中国地级以上城市工业能源消费的增长_基于2001_2006年的数据分解

地󰀁󰀁理󰀁󰀁研󰀁󰀁究

GEOGRAPHICAL󰀁RESEARCH

Vol󰀁30,No󰀁1

Jan󰀁,2011

中国地级以上城市工业能源消费的增长

󰀂󰀂󰀂基于2001~2006年的数据分解

洪丽璇

1,2

,梁进社

2*

,蔡建明,庄立

32

(1󰀁奥尔堡大学发展与规划系,丹麦奥尔堡9220;2󰀁北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;

3󰀁中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)

摘要:城市是能源消费的集中地区,能源影响和制约城市发展水平和速度。目前工业能耗占中国能源消费的70%左右。本文利用一种简单易行的能源分解方法,对99个地级以上城市在2001~2006年间工业能源消费变化量进行分解。结果表明,这一时期中国重工业化程度的加

深导致新一轮的工业能源消费的高速增长。经济规模扩大是导致城市工业能源消费增长的主导因素,技术进步是抑制能源消费增长的重要手段,结构效应表现不显著。20~50万人口规模的城市具有最显著的结构效应、技术效应和规模效应。超过这一人口规模范围的城市,其结构效应和技术效应的节能作用随着偏离20~50万人口规模程度的增加而减弱。对超大规模城市而言,人口和工业经济扩张不一定导致工业能源消费持续增长和低效的能源利用,发挥技术节能潜力是关键。

关键词:城市;工业能源消费;分解文章编号:1000󰀂0585(2011)01󰀂0083󰀂11

1󰀁引言

城市是社会生产力高度集聚的一种空间组合形态,是人口和产业集中的地区,自然也是能源消费的中心。随着中国经济的高速增长、工业化和城市化进程的推进,作为经济活动基础的能源消费大幅度增长。2001年,中国的能源消费量占世界的10%,成为世界第二能源消费大国。根据国际货币基金组织(IMF)和BP世界能源统计,2008年,中国GDP总量仅占世界经济总量的8%,但消费3󰀁75亿吨石油、14󰀁06亿吨油当量原煤、0󰀁73亿吨油当量天然气,分别为全球消费量的9󰀁6%、42󰀁6%和2󰀁7%。可见,中国经济高速增长的奇迹是以大量消费能源为代价换来的。能源影响和制约了城市发展的水平和速度,决定了城市发展的方向和趋势。当今世界,几乎所有发达国家的城市,以及中国的很多城市,其都市生活都严重依赖石油、煤炭、天然气和电力的大量消费。风能、潮汐能、水能和太阳能等可再生能源,在目前阶段只能供给整个能源需求中的很小部分,估计为

[1]

20~30%。不难预料,严峻的资源限制和高昂的能源价格会使很多城市举步维艰。另一方面,由于大量消费化石燃料,城市大气环境污染问题也日益严重。美国世界观察研究所

󰀁󰀁收稿日期:2009󰀂12󰀂03;修订日期:2010󰀂05󰀂06󰀁󰀁基金项目:国家自然科学基金资助项目(40535026)

󰀁󰀁作者简介:洪丽璇(1986󰀂),女,重庆人,博士生,主要从事可持续能源规划和经济地理学的研究。

E󰀂mail:lixuan@plan󰀁aau󰀁dk

󰀁*通讯作者:梁进社(1957󰀂),男,教授,博士生导师,主要从事经济地理学、自然资源与环境经济学的教学与研究。E󰀂mail:liangjs@bnu󰀁edu󰀁cn。

󰀁84地󰀁󰀁理󰀁󰀁研󰀁󰀁究30卷

的一份研究报告显示,全世界20个空气污染最严重的城市中,中国城市占了16个。这些污染不仅损害公众健康,而且所带来的经济损失也非常之大。国内外研究机构的研究显示,大气污染造成的经济损失占GDP的3~7%。因此,以城市为载体研究能源消费和能源利用效率问题,对于推行节约型城市战略具有重要意义。

󰀁󰀁国内学者从中国城市能源消费特点、城市能源战略、城市规划、城市能源安全和城市环境等角度研究城市能源问题。国外学者尤其关注城市形态和能源消费的关系。 紧凑城市!的提倡者们认为高人口密度有利于减少人们对私人汽车的依赖,从而达到减少交通能源消费的目的[9];但是Mindali等利用统计数据分析得出结论,认为城市密度和交通能源消费并没有显著相关性[10]。Mogridge通过比较巴黎和伦敦的相关变量发现人口密度和公共交通供应对能源消费的影响远不如私人汽车拥有量显著。Holden探讨了城市规划和家庭能源消费间的关系,结论显示分散型集中即发展高密度的小城市利于节能[12]。还有部分学者从城市生态和环境的角度来研究能源消费问题,包括城市热岛效应、全球变暖、经济发展与能源消费的关系等。可再生能源与城市发展的关系也引起学者们的

[16]

重视。目前城市能源消费的研究仍存在若干空白,城市工业能源消费问题就是其中之一。和城市工业能源消费相比,西方学者更关注城市交通能耗和生活能耗。随着中国城市化水平的提高,城市交通能耗、建筑能耗和居民生活能耗大幅度增长,这也引起国内学者的关注。但是,中国的城市和经济发展阶段与西方发达国家存在很大差异。中国大多数城市仍处于工业化初中级阶段,工业是城市经济的支柱,也是最大的能耗部门。因此,研究城市工业能源消费对全面认识城市能源消费问题有着重要作用。本文试图利用一种能源分

[17~28]

解方法对中国地级以上城市工业能源消费的增长进行分析,研究产业结构变动、技术进步和经济增长对城市工业能源消费的影响,揭示不同人口规模城市工业能源消费的差异,从能源消费这一侧面来加深对中国城市发展方针的认识。

[13~15]

[11]

[3~8]

[2]

2󰀁资料来源与研究方法

2󰀁1󰀁数据来源和整理

󰀁󰀁∀中国城市统计年鉴2007#列出地级以上城市总计287个。鉴于能源分解方法对数据要求较高,具体到每一个城市工业分行业增加值和能源消费量,本文最终搜集到99个地级以上城市资料。数据选择的原则有两条:(1)凡是统计资料能支撑本文计算的城市,均纳入样本。(2)在保证样本丰富的前提下,尽可能选择最近年份,拟定为2001~2006年。本文数据主要来源于2002年和2007年各城市统计年鉴。由于各城市统计标准差异、统计制度变化等因素影响,27个样本城市资料无法完全统一到2001年和2006年,采用邻近年份数据进行代替。能源单位为 104t标准煤!,单位产出能耗以 t标准煤/104元产值!表示。

󰀁󰀁为了使统计年鉴数据符合计算要求,各城市计算结果具有可比性,数据整理包括三方面内容:第一,根据中国工业统计年鉴上提供的各省换算系数,将各年份现价分行业增加值换算为1990年不变价增加值。第二,部分城市按不同能源品种统计工业各行业能源消费量,采纳能源统计制度中规定的折算系数进行换算。第三,建立统一的工业部门分类标准,最终确定采掘业、食品工业、纺织及服装制造业、木材及造纸制造业、文教体育用品制造业、石油加工及炼焦业、化学及医药工业、非金属矿物制品业、金属冶炼和金属制品业、机械电气电子设备制造业、其他制造业、电力蒸汽热水生产和供应业这十二个部门。󰀁1期洪丽璇等:中国地级以上城市工业能源消费的增长󰀁85

2󰀁2󰀁分解方法

󰀁󰀁设Yt为t时期的GDP,Y0为0时期的GDP。At为t时期部门产出比重行向量,其中的每一个元素分别表示各部门的增加值占GDP的比重,这些元素之和为1。Bt为t时期部门单位产出能耗列向量,其中的每一个元素分别表示各部门的单位增加值所消费的能源量。A0为0时期部门产出比重行向量,B0为0时期部门单位产出能耗列向量。

󰀁󰀁每一部门能源消费增长量等于该部门增加值与单位产出能耗的乘积,将各部门能源消费量加和,得到总的能源消费增长量,用数学符号表达为AtBtYt-A0B0Y0。通过数学手段,可以对AtBtYt-A0B0Y0进行如下分解,即:

AtBtYt-A0B0Y0=(At-A0)BtYt+A0(Bt-B0)Yt+A0B0(Yt-Y0)(1)其中(At-A0)反映各部门产业比重的变化情况,(At-A0)Yt反映各部门增加值的变化

情况,因此(At-A0)BtYt表示由于各部门产业比重的变化而导致的能源消费量的变化,被称为结构效应;(Bt-B0)反映各部门单位产出能耗的变化情况,A0Yt是按照0时期的部门产业比重计算出的t时期各部门增加值,所以A0(Bt-B0)Yt表示排除产业结构变化的影响,单纯由于技术进步而导致的能源消费量的变化,被称为技术效应;(Yt-Y0)反映0到t时期GDP的变化情况,A0B0(Yt-Y0)表示排除产业结构变化和技术进步的影响,单纯由于经济规模扩大而导致的能源消费量的变化,被称为规模效应。另外,还有一种分解方式,如下:

AtBtYt-A0B0Y0=(At-A0)B0Yt+At(Bt-B0)Yt+A0B0(Yt-Y0)(2)󰀁󰀁和前面类似,(At-A0)B0Yt是结构效应,表示排除技术进步的影响,单纯由于各部

门产业比重的变化而导致的能源消费量的变化;At(Bt-B0)Yt是技术效应,表示由于技术进步而导致的能源消费量的变化;A0B0(Yt-Y0)是规模效应,表示排除产业结构变化和技术进步的影响,单纯由于经济规模扩大而导致的能源消费量的变化。󰀁󰀁将式(1)和式(2)结合,即得:

AtBtYt-A0B0Y0=0󰀁5(At-A0)(B0+Bt)Yt+0󰀁5(At+A0)

(Bt-B0)Yt+A0B0(Yt-Y0)

(3)

󰀁󰀁式(3)是前两种状态的平均,弥补了各自的不足。0󰀁5(At-A0)(B0+Bt)Yt表示在取0和t时期各部门单位产出能耗的平均值的情况下(即对技术水平平均的情况下),由于产业结构变化而导致能源消费量的变化;0󰀁5(At+A0)(Bt-B0)Yt表示在取0和t时期各部门产业比重平均值的情况下,由于技术进步而导致能源消费量的变化;A0B0(Yt-Y0)的意义和前面相同,表示排除产业结构变化和技术进步的影响,单纯由于经济规模扩大而导致的能源消费量的变化。

󰀁󰀁如果取2001、2006两年进行工业能源消费的分解分析,A2001为2001年工业各部门增加值除以工业增加值得到的比重行向量;B2001为2001年工业各部门能源消费量除以工业各部门增加值得到的单位产出能耗列向量;A2006为2006年工业各部门增加值除以工业增加值得到的比重行向量;B2006为2006年工业各部门能源消费量除以工业各部门增加值得到的单位产出能耗列向量;Y2001、Y2006分别为2001年、2006年工业增加值。󰀁󰀁令:󰀁Etot=AtBtYt-A0B0Y0,󰀁Estr=(At-A0)(B0+Bt)Yt/2,󰀁Etec=(At+A0)(Bt-B0)Yt/2,󰀁Esca=A0B0(Yt-Y0),任何两个时期能源消费的变化量可以分解为结构效应、技术效应和规模增长效应:

󰀁Etot=󰀁Estr+󰀁Etec+󰀁Esca(4)󰀁86地󰀁󰀁理󰀁󰀁研󰀁󰀁究30卷

󰀁󰀁基于这个分解的区域比较也可以进行。

3󰀁工业部门主导能源消费

󰀁󰀁终端能源消费可以分为农业部门、工业部门、建筑业部门、交通部门、商业及其他部门和居民部门。1980~2006年,中国工业部门的能源消费占全部能源消费的比例一直维持在70%左右,这与发达国家相比有很大差别。在丹麦,工业部门能源消费所占的比例仅占18%左右;西欧国家如法国和德国,这一比例约为30%。美国工业部门的能源消费比重,大致是25%。东欧国家如波兰和亚洲的日本、韩国等地工业部门的能源消费比重稍高于北欧、西欧和美国,但最多也在50%以下。发达国家的民生部门和交通部门的能耗构成比例在50%~70%[29]。以上说明,中国仍处于以工业为中心的工业化阶段。󰀁󰀁从中国1980~2006年的分部门的终端能源消费推移可以看出(图1),农业部门和建筑业部门能源消费变化量不大,其余部门能源消费量均有不同程度的增长。尤其是工业部门,其能源消费量和增长率明显领先于其他部门。根据经济发展的阶段来考察工业部门、交通部门、商业及其他部门和居民部门的能源消费增长,可以看出具有一定规律性。具体而言,在经济发展的初期,工业化进程使工业部门的能源消费猛增;由于工业活动的扩大,以货物运输为中心的交通部门的能源消费量开始增长。同时,频繁的商业活动和旅游需要,使以旅客运输为中心的客运部门的能源消费也在持续增长。随着工业化带来的国民生活水平的提高,人们对商业及其他服务业的需求增大,导致以家庭为中心的民生用能源消费也随之增加。也就是说脱出工业化、服务经济化转移的倾向[30]。但现阶段,中国能源消费总量的变化趋势很大程度上仍由工业能源消费量的走向决定。

图1󰀁中国分部门终端能源消费的推移(1980~2006)

Fig󰀁1󰀁Finalenergyconsumptionofsub󰀂sectorsinChina(1980󰀂2006)

󰀁󰀁󰀁󰀁注:数据来源于1981年、1986年、1991年、1996年、1999年、2001年、2003年、2005年

和2007年∀中国能源统计年鉴#。

󰀁󰀁在工业部门中,能源消费较多的产业是冶金工业、化学工业和建材工业等原材料部门。1985年,上述三个部门的能源消费量占工业能源消费的56󰀁4%,之后大体上维持在󰀁1期洪丽璇等:中国地级以上城市工业能源消费的增长󰀁87

56%左右,2006年甚至达到59󰀁4%。冶金部门的能耗比例上升最为迅猛,在1985~2006年间增加11󰀁8个百分点,能源消费量达到54022∃104t标准煤,成为最大能耗部门。石油制品和电力蒸汽热水部门的能源消费量也大幅度增长,二十年来其能源消费占工业能源消费的比例翻了近1倍。其他产业部门中,采掘业、食品工业、建材工业以及机械工业这四个部门的能源消费比例从1985年的41󰀁9%下降为2006年的26󰀁8%。中国工业从以原材料采掘为主的初级阶段往深加工方向发展,重工业化程度得到加强。

4󰀁不同人口规模城市工业能源消费的分解

󰀁󰀁依照前文所述的数据整理方法和分解公式,对搜集的99个样本城市2001~2006年工业能源消费增长量进行分解,结果见表1。结构效应是指产业结构调整导致的能源消费量的变化;技术效应是指部门能耗强度变化导致的能源消费量的变化;规模效应是指经济总量增长导致的能源消费量的增长。产业结构调整和部门能耗强度变化可能导致能源消费量增加或者减少,所以分解得出的结构效应和技术效应值有正负之分。而中国城市经济规模不断扩大,导致能源消费量增加,所得到的规模效应是正值。背后隐含的事实是,现阶段

[26]

中国能源消费总量增长和GDP增长呈现正相关。分解出的三种效应与对应时间段里(2001~2006年)工业能源消费变化量的百分比被称为贡献率。符号为正,表示该效应对增加工业能源消费的贡献率;符号为负,表示该效应的节能贡献率。为分析不同人口规模城市工业能源消费特点,首先对99个样本城市进行人口规模划分。目前中国尚无较好反映城市规模的地域概念和统计标准,国内城市研究大多采用市区非农业人口进行城市规模划分[31]。我国城市可分为超大城市(大于200万)、特大城市(100~200万)、大城市(50~100万)、中等城市(20~50万)和小城市(20万以下)。

󰀁󰀁2006年,20~50万规模城市平均工业能源消费量最小,100~200万规模城市平均消费量达到2097∃104t标准煤,后者消费量约为前者的4󰀁4倍(表2)。与2001年相比,2006年特大规模城市工业能源消费量翻了一番,其增长量分别是超大城市、大城市、中等城市和小城市的1󰀁8倍,4󰀁1倍,4󰀁0倍和2󰀁7倍。通过分解不同规模城市2001~2006年工业能源消费变化量发现,经济增长引致的规模效应是各级城市工业能源消费量增长的主要原因。技术效应是抑制工业能源消费增长的重要原因,但各级城市技术节能效果存在明显差异。20万人口规模以下城市技术节能效果最差,20~50万人口规模城市通过技术效应有效地抑制工业能耗增长,但随着人口规模的扩大,技术效应的节能贡献率降低。与规模效应和技术效应相比,结构效应对各级城市工业能源消费量变化的影响较小。但是,20~50万人口规模城市通过产业结构调整有效地减少工业能源消费量,其结构效应对节能的贡献率达到206%。特大城市、超大城市和中等城市通过工业结构调整降低能耗,而大城市和小城市工业结构有增加能耗的趋势。采用能耗强度这一指标衡量,超大城市工业能源利用效率最高,其单位产值能耗仅为2󰀁02t标准煤/10元。50~100万规模城市能源利用效率最低,每万元工业增加值消耗5󰀁67t标准煤。总体而言,200万以上规模超大城市具有较高能源利用效率,20~50万规模中等城市的结构效应和技术效应节能贡献率最突出。值得注意的是,不能忽略城市之间的个体差异,即使是同一规模组城市的工业能源效率也存在很大区别。

󰀁󰀁超大规模城市组中,各城市工业能耗强度均较低,即具有较高的能源利用效率。2001~2006年,平均能源消费增长量约为586∃104t标准煤,结构效应、技术效应和规模效应4

[32]

󰀁88地󰀁󰀁理󰀁󰀁研󰀁󰀁究

表1󰀁99个样本城市工业能源消费的分解(2001~2006)

Tab󰀁1󰀁Decompositionofindustrialenergyconsumptionin99samplecities(2001󰀂2006)

30卷

城市包头市北京市长春市长沙市常德市赤峰市滁州市东营市鄂尔多斯市鄂州市防城港市佛山市福州市广州市贵阳市哈尔滨海口市邯郸市亳州市合肥市衡水市衡阳市

结构效应-253222-537240-6-458-64-5015822152-49-10-136-155-95480526-732-304-155

技术效应-1576-2302-1144-645-443-2948-986-2953-971-23-61-2553551-2152-147330828-4254-73-11454-348-394-150331-5440-666-10327-28917598-19-24064-100966

规模效应3505248516406945953290112249201592168813182488267814282677651710512458694843765-1175700143610428118516056385308451021069

城市开封市昆明市来宾市莱芜市临沂市龙岩市娄底市泸州市洛阳市马鞍山市茂名市绵阳市牡丹江市南昌市南京市南宁市南平市南通市宁波市攀枝花市平顶山市莆田市秦皇岛市青岛市日照市三门峡市三明市三亚市商丘市上饶市韶关市邵阳市沈阳市

结构效应-314584-6624279-124375472239-49-472338393-125211-21-997-31963161251-321-1261822-435-67-277206640-104-2881-1087

技术效应-31-17078161767-1640-322-2573-751-86-1328-81-147-772-542-816-274-328-1023-952-1804-7208-36635-4141-350-726-4088-239-2935-168-253-286-1052

规模效应3911715451430120277812193628100118475223039881528053343822127637122274895424573517114798043513720443797993453052

城市石家庄市双鸭山市苏州市四平市台州市泰安市唐山市天津市通辽市铜陵市潍坊市温州市无锡市武威市咸阳市湘潭市孝感市新乡市信阳市徐州市烟台市盐城市宜宾市宜春市肇庆市镇江市郑州市重庆市舟山市珠海市资阳市自贡市遵义市

结构效应-12-545-40933292-567224147576-734-6925-8769-1260-157135-472-132-213-165-544-2292-335-83-41819-163-222125-44-54-82109

技术效应-643-1589-20942-5457-571-41962616-3559-869-26923854-419-1450-292-90-163-169-454-269-431-7824172-254-2957-1446-1736-1968-243-80-892-531-524

规模效应-4682257266332640115240778164003172533958-185558393547151012014481174662182911182579715881121625336230802852441075693594

呼伦贝尔市-259惠州市吉安市济南市济宁市嘉兴市

105-96-57-1456401

嘉峪关市-32566江门市晋城市荆州市九江市

342-536012-930

的贡献率分别是-24%、-290%和415%。其中,石家庄和长春甚至出现工业能源消费

负增长,但两者的节能机制有着本质的区别。前者主要是由于工业增加值的负增长导致对工业能源需求量的减少,换言之,工业能源消费量的减少是以牺牲工业经济的代价换来的。这种方式不能被称为主动意义上的 节能!,不值得提倡。与石家庄恰好相反,长春

󰀁1期洪丽璇等:中国地级以上城市工业能源消费的增长󰀁89

的工业经济快速发展带动能源消费量的增长,但是其通过对产业结构的有效调整和技术进步取得很好的节能效果。在超大城市中,长春、沈阳、南京和无锡双管齐下的节能效果十分显著,同时也是所有超大城市中结构节能效应最有效的。其余城市大多数仅在技术效应的节能层面表现较好。例如北京、天津、青岛、广州、佛山和重庆,主要是通过技术进步来抑制其工业能源消费的增长。总的来说,工业经济的发展和规模的扩大是导致超大城市工业能源消费增长的主导因素,技术进步在很大程度上起到节能的作用;除个别城市外,超大城市的产业结构调整并未起到节能的作用。

表2󰀁样本中不同人口规模城市工业能源消费指数(2001~2006)

Tab󰀁2󰀁Indicesofindustrialenergyconsumptioninsamplecitiesofdifferentpopulationsizes(2001󰀂2006)

指标

2006年工业能源消费量(104t标准煤)2006年工业能耗强度(t标准煤/104元)2001~2006年工业能耗增长量(104t标准煤)2001~2006年结构效应(104t标准煤)结构效应贡献率(%)

2001~2006年技术效应(104t标准煤)技术效应贡献率(%)

2001~2006年规模效应(104t标准煤)规模效应贡献率(%)

超大城市19432󰀁02586-143-24-1703-2902432412

特大城市20974󰀁341056-439-42-3375-3204870461

大城市8385󰀁67258197-1499-5821738675

中等城市4784󰀁78264-544-206-2326-88131331187

小城市(<20万)4824󰀁1138510828-396-103674175

(>200万)(100~200万)(50~100万)(20~50万)

󰀁󰀁特大城市能源消费量平均增长约1056∃10t标准煤,结构效应、技术效应和规模效应的贡献率分别是-42%、-320%和461%。不同城市能源利用效率表现出明显差异,邯郸、唐山和包头等城市工业能耗突破8t标准煤/104元,而苏州工业能耗强度仅为0󰀁30t

4

标准煤/10元。2001~2006年,苏州工业经济增长的势头迅猛,规模效应导致工业能源

4

消费增长高达26633∃10t标准煤。另一方面,其技术效应也表现出惊人的成绩,通过技

4

术进步节约14324∃10t标准煤,说明苏州工业管理水平、技术创新程度等方面进步的速度和经济规模扩张的速度是相适应的。但大多数城市的结构效应和技术效应表现出不理想的局面,最典型的例子是惠州。惠州工业经济负增长导致工业能源消费量减少,但产业结构调整和技术效应反而导致工业能源消费量增长。产业结构不合理与技术落后很可能正是惠州工业经济发展停滞的重要原因。2001~2006年,特大城市工业经济发展导致能源消费量急剧增长,但大多数城市产业结构调整和技术进步力度不能与之适应,导致城市工业能源利用效率低下。

󰀁󰀁样本城市中,属于50~100万和20~50万的大中城市合计60个。通过分解这60个样本城市2001~2006年工业能源消费的变化量,结构效应、技术效应和规模效应的均值

444

分别是-253∃10t标准煤,-1899∃10t标准煤和2412∃10t标准煤。三个效应的贡献率达到-97%,-729%和926%。整体而言,大中城市的结构效应和技术效应均有效地抑制了由规模效应导致的工业能源消费量的增长。其中,济宁和平顶山2001~2006年工业能源消费的增长量分别是-1355∃104t标准煤和-1062∃104t标准煤,但导致这两个城市工业能源消费负增长的原因不完全相同。济宁由于工业经济规模扩大而导致能源消费4

󰀁90地󰀁󰀁理󰀁󰀁研󰀁󰀁究30卷

的增长量高达10428∃104t标准煤,但其通过产业结构调整和技术进步节约11783∃104t标准煤,结构效应和技术效应的节能贡献率分别是107%和762%。而平顶山的节能则完全是通过技术进步实现的。另外,晋城和铜陵这类资源型城市的规模效应非常惊人,均突破30000∃104t标准煤。令人欣慰的是,二者有意识地向职能多样化城市转型[33]、促进技术与经济发展配套,技术效应十分有效地抑制能源消费的增长。总的说来,大中型城市工业能源消费的规模效应巨大,技术效应和结构效应起到很好的节能效果。

󰀁󰀁由于统计资料的限制,本文搜集到可用于分解计算的20万人口以下的小城市总计6个。小城市之间的经济指标和工业能源消费量的差异巨大。例如,2006年鄂尔多斯和嘉峪关人均GDP均达到5万元以上,高于许多超大特大城市的经济发展水平,但亳州的人均GDP却仅相当于它们的10%。嘉峪关与防城港相比,前者的工业能源消费量是后者的21倍。从工业能源消费的分解来看,结构效应、技术效应和规模效应的贡献率分别是28%,-103%和175%。可见,小城市工业经济的发展相对缓慢,没有大规模地带动能源消费量的增长。与此同时,技术效应并不理想,说明小城市技术发展速度不能适应经济增长速度。另外,工业结构调整也未能实现能耗的降低,反而导致其升高。总的说来,小城市的工业经济发展速度缓慢,能源利用效率偏低。

󰀁󰀁通过前面的分析发现,20万人口规模以上的城市,结构效应和技术效应都表现出抑制工业能源消费增长的作用;随着城市人口规模的减少,其节能作用表现越显著。即大中城市的表现优于特大城市,而后者又优于超大城市。20万人口规模以下的小城市,重工业化的产业结构调整和低效的能源利用方式导致工业能源消费量大幅度增长。其中,20~50万人口规模的城市具有最佳的规模效益,即产业结构调整和技术进步力度与经济发展速度最匹配,没有导致工业能源消费量的急剧增长。超过这一人口规模范围的城市,其结构效应和技术效应的节能作用随着偏离20~50万人口规模程度的增加而减弱。但是,50万人口以上的城市的结构效应和技术效应节能作用要好于20万人口以下的城市。

󰀁󰀁值得一提的是,虽然超大规模城市结构效应和技术效应节能作用没有中等城市显著,但城市工业能源利用效率已经处于较高水平,人口和工业经济规模持续扩张不一定导致城市工业能源消费持续增长,北京是典型案例。1991~2007年,北京市区非农业人口从583󰀁19万增长为901󰀁96万,工业增加值翻了九倍,工业能源消费却体现出集聚的规模效应。通过分解发现,技术效应对工业能源消费增长量的变化起着决定性作用(图2)。1992~1993年,北京能源消费量增长2817∃104t标准煤,技术效应导致的能源增长量2745∃104t标准煤,其贡献率高达97󰀁4%。其中电力蒸汽热水生产和供应业部门单位产值能耗从1992年的5󰀁85t标准煤/10元增加为268󰀁84t标准煤/10元,直接导致该部门增加能源消费2794∃104t标准煤。1997~1998年,北京能源消费增长量-2197∃104t标准煤,技术效应导致的能源增长量-2557∃104t标准煤。直接原因是石油加工及炼焦业部门单位产值能耗从1997年505󰀁99t标准煤/104元降低为1998年20󰀁03t标准煤/104元,该部门节约的能源消费量高达1206∃10t标准煤。一个有意思的现象是,1991~1998年间北京能源消费增长量正负交替出现,且起伏较大,而1998年以后能源消费趋于零增长。可以从三个角度来解释这一现象:第一,技术效应滞后于新产品生产周期。为了适应市场需求,工业部门需要不断引入新产品。产品生产初期,部门整体单位产值能耗升高,导致能源消费量显著增加。一段时间后,通过技术进步,部门整体单位产值能耗降低,逐渐体现出节能效应。第二,北京的科研优势和技术实力不容小觑,能在短时间内迅速降低部门44

4

󰀁1期洪丽璇等:中国地级以上城市工业能源消费的增长󰀁91

单位产值能耗。第三,1991~1998年工业单位产值能耗平均值高达9󰀁5t标准煤/104元,各部门单位产值能耗均处于较高水平,技术进步节能潜力很大。而1999~2007年工业单位产值能耗平均值已降低至2󰀁79t标准煤/10元,技术节能空间急剧萎缩。这时即使引入新产品生产线,能源消费量也不会表现出明显反复。考虑到北京发达的第三产业,不难预测,其整体产业结构调整和技术进步的节能效应更加显著。

4

图2󰀁北京工业能源消费的分解(1991~2007)

Fig󰀁2󰀁DecompositionofindustrialenergyconsumptioninBeijing(1991󰀂2007)

5󰀁结论

󰀁󰀁(1)2001~2006年,中国重工业化程度的加深引致了新一轮的工业能源消费的高速

增长。在工业部门中,消费能源较多的产业是冶金工业、化学工业、建材工业等一些原材料型的部门。

󰀁󰀁(2)整体而言,规模效应是导致城市工业能源消费增长的主导因素,技术进步是抑制能源消费增长的重要手段,结构效应表现不显著。

󰀁󰀁(3)用单位产值能耗指标衡量,超大规模城市平均能源利用效率最高,其余规模组城市能源利用效率均处于较低水平。

󰀁󰀁(4)通过分解99个样本城市2001~2006年工业能源消费变化量发现,20~50万人口规模的中等城市具有最显著的结构效应、技术效应和规模效应。超过这一人口规模范围的城市,结构效应和技术效应的节能作用随着偏离20~50万人口规模程度的增加而减弱。但50万人口以上的城市的结构效应和技术效应节能作用要好于20万人口以下的城市。󰀁󰀁(5)对超大规模城市而言,人口和工业经济扩张不一定导致工业能源消费持续增长和低效的能源利用,关键是如何有效地发挥技术节能潜力。参考文献:

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GrowthsofindustrialenergyconsumptioninChina'sprefecture󰀂levelcities:Basedonthedatain2001󰀂2006

HONGLi󰀂xuan,LIANGJin󰀂she,CAIJian󰀂ming,ZHUANGLi

1

2

3

2

(1󰀁DepartmentofDevelopmentandPlanning,AalborgUniversity,Aalborg9220,Denmark;

2󰀁SchoolofGeography,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China;3󰀁InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,CAS,Beijing100101,China)

Abstract:Sincethe1980s,industrialenergyhasalwaysbeendominatingthenation'stotal

energyconsumption.Statisticsshowthatthetrendhasbeenstrengthenedbyfurtherin󰀂dustrializationofcitiesduringthepast30years.Hence,thispaperaimstoexplorethein󰀂terrelationshipsbetweenindustrialenergyconsumptionandurbandevelopment,andfindsanefficientmodeforurbandevelopmentfromtheperspectiveofenergyconsumption.Asimpleandpracticalmethodofenergydecompositionanalysisisproposedinthispaper.Thechangesofindustrialenergyconsumptionaredecomposedintoindustrialstructureeffect,technologicaleffectandeconomicscaleeffect.Basedonavailabledatafromstatisti󰀂calyearbooks,99prefecture󰀂levelcitiesofChinaarechosenassamplesandtheperiodspansfrom2001to2006.Theresultsshowthatthegrowingweightofheavyindustry,suchasmetallurgical,chemicalandbuildingmaterialindustries,hasledtoanewroundofindustrialenergyconsumptiongrowthduringthisperiod.Expandingeconomicscaleofcit󰀂iesisthemajorfactorforthesharpincreaseofindustrialenergyconsumption.Thead󰀂vancementoftechnologyhaseffectivelysuppressedindustrialenergydemandsincities,whiletheindustrialrestructuringhaslittleimpactonthechangesofindustrialenergycon󰀂sumption.Itisalsoindicatedthatcitieswiththepopulationsizeof20󰀂50millionhavethemosteffectiveindustrialstructureeffect,technologicaleffectandeconomicscaleeffect.Asthedeviationfromthepopulationsizeof20󰀂50millionincreases,citieshavelessefficientindustrialstructureeffectandtechnologicaleffectforenergyconservation.Butincreasinggrowthsofpopulationsizeandindustrialeconomywillnotdefinitelyleadtosharpgrowthsofindustrialenergyconsumptionandlowefficiencyofenergyutility,whichlargelyde󰀂pendsontheenergy󰀂savingeffectoftechnologicalpotential.TakingBeijingasanexample,itshighspeedsofindustrialandpopulationincreasesin1999󰀂2007weresustainedbyfasttechnicalprogressesandthusnearlyzerogrowthofindustrialenergyconsumption.Ontheotherhand,industrialenergyconsumptionperindustrialaddedvalueisusedasacomple󰀂mentaryparametertoreflectthedifferenceofenergyefficiencyamongvariousscalesofcit󰀂ies.Itissuggestedthatcitieswiththepopulationsizeabove200millionperformmuchhigherenergyefficiencythansmallercities.However,onecannotignoreindividualdiffer󰀂encesamongcities;theymightperformquitedifferentlyontheefficiencyofindustrialen󰀂ergyconsumptioneveninthesamepopulationsize.

Keywords:city;industrialenergyconsumption;decomposition