能源供需双侧协同绿色低碳发展研究

李善宏，吕雁琴

（新疆大学 经济与管理学院，新疆 乌鲁木齐 830046）

一、引言及文献综述

改革开放以来，中国能源支撑国民经济社会发展成效显著，但也面临资源环境、气候变化等约束问题[1]。在能源供给侧，风能、太阳能等新能源占比偏低[2]，化石能源开采过程环境污染严重等问题[3]。在能源需求侧，碳排放总量、单位GDP能耗等过高[4]。基于此，国家出台了《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《关于完善能源绿色低碳发展体制机制和政策措施的意见》等文件，阐明了能源发展的方向：供给侧和需求侧同时绿色低碳发展。在“双碳”背景下，深入探究能源供需双侧绿色低碳发展的协同发展特征，为今后政策措施提供理论指导。

关于能源绿色低碳发展的研究，现有文献主要集中于四个方面：一是能源绿色低碳发展的内涵。Luis＆Anil(2015)从绿色发展角度，认为能源绿色低碳发展是通过绿色能源发展经济以应对气候减排[5]。李剑波(2016)从可持续发展角度，将其定义为利用技术、政策等方式，提升能源效率，增加新能源比重，最大限度减少二氧化碳排放[6]。范英、衣博文(2021)从能源转型的角度，将其定义为新能源逐步替代传统能源的一种状态[7]。二是能源绿色低碳发展的测度。李彦普(2020)从能源生产结构、消费结构、节能降耗等五个维度构建了绿色发展指标体系[8]。锁箭、汤瑞丰(2020)从绿色生产、消费、投资、减排四个维度构建指标体系[9]。董会忠、赵艳敏(2021)从经济驱动、能源消费、环境规制等维度构建指标[10]。三是能源绿色低碳发展的协调性研究。林伯强等(2022)从能源供需双侧协同发展视角研究了发展中存在的问题并提出对策[11]。四是能源绿色低碳发展的影响因素。现有文献分别研究了政府干预[12-14]、经济发展[15]、城镇化(Urban)[16]、对外发展(Foreign)[17]、创新(Rd)[18]等对能源绿色低碳发展的影响。五是能源绿色低碳发展的路径。现有文献分别从新能源替代[19]、能源生产和加工提质增效[20，21]、资源禀赋[22]、供需协同[23，24]等方面进行了分析。

通过文献梳理，发现能源绿色低碳发展的研究尚有以下不足：第一，以往主要从单一方向或者整体性研究能源绿色低碳发展，尚无文献定量研究能源供给侧、需求侧绿色低碳发展步伐是否匹配。第二，尚没有挖掘能源供给侧和需求侧绿色低碳协同发展历史趋势、空间分布上的差异以及收敛性。

基于以上分析，文章边际贡献如下：一是测算了能源供给侧、需求侧绿色低碳发展的耦合协调度。二是考察了能源供需双侧协同绿色低碳发展演变趋势和空间差异性。三是通过收敛模型，考察耦合协调度是否具有收敛性，并进一步探究影响收敛性的因素。

二、研究方法与数据来源

1. 研究方法

（1） 绿色低碳发展的指标体系构建

《关于完善能源绿色低碳发展体制机制和政策措施的意见》（简称《意见》） 指出能源绿色低碳发展需要从能源供给、需求同时进行革命，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。基于上文讨论，结合《意见》，文章从清洁、低碳、高效三个维度构建能源供需双侧绿色低碳发展系统，如表1 所示。

表1 能源供需双侧绿色低碳发展指标体系

（2） 熵权法

多数学者认为客观赋权法更具科学性与合理性，故文章采用熵权法赋值权重。

一是标准化处理。

式中：Yij是标准化后的指标值；Xij为第i(i=1，2，…，n)样本的第j(j=1，2，…，m)个指标的数据；Xjmax是Xj的最大值，Xjmin是Xj的最小值。

二是赋值权重。

三是测算综合值。

采用多指标线性加权求和法计算得出综合得分：

（3） 耦合协调度模型

两个系统的耦合度模型：

耦合协调度模型表达式为：

式中D12为耦合协调度值，值域0～1。T12为综合评价指标，α、β 为待定的权重，且α+β=1，依据现有研究以及中国能源对外依存度情况，文章α 取0.4，β 取0.6。借鉴范秋芳和刘孜的研究[25]，D 值采用均匀分布法进行划分，见表2。

表2 耦合协调关系类型划分

（4） Kernel 密度估计

假设D1，D2，D3，…，Dm分别是m 个省份的能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度随机变量，且满足独立同分布的条件，f(X)为D 的概率密度函数。耦合协调度的密度函数可表示为：

式中m 为省份个数，d 是均值，h 为带宽，K()为密度函数。

（5） Dagum 基尼系数

Dagum 基尼系数是测量地区差异常用的方法。Dagum 计算公式如下：

其中，K 代表区域数量，n 为省份数量。yji表示地区j(h)内部i(r)省份的耦合协调水平。u 表示所有省份的均值。基尼系数取值越大，代表省份间发展越不平衡。

3套废气处理装置运行良好，自动化程度高，吸收塔、洗涤塔、FRP管道表面光滑平整，无纤维裸露，未出现渗漏、开裂、变形等其他腐蚀破坏现象，废气处理效果符合指标要求，发挥了环保设施的功能，保证了项目的顺利运行。

因篇幅的限制，地区内差距、地区间差距、超变密度的计算公式和详细分解步骤查阅Dagum(1997)的论文。

（6） 空间收敛模型

能源绿色低碳发展可能出现空间相关性，基于此，文章构建三类空间模型，具体形式如下：

公式(13)、(14)、(15)分别为空间自相关、空间误差、空间杜宾模型。β 是收敛系数，ρ 是空间滞后系数，Wij是空间权重矩阵，μi为地区固定效应，υi为时间固定效应。εit是误差项，Xit表示控制变量。依据现有的研究，控制变量选择经济发展(GDP)、固定资产投资(Inv)、城镇化(Urban)、产业结构调整(Indus)、创新(Rd)、对外发展(Foreign)、数字化(Digital)。

2. 数据来源

文章选取的数据主要来源于历年《中国能源统计年鉴》《中国电力统计年鉴》 《中国统计年鉴》 《中国环境统计年鉴》以及各省份统计年鉴等相关资料。部分缺失数据采用均值插补方法补齐。

三、耦合协调度的分布动态

1. 整体特征

从表3 以及图1(a)可以看出，能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调水平变化呈现以下特征：第一，中国能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度值0.445～0.564 之间，整体偏低，尚处于勉强协调阶段。这是因为目前中国能源结构以化石能源为主，风能、光能等清洁能源正处于初期发展阶段；第二，耦合协调水平稳步上升，这主要得益于技术进步；第三，耦合协调度变化呈现阶段性差异特征。2010—2015 年增速较慢，2015—2020 年增速较快，这说明“十三五”期间国家开展的能耗双控行动，遏制了“双高”项目的盲目发展，效果明显。

图1 中国能源供需双侧绿色低碳发展协调度走势

表3 中国能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度等级

2. 地区特征

图1(b)、表4 表明能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度呈现异质性特征。首先，从耦合协调值大小看，东、西、中部地区依次递减。这与东、西部地区新能源发展较快有关，东部地区海上风电、核电为代表的新能源发展迅速，西部地区风电、光电、水电快速发展。其次，从阶段性来看，“十三五”期间西部地区增速放缓，这主要因为西部地区的新能源发电消纳受限。中国能源消费主要集中于东部地区，西部地区新增的风电、光电、水电等新能源主要消费端在东部地区，配套的储能发展缓慢、跨区域运输通道建设滞后等影响了西部地区新能源消纳能力。

表4 分地区能源供需双侧绿色低碳发展的耦合协调度

3. 分布动态特征

图2 中的(a)(b)(c)(d)分别为全国和分地区耦合协调度的核密度曲线图。从图2(a)可以看出，2010—2020 年耦合协调度的核密度曲线随时间波峰右移、波高变高，这说明耦合协调性水平的地区差异在逐步缩小。从图2(b)(c)(d)可以看出：东部地区波峰为双峰，波高由高到底，这说明东部地区各省份耦合协调度的差异逐步扩大；中部地区波高由低到高，这说明中部地区各省份耦合协调度的差异逐步减小；西部地区波峰右移、波高变化较小，说明西部地区各省份耦合协调度的差异基本稳定。

图2 能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度Kernel 密度估计

四、耦合协调的空间差异与分解

文章利用Dagum 基尼系数进一步研究能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度在东、中、西部地区间的差异以及随时间发展的变化趋势。

1. 总体差异

表5 内的第2～5 列显示耦合协调度总体差异及各分解部分的贡献率。可以看出，区域间差距贡献率最大，年均达38.56%，是总体差距的主要来源，这主要是能源绿色低碳发展水平更容易受地方经济发展水平影响，而地理位置优势在很大程度上影响区域经济发展，所以能源绿色低碳发展差异呈现出明显的地理特性。超变密度次之，年均达31.09%；区域内差距最小，年均30.35%。从时间趋势上看，总体基尼系数呈现稳中有降的特点。这主要因中国政府实施了“能耗双控”，中、西部地区通过政府行政手段强制淘汰或者遏制高耗能、高污染的企业和行业，使得中、西部地区省份的能耗强度下降明显。

2. 区域内差异

表5 的第6～8 列为耦合协调度的区域内差异，其异质性特征明显。东部区域内的基尼系数最大，年均值0.066，呈先上升后下降趋势，说明东部区域内差异先增大后缩小；中部区域内基尼系数次之，年均值0.057，呈下降趋势；西部区域内基尼系数最小，总体平稳。出现地区异质性的原因是，东部地区内各省份之间新能源发展差异较大导致基尼系数较大，中部地区煤炭大省如山西产业转型显著进而降低了省份差异。

表5 能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度的基尼系数分解结果

3. 区域间差异

表5 的第9～11 列为区域间差异。从基尼系数值大小来看，东部—中部的区域间差异最大，中部—西部次之，东部—西部最小。这是因为在能源供给侧，东部地区依靠大力发展海上风能和核能，西部地区风能、太阳能发展迅速，而中部地区新能源发展较为缓慢，而在能源需求侧东、中、西部地区绿色低碳发展差异较小。从时间趋势来看，东部—中部的区域间基尼系数呈现先上升后下降的趋势，年均下降速度为0.866%。西部—东部的区域间基尼系数时间变化趋势表现为整体平稳，稳中有降，年均降速0.495%。

五、收敛性分析

1. 空间相关性的检验

为检验能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度是否具有空间性，需进行莫兰检验。根据耦合协调度测算出的全局Moran's I 指数如表6 所示。可以看出，Moran's I 指数均显著且为正值，说明能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度会受到临近地区的影响。

表6 能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度的Moran's 指数

2. 收敛性分析

（1） 整体空间收敛分析

从前文分析可知，能源供需双侧绿色低碳发展的耦合协调度具有空间性，故文章进一步用空间收敛模型研究耦合协调度是否具有收敛性以及造成收敛的影响因素有哪些。文章通过LM 检验，支持空间误差模型，以空间误差模型为基础结合邻接矩阵的空间收敛回归结果如表7 所示：ρ 的回归系数显著为正，说明能源供需双侧绿色低碳发展的耦合协调度具有正向空间性，验证了Moran's I 指数的检验结果。

表7 的第2～4 列为邻接矩阵下三种空间模型的回归结果，其中Di，t-1在空间误差模型的回归系数为-1.395，通过了1%的统计检验，说明存在空间收敛。SAR 模型的回归结果也支持存在空间收敛。为使检验更加稳健，将邻接矩阵替换为地理距离矩阵再次回归，结果如表7 的第5～7 列所示，Di，t-1的回归系数依然为负且显著，证明了结论的稳健性。

表7 的控制变量中，各控制变量对收敛影响不同。经济发展水平(GDP)对能源供需双侧绿色低碳发展的耦合协调度产生正向效应，促进收敛，符合环境库兹涅茨曲线理论。固定资产投资(Inv)显著负向影响耦合协调度，阻碍耦合协调度向高值收敛，这是因为固定资产投资建设及运行均大量耗能，当产能过剩时，地方政府会默许高耗能产业投资。城镇化(Urban)对耦合协调度负向影响、抑制收敛，这是因为目前中国城镇化质量较低，人口集聚对节约能耗的正向作用尚未凸显。产业结构调整(Indus)正向影响耦合协调度，这是因为中国第三产业产值比重在逐步上升。对外开放水平(Foreign)、人口规模(People)均显著正向影响耦合协调度及收敛。技术创新(RD)、数字化(Digtal)对耦合协调度及收敛影响不显著，这可能是技术创新与数字化的作用尚未显现。

表7 空间收敛模型的回归结果

（2） 分地区收敛性分析

表8 可看出，东、中、西部地区的Di，t-1回归系数均在1%的水平上显著为负，说明耦合协调度在不同地区依然存在收敛。从λ 系数回归结果可看出，中部地区耦合协调度呈现空间收敛，而东、西部地区只存在普通收敛。从收敛的速度来看，东部地区明显高于中、西部地区。出现该现象的原因是东部地区在能源需求侧、供给侧绿色低碳发展均优势突出。

表8 分地区空间误差模型的回归结果

六、结论与建议

文章运用耦合协调度模型、Kernel 密度、Dagum 基尼系数和空间收敛模型分析了能源供需双侧绿色低碳发展的耦合协调度动态演化和收敛性，主要结论如下：

第一，能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调水平总体稳步上升，但是协调水平依然较低，处于勉强协调状态。“十三五”期间绿色低碳发展耦合协调度增速高于“十二五”期间。

第二，耦合协调度地区异质性特征明显。东、西、中部地区协调度依次递减，但是耦合协调性水平的地区差异在逐步缩小。从Dagum 基尼系数分析结果来看，能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度不平衡主要来源于区域间差异。区域内差异呈现东、西部和中部地区依次递减。

第三，能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度具有正向空间相关性，且存在收敛现象。全国及东、中、西部地区均存在显著的收敛过程，不同地区收敛的影响因素不同。

依据上述结论，提出提升能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调水平，促进碳达峰碳中和的建议。

第一，完善能源市场体制机制，促进新能源发展。构建全国统一的电力市场，降低电力跨省、跨区域流动阻力。改革电价形成机制，增强电价感知市场变化的弹性。进一步提升新能源消纳监测预警能力，及时准确研判新能源消纳能力，破除新能源发展在体制机制上的障碍。

第二，推动能源供需双侧协同绿色低碳发展。能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调水平较低的中部地区，如山西省应强化煤炭清洁高效利用，河南、湖北、湖南、安徽等省份应重点加强产业结构调整。能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度高的东部地区应进一步推动数字化对能源消费绿色低碳发展的驱动作用，同时稳步推进沿海核电和海上风电建设，实现能源供需双侧绿色低碳发展实现更高的耦合协调水平。西部地区应抓住新型城镇化建设的有利契机，促进城市群一体化发展，提升能源利用效率。

第三，充分利用能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度的空间正向作用。通过政策引导和市场机制的“指挥棒”作用，发挥能源供需双侧绿色低碳发展耦合协调度较高的省份和地区的空间溢出效益。在东、中、西部地区之间以及地区内部的各省份之间建立合作机制，形成能源供给资源互补、能源污染协同治理、能源清洁利用技术共享的局面。