中国各地区人口密度对能源强度的影响研究
时间：2020-09-20 07:57:55 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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摘要：文章采用分类和回归方法对中国各地区的能源强度与人口密度之间的关系进行研究。我们利用多元统计分析方法对各省的人口密度和能源消耗情况进行聚类分析，以便正确反映各个地区人口状况和能源消费情况之间的关系。进一步讨论人口密度对各省能源消耗的影响，以便合理规划地区人口分布状况，引导人口和资源分布，从质量上改进中国城市化进程。研究结果表明，在城市化进程中，中国应该适度控制城镇规模，这样才能有效地提高能源利用效率。
关键词：能源强度；人口密度；聚类分析；线性回归
一、 引言
中国是世界上人口最多的国家，能源消耗量不断增加，然而人均能源拥有量却没达到世界平均水平。中国经济处于高速发展阶段，能源的对外依存度越来越高。伴随着中国经济的增长与人口政策、生育观念的转变，中国正在面临着能源危机与人口危机双重挑战。早在19和20世纪，西方国家经过两次工业革命后，先后完成了工业化，消耗了地球上大量的能源资源。伴随着经济增长和人民生活水平的提高，能源消费量会不断增加，降低单位GDP能耗与经济可持续发展是迫切需要解决的两大问题。
在经济发展的同时，中国的人口在不断增加，能源消耗量同时也在增加。有限的资源以及人类日益增长的的矛盾日益突出。特别是近几年来中国北方大范围的雾霾天气频繁发生，这与人口密度以及冬季供暖等因素有关，通过分析人口密度的过度集中趋势、人均能源消耗的日益增加以及人口密度对地区能源消耗的结构性影响等多方面因素，探索人口密度与能源强度之间的关系，将会为能源结构调整方向，城市规划布局和城镇化进程的推进提供参考依据。
能源短缺和人口居住地区过度集中已经成为中国面临的两大难题。中国是世界上人口最多的国家，截止2014年年底，中国人口占世界总人口的比重大约为18.78%。虽然人口占比在进一步减小，但是人均能源消耗却在不断增加，2014年底。中国的人口密度已经达到了142人/平方公里（资料来源：中国统计年鉴2015），根据国际能源署（IEA）以及《中国能源统计年鉴》提供的数据测算，中国人均一次能源消耗量已经超过了3吨标准煤/人。从长期来看，中国人口的增速有可能会出现下降，人口的聚集程度会进一步增加，城镇地区人口密度不断增大。从资源禀赋的角度，现已探明的不可再生能源储备有限，工业生产和居民消费过程中能源使用效率普遍偏低，能源短缺成为制约中国经济发展的一个瓶颈问题。地区人口密度对能源强度将会产生何种影响，需要通过研究不同省份的人口密度和能源消耗之间的关系来揭示。
人口密度对能源效率和的影响主要集中在交通运输、地理位置、、公共服务发展程度等方面，尤其是城市公共交通以及集中暖等对提高能源强度具有明显效果。Brownstone和Golob（2009）研究了美国加利福尼亚州人口密度对交通和能源消耗的影响。结果表明，较高的人口密度能够有效地降低私人汽车和公共交通的能源消耗。Pfaff等人（2004）以及Huang和Qian（2010）对交通能耗的相关因素进行了进一步分析，但是人口密度因素是一个不容忽视的问题。方国斌等人（2016）在对地区能源消耗的比较分析中得出，中国北方地区的能源效率相对南方较低，其中主要因素为气候以及人口密度。
随着全球各个国家的经济不断得到发展，人口不断增加，不可再生能源能源储备逐渐变小。怎样合理提高能源使用效率，实现绿色生态化和可持续发展，需要从资源配置合理调整出发，分析影响能源效率的各种不同因素。本文首先研究能源消耗及人口密度的区域性差异，通过聚类分析分析得出不同地区的能源需求和人口状况的差异，最后针对中国的能源现状进行回归分析，切实了解地区人口状况及其对能源消费的影响。
二、 中国各省人口密度与能源消耗现状
中国各省的人口密度因地区差异很明显，沿海地区因为改革开放的政策优惠，使得经济发展速度明显高于中西部地区，人口城镇化速度较快。中国各地区人口密度差异较大，地区间不均衡状况尤为明显。东部经济发达地区人口为净流入，人口密度较大；中部地区人口为净流出，人口密度相对较小；而西部高原地区由于自然生态原因，人口稀少，资源消耗量和综合利用率普遍偏低。
改革开放以来，中国走着传统工业化道路，经济增长以高投入、能源高消耗、环境严重破坏为代价。中国对能源的需求随着经济的快速增长在不断增加。同时，中国的目前能源利用有很多不足之处：
（1）过度依赖煤炭资源。中国正处于发展阶段，新能源开发和利用的能力仍然有限，导致中国的能源消费主要依赖于煤炭资源。煤炭等化石能源是不可再生的资源，如果新能源不尽快开发并替换这些不可再生资源，最终会出现不可再生资源，如煤炭，石油等将被耗尽。
（2）能源消耗总量增加，从而导致能源短缺。中国经济的快速发展，高能耗已经成为一种必然的趋势，能源和人口之间的矛盾将变得更糟。人口规模不会在很短的时间内发生太大变化，但是人口密度可以做一个合理的分配，适当的人口密度要放在重要位置。
（3）能源效率低下，污染严重。随着不断上升的能源消耗，以及能源使用效率问题，大量不合理使用煤炭消费造成严重的空气污染。由于生态环境面临越来越大的破坏，人均能耗增加，能源供应形势日益严峻，人与资源矛盾突出，对原本日益脆弱的生态链造成巨大压力。
三、 中国各省人口密度和能源消耗的关系
1. 数据描述。为了分析人口密度与能源消耗的关系，需要考虑各个地区的人口数（单位：万人），土地面积（单位：万平方公里），能源消耗（单位：万吨标准煤）等情况，并据此计算得到人口密度（单位：人/平方公里）和人均GDP能耗（单位：吨煤/人）等指标。由于西藏自治区的数据缺失，本文选取2012年中国30个省、市、自治区的数据进行分析，主要包括地区分类和计量分析。数据来源：中国统计年鉴2013。表1是这些地区人口数，土地面积和能源消耗三个指标的描述统计。从表1可以看出，各个地区的人口面积和能源消耗差异非常大，从统计分布来看，地区之间差异非常明显。
能源强度是反映一个地区能源消耗的相对指标，可以采用单位GDP能耗或者人均能耗，为了增强对比性，这里采用人均能源消耗。由于各个地区的经济发展水平，生活方式，工业化程度，自然资源禀赋等因素差异较大，中国各个地区人均能源消耗水平也不一样。2012年，人均能源消耗量最大的是内蒙古自治区，为8.88吨煤/人；人均能源消耗量最小的是上海，为1.77吨煤/人；前者是后者的5倍。
2. 能源消耗与地区人口状况的综合分类。为了正确反映中国各个地区能源消耗的差异，便于进行进一步的比较，需要首先对各个地区进行合理分类。本文选取五个指标作为分类依据，这五个指标分别是：人口数X1、土地面积面积X2、人口密度X3、能源消耗X4以及人均能源消耗X5，采用的分类方法为多元统计分析中的系统聚类法。聚类分析就是分析如何采用多个相联系的指标对样品进行综合分类的问题。系统聚类的基本思想是：距离相近的样品先聚成类，距离相远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品总能聚到合适的类中。图2是30各省、市、自治区聚类结果。
从图2的聚类结果可以看出，如果将样品分为三类，则分为第一类的省份有河南、江苏、河北、广东、山东、江西、山西。此类省份大部分为人口密度大，能源消耗量大，人均能源消耗适中。分为第二类的省份有湖北、湖南、四川、内蒙古、辽宁。此类省份的特点是人口密度适中，能源消耗量较大，人均能源消耗适中。其余省份归为第三类，此类省份人口密度和人均能耗均介于上述两类当中。
3. 回归分析。人口密度的变动是怎样影响地区能源效率的，需要对两者的相互变动关系进行研究。从图3中国30个省、市、自治区人口密度与人均能源消耗情况可以看出，除了北京市和上海市，其他地区能源消耗和人口密度之间大致满足负相关关系。北京和上海，天津这三个直辖市人口密度比较集中，相对来说，人均能源消耗水平比较低。所以人口越集中，越利于节能。但是，相对而言，其他地区包含大量农村地区，能源消耗量比较少，所以需要进一步确定费直辖市地区能源消耗与人口密度之间的关系。
为了对人口密度和人均能源消耗之间的关系进行定量分析，我们以人口密度为自变量（X），人均能源消耗（Y）为因变量建立一元线性回归模型，以便进一步明确两者之间的关系。为了使得结果有对比性，这里只考虑除掉北京，上海和天津以后的其余27个地区。建立如下的线性回归模型
Yi=β0+β1Xi+ui
模型的估计结果见表2。
即样本回归方程为
Y=7.361 8-0.008 2X
由表2的估计结果可知，回归方程的斜率为负，它表示随着地区人口密度的增加，人均能源消耗减少；R2=0.725，说明因变量人均能源消耗的变动的72.5%可以用自变量人口密度予以解释，因此，回归方程的拟合优度很高；给出显著性水平α=0.05，回归方程的常数项和斜率项估计结果显著不为0，t值分别为21.30和8.12，表明人口密度对地区人均能源消耗有显著影响。
从以上可以得出结论，人口密度越大的地方，能源消耗的数量也大，而人均能耗却是偏低的。其原因在于人口的密度效益与能源消耗的规模效益，人口密度大对沿海经济发展的影响要远大于人均自然资源多少的影响。人口稀少一般可以导致人均拥有较多的自然资源。人口密度小会导致较多的人均交通投资，人均通信投资，人均其它基础设施的投资，从能进一步产生能源利用效率的集群效用：
（1）从交通运输角度，在发达地区，由于交通拥堵，人们更倾向于大容量交通和密集型交通网络服务的发展，大大减少了私人汽车的能耗。而人口密度低的地区，人员流动小，交通投资要远大于发达地区，因此，人口密度高的地区人均交通能耗低。
（2）从电力上消耗角度，中国沿海地区居民的人均居住面积要远小于偏远地区，人口密度越大，人均居住面积就越小，家庭拥有独栋建筑的就越少，居民大多居住在公寓式多单元的住房里，照明及空调制冷、制热的综合效率得到提高，电力能源消耗的相对于偏远地区较少。
（3）从燃气能耗方面，燃气能耗与居民家庭的人口总数、家庭的从业人口比重有关。家庭人口越多，人均燃气能耗越少，比如，在发达地区，很多单位或公司都提供餐补，并且公职消费很普遍，从业者在家就餐的机会较少。在人口规模效应的影响下，人均燃气消耗相对较少。
四、 结论
本文对人口密度对能源强度的影响进行分析，揭示了不同地区能源消耗的规律，通过聚类分析、回归分析，对中国30个省的人口密度，能源消耗总量，人均能源消耗量进行了研究分析，阐述人口密度对地区能耗的影响以及和地区人均能耗的关系。研究认为，人口密度对地区的发展和能源消耗有重要影响，高密度人口的地区人均能耗少，提高了能源的利用率，有利于国家的节能减排。具体表现在：
（1）人口密度会影响地区的交通能耗。在人口密度低的地区，人均交通投资比较大，居民对交通网络和服务的利用率较小，居民的交通行为也比较分散，会降低公共交通的规模效益，交通能耗会随之增加。而在发达地区，由于人口众多，交通拥堵，人们外出时更容易选择公共交通设施，大大提高了公共交通设施的利用率。所以说低密度发展会增加交通能耗。
（2）人口密度会影响地区的家庭能耗，如电力燃耗，燃气燃耗等。在高密度人口的发达地区，人们居住面积小，对制冷、照明没有欠发达地区的人们要求高。所以，在发达地区居民家庭中相应的电力能耗和燃气能耗相对来说会降低。
参考文献：
[1] 方国斌，宋国君.城市能源效率的PS-kNN分类综合评价[J].统计与信息论坛，2014，29（9）：34-43.
[2] 姚永玲.北京城市发展中的能源消耗影响因素分析[J].中国人口.资源与环境，2011，21（7）：40-45.
[3] 方国斌，宋国君，马慧敏.基于气候区划的城市能源效率分类研究——来自中国213个城市的证据[J].统计与决策，2016，（13）：23-28.
基金项目：国家社会科学基金重点项目（项目号：15AJY010）；国家自然科学基金（项目号：71171001）；教育部人文社科规划基金项目（项目号：12YJA790111）。
作者简介：宋国君（1962-），男，汉族，黑龙江省东宁县人，经济学博士，中国人民大学环境学院教授、博士生导师，研究方向为环境政策分析；方国斌（1973-），男，汉族，安徽省宿松县人，中国人民大学环境学院博士后，安徽财经大学统计与应用数学学院副教授、硕士生导师，研究方向为计量经济学；马慧敏（1977-），女，汉族，山西省怀仁县人，安徽财经大学统计与应用数学学院副教授，研究方向为宏观经济统计分析。
收稿日期：2016-02-12。
