京津冀能源强度及其影响因素重心演变时空特征分析

王韶华，刘 琳，张 伟

(1.燕山大学 经济管理学院，河北 秦皇岛 066004； 2.东北大学秦皇岛分校 经济学院，河北 秦皇岛 066004)

一、引言

京津冀协同发展是“十九大”报告中关于“实施区域协调发展战略”的重要组成部分，推进绿色发展是京津冀协同发展的直接切入点，而构建高效的能源体系则是绿色发展的核心内容。中国政府将控制京津冀能源消费和能源消费强度纳入到国民经济和社会发展的中长期规划中，但该地区间经济发展极不均衡，因此为完成“双控”目标就必须在明确京津冀能源强度时空格局演变特征的前提下，制定有针对性的降耗措施。

关于能源强度的研究已经很多，从研究内容上看，主要包括：(1)能源强度的影响因素研究，已有研究主要通过分解方法、计量经济方法比较各因素的贡献，由于数据获取的时空差异，所得结论也不尽相同，但一般认为经济发展、能源消费总量、产业结构、能源消费结构、技术进步、能源价格、FDI等对能源强度的影响较大[1-8]；(2)能源强度的地区差异，已有研究主要集中在以按东中西三大区或分省份为单元对能源强度区域间差异、趋势及原因等展开分析[9-14]。随着京津冀协同发展上升为国家战略，针对京津冀地区的能源强度研究是当前及未来很长时期内的热点问题，但仅有的相关研究将京津冀作为一个整体进行分析，忽略了京津冀个体间经济发展、技术、能源强度等的差异性。因此，本文借鉴“核心-外围区”、“重心”等概念在明确京津冀个体对整体降耗贡献的差异性基础上，从区域重心空间位置推移的角度全面分析京津冀能源强度时空演变特征及其与影响因素间的内在关联，一方面可以确定进一步降低京津冀能源强度的关键因素，从而为京津冀降耗对策的动态调整提供理论依据；另一方面对推进京津冀协同降耗工作具有重要的指导作用。

二、研究方法及数据来源

(一)研究方法

1.降耗核心—外围区的判断

借鉴区域经济核心—外围区结构的分析思路，在此界定能源强度明显低于京津冀整体能源强度，对京津冀能源强度下降起帮助作用的地区为降耗拉动区，而能源强度高于京津冀整体能源强度，对京津冀能源强度下降起明显抑制作用的地区为降耗滞后区，处于二者之间的地区为降耗中间区。降耗拉动区、滞后区、中间区的判断用能源强度的标准化值为标准，计算公式为[15]236：

(1)

假定某地区的能源强度标准化值大于0.5，则为降耗拉动区；若小于-0.3，则为降耗滞后区；若在-0.3～0.5之间，则为降耗中间区。

2.区域重心空间位置推移的计算

借用物理学中重心的概念来表示能源强度及其影响因素在京津冀分布的时空分异特征。关于能源强度影响因素的研究已经很多，并且对能源消费总量、经济增长、产业结构、技术进步、FDI、工业增加值及工业能源强度等因素对能源强度的显著影响取得了共识[1-8]，其中经济增长用人均GDP表示，产业结构用第二产业比重表示，技术进步用专利申请授权数表示。

设Jj、Wj(j=1,2,3,4,5,6,7,8)分别表示能源强度重心、经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心、工业能源强度重心所在的经度和纬度[15],其中：

(2)

(3)

其中，Aij(j=1,2,3,4,5,6,7,8)分别表示京津冀13个市的能源强度、人均GDP、能源消费总量、第二产业比重、专利申请数、工业增加值、FDI和工业能源强度。

设区域重心移动距离为D，则有：

(4)

其中，ΔJ、ΔW表示区域重心的经度跨度和纬度跨度，为便于计算，假定每一经度所跨距离为86.4公里(由于京津冀各重心在北纬39°附近)，每一纬度所跨距离为111.2公里，则(ΔJ×86.4)表示区域重心在东西方向上移动距离；(ΔW×111.2)表示区域重心在南北方向上移动距离。

(二)数据收集与整理

基于数据可得性、全面性、代表性等原则，在此主要分析2007—2015年北京市、天津市两个直辖市及石家庄市、承德市、张家口市、秦皇岛市、唐山市、廊坊市、保定市、沧州市、衡水市、邢台市、邯郸市等河北省下辖的11个地级市的能源强度及其影响因素重心演变时空特征。

1.能源消费、GDP及能源强度

单位GDP能源消费，即为能源强度。2007—2015年北京市和天津市的能源消费和GDP等数据可分别通过《北京统计年鉴》和《天津统计年鉴》获得，为剔除价格变动的干扰，本文采用2005年不变价GDP计算能源强度。

2009-2016年《河北经济年鉴》给出了2008—2011年和2013—2015年各年份各市能源强度数据及较上一年的变动百分数，但并没有给出2007年和2012年的能源消费及能源强度数据，且2011年、2014年和2015年的能源强度是基于2010年不变价GDP得出，因此，需要通过历年《河北经济年鉴》获取地区生产总值指数，将其转化为2005年不变价GDP。2007年和2012年能源强度可通过2008年和2013年能源强度及变动百分数进行计算。河北省11个地级市的能源消费总量并没有统计，但可通过能源强度及GDP等数据计算获得。2007—2015年京津冀地区的能源强度数据如表1所示。

表1 2007—2015年京津冀地区的能源强度数据 单位：吨标准煤/万元

2.人口、第二产业比重、专利申请数、工业增加值、FDI及工业能源强度

北京市和天津市的第二产业比重、专利申请数、2005年不变价工业增加值、FDI、工业能源消费量、人口等数据可分别通过历年《北京统计年鉴》和《天津统计年鉴》直接或经简单计算后获得，其中天津市的专利申请数由历年《中国科技统计年鉴》获得。

河北省11个地级市的第二产业比重、专利申请数、2005年不变价工业增加值、FDI、人口等数据可通过历年《河北经济年鉴》直接或经简单计算后获得，其中2007年各市的专利申请数并没有统计，在此不予分析。 2008-2016年《河北经济年鉴》给出了2007-2015年各地级市工业能源强度较上一年增长的百分数，但只给出了2008-2010年的工业能源强度且只有2008年是基于2005年不变价工业增加值，在此基于2008年的工业能源强度及各年度较上一年的上升或下降百分数计算其他年份各市的工业能源强度。

三、结果分析

(一)京津冀能源强度的时空演变

如表1所示，2007-2015年北京市、天津市、石家庄市、张家口市、秦皇岛市、唐山市、邢台市和邯郸市的能源强度呈逐年下降态势，其中石家庄市、唐山市、张家口市年均下降率较高，分别为8.03%、7.78%、7.26%，承德市、廊坊市、保定市、沧州市、衡水市的能源强度均在2011年有了明显增加，增长幅度分别约为1.71%、74.05%、26.27%、50.98%、36.38%，从而导致京津冀整体能源强度在2011年上升了2.1%。2011年以后，除承德市能源强度在2014年增长了约17.87%外，其他地区的能源强度均呈逐年下降态势。

依据公式(1)可分别得到京津冀地区13个市的能源强度标准化值，按照降耗拉动区、降耗滞后区和降耗中间区的标准进行聚类分析，如表2所示。2007—2015年，只有北京市和天津市的能源强度标准化值稳定在0.5以上，成为京津冀地区的降耗拉动区。降耗滞后区由2007—2010年的6个市增加到2011—2015年的9个市。降耗中间区则由2007—2010年的5个市减少到2011—2015年的两个市，其中2007—2010年，降耗中间区的范围包括秦皇岛市、廊坊市、保定市、沧州市、衡水市，可见对京津冀降耗起促进作用的市主要位于京津冀中部地区。2011—2013年，廊坊市、沧州市、衡水市落入降耗滞后区，降耗滞后区明显东移，降耗中间区的范围只包括秦皇岛市和保定市。2014—2015年，秦皇岛市也落入降耗滞后区，衡水市又重新回到降耗中间区。

表2 2007—2015年京津冀地区能源强度降耗聚类分析

(二)京津冀能源强度及其影响因素重心演变的特征分析

根据公式(2)、(3)可分别得到2007—2015年京津冀能源强度重心、经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心、工业能源强度重心的移动轨迹，如图1所示。

1.总体演变分析

如图1所示，2007年京津冀能源强度重心大概位于保定市雄县龙湾镇，2008—2013年重心波动较频繁，总体上看主要向东、向南移动，2013年约位于廊坊市文安县大留镇，直线距离约为7.4公里。2014—2015年移动方向较明确，主要向东(8.13公里)、向北移动(14.48公里)，2015年能源强度重心大概位于廊坊市霸州市霸州镇，较2007年向东移动约10.4公里，向北移动约7.44公里，直接距离约为12.79公里。

2007年京津冀经济重心大概位于廊坊市霸州市信安镇，2008—2012年主要向东(1.96公里)、向南(3.26公里)移动，直线距离约为3.8公里。2013—2015年主要向西(0.81公里)、向南移动(0.84公里)，直线距离约为1.17公里，2015年大概位于廊坊市霸州市王庄子乡，较2007年经济重心向东移动约1.15公里，向南移动约4.1公里，直线距离约为4.26公里。

2007年京津冀能源消费重心大概位于廊坊市文安县大围河乡，2008—2013年它主要向东(3.92公里)、向南(2.27公里)移动，直线距离约为4.53公里。2014—2015年主要向东(3.7公里)、向北移动(6.23公里)，直线距离约为7.24公里，2015年大概位于廊坊市文安县大柳河镇，较2007年能源消费重心向东移动约7.62公里，向北移动约3.96公里，直线距离约为8.58公里。

2007年京津冀产业结构重心大概位于廊坊市文安县史各庄镇，2008—2009年主要向西(1.7公里)、向南(4.03公里)移动，2009年约位于廊坊市文安县大留镇，直线距离约为4.38公里。2010—2015年主要向东(2.22公里)、向北移动(2.76公里)，直线距离约为3.54公里，仍然位于大留镇，较2007年仅向东移动了约0.52公里，向南移动了约1.27公里，直线距离约1.38公里。

2008年京津冀技术重心大概位于北京市大兴区安定镇，2009—2015年其重心波动非常频繁，移动趋势并不明朗，但总体上是在向南移动，2015年技术重心位于河北省廊坊市广阳区九州镇，较2008年向南移动距离约为15.55公里。

2007年京津冀工业重心大概位于廊坊市文安县苏桥镇，2008—2015年移动轨迹呈不规则的“倒S”。2008年较2007年，向东移动了约1.52公里，向南移动了约1.47公里，直线距离约为2.12公里。2009—2010年主要向东(2.42公里)、向北移动(0.75公里)，直线距离约为2.53公里。2011—2015年主要向东(3.03公里)、向南(1.64公里)移动，2015年大概位于廊坊市文安县大柳河镇，较2007年工业重心向东移动约6.97公里，向南移动约2.36公里，直线距离约为7.36公里。

2007年京津冀FDI重心大概位于廊坊市安次区落垡镇，2008—2010年间主要向东(4.64公里)、向南(9.95公里)移动，2010年达到廊坊市安次区码头镇，直线距离约为10.98公里。2011—2013年主要向西(3.47公里)、向南移动(6.54公里)，2013年达到廊坊市安次区葛渔城镇，直线距离约为7.4公里，2015年主要向西、向北移动，又回到了廊坊市安次区码头镇。

2007年京津冀工业能源强度重心大概位于保定市雄县龙湾镇，2008—2015年移动轨迹呈不规则的“N”。2008—2011年主要向东(4.28公里)、向北(3.9公里)移动，2011年位于保定市雄县张岗乡，直线距离约为5.8公里。2012年较2011年主要向南移动了约6.15公里，又回到了龙湾镇。2013—2015年主要向东(3.47公里)、向北移动(3.81公里)，2015年工业能源强度重心约位于廊坊市霸州镇，较2007年向东移动约10.69公里，向北移动约1.57公里，直线距离约为10.81公里。

2.经度和纬度演变分析

经度演变分析。如图2所示，从经度上来看，2007—2015年，能源强度重心及其影响因素重心的变化并不显著，尤其是经济重心、技术重心、产业结构重心、FDI重心等的波动频繁但幅度较小，而工业重心、能源消费重心、工业能源强度重心、能源强度重心等总体上在向高经度缓慢移动，8年间分别向东移动了约0.08度、0.09度、0.12度、0.12度，直线距离分别约为6.97公里、7.62公里、10.69公里、10.4公里。可见，2007—2015年，京津冀的经济重心、技术重心、产业结构重心、FDI重心等在东西方向上的总体格局几乎稳定，而工业重心、能源消费重心、工业能源强度重心、能源强度重心等在东部的增长态势高于西部，或者说降低幅度低于西部。

图2 2007—2015年京津冀能源强度及其影响因素重心的经度变化

纬度演变分析。如图3所示，从纬度上来看，2007—2015年，能源强度重心及其影响因素重心的变化也较平缓，其在2007—2011年变化微弱，5年间仅向低纬度移动了约0.007度，2012年较2011年向低纬度移动了约0.06度，2014年和2015年有向高纬度移动的迹象，2014年较2013年向高纬度移动了约0.13度，2015年相对于2007年向北移动了仅约0.067度；经济重心在向低纬度缓慢移动，8年间向南移动了约0.037度；能源消费重心、产业结构重心、工业重心、工业能源强度等在不断地小幅度波动；技术重心虽然也有波动，但总体上在向低纬度移动，2015年较2008年向南移动了约0.14度；FDI重心在2007-2013年向低纬度移动趋势明显，2013年较2007年向南移动了约0.15度，直线距离约为16.49公里，但2014年和2015年有了明显向高纬度移动的迹象，2015年较2013年向北移动了约0.08度，较2007年仍然在南部。可见，2007—2015年，京津冀的能源消费重心、产业结构重心、工业重心、工业能源强度重心等在南北方向上的总体格局变化微弱，而南部的能源强度下降幅度自2014年开始明显高于北部。

图3 2007—2015年京津冀能源强度及其影响因素重心的纬度变化

综上所述，自京津冀协同发展上升为国家战略以来，即2014年以来，京津冀的经济重心、技术重心、产业结构重心主要向西、向南移动，廊坊、保定、衡水、邢台、石家庄等在2014年和2015年GDP平均增长率均在5%以上，明显高于其他东部和北部区域，尤其是廊坊市和保定市作为创新驱动发展示范区和科技研发基地，承接了部分京津的高新技术产业，与此相反，唐山市作为河北省“6643工程”的重点区域，2014年和2015年的GDP和工业增加值均在下降，加之承德市、张家口市在2015年的工业增加值较2014年下降了7%以上，使得工业重心主要向东、向南移动。能源强度重心、能源消费重心、工业能源强度重心主要向东、向北移动，可能的原因在于2014年在大部分地区能源消费下降的情况下，承德、张家口、秦皇岛的能源消费较上一年均有所增长，尤其是承德较2013年上升了约27.07%，从而使得这三个市在2014年和2015年能源强度平均下降率最低，均在5%以下，其中承德反而上升了7.37%。

3.能源强度重心与影响因素的关系分析

距离分析。根据公式(4)可分别得到京津冀能源强度重心与经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心及与工业能源强度重心间的直接距离，如表3所示。

2007—2013年，能源强度重心分别与经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心、工业能源强度重心间的直线距离变动趋势不明朗，变动幅度较小，其中与技术重心的直接距离最大，其次为FDI重心、经济重心、工业重心、能源消费重心、产业结构重心、工业能源强度重心。2013年以后，能源强度重心与其影响因素重心间的距离有较显著的变动，其中与技术重心、经济重心、能源消费重心、工业能源强度重心间的距离呈缩小趋势，与产业结构重心间的距离呈扩大趋势。可能的原因在于京津冀协同发展战略提出以来，石家庄、保定、廊坊等受益于京津技术扩散效应，高新技术产业发展迅速，经济发展较快，而唐山市在去产能的约束下，处于产业结构调整的“阵痛”中；承德、张家口、秦皇岛的能源消费总量较低，因此节能潜力较小。

表3 2007—2015年京津冀能源强度重心与其他重心的直线距离 单位：公里

相关分析。如表4所示，通过计算能源强度重心分别与经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心、工业能源强度重心等在经度上的相关系数可知，能源强度重心与能源消费重心的相关系数绝对值最大(0.961 5)，其次为工业能源强度重心(0.852 4)、工业重心(0.755 7)、产业结构重心(0.428 6)、经济重心(0.203 6)、FDI重心(0.173 9)、技术重心(-0.165 1)，其中能源强度重心与能源消费重心间存在着显著性正相关关系，与工业能源强度重心间存在着高度正相关关系，与工业重心间存在着中度正相关关系，而与产业结构重心、经济重心、FDI重心、技术重心间的相关关系微弱，可见能源消费重心、工业能源强度重心、工业重心等对京津冀能源强度重心向东移动起到了较强的推动作用。

表4 京津冀能源强度重心与其他重心在经纬度上的相关性

如表4所示，通过计算能源强度重心分别与经济重心、能源消费重心、产业结构重心、技术重心、工业重心、FDI重心、工业能源强度重心等在纬度上的相关系数可知，能源强度重心与能源消费重心的相关系数绝对值最大(0.940 9)，其次为工业能源强度重心(0.567 7)、产业结构重心(0.439 6)、FDI重心(0.281 8)、经济重心(-0.156 6)、工业重心(-0.082 4)、技术重心(0.058 5)，其中能源强度重心与能源消费重心间存在着显著性正相关关系，与工业能源强度重心间存在着中度正相关关系，而与产业结构重心、FDI重心、经济重心、工业重心、技术重心间的相关关系微弱，可见能源消费重心、工业能源强度重心等对京津冀能源强度重心向北移动起到了较强的推动作用。

四、结论及对策建议

在分析京津冀能源强度时空格局演变的基础上，利用重心模型分别从总体、经度和纬度等方面描述能源强度及其影响因素的重心演变轨迹，进而通过距离分析和相关分析揭示能源强度重心演变与其影响因素演变间的内在关联，得到如下结论。

第一，2007—2015年，京津冀整体及13个市的能源强度总体上呈下降趋势，其中北京市、天津市属于降耗拉动区；2007—2010年秦皇岛市、廊坊市、保定市、沧州市、衡水市属于降耗中间区；2011—2013年廊坊市、沧州市、衡水市落入降耗滞后区，能源强度重心向东南移动；2014—2015年秦皇岛市落入降耗滞后区，能源强度重心北移。

第二，从经度上看，2007—2015年，京津冀的经济重心、技术重心、产业结构重心、FDI重心等变化微弱，而能源强度重心、能源消费重心、工业重心、工业能源强度重心等均在向东移动。

第三，从纬度上看，京津冀的能源消费重心、产业结构重心、工业重心、工业能源强度重心等波动频繁且幅度较小，经济重心缓慢向南移动，2014年以后FDI重心和能源强度重心有向北移动迹象；能源消费重心、工业能源强度重心等对京津冀能源强度重心向北移动起了较强的推动作用。

综上所述，近年来京津冀经济重心和能源强度重心向反方向移动，东部各市能源强度下降速度低于西部，南部各市经济增长速度快于北部，为进一步降低京津冀能源强度，应从以下几个方面采取有针对性的行动：

1.因地制宜，重点降低北部各市能源强度。在京津冀协同降耗的统一部署下，廊坊、保定、衡水、邢台、石家庄等市的降耗工作均取得了良好进展，而承德、张家口、秦皇岛的能源消费出现了反复，且GDP增长缓慢。

2.抓住京津冀协同发展的机遇，加快工业化进程，降低经济增长对能源消费的依赖。承德、张家口、秦皇岛等市GDP增长缓慢的重要原因在于工业增加值增长出现了反复，可能的原因在于当地仍以重化工业为主，对能源的需求弹性较大，因此应重点淘汰传统高能耗产业，承接京津高新技术产业，同时稳步提高第三产业的主导地位。

3.加强清洁高效能源对煤炭的替代，通过技术创新提高能源利用效率。承德、张家口、秦皇岛等北方各市能源消费居高不下的另一个重要原因是冬季取暖等生活用能较大，因此一方面应通过完善天然气输送管道，加快天然气对煤炭的替代，另一方面应聚焦能源技术革新，提高能源效率。