中部地区能源强度对外资开放度空间响应研究

薛慧芳,和晨阳

(1.太原学院 管理系，山西 太原 030032;2.太原学院 财经系，山西 太原 030032)

图1 中国、世界及美国单位GDP能源使用量

改革开放以来，我国的能源消费水平虽呈现快速下降趋势，但却始终高于世界平均水平(图1)，中部6省的能源强度更是远高于全国平均水平(图2)，提高中部地区的能源利用效率对降低全国能源强度的整体水平，完成国家提出的构建绿色低碳的全球能源治理格局意义重大[1]。国内学者通过分解能源效率的影响因素，从能源价格[2-5]、产业结构变动[6, 7]、技术进步[8-11]、外商直接投资(FDI)[12-17]和工业化[18-20]等方向寻找降低能源强度的有效途径，其中外商直接投资是近年来理论界的研究热点。

关于外商直接投资与能源强度的关系，大部分学者研究表明外商直接投资起到了降低当地能源强度的作用，研究从全国层面[17, 21-23]到东中西三大地带比较[24, 25]，或者是从省际层面[26]对二者的关系直接论证；还有学者通过划分市场[27, 28]、环境分区[29]等方式来讨论外商投资对能源强度的效应，认为那些市场化程度高或者环境规制好的区域外商直接投资可以有效降低能源强度。但也有些学者否认“FDI降低东道国能源强度”的能源经济学假说，比如刘海云等认为由于地方政府只追求经济的快速发展而竞相引入FDI，这种简单粗暴的引资方式加大了中国的碳排放强度；[30]丁锋等也认为FDI的技术溢出效应对我国的能源强度下降并不显著，因此在吸引FDI时应关注国外先进的节能减排等技术的引进。[31]由此可见由于研究区域的差异、变量选取范围及实证分析方法的不同，关于“引进外商直接投资降低能源强度”的结论学者观点并非完全一致。此外，随着我国中部崛起战略和区域协调发展战略(1)区域协调发展战略是中共十六届三中全会提出的“五个统筹”之一。具体内容为： 积极推进西部大开发，振兴东北地区等老工业基地，促进中部地区崛起，鼓励东部地区率先发展，继续发挥各个地区的优势和积极性，通过健全市场机制、合作机制、互助机制、扶持机制，逐步扭转区域发展差距拉大的趋势，形成东中西相互促进、优势互补、共同发展的新格局。的不断推进，中部地区作为东部产业和外商直接投资转移的重要承接地，外资进入水平不断提高，2018年其实际利用外资占全国当年利用外资额的58%，增速远高于全国平均水平[32]，因此探究我国中部地区的外商直接投资与能源强度的时空变化格局态势及FDI对能源强度的作用，一方面可以为能源经济学假说提供国内区域一级研究层面的研究结论；另一方面结合中部地区所处的工业化发展阶段，以及中部地区资源型城市占比较高、能源与经济发展之间的矛盾尤为突出、研究针对利用外资降低中部地区区域经济发展中的能耗问题，也可为中部地区经济发展的节能降耗问题提供新的思路与实践指导。本研究在分析外商直接投资对能源强度的作用关系时利用空间分析的方式，可以同时探索外商直接投资的空间分布格局及外商直接投资从空间视角对中部地区能源强度的作用效果，对中部地区制定合理的招商引资政策，以及促进地方能源效率的提高都具有重要意义。

图2 中部6省、全区域平均及全国平均能源强度

一、研究区域、变量及研究方法

(一)研究区域与数据来源

本研究选取的研究区域为中部地区6个省份，根据《中国统计年鉴》，中部6省自2011年起设置地级市共80个(不包括湖南省、湖北省二省自治州)，其中山西省11个，河南省17个，湖北省12个，湖南省13个，安徽省16个，江西省11个[33]。研究中各地市数据主要来源于国研网统计数据库[34]、EPS统计数据库[35]以及各省历年统计年鉴，80个地级市的数据均为全市范围数据值。空间数据的采集处理来自1:7 000 000地质云数据库(http://geocloud.cgs.gov.cn/)。

(二)变量说明

1.外资开放度。外资开放度可以比较不同经济体量区域之间外商直接投资的水平，是学界度量地区外商直接投资的科学表达[28，36-37]。外资开放度具体为各地区各年实际利用外资总额与当地当年生产总值之比，表示单位GDP利用或吸引的外资总额，由于计算结果是比值便于在不同年份、不同区域之间进行科学比较。在各地统计年鉴中实际利用外资总额单位为万美元，因此研究统一采用《中国统计年鉴》当年全国美元兑人民币平均汇率将各地美元值换算成人民币值。

2.能源强度。在能源经济学中，常用能源强度来代替某个地区的能源利用效率[12]，不过二者意义正好相反，能源强度高的地区能源利用效率反而比较低。能源强度的表达式是各地市当年能源消费总量与其当年生产总值的比值，也即各地单位GDP的能源消费数量。本研究主要是针对各地能源强度的空间分析，以横向区域比较为主，因此这里的GDP统一为各地当年GDP表示。

3.交互作用变量。鉴于外商直接投资对能源强度的作用关系尚无定论，综合外商直接投资理论与能源经济学的原理，结合已有研究[38-40]并根据数据的可获取性，研究选取地区人均GDP作为地区经济发展水平的替代变量，第二产业占GDP的比重代表城市的工业结构变化，第三产业占GDP的比重代表产业结构升级的水平。在外商直接投资理论中，外商直接投资进入东道国，一方面弥补当地资金不足问题促进地区经济发展，另一方面通过技术示范及溢出效应提高当地技术水平，进而推动产业结构升级；在能源经济学中，能源强度与地区经济发展关系密切，会随着经济的发展呈现倒U型发展态势，同时工业结构降级会直接降低能源消费的强度，而产业结构的升级会降低能源消费的强度。因此将工业结构变化、产业结构升级、城市经济水平设为交互变量，考度中部地区外资开放度对能源强度作用的切入点。

(三)研究方法

1.ESDA。探索性空间数据分析(Exploratory Spatial Data Analysis)模型是通过刻画区内研究变量的空间分布，揭示空间集聚或分异及其显著性[41,42]。本文运用全局空间自相关指数(Moran’sI)、局部空间自相关指数(Local Indicators of Spatial Association，LISA)来描述中部地区80个地级市外资开放度与能源强度二者的空间集聚形态，分析能源强度对外资开放度的空间响应的直观形态。

Moran’sI的表达式为 ：

(1)

(2)

式中：Zi、Zj是变量值的标准化取值，Wij是空间权重矩阵的任一值。根据Ii值的结果可将区域划分为High-High(高-高)、Low-Low(低-低)、High-Low(高-低)、Low-High(低-高)四种类型，HH或LL为高值或低值局部集聚；而HL或LH则代表局部分异。

2.地理探测器。地理探测器可以探测变量的空间分异性及其对研究对象空间分布的解释力，还能探测两因子交互作用对因变量的解释力，其优势在于对因子共线性免疫[43]，在研究变量的交互作用时不必特别分析变量之间的共线性关系。借助此方法在ESDA模型直观分析的基础上可进一步探测中部地区外商直接投资对能源效率的作用程度，并且可以探究外资开放度与地区产业结构及经济发展水平对能源强度的交互作用结果，分析FDI对中部地区能源效率的作用机理，此外通过对中部地区城市的资源型属性分组后的探测力值分析，可以为中部地区FDI对能源效率的作用机理提供对比性结果。影响结果的地理探测力值可表示为：

(3)

二、外资开放度与能源强度的总体特征分析

2011—2017年间，中部各省外资开放度以波动上升为主，但利用外资水平各省之间差距明显(表1)；能源强度以持续下降为趋势，省际间差异较大。从变异系数看，外资开放度与能源强度的变异系数均呈现扩大的态势，外资开放度的变异系数高于能源强度。意味着中部地区外商直接投资与能源强度的空间分异性均表现为省际之间进一步扩大的趋势，外资开放度的空间分异程度高于能源强度的空间分异程度。

从省际整体水平看，比较2011—2017年各省外资开放度的7年平均值发现，各省外资开放度从大到小顺序：安徽省>江西省>河南省>湖南省>湖北省>山西省，其中外资开放度最高的省份为安徽省和江西省，其均值为0.3以上，外资开放度居中的省份为河南省和湖南省，其均值在0.2以上，外资开放度最低的省份湖北省和山西省，其均值为0.1附近。外资开放度平均水平最高的安徽省和江西省，其地理位置位于中部地区的东边缘，靠近全国外资开放程度最高的东部沿海省份，有着天然的地域优势，因而接受外资的辐射作用较强。从年度变化看，2011年以来中部地区引进外资呈现快速稳定上升趋势的是湖南省；安徽省外资开放度在2015年之前增速较快，2015年之后增速有所下降；江西省在2015年出现V型反转，2015年之后外资开放度增速加快。而河南省、湖北省、山西省在2017年都出现外资开放度下跌现象，其中山西省降幅最大。

表1 中部各省外资开放度和能源强度均值与变异系数(2011—2017年)

与外资开放度的波动上升的变化情况相反，2011年以来6省能源强度全部呈现逐年降低的良好态势(表1)。从省际整体能源强度水平比较发现，6省能源强度均值从小到大的顺序为：江西省<安徽省<河南省<湖南省<湖北省<山西省，其中山西省的能源强度值远高于其他省份，为1.633，其余各省能源强度均值均低于1，湖北省的能源强度均值接近于1。从排序结果看，除去江西、安徽的顺序略有出入外，能源强度增大的顺序与外资开放度减小的顺序完全吻合。从年度变化看，2011年以来能源强度下降幅度最大的省份是湖北省、安徽省，能源强度分别下降0.309、0.307，降幅最小的是江西省，但其能源强度在省际之间处于最低水平；2011—2017年能源强度降低率最高的省份是安徽省、河南省，其降低率分别为54.84%、46.57%，而降低率最小的山西省在7年间能源强度只降低了18.88%。

借助ArcGIS的自然断点分类将80个地级市7年外资开放度与能源强度的均值分为5个层级，可以更清晰地看到中部各地市接受外商投资的水平与能源利用的效率的空间格局。如图3中所示，中部地区外资开放度与能源强度表现出显著的空间分异特征。外资开放度的空间分异格局表现为“东南高，西北低”，而能源强度正好与其相反呈“西北高，东南低”的互补性格局。通过空间分析可以初步判断中部地区能源强度对外资开放度存在响应关系，这与很多学者的研究结果一致[16，17，45]。

图3 80个地级市外资开放度与能源强度2011—2017年均值

三、外资开放度与能源强度的空间动态格局

从全局相关性结果可以看出，各年份外资开放度与能源强度的Moran’sI均为正值且显著(表2)，并且能源强度的集聚程度与显著性远高于外资开放度的集聚程度。从Moran’sI值的变化情况看，2011—2017 年外资开放度的Moran’sI值呈先下降后上升的趋势，2017年的Moran’sI值低于2011年的Moran’sI值，显示出外资开放度的集聚趋势没有得到高度发展，外资开放度相近的地市的集聚程度并没有增强。能源强度的Moran’sI值整体上呈不断增大的趋势，能源强度相近地市在空间上的集聚程度不断增强，相邻地市能源强度的空间差异程度不断减小。

表2 外资开放度与能源强度的 Moran’s I值

根据研究的结果，本文选取了3个年份的空间局部自相关LISA图(2011、2014、2017)，通过空间局部自相关结果可以进一步直观了解外资开放度与能源强度在中部地区的集聚态势(图4)。2011年外资集聚在东部安徽省的皖江城市带(包括合肥市、宣城市、滁州市、马鞍山市、芜湖市、铜陵市)和江西省的环鄱阳湖城市群周边(新余市、吉安市、上饶市、宜春市)共10个外资开放度高-高集聚城市；2014年外资开放度的高-高集聚区收缩范围只剩下皖江城市带(合肥市、马鞍山市、宣城市、滁州市)的4个城市；2017年在此基础上，恢复高-高集聚的是新余市、宜春市2市，共6个高-高集聚城市。2011年以来中部地区受到国际经济发展大背景低迷的影响，外商直接投资的集聚城市数先降后升，外资集聚的高-高类型区始终分布在安徽、江西二省的两大城市群周围，并未辐射到更远的区域。外资开放度的低-低集聚区2011年的9个城市，主要分布在山西的吕梁、长治，河南的信阳、湖北的宜昌、襄阳、荆门，湖南的常德、张家界、怀化；2014年减少了山西的吕梁、长治，变为山西临汾，增加了湖南岳阳，总数目没变化；2017年增加了湖北黄冈，山西减少了临汾，增加了太原、大同、阳泉、朔州、忻州、吕梁、晋中7个中北部城市，总数增加7个，共15个低-低集聚型城市。2011年以来，外资开放度低-低集聚的城市数有上升趋势，中部地区外资开放度的集聚质量有降低现象。综上分析，外资开放度高-高集聚的省份为安徽、江西二省，外资开放度低-低集聚的省份为山西、河南、湖北、湖南，这与之前分析的外资开放度呈现“东南高、西北低”的空间格局一致。究其原因，除去国际经济环境的发展背景影响之外，外商直接投资在中部地区自2011年以来没有形成向西北扩散，主要原因在于当前中部各省之间仍处在分隔大于合作的阶段，经济联系较弱，从而减弱了空间上外商直接投资由东南向西北方向扩散的地域通道作用力。

图4 2011—2017年外资开放度LISA图

基于外商直接投资对能源强度的直接作用原理，在空间上外资开放度的高-高集聚区域对应的应该为能源强度的低-低集聚区域，2011—2017年之间能源强度的低-低集聚区主要分布在江西、安徽、河南，与外资开放度的省际呼应性较强，城际呼应性较弱。2011年能源强度的低-低集聚区为：安徽阜阳，江西南昌、景德镇、鹰潭、上饶，其中上饶为外资开放度的高-高集聚区，河南开封、驻马店，共7个城市；2014年能源强度的低-低集聚区进一步缩小范围到江西省，增加了江西赣州，减少了安徽、河南城市，共5个城市；2017年能源强度的低-低集聚区减少了江西赣州，增加了河南开封、商丘，共6个城市。2011年以来能源强度的低-低集聚城市数目变化微弱，主要城市集中在江西省，河南省的低-低集聚城市在2014年消失后，2017年由驻马店变为商丘，而开封依然保持，安徽的阜阳在2015年再次成为低-低集聚区之后退出。能源强度的高-高集聚区2011年以来全部在山西省(图5)。2011年山西省11个地级市中有9个均为能源强度高值集聚区，只有忻州市、运城市不属于集聚区，2014年之后，山西省11个地级市全部成为能源强度的高值区。对照外资开放度LISA图(图4)，外资开放度的低-低集聚城市到2017年进一步扩大，其中有7个城市属于山西省(太原市、晋中市、大同市、朔州市、忻州市、阳泉市、吕梁市)，同年度的外商投资低-低集聚区共15个城市，山西省的城市占比将近一半。山西省能源强度高并非由于外商投资水平低而引起，其作为能源大省由来已久，特殊的资源结构一直对其能源强度深有影响，但应该看到山西省引入外资水平呈现出来的低-低集聚现象，不利于其利用外资及其带来的先进技术。

图5 2011—2017年山西省能源强度LISA图

综上，FDI高值集聚区主要集中于安徽、江西二省，而能源强度的低值集聚区主要集中在江西省；FDI低值集聚区在山西、河南、湖北、湖南等省均有分布，而能源强度的高值集聚区集中分布在山西省，进一步推断FDI在空间上的集聚有利于改善中部地区的能源消费强度，但其作用力度有限。

四、能源强度对外资开放度等因素的响应

地理探测器的基本原理为探测能源强度对外商直接投资的响应程度提供基本依据，假如探测值高，说明外资开放度与能源强度的空间分异具有相对一致性，意味着能源强度对外资开放度的响应程度就高。地理探测器的优势在于对于变量之间的多重共线性有免疫作用，因此在进行探测时多变量交互作用的结果可靠。借助SPSS23软件的两部聚类功能将各自变量转换为类型变量，运用地理探测其软件进行分析得到表3。

表3 能源强度对外资开放度及与交互变量的交互响应程度

2011年以来能源强度对外资开放度的响应程度总体表现为较低水平，但外商直接投资对能源强度的作用呈M型波动上升趋势(表3)。2011年中部地区能源强度对外资开放度的响应程度最低，探测结果显示当年中部地区的外资开放度只能解释4.52%的能源强度水平，这说明2011年中部地区外商直接投资对于能源强度的作用程度非常微弱。2012年之后，外资开放度对能源强度的作用力有较大提高，能源强度对外资开放度的解释力超过2011年的一倍多，外资开放度能解释10.45%的能源强度。2013年能源强度对外资开放度的响应程度比2011年翻了两番，探测力值达到较高水平为16.08%。2014年之后外资开放度对能源强度的作用程度有所下降，但到2016年能源强度对外资开放度的响应程度出现快速增长，达到近年来最高值，外资商直接投资对中部地区的能源强度的解释力达到16.47%，接近2011年解释力的4倍。2017年探测力值又有所下降，低于2016年的水平，但高于2015年的水平。由此可见，尽管在中部地区能源强度对外资开放度的响应程度还比较低，但随着外资流入水平的增加，外商直接投资对当地能源强度的作用程度在波动中增强。

从外商直接投资与产业结构的交互作用结果来看，交互作用后的能源强度的响应力q值均显著提高(表3)，表现为双因子增强型，交互作用的结果大于各变量单独作用结果之和。2011年以来，外资开放度与第二产业对能源强度的交互作用力呈W型波动上升趋势，与第三产业的交互作用力呈N型波动上升趋势，这与之前外资开放度对能源强度单独作用时的上升趋势相似，探测结果的两个高值年份均为2013年和2016年，但交互作用的q值远高于外商直接投资单独作用时的q值。与人均GDP交互的结果虽然低于产业结构，但也提高了q值，2016年的q值大大提高，与第三产业交互结果值相同，这说明当把FDI与产业结构和经济发展结合在一起时，对能源强度的解释度大大提升了。综上可得，由于外商直接投资在中部选择投资区位时更倾向于经济发展水平较高、市场条件好、产业结构水平较高的东南部，因此对于该类型区能源强度的降低作用显著，也即外资开放度与产业结构、人均GDP交互作用的探测力q值大大提高的原因；而西北部由于外资进入水平较低，外商直接投资对能源强度的降低还未发挥有效作用，从而拉低了中部地区外商直接投资对于能源强度的整体作用力，这也是外商直接投资在全区层面单独作用时探测力q值较小的原因。

五、结论

(一)中部地区外商直接投资与能源利用效率的空间格局均呈现出“东南高、西北低”的总体特征。2011年以来，外商直接投资水平在中部各省表现为波动上升的总体趋势，但山西省2017年外资开放度下降明显。尽管2014年外商投资的高值集聚范围有所收缩，但外资开放度集聚的区域并未发生重要改变，始终以安徽省皖江城市带与江西省环鄱阳湖城市群为高值集聚区，未形成更大空间范围的转移与扩散。能源强度在各个时期均表现为下降趋势，体现了中部地区能源利用效率整体处于上升阶段，各省能源利用效率的位序与外资开放度的位序高度吻合。能源强度的集聚效应比外资开放度更为显著，2014年以后能源强度的高值集聚区为山西省11个地市保持不变。

(二)能源强度对外资开放度的空间集聚的响应从总体来看较为突出，但根据二者空间集聚的结果分析，其响应程度较弱。能源强度空间集聚的程度高于外资开放度，但这并不表示外商直接投资对能源效率的提高未发挥效应，而是因为2011年以来进入中部地区外资总量不足，其空间扩散速度很慢，外资开放度的整体水平较低，因此还未能对更多区域的能源强度降低发挥有效作用。

(三)通过运用地理探测器对能源强度与外资开放度空间关系的定量识别，进一步验证中部地区外商投资对能源利用效率的提高作用，从探测结果看能源强度对外资开放度单因素作用的响应程度较低，当外资开放度与产业结构及经济发展水平相交互之后，能源强度的响应程度显著上升，其中表现最为突出的是外资开放度与第三产业的产业结构的交互结果。再次说明由于外商直接投资的稀缺性决定了进入中部地区的外资更倾向于流入产业结构优化、地区经济发展水平较高的地区，因而外商直接投资与这些变量交互作用的结果对于该区域能源强度的作用力也显著提高。

(四)基于中部地区能源强度对外资开放度的空间响应机制分析，提高外商直接投资的空间匹配程度，为推动外商直接投资有效提高区域能源效率，一方面应该疏通外资进入的渠道，消除地方分隔，充分利用“中部崛起”的政策契机，推动区域联动发展战略，促进外商直接投资在中部地区的辐射与扩散，提高各省份尤其是西北部区域利用外资的水平；另一方面各地政府要发挥政府在基础设施建设、公共服务配套、从业人员培训等方面对承接外资进入的引导作用，推进本省城市群和产业园的建设作为承接外资进入的主要载体。