敬　莉,付興春

(新疆財經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830012)

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資源型省份能源效率測度及時空格局變化
——基于新疆DEA-ESDA模型分析

敬莉,付興春

(新疆財經(jīng)大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830012)

內(nèi)容提要：本文以新疆15 個地州市為研究對象，采用DEA 模型測算各地州2004年—2014 年的能源效率值，然后運用ESDA探索性空間數(shù)據(jù)分析了新疆能源效率在時間和空間上的總體特征。在時序上，新疆能源效率值一直保持在較高水平，波動較小，且各地州基本為規(guī)模收益遞增階段；在空間上，新疆能源效率的空間集聚特征逐漸增強，但各地州能源效率的差異較大，且能源效率的熱點、次熱點區(qū)域在空間上呈現(xiàn)東南熱、西北冷的局面。為此，本文提出了相應(yīng)的對策建議。

資源型省份；能源效率；時空格局；DEA-ESDA模型

一、問題的提出

能源消費、氣候變暖問題直接關(guān)系到人類經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，也是當(dāng)今全球較為緊迫的經(jīng)濟、資源環(huán)境問題。中國是世界最大、人口最多的發(fā)展中國家，也是世界能源消費大國，2013年，中國能源消費量占全球能源消費總量的22.4%，占全球能源消費凈增長的49%。①中國2013年能源消費占全球總量22.4%[EB/OL].中國行業(yè)研究網(wǎng)，2014-07-09.然而，中國目前的能源利用效率僅是歐盟和日本的1/4、美國的1/3?？梢姡茉磫栴}以及隨之而來的環(huán)境問題已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸。

新疆是我國資源大省，也是我國重要的能源生產(chǎn)基地，有著豐富的煤炭、石油和天然氣等自然資源，其煤炭儲量位居全國第一，石油儲量位居全國第二，天然氣儲量位居全國首位。在當(dāng)前新疆作為“絲綢之路經(jīng)濟帶”核心區(qū)建設(shè)的背景下，隨著新疆經(jīng)濟的快速發(fā)展，將會帶來能源消費量的增加，隨之CO2的排放量也會大規(guī)模增加。因而，研究新疆能源效率問題對促進新疆核心區(qū)建設(shè)和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)學(xué)者對能源效率的研究成果較多。從研究范圍看，一是全國層面的研究，如羅會軍、范如國、羅明(2015)測度了中國能源效率演化中的時空局域特征；李國璋、霍宗杰(2010)分析比較了1995年—2006 年我國全要素能源效率。二是省際層面的研究，如王兵、張技輝、張華(2011)測算了中國1998年—2007 年省際全要素能源效率；朱幫助、吳萬水、王平(2013)對我國2000年—2010年29省能源效率進行了實證研究。三是地級市層面的研究，如秦炳濤(2014)對我國230 個地級市的能源使用效率進行了分析。四是單個省域?qū)用娴难芯浚鐒⑽木?、陳遠文、鄒樹梁(2014)測算了湖南2005年—2012年的全要素能源效率水平；尤濟紅、高志剛(2014)測算了新疆1995年—2010年全要素能源效率，發(fā)現(xiàn)新疆的能源效率呈緩慢波動態(tài)勢，1999年前后兩階段的能源效率均呈先降后升的“U”型變化。五是流域?qū)用娴难芯浚鐓莻髑?、董?2015)考察了長江經(jīng)濟帶1999年—2013年全要素能源效率；孫久文、肖春梅(2010)測算了1992年—2010 年長三角地區(qū)全要素能源效率。在研究方法上，運用最多的是超效率DEA，如武春友和吳琦(2009)、蔡小春和肖小愛(2010)運用超效率DEA對全國能源效率進行了實證研究。在研究視角上，比較集中的是環(huán)境約束角度，如王喜平和姜曄(2013)、許珊等(2013)、汪克亮等(2012)從環(huán)境約束視角測算了我國的能源效率；而劉立濤和沈鐳(2010)、劉曉婷和陳聞君(2015)則從空間方面研究了我國的能源效率狀況。

綜上所述，國內(nèi)學(xué)者的研究還存在局限性。一是大多研究只注重能源經(jīng)濟效率，而忽視了能源環(huán)境效率，因而無法全面反映區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展?fàn)顩r；二是對全國省域?qū)用娴哪茉葱恃芯枯^多，而對特定單一省份的能源效率研究較少，更缺乏從空間角度來研究單一省份的能源效率狀況。基于上述考慮，本文運用DEA-BCC模型測算新疆15個地州市的能源效率值，再運用ESDA模型從全局和局域兩個層面分析新疆能源效率的空間格局變化，以為新疆核心區(qū)建設(shè)和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供參考。

二、研究方法、指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)來源

(一)研究方法

1.DEA模型。DEA 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(Date Envelopment Analysis Method)是由著名運籌學(xué)家Charnes、Cooper和Rhodes于1978年提出的、用來評價決策單元相對有效性的一種方法。設(shè)有n個決策單元DMUj(j=1,2,…,n),DMUj的輸入向量為Xj=(x1j,x2j,…，xmj)T>0,其中，j=1,2,…,n；m為輸入指標(biāo)的量。其輸出向量為Yj=(y1j,y2j,…，ysj)T>0,其中，j=1,2,…,n；s為輸出指標(biāo)的量。BCC模型是用來評價具有多投入、多產(chǎn)出決策單元總體有效性可變規(guī)模收益的方法。

2.探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)。其包括全局空間自相關(guān)分析和局域空間自相關(guān)分析。

(1)

Moran’s I的取值范圍為-1≤I≤1。I越接近于1，表示地區(qū)間空間正相關(guān)的程度越強；I越接近于-1，表示地區(qū)間空間負相關(guān)的程度越強；I接近于0，表示地區(qū)間不存在空間自相關(guān)性。

(2)

②③王慶喜，蔣燁，陳卓詠.區(qū)域經(jīng)濟研究實用方法：基于ArcGIS，GeoDa和R的運用[M].北京：經(jīng)濟科學(xué)出版社，2014.

(二)指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)處理

本文選取2004年—2014 年新疆15個地州市作為能源效率的決策單元。樣本數(shù)據(jù)來自2005年—2015 年《新疆城市統(tǒng)計年鑒》、《新疆統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。指標(biāo)選取及數(shù)據(jù)處理如下：

1.投入指標(biāo)的選取。一是能源投入。用新疆15個地州市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)年能源消費量代替，單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。二是勞動力投入。用新疆15 個地州市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)全部從業(yè)人員年平均人數(shù)代替，單位為萬人。三是資本投入。用新疆15個地州市的全社會固定資產(chǎn)投資作為資本投入，單位為萬元，并以2001年為基期，運用固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)對全社會固定資產(chǎn)投資進行平減。

2.產(chǎn)出指標(biāo)的選取。為全面反映能源投入的經(jīng)濟—環(huán)境效率，本文著重考慮了GDP、CO2兩項指標(biāo)，將GDP指標(biāo)與CO2指標(biāo)的比作為衡量能源效率的產(chǎn)出指標(biāo)。同時，以2001年為基期，運用新疆居民消費價格指數(shù)對15個地州市的GDP進行平減，CO2數(shù)據(jù)主要包括新疆各地州市的原煤、原油、天然氣等14類能源(見表1)。由于我國沒有碳排放量的直接監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文根據(jù)IPCC提出的碳排放的因素分解模型來估算碳排放量，碳排放的公式為：

(3)

其中，i為能源種類(共14 類)，A為總的碳排放量(萬噸)；Bi為能源i的消費量(萬噸)，按標(biāo)準(zhǔn)煤計；Ci為能源i的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；Di為碳排放系數(shù)。不同能源的折算系數(shù)與碳排放系數(shù)詳見表1：

表1 不同能源標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)和碳排放系數(shù)

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》(2005—2015)相關(guān)數(shù)據(jù)整理得出。

三、新疆能源效率的時空格局分析

(一)時序變化特征

本文利用DEA-BCC模型計算2004年—2014年新疆及新疆15個地州市的能源效率值, 選取2004年、2009年、2014年3個年份作為研究截面。表2為新疆2004年—2014年能源效率的變化情況。

表2 2004年—2014年新疆能源效率變化

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)2005年—2015年《新疆統(tǒng)計年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)，由DEAP2.1計算整理得出。

從表2來看，2004年—2014年新疆整體能源效率值較高，決策單元DEA能源效率值有效的年份有4個，分別為2005年、2006年、2008年和2014年。

從表3來看，2004年，DEA能源效率有效的單元有3個，分別是昌吉回族自治州、巴音郭勒蒙古自治州、喀什地區(qū)，這3 個區(qū)域既達到了技術(shù)有效又達到了規(guī)模有效，且都處于規(guī)模收益不變階段。在非DEA有效區(qū)域，除克孜勒蘇柯爾克孜自治州達到了技術(shù)有效而非規(guī)模有效外，其余的區(qū)域既不是技術(shù)有效也不是規(guī)模有效。除了烏魯木齊市處于規(guī)模收益遞減階段外，其余的區(qū)域均為規(guī)模收益遞增階段，說明這些區(qū)域的投入若以同比例增長，將會獲得更大的收益。2009年，DEA能源效率有效的單元有4個，分別是昌吉回族自治州、巴音郭勒蒙古自治州、喀什地區(qū)和石河子市，這4個區(qū)域既達到了技術(shù)有效又達到了規(guī)模有效，且都處于規(guī)模收益不變階段。在非DEA有效區(qū)域，除博爾塔拉蒙古自治州、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、和田地區(qū)達到了技術(shù)有效而非規(guī)模有效外，其余的區(qū)域既非技術(shù)有效也非規(guī)模有效，且非DEA有效區(qū)域中各地州均為規(guī)模收益遞增階段。2014年，DEA能源效率有效的單元有2個，分別是昌吉回族自治州和石河子市，這2個區(qū)域既達到了技術(shù)有效又達到了規(guī)模有效，且都處于規(guī)模收益不變階段。在非DEA有效區(qū)域，除克孜勒蘇柯爾克孜自治州、和田地區(qū)達到了技術(shù)有效而非規(guī)模有效外，其余的區(qū)域既非技術(shù)有效也非規(guī)模有效，且非DEA有效區(qū)域中各地州均為收益遞增階段。

表3 新疆15個地州市部分年份能源效率值

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)2005年、2010年和2015年《新疆統(tǒng)計年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)，由DEAP2.1計算整理得出。

(二)空間分布特征

本文運用Arcgis9.3軟件，選取2004年、2009年和2014年新疆15個地州市的能源效率值并繪制出各地州市能源效率值的空間分布變化圖(見圖1)。

采用手工斷點法，根據(jù)能源效率值，分為低效率區(qū)(0～6)、中等效率區(qū)(6～8)、高效率區(qū)(8以上)，顏色越深表示效率值越高；相反，則表示效率值越低。從圖1來看，新疆能源效率在空間上呈現(xiàn)分布不均勻的狀態(tài)，2004年和2009年高效率區(qū)主要分布在新疆的中南部地區(qū)，而低效率區(qū)主要分布在新疆的北部、西部和西南部地區(qū)；2014年高效率區(qū)主要分布在新疆的東部和東北部地區(qū)，低效率區(qū)主要分布在新疆的北部、南部、西南部和東南部地區(qū)。2004年除昌吉回族自治州、巴音郭勒蒙古自治州、喀什地區(qū)和石河子市為高效率區(qū)外，其他區(qū)域均為低效率區(qū)；到2009年，能源效率空間格局狀況并未改變，局部地州市的能源效率值有所提高，但整體能源效率狀況是下降的;到2014年，能源效率空間格局發(fā)生改變，哈密地區(qū)、昌吉回族自治州和石河子市為高效率區(qū)，吐魯番地區(qū)和喀什地區(qū)為中等效率區(qū)，其他地州市均為低效率區(qū)?？傮w來看，2004年—2014年，昌吉回族自治州和石河子市一直處于能源高效率區(qū)，阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū)、克拉瑪依市、烏魯木齊市、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁州直屬縣市、阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)和克孜勒蘇柯爾克孜自治州一直處于能源低效率區(qū)，且巴音郭勒蒙古自治州由高效率區(qū)轉(zhuǎn)為低效率區(qū)。

圖1：新疆15個地州市能源效率變化圖

為了進一步分析新疆能源效率值的空間狀況，采用Arcgis9.3軟件，運用公式(1)對新疆15個地州市能源效率的Global Moran’s I指數(shù)進行測算(如圖2所示)。

圖2：新疆能源效率的Moran’s I值

由圖2可以看出，2004年—2014年新疆能源效率的Global Moran’s I的統(tǒng)計值呈逐年上升趨勢，這說明新疆能源效率空間集聚特征逐漸增強。其中，2007年以前新疆能源效率的Global Moran’s I的統(tǒng)計值為負，表明新疆能源效率在空間上負相關(guān)相對較強，2007年以后新疆能源效率的Global Moran’s I的統(tǒng)計值為正，表明新疆能源效率在空間上正相關(guān)相對較強。

2004年 2009年 2014年

圖3：能源效率冷熱點區(qū)域分布

從圖3來看，新疆能源效率的熱點、次熱點區(qū)域在空間上主要分布在中南部，而冷點、次冷點區(qū)域主要分布在西北部，呈現(xiàn)東南熱、西北冷的局面。2004年，克孜勒蘇柯爾克孜自治州、和田地區(qū)、巴音郭勒蒙古自治州和吐魯番地區(qū)為熱點區(qū)域，烏魯木齊市、昌吉回族自治州、阿勒泰地區(qū)和喀什地區(qū)為次熱點區(qū)域，其余地州市則為冷點、次冷點區(qū)域；到2009年，除了阿克蘇地區(qū)由冷點區(qū)域轉(zhuǎn)為次冷點區(qū)域外，這一空間分布格局并沒有改變多少；到2014年，除了吐魯番地區(qū)外，之前的熱點區(qū)域都轉(zhuǎn)為次熱點區(qū)域，同時，石河子市和哈密地區(qū)由次冷點區(qū)域轉(zhuǎn)為次熱點區(qū)域，喀什地區(qū)由次熱點區(qū)域轉(zhuǎn)為次冷點區(qū)域，只有博爾塔拉蒙古自治州、伊犁州直屬縣市、塔城地區(qū)、克拉瑪依市和阿克蘇地區(qū)一直處于冷點、次冷點區(qū)域。

四、結(jié)論及對策建議

(一)結(jié)論

本文在運用DEA-BCC模型計算新疆15個地州市2004年—2014年能源效率值的基礎(chǔ)上，借助ESDA空間自相關(guān)分析方法，探討了新疆能源效率的時空格局變化特征，并得出以下主要結(jié)論：

1.在時序特征方面，2004年—2014年新疆整體能源效率值一直保持在較高水平，且波動很小。從局部看，昌吉回族自治州、巴音郭楞蒙古自治州和石河子市一直是DEA能源效率有效區(qū)域，并處于規(guī)模收益不變階段；在非DEA有效區(qū)域，克孜勒蘇柯爾克孜自治州和和田地區(qū)基本上一直處于技術(shù)有效而非規(guī)模有效狀況；且非DEA有效區(qū)域中各地州基本為規(guī)模收益遞增階段。

2.在空間分布特征方面，新疆能源效率在空間上呈現(xiàn)分布不均勻的狀態(tài)。2004年和2009年高效率區(qū)主要分布在新疆的中南部地區(qū)，而低效率區(qū)主要分布在新疆的北部、西部和西南部地區(qū)；2014年高效率區(qū)主要分布在新疆的東部和東北部地區(qū)，低效率區(qū)主要分布在新疆的北部、南部、西南部和東南部地區(qū)。2004年—2014年，昌吉回族自治州和石河子市一直處于能源高效率區(qū)，阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū)、克拉瑪依市、烏魯木齊市、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁州直屬縣市、阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)和克孜勒蘇柯爾克孜自治州一直處于能源低效率區(qū)。

3.在時空演化方面，新疆能源效率空間集聚特征逐漸增強，且能源效率的熱點、次熱點區(qū)域在空間上主要分布在中南部，而冷點、次冷點區(qū)域主要分布在西北部，呈現(xiàn)東南熱、西北冷的局面，且博爾塔拉蒙古自治州、伊犁州直屬縣市、塔城地區(qū)、克拉瑪依市和阿克蘇地區(qū)一直處于冷點、次冷點區(qū)域。

(二)對策建議

1.能源利用效率低的地區(qū)應(yīng)積極加強與能源利用技術(shù)先進地區(qū)的合作。能源利用落后地區(qū)應(yīng)借助西部大開發(fā)、19省市對口援疆政策和“絲綢之路經(jīng)濟帶”建設(shè)的有利時機，積極主動地加強與能源利用技術(shù)先進地區(qū)的合作，借鑒先進地區(qū)的經(jīng)驗，有針對性地對能源利用落后技術(shù)進行改造革新。新疆能源效率低的地州應(yīng)該學(xué)習(xí)昌吉回族自治州、巴音郭楞蒙古自治州和石河子市的高效率能源利用模式，并將投入同比例增長，以獲得更大的收益，促進能源效率的提高；烏魯木齊市、克拉瑪依市和石河子市在發(fā)揮其經(jīng)濟輻射帶動作用的同時，要調(diào)整能源利用結(jié)構(gòu)，減少二氧化碳等的排放。

2.各地區(qū)應(yīng)打破行政區(qū)域界線，加強跨區(qū)域間的交流與合作。一個地區(qū)的能源消費狀況不僅受區(qū)域自身特征的制約，還受其臨近區(qū)域能源消費行為的影響。因此，各地區(qū)在經(jīng)濟發(fā)展過程中要重視地理單元在空間上的相互作用，要準(zhǔn)確把握新疆能源效率的空間分布格局，打破行政區(qū)域界線，加強跨區(qū)域間的交流與合作。同時，自治區(qū)政府應(yīng)根據(jù)各地區(qū)能源消費的實際，因地制宜地制定出科學(xué)合理且具有差異化的節(jié)能減排、提高能源效率的政策措施。

3.加快區(qū)域間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化能源消費在空間上的配置。新疆中、東部能源資源分布相對集中，且經(jīng)濟較發(fā)達，而西部、西南部地區(qū)能源資源分布相對分散，且經(jīng)濟發(fā)展落后。因此，應(yīng)加快區(qū)域間交通、物流等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，縮短區(qū)域間的距離。同時，自治區(qū)政府應(yīng)根據(jù)各地區(qū)能源供求狀況，對新疆整體能源消費在空間上進行優(yōu)化配置，實現(xiàn)能源品種消費的多元化，降低部分地區(qū)對化石能源的過度依賴，緩解部分地區(qū)能源消費緊張的局面。

[1]羅會軍，范如國，羅明.中國能源效率的測度及演化分析[J].數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究，2015，(5):54-71.

[2]李國璋，霍宗杰.我國全要素能源效率及其收斂性[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010，(1)：11-16.

[3]王兵，張技輝，張華.環(huán)境約束下中國省際全要素能源效率實證研究[J].經(jīng)濟評論，2011，(4):31-43.

[4]朱幫助，吳萬水，王平.基于超效率DEA的中國省際能源效率評價[J].數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2013，(5):13-19.

[5]秦炳濤.中國區(qū)域能源效率研究——地級市的視角[J].世界經(jīng)濟文匯，2014，(1):95-104.

[6]劉文君，陳遠文，鄒樹梁.湖南全要素能源效率及其影響因素分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2014，(11):36-40.

[7]尤濟紅，高志剛.新疆1995年—2010年全要素能源效率實證分析——基于超效率DEA模型[J].國土資源科技管理，2014，(3):76-82.

[8]吳傳清，董旭.環(huán)境約束下長江經(jīng)濟帶全要素能源效率的時空分異研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2015，(10):1646-1653.

[9]孫久文，肖春梅.長三角地區(qū)全要素能源效率變動的實證分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2012，(12):67-72.

[10]武春友，吳琦.基于超效率DEA的能源效率評價模型研究[J].管理學(xué)報，2009，(11):1460-1465.

[11]蔡小春，肖小愛.基于超效率DEA的中國區(qū)域能源利用效率研究[J].統(tǒng)計與信息論壇，2010，(4):33-40.

[12]王喜平，姜曄.環(huán)境約束下中國能源效率地區(qū)差異研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2013，(11)：1419-1425.

[13]許珊，等.環(huán)境約束下我國區(qū)域全要素能源利用效率的再估算[J].華東經(jīng)濟管理，2013，(3):60-64.

[14]汪克亮，等.環(huán)境約束下的中國全要素能源效率測度及其收斂性[J].管理學(xué)報，2012，(7):1071-1077.

[15]劉立濤，沈鐳.中國區(qū)域能源效率時空演進格局及其影響因素分析[J].自然資源學(xué)報，2010，(12):2142-2153.

[16]劉曉婷，陳聞君.中國省域環(huán)境—能源效率空間格局動態(tài)演化特征分析[J].開發(fā)研究，2015，(5):129-133.

[17]Banker R.D.Charnes A.，Cooper W.W..Some Models for Estimating Technical and Scale Inefficiencies in Date Envelopment Analysis[J].Management Science，1984，30(9)：1078-1092.

(責(zé)任編輯：汪愛琴)

Energy Efficiency and Changes in Spatial and Temporal Pattern in Resource-based Provinces——Based on DEA-ESDA Model Analysis in Xinjiang

Jing Li，F(xiàn)u Xingchun

(Xinjiang University of Finance and Economics,Urumqi 830012,China)

This paper, using 15 prefecture-level areas in Xinjiang as the research object, employing DEA model, measures and calculates the energy efficiency ratio in Xinjiang based on the data from the year 2004 to 2014. Then it uses ESDA spatial analysis function to analyze the general spatial and temporal characteristics of energy efficiency in Xinjiang. In temporal aspect, energy efficiency ratio in Xinjiang remains at a comparatively high level, and each region and prefecture is in the stage of scale income increasing. In spatial aspect, energy efficiency spatial agglomeration in Xinjiang gradually enhanced. However, energy efficiency in different regions and prefectures are quite different, and the hot zone of energy efficiency in space presents southeast hot and northwest cold situation. To this end, this paper puts forward the corresponding countermeasures.

Resource-based Province;Energy Efficiency;Spatial and Temporal Pattern;DEA-ESDA Model

2016-04-22

國家社會科學(xué)基金西部項目“資源型區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境約束問題研究”(10XJL014)

敬莉(1970-)，女，教授，博士，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、資源經(jīng)濟；付興春(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：資源產(chǎn)業(yè)化。

F426.2

A

1007-8576(2016)04-045-07

10.16716/j.cnki.65-1030/f.2016.04.005