能源消費的影響已經不那么顯著[30]。而中國居民能源消費受區域經濟發展水平顯著影響的事實也說明，目前中國居民的能源需求還沒有完全被滿足，經濟發達區域居民相對于經濟欠發達區域居民高出的收入會繼續增加其能源消費。另外，中國居民能源消費占全國能源消費比重相對于發達國家明顯偏低這一事實也可以佐證這一問題[31]。但是，本文關于剔除溫度影響之后的區域能源基尼系數的計算結果表明：雖然中國區域居民能源消費水平還受經濟發展水平影響，但其影響已經較為有限。這也說明中國與發達國家居民能源消費水平的差距正在縮小。

四、結論

本文應用區域能源洛倫茲曲線和區域能源基尼系數測算了中國各區域之間居民能源消費的不平等程度，并在考慮區域氣候差異影響的基礎上，探索了區域居民能源消費不平等的原因。研究結果表明：中國目前區域能源消費不平等現象比較明顯，居民能源消費表現出北高南低的區域分布特點，而這種區域能源消費的不平等現象的主要原因是區域溫度差異。當剔除區域溫度差異影響之后，中國區域能源消費不平等程度明顯下降，且原來的北高南低的特征也不再存在，區域能源消費水平與區域經濟發展水平表現出協同分布的特點。進一步的回歸分析表明，區域居民能源消費受區域經濟發展水平的影響非常顯著，如果不考慮區域溫度差異的客觀影響，區域經濟發展水平是決定區域居民能源消費差異的最主要原因。剔除區域溫度差異影響之后，中國區域經濟與居民能源消費的協同分布的特點進一步表明：中國目前的區域居民能源消費水平仍然是由區域經濟發展水平決定的，也就是說，隨著經濟的增長，居民能源消費需求也會隨之增長，目前還沒有達到飽和狀態。在發達國家，居民能源消費需求基本飽和，經濟增長對居民能源消費的影響已經很小，兩者不再存在線性關系。對比中國與發達國家居民能源消費與經濟發展的區域協同分布水平可以得出結論，中國目前的居民能源消費需求還沒有達到飽和狀態，未來較長一段時間，伴隨著中國經濟發展，居民能源消費仍然會保持增長態勢，而這種增長態勢與中國經濟目前所處的發展階段直接相關，有效的節能減排政策可以在一定程度上減緩中國居民能源消費的增加速度，但無法改變居民能源消費增長的態勢。

本文的結論對于中國政府制定節能減排政策具有借鑒意義。居民能源消費統計量受區域溫度等因素影響，無法準確體現一個區域的真實能源消費能力。因此，未來制定節能減排政策，進行區域節能減排責任劃分時應充分考慮區域溫度差異的影響，應根據剔除區域溫度差異影響以后的區域居民能源消費水平確定各個區域的節能減排責任。此外，應進一步探索區域經濟發展水平與居民能源消費的相關關系，在劃分減排責任時充分考慮區域經濟發展水平和真實能源消費能力，確定合理的區域節能減排責任。