中国高耗能行业产业集群的识别及测度

王腊芳，李细梦，王绍君

（湖南大学 经济与贸易学院，长沙 410079）

0 引言

高耗能产业一般指在经济活动过程中消耗大量能源，并产生大量废弃物和污染物的产业，它们主要集中在矿产业中的冶金(包括有色金属和钢铁)、化工、建材、火电等行业[1]。目前我国对高耗能行业并没有明确的划分，借鉴龚健健和沈可挺（2011）[2]的方法，作者采用实际能源消耗强度[3]来划分高耗能行业[4]。因此本文所指的高耗能行业主要包括黑色金属冶炼及压延加工业，非金属矿物制品业，化学原料及化学制品制造业，煤炭开采和洗选业，电力、热力的生产和供应业，石油加工、炼焦及核燃料加工业，黑色金属矿采选业，有色金属冶炼及压延加工业，有色金属矿采选业，石油和天然气开采业。

产业集群的识别是对产业集群是否存在进行确认，以及对其内部的产业联系进行分析，完整意义上的产业集群识别应包括产业集群的辨认、产业集群边界的确定和集群的产业分类等。由于产业集群具有共生性和互补性[5]，共生性指的是在某一产业链中的多个企业，它们都处于同一个生产环节，相互竞争又共同享用交通运输，政府扶持、融投资机构以及科学研究等支持部门的服务；互补性指的是生产消费部门上下游之间的链接，体现的是垂直型的投入产出关系。这些特性使得产业集群在经济体系中担任了一个供给与需求、消耗和提供的投入产出中心，其中，产业集群中的投入产出关系主要包括产业链中上下游的联系，以及各种服务对生产的支持。而投入产出关系中，直接产品消耗系数体系了产品的分工程度，反映了要素间的消耗；直接服务消耗系数反映的则是企业之间的竞争程度。鉴于此，本文从行业和区域两个维度，以历年投入产出表为基础，采用产业聚合度和产业集中度两个指标对高耗能产业集群进行综合识别。

1 高耗能行业产业集群识别过程：产业集合度视角

本文选取我国2002年、3005年、2007年以及2010年42部门投入产出表（或延长表），作为中国高耗能行业产业集群识别的基础数据，其他有关数据均来自于2002年，2005年，2007年及2010年中国统计年鉴及中国工业统计年鉴。

具体的识别过程主要借鉴朱英明（2006）[6]在研究中国产业集群化特征及发展模式中采用的三角形化方法，即根据各行业间的投入产出关系，将反映行业间联系的投入系数或产出系数的最大值置于下三角矩阵E中进行产业集群判别的方法[7]。高耗能行业产业集群识别的三角形化方法具体步骤如下：

（1）计算投入产出表的42行业间投入系数(bij和aji)和产出系数(aij和bji)：

其中，xij和xji分别为投入产出《基本流量表》的“中间使用和中间投入”部分，据此可得2007年行业间经济联系的投入系数矩阵(42×42)和产出系数矩阵(42x42）。

（2）选择能源消耗强度最大的“金属冶炼及压延加工业”为起始行业，将该行业置于三角矩阵中第二行的第一列和第一行的第二列中。

（3）在与“金属冶炼及压延加工业”存在投入产出关系的行业中进行最大值检索，得出投入或产出系数最大值(eij＞0.2)所对应的行业为“金属制品业”，将该产业置于第三行的第一列和第一行第三列。

（4）在与“金属制品业”存在投入产出关系的所有行业“(金属冶炼及压延加工业”除外)中检索最大值，得出投入或产出系数中的最大值(eij＞0.2)，再将此最大值和与“金属冶炼及压延加工业”存在投入产出关系的所有行业（“金属制品业”除外）的投入或产出系数中第二大系数值相比得出较大值，该较大值所对应和行业为“电气机械及器材制造业”，将该行业分别置于第四行的第一列和第一行第四列中。

（5）在与“电气机械及器材制造业”存在投入产出关系的所有行业“(金属冶炼及压延加工业”、“金属制品业”除外)中的投入或产出系数进行最大值检索(eij＞0.2)，再将该最大值与“金属冶炼及压延加工业”中除“金属制品业”、“电气机械及器材制造业”以及“金属制品业”中除“金属冶炼及压延加工业”、“电气机械及器材制造业”外的投入和产出系数的剩余最大值进行比较，得出较大值所对应的行业是“通用、专用设备制造业”。

（6）在填列行业的同时，将对应的最大系数填入下三角矩阵E中，再将矩阵E中其它两两行业间的投入产出系数最大值加以填充，相同行业间的联系系数值为0。

（7）重复以上过程，直到eij平均值开始下降为止或者相关投入系数或产出系数均小于0.2（其投入产出系数平均值如式（2）所示）。

其中，i，j=1，2，3...m，m是准产业集群中的行业个数。

此时，表格中的行业将构成一个准高耗能行业集群，而后将投入或产出系数很小的行业剔除，就可以得到所识别出来的高耗能行业产业集群。

计算结果显示，2002年，10个高耗能行业中存在5个产业集群，共涉及15个行业，分别为：化学工业-卫生、社会保障和社会福利业集群；石油加工、炼焦及核燃料加工业-石油和天然气开采业集群；非金属矿物制品业-建筑业-非金属矿采选业集群；煤炭开采和洗选业-电力、热力的生产和供应业-水的生产和供应业-燃气的生产和供应业集群；金属冶炼及压延加工业-金属矿采选业-废品废料-金属制品业-建筑业集群（见表1）。

2005年，10个高耗能行业中存在5个产业集群，共涉及19个行业，分别为：化学工业-电气机械及器材制造业集群；电力、热力的生产和供应业-水的生产和供应业-卫生、社会保障和社会福利业-教育事业集群；煤炭开采和洗选业-石油加工、炼焦及核燃料加工业-石油和天然气开采业-燃气生产和供应业集群；金属冶炼及压延加工业-金属矿采选业-废品废料-通用、专用设备制造业集群；非金属矿物制品业-建筑业-房地产业-金属制品-非金属矿物采选业集群。

2007年，在高耗能行业存在3个产业集群，共涉及17个产业分别为：石油加工、炼焦及核燃料加工业-石油和天然气开采业-燃气生产和供应业集群；非金属矿物制品业-建筑业-非金属矿及其他矿物采选业-化学工业-卫生、社会保障和社会福利业集群；金属冶炼及压延加工业-金属矿采选业-废品废料-金属制品业-电力机械及器材制造业-通用、专用设备制造业-电力、热力生产和供应业-水的生产和供应业-煤炭开采和洗选业集群。

2010年，高耗能产业集群中一共存在两个产业集群，分别为：石油加工、炼焦及核燃料加工业-石油和天然气开采业-煤炭开采和洗选业-电力、热力的生产和供应业-水利、环境和公共设施管理-水的生产和供应业-燃气的生产和供应业集群；金属冶炼及压延加工业-金属矿采选业-废品废料-非金属矿物制品业-非金属矿及其他矿采选业-建筑业-通用、专用设备制造业-金属制品业-仪器仪表及文化办公用机械制造业-研究与试验发展业-化学工业-卫生、社会保障和社会福利业-工艺品及其他制造业集群。

表1 2002年高耗能行业产业集群识别过程

2 产业聚合度结果分析

综上所述，可以明显看出我国高耗能行业产业集群呈现出两个特征，一是集群数量的减少，二是集群内产业数量的增加。从2002～2010年，高耗能行业内出现的集群数量变少了，由2002年的5个，2005年保持5个，2007年减少为3个，到2010年减少到仅有两个产业集群。各年份具体特点可阐述如下：

2002年，我国高耗能行业的产业集群中的产业链均较短，以化学工业为中心的产业集群中仅有两个行业，以石油加工、炼焦及核燃料加工业为中心的集群仅包含一个上游产业石油和天然气开采业集群，而没有形成较突出的下游产业，以及以非金属矿物制品业为主导的集群也只包含一个上游产业非金属矿采选业和一个下游产业建筑业。并且，高耗能产业集群集群主要围绕某一个产业发展，而没有形成网络状的产业链结构。

2005年，除了化学工业由于内部包含产业较多，产业内部投入消耗较多，其产业集群仍然维持两个产业之外，其余产业集群内均包含了5个左右产业，产业链的延长和成员间联系的紧密是产业集群发展的趋势之一。例如，在建筑业为主导的产业集群中，它的产业链得到了明显扩展，其下游产业房地产业和上游产业金属制品业也成为这个集群中的成员。

2007年，集群数量开始减少，首先，建筑业主导产业集群和化学工业产业集群发生了融合，体现了我国高耗能行业良性发展的态势，也说明了产业间的资源能源的相互利用的趋势，化工产业所产生的大量废渣可以通过建材产业来消化吸收；同时2002年和2005年，建筑业在其产业集群中的主导地位十分明显，但是在2007年的集群中，网络式产业链得到了发展，非金属矿及其他矿物采选业在产业集群中的贡献也较为明显；金属冶炼及压延加工业在其产业集群中的主导地位仍然十分明显，其上游产业金属矿采选业、废品废料和下游产业金属制品业、电力机械及器材制造业、通用、专用设备制造业仍然是集群的主要产业，并产生了较大的贡献。但与此同时，电力、热力生产和供应业、水的生产和供应业以及煤炭开采和洗选业本来分属于其他产业集群的产业，由于电力、热力生产和供应业对金属矿采选业的投入而成为集群中的成员，这体现了煤电、金属器材制造业之间的互动，逐渐形成一个较大规模的产业链的循环模式。

2010年，在我国高耗能行业中虽仅存在两个产业集群，集群数量的进一步减少，但集群内的产业明显增多，产业链明显变长，而且逐渐呈现出网络式发展，而不仅仅是围绕某一个行业形成单一的产业链条。

上述测算指出了2002年以来，中国高耗能行业存在的产业集群情况，但并没有指出其产业集群的程度差异。为此，接下来以测算区位熵的方法，对2010年所识别出来的2个产业集群进行补充分析，借以对2010年所鉴别的2个产业集群的专业化程度进行对比。

3 产业集中度：区位熵指数

区位熵计算公式表示如下：

其中，eij为j地区i产业的工业产值。区位熵指数大于1的地区通常被认为该产业专业化程度较为明显，尤其当区位熵指数大于1.2时，说明当地专业化程度出现一个“亮点”[8]。区位熵指数越高，则说明该产业集群的地方专业化程度越强[9]，而若该值小于1，则说明该产业的专业化程度较差，低于全国平均水平。在计算中，本文据此对2010年识别的两个产业集群进行区位熵测算，计算所使用的数据来自于《中国统计年鉴》、《中国工业统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》的相关年份。结果可归纳如下：

（1）油气-煤炭-电力热力的生产集群。

在该集群中占主导地位的行业主要是石油加工、炼焦及核燃料加工业，石油和天然气开采业，煤炭开采和洗选业，以及电力、热力的生产和供应业等四个行业，涵盖了我国最主要几个能源行业，其中石油和天然气开采业，煤炭开采和洗选业为上游产业，为其下游产业石油加工、炼焦及核燃料加工业和电力、热力的生产和供应业提供必需的能源，其产业关联度非常高。从图1可知，2010年与2011年煤电油气集群的区位熵值几乎完全重合，基本没有发生变化，在一定程度上说明油气-煤炭-电力热力生产集群的专业化程度已处于一个相对稳定的状态，这对于那些专业化程度还较低的地区并不是一个好现象。

30个地区包含4个梯队：区位熵值超过1.2的省份共13个，分别为山西、新疆、宁、甘肃、陕西、内蒙古、黑龙江、天津、青海、贵州、山东、海南和辽宁。其中，山西、新疆、宁夏、甘肃和陕西五省的区位熵值超过了2（视为第一梯队），分别为3.4544、2.3433、2.1411、2.0676和2.0263，大部分地区（4个地区）位于我国西北地区，说明是西北地区是油气煤电集群最主要的聚集区域，专业化程度很高，集群的形成主要依托当地丰富的煤炭、石油、天然气等资源储量，属于资源导向性集群；余下8个地区属于第二梯队，区位熵值位于1.2和2之间，专业化程度虽不如第一梯队，但要远高于全国平均水平。区位熵值小于1.2的地区有17个，其中1到1.2之间有3个，视为第三梯队，说明这3个地区该产业集群具备高于全国平均水平的专业化程度，但还达不到“亮点”的程度，专业化程度有待继续提高；剩余14个为第四梯队，反映出这些地区该产业的专业化程度还不高，未来应重点关注。

图1 2010～2011年煤电油气集群区位熵值

（2）钢铁-建筑-制造-化工集群。

这个集群中的行业涉及了我国国民经济中的各个方面，体现了冶金、化工、建材产业的协调发展，原有的产业链实现纵向闭合，又在各产业之间形成了横向联合关系，从而形成了很多的网络节点，也显示了高耗能内部正在形成一个规模较大的网络状循环经济发展模型。从图2可以看出，总体上，该集群区位熵2010年和2011年基本保持不变，仅有个别省份发生变化，例如海南的区位熵值由2010年的1.0530下降到了2011年的0.3255；青海的区位熵值由2010年的1.8137下降到2011年的1.0903，但是由于其集群产值非常少，2010年在整个产业集群产值的比重分别为0.3%和0.4%，2011年比重分别为0.2%和0.3%，所以虽然产值略有下降，但是基本上对整个集群的发展不会造成影响。

和油气-煤炭-电力热力集群相比，4个梯队有明显不同：区位熵值超过2的地区有0个（第一梯队）；区位熵值超过1.2的省份共6个，分别是辽宁、河北、江苏、山东、江西和河南（视为第二梯队），总体来说主要分别在我国中部及东部地区，其专业化程度已远高于全国平均水平。同样的，这几个省份正是我国铁矿石比较丰富的省份，比如辽宁的鞍山矿区，河北省宣化、迁安和邯郸等地，安徽省芜湖至江苏南京一带的凹山，南山、姑山、桃冲、梅山、凤凰山等矿山，河南的安阳等地。区位熵值位于1和1.2之间有4各地区，分别为天津、安徽、湖南和青海（视为第三梯队），这些产业集群也高于全国平均水平的专业化程度，但还不是“亮点”，专业化程度有待继续提高；余下地区的区位熵值都小于1（视为第四梯队），尤其是江苏、江西、湖北和重庆于0.5偏下，前述产业的专业化程度特别低。

图2 2010～2011年钢铁-建筑-制造-化工集群区位熵值

（3）对比分析。

从上文分析可以看出，我国高耗能行业产业集群属于资源导向型集群，对资源能源的依赖性很大，同时对当地基础设施，交通状况，配套设施的要求也很高，发展规模经济十分有利。如图3所示，从区域分布看，两个产业集群区域分布格局迥异，油气-煤炭-电力热力的生产集群主要是分布在我国东北，西北以及华中地区，这些地方的煤炭，石油，天然气都十分丰富；而钢铁-建筑-制造-化工集群则主要分别在环渤海地区，以及部分中部省份，这些地区除了蕴含丰富的矿产资源外，人力资源也非常丰富，劳动力成本较低，基础设施和交通状况相对来说也更好。很重要的是，油气-煤炭-电力热力生产集群的区位熵值水平整体高于钢铁-建筑-制造-化工集群：钢铁-建筑-制造-化工集群没有第一梯队，其第二梯队的地区数量和区位商值都少于油气-煤炭-电力热力生产集群的值，虽然两者第三梯队较接近，但钢铁-建筑-制造-化工集群的第四梯队成员数量多，且区位商值更低。这说明在全国范围内，油气-煤炭-电力热力生产集群的聚集水平较高，集群内产业的投入产出关系更加紧密，整体专业化程度也更高。

4 结论

本文以实际能源消耗强度大于1为基准，界定我国的高能耗行业为黑色金属冶炼及压延加工业，非金属矿物制品业，化学原料及化学制品制造业，煤炭开采和洗选业，电力、热力的生产和供应业，石油加工、炼焦及核燃料加工业，非金属矿采选业，有色金属冶炼及压延加工业，黑色金属矿采选业，以及石油和天然气开采业共10个行业。

图3 高耗能行业产业集群区位熵对比图

基于2002年、2005年（延长表）、2007年以及2010年（延长表）的中国投入产出表，本文识别了我国高耗能行业中包含的产业集群和各集群中蕴含的产业链关系。主要结论显示，我国高耗能行业产业集群呈现出两个特征，一是集群数量的减少，二是集群内产业数量的增加，产业链持续延伸。从2002年至2010年，识别出的高耗能产业集群数量分别为5个，5个，3个以及2个，同时，集群内的产业数量在增加，产业链明显延长，高耗能行业中的产业之间的联系在逐渐加强，正在逐步形成较大规模的产业链循环，钢铁、化工、建材、煤炭等行业互动增强。

最后，为了进一步指出中国高耗能行业产业集群的聚集程度的差异，本文对2010年识别出的油气-煤炭-电力热力集群与钢铁-建筑-制造-化工集群分别进行区位熵指数测算。结果表明，高耗能行业趋于分布在能源资源较为丰富的地区，依托当地丰富的自然资源进行开发，同时对当地基础设施，交通状况，配套设施的要求也很高。从这两个集群的区域分布来看，前者主要是分布在我国东北，西北以及华中地区，后者主要分布在环渤海地区以及部分中部省份，其分布区域都是各自矿产能源比较丰富的省份。从区位商值的对比来看，油气-煤炭-电力热力集群在各省的专业化程度整体高于钢铁-建筑-制造-化工集群，说明油气-煤炭-电力热力集群内部的产业联系更紧密，一体化程度更高。

[1]郑季良，陈卫萍，陈志芳.云南高耗能产业循环经济发展战略分析[J].科技管理研究，2008，(8).

[2]龚健健，沈可挺.中国高耗能产业及其环境污染的区域分布——基于省际动态面板数据的分析[J].数量经济技术经济研究，2011,（2）.

[3]刘畅，孔宪丽，高铁梅.中国能源消耗强度变动机制与价格非对称效应研究——基于结构VEC模型的计量分析[J].中国工业经济，2009，(3).

[4]郭静.中国高耗能行业产业集群的识别及影响因素分析[D].长沙：湖南大学，2014.

[5]产业集群的识别标准、集聚度和绩效评价研究.来自于http://www.docin.com/p-251999274.html

[6]朱英明.产业的集群化特征与集群式发展研究——基于中国投入产出的方法[J].数量经济技术经济研究,2006,)9).

[7]孙慧,李小双,李苑.产业集群识别方法综合使用及其实证分析[J].科技进步与对策,2011,(21).