徐孝民 汪文生， 張 利 梁 怡 蔣瑞琪

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)決策科學(xué)與大數(shù)據(jù)研究中心，北京市海淀區(qū)，100083；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；3.中央財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100081)

煤炭是我國的基礎(chǔ)能源，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重長期高達(dá)70%左右，其供應(yīng)安全直接關(guān)系到社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展。而我國富煤、少氣、缺油的能源賦存特點，又決定了煤炭的主導(dǎo)地位在未來較長的一段時期內(nèi)不會發(fā)生根本性改變。我國煤炭資源分布十分不均衡，具有北富南貧、西多東少的特點。從生產(chǎn)情況來看，主要的煤炭生產(chǎn)地集中在中西部地區(qū)。其中，內(nèi)蒙古西部、山西和陜西的“三西”地帶是我國煤炭生產(chǎn)最為集中的區(qū)域，2015年該區(qū)域的煤炭產(chǎn)量約占全國煤炭總產(chǎn)量的63%。但從消費情況來看，主要的消費地卻集中在東部、中部和南部等經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)。2015年，我國東部、中部和南部地區(qū)的煤炭消費量約占全國總消費量的60%。資源分布不均衡、生產(chǎn)與消費在空間上的嚴(yán)重錯位，致使我國區(qū)域煤炭供給脆弱性日益凸顯。此外，自然災(zāi)害頻發(fā)、煤炭價格巨幅波動、煤電之爭、資源兼并重組、運輸通道梗阻、煤炭消費的季節(jié)性波動、鐵路運力不足、重大安全事故等綜合因素又加劇了區(qū)域煤炭供給的脆弱性，嚴(yán)重威脅能源安全。

1 文獻(xiàn)綜述

20世紀(jì)70年代初，世界性石油危機的爆發(fā)使能源安全問題走入人們的視野，各方學(xué)者從此開始著手關(guān)于能源安全方面的研究。1974年，國際能源機構(gòu)(IEA)成立，提出了國家能源安全的核心是穩(wěn)定石油供應(yīng)和價格的概念。1997年，《京都議定書》的簽訂標(biāo)志著世界各國重新界定了能源安全的概念，將生態(tài)環(huán)境納入能源安全問題的考慮因素。此后，有學(xué)者提出能源安全包括能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和使用安全兩個方面的概念。其中，能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，即能源供應(yīng)安全是滿足國家正常能源需求保障的穩(wěn)定程度，主要在經(jīng)濟方面考慮能源問題；能源使用安全，即能源消費不應(yīng)對人類自身生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，主要在生態(tài)方面考慮能源問題。隨著研究的不斷深入，學(xué)者們開始嘗試從脆弱性的角度來分析能源安全問題。21世紀(jì)以來，越來越多的學(xué)者開始把分析能源安全問題的目光放在脆弱性的角度上。R Willenborg等(2004)分析了歐洲在石油供給方面的脆弱性，提出了建立戰(zhàn)略石油儲備等應(yīng)對措施。Toshihiko Kitamura和Shunsuke Managi(2017)對日本各種能源資源供應(yīng)中斷風(fēng)險進(jìn)行了定量評估，給出了各能源品種的中斷風(fēng)險程度值。Eshita Gupta(2008)選取了資源儲量、地緣政治風(fēng)險、人均GDP、石油消費強度、石油進(jìn)口支出、石油在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比例等指標(biāo)構(gòu)建了一套評價體系，構(gòu)建了主成分分析評價模型，對世界上的不同石油凈進(jìn)口國進(jìn)行研究，評價了其脆弱性和敏感度。Edgard Gnansounou和Jun Dong(2010)提出了一個基于判斷邏輯的能源供給脆弱性評價模型，并以其對中國的能源情況進(jìn)行了實證研究。Mathias Reymond(2012)選取天然氣消費強度、對外依存度、自給率、地緣政治風(fēng)險等指標(biāo)，對南美洲各國的天然氣供給脆弱性進(jìn)行了評估。在國內(nèi)的研究中，鐘建平(2006)從經(jīng)濟結(jié)構(gòu)安全的角度出發(fā)，深入研究分析我國能源安全的脆弱性，為國家保障能源安全提供了相關(guān)對策。蘇飛、張平宇和李鶴(2008、2009)界定了能源安全供給脆弱性概念，并應(yīng)用因子分析法對我國各煤炭、石油供給城市的經(jīng)濟系統(tǒng)脆弱性進(jìn)行了評價，闡明了我國能源城市經(jīng)濟系統(tǒng)分布特征。劉立濤、沈鐳和劉曉潔(2012)通過對國內(nèi)外能源安全理論的對比研究發(fā)現(xiàn)國內(nèi)能源安全定量研究較薄弱，并總結(jié)發(fā)現(xiàn)了能源安全研究方法大多基于能源安全多樣性指數(shù)——SWI和HHI。李煒、李蘭蘭和焦建玲(2015)構(gòu)建了一套石油脆弱性評價體系，通過對中美兩國的石油安全脆弱性進(jìn)行比較分析，探索我國石油脆弱性較高的原因并提出了政策建議。薛靜靜、史軍等(2015)從區(qū)域的角度深入分析了能源供給脆弱性的原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略。

查閱到的國內(nèi)外文獻(xiàn)主要是從脆弱性角度對能源總體和石油、天然氣的供給安全問題進(jìn)行研究，缺乏煤炭供給脆弱性領(lǐng)域的研究成果。因此，本文將脆弱性分析引入?yún)^(qū)域煤炭供應(yīng)領(lǐng)域，在探討煤炭市場供給脆弱性內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，應(yīng)用因子分析法對我國30個省份的區(qū)域煤炭市場供給脆弱性進(jìn)行評價和分類，并提出相應(yīng)的治理策略。

2 區(qū)域煤炭市場供給脆弱性評價與分類

2.1 區(qū)域煤炭市場供給脆弱性內(nèi)涵

脆弱性的概念來源于對災(zāi)害管理等自然科學(xué)領(lǐng)域的研究，但近幾年廣泛應(yīng)用于土地利用、可持續(xù)性科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等社會科學(xué)領(lǐng)域。由于研究視角的不同，不同領(lǐng)域的學(xué)者對脆弱性的概念有著不同的理解。在自然科學(xué)領(lǐng)域，一般把脆弱性定義為系統(tǒng)因不利影響而遭受損失的程度或可能性。而在社會科學(xué)領(lǐng)域，通常認(rèn)為脆弱性是系統(tǒng)承受不利影響的能力。鑒于此，本文認(rèn)為區(qū)域煤炭市場供給脆弱性是指：區(qū)域?qū)γ禾抗?yīng)中斷、煤價飆升等突發(fā)事件的敏感程度及其應(yīng)對能力的綜合反映。

2.2 指標(biāo)選取

結(jié)合國內(nèi)外研究，本文選取產(chǎn)消比、儲消比來評價區(qū)域的應(yīng)對能力；選取對外依存度、煤炭消費強度、煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重來評價其敏感程度。

(1)產(chǎn)消比(X1)：即區(qū)域煤炭產(chǎn)量與消費量之比。產(chǎn)消比越大，說明該區(qū)域煤炭供給越充足，應(yīng)對能力就越強，煤炭供給脆弱性也就越低。

(2)儲消比(X2)：即區(qū)域煤炭資源儲量與消費量之比。儲消比越大，說明區(qū)域的資源保障水平越高，應(yīng)對能力就越強，煤炭供給脆弱性也就越低。

(3)對外依存度(X3)：即區(qū)域煤炭凈調(diào)入量與消費量之比。對外依存度越高，其敏感程度就越高，煤炭供給脆弱性也就越高。

(4)煤炭消費強度(X4)：即區(qū)域煤炭消費量與GDP之比。煤炭消費強度越大，說明該區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展對煤炭的依賴性就越大，敏感程度就越高，煤炭供給脆弱性也就越高。

(5)煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重(X5)：即區(qū)域煤炭消費量與能源消費量之比，反映煤炭在能源消費結(jié)構(gòu)中的重要程度。如果煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重越大，說明煤炭對于該區(qū)域的能源消費越重要，敏感程度就越高，煤炭供給脆弱性也就越高。

2.3 數(shù)據(jù)來源

從《中國統(tǒng)計年鑒2015》、《中國能源統(tǒng)計年鑒2015》以及《2015中國煤炭發(fā)展報告》中整理、計算出我國除西藏、香港、澳門和臺灣之外30個省份2015年的煤炭產(chǎn)消比、儲消比、對外依存度、煤炭消費強度和煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，限于篇幅，本文不予列出。

2.4 脆弱性評價

鑒于指標(biāo)之間存在著較強的相關(guān)關(guān)系，為了避免由此引起的權(quán)重偏倚，本文選取因子分析法對區(qū)域煤炭供給脆弱性進(jìn)行評價。因子分析法可以簡化數(shù)據(jù)，通過公共因子反映復(fù)雜現(xiàn)象的基本結(jié)構(gòu)，解決指標(biāo)間的相關(guān)性問題。

2.4.1 指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

為了使各指標(biāo)在量綱和量級上統(tǒng)一，并與脆弱性呈正相關(guān)關(guān)系，首先對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。對于正向指標(biāo)X3、X4、X5采用公式(1)處理，對于逆向指標(biāo)X1、X2采用公式(2)處理。

式中：Xij——第i個省份的第j個指標(biāo)的原始值；

max(Xj)——Xij的最大值；

min(Xij)——Xij的最小值。

經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后，所有指標(biāo)都處于區(qū)間[0,1]。

2.4.2KMO檢驗和Bartlett球形檢驗

在應(yīng)用因子分析法進(jìn)行評價之前，需要對其適宜性進(jìn)行檢驗，常用的檢驗方法有KMO檢驗和Bartlett球形檢驗。KMO檢驗是對變量之間的偏相關(guān)性進(jìn)行檢驗，Bartlett球形檢驗是對變量的相關(guān)矩陣是否為單位陣進(jìn)行檢驗。一般來說，KMO檢驗的值大于0.7，Bartlett球形檢驗的Sig值小于0.01就可認(rèn)為該組樣本適合進(jìn)行因子分析。經(jīng)計算，本文所選取樣本的KMO統(tǒng)計量為0.786，大于0.7；Bartlett球形檢驗的Sig值為0，小于0.01。因此，本文所選取的樣本適合進(jìn)行因子分析。

2.4.3 計算各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣R

各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣如表1所示，各變量之間相關(guān)系數(shù)的絕對值基本上都大于0.5，說明這些變量之間存在著較為顯著的相關(guān)性，進(jìn)一步表明可以進(jìn)行因子分析。

表1 相關(guān)系數(shù)矩陣

2.4.4計算相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征值λ、特征向量u以及累計方差貢獻(xiàn)率

因子的特征值和貢獻(xiàn)率如表2所示，前2個因子的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到了85.641%，大于85%，即其所包含了原始變量85%以上的信息量，因此提取前2個因子作為主因子。

表2 因子的特征值和貢獻(xiàn)率

2.4.5 旋轉(zhuǎn)變換

為了便于對各主因子的含義進(jìn)行解釋，用極大方差正交旋轉(zhuǎn)法對因子荷載矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，旋轉(zhuǎn)后的因子荷載矩陣如表3所示。

表3 旋轉(zhuǎn)后的因子荷載矩陣

由表3可知，主因子f1主要解釋了煤炭消費強度和煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重這2個指標(biāo)，主因子f2主要解釋了產(chǎn)消比和儲消比這2個指標(biāo)。因此，把主因子f1稱為敏感程度因子，f2稱為應(yīng)對能力因子。值得一提的是，指標(biāo)X3(對外依存度)與2個主因子的荷載絕對值均大于0.6，說明其對敏感程度和應(yīng)對能力均存在較大的影響。同時，還可以得到旋轉(zhuǎn)后各主因子新的特征值和貢獻(xiàn)率，如表4所示。

表4 旋轉(zhuǎn)后主因子的特征值和貢獻(xiàn)率

2.4.6 用回歸法求因子得分系數(shù)矩陣

計算求得因子得分系數(shù)矩陣如表5所示。

表5 因子得分系數(shù)矩陣

那么，各主因子得分的計算公式為：

2.4.7 進(jìn)行評價

以各主因子旋轉(zhuǎn)后的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，構(gòu)建煤炭脆弱性評價模型：

CVi=β1fi1+β2fi2

(5)

式中：CVi——第i個區(qū)域的煤炭脆弱性指數(shù)；

β1和β2——主因子旋轉(zhuǎn)后的方差貢獻(xiàn)率。

即有：

CVi=0.43917fi1+0.41724fi2

(6)

然后，將fi的值代入，就可求得各區(qū)域的煤炭脆弱性評價得分，如圖1所示。由圖1可知，寧夏的煤炭市場供給脆弱性最高，達(dá)到了1.1392；新疆的最低，為0.5467。

圖1 我國各區(qū)域煤炭市場供給脆弱性評價結(jié)果

2.5 脆弱性分類

為進(jìn)一步探尋各區(qū)域煤炭市場脆弱性形成的原因，本文從區(qū)域?qū)ν话l(fā)事件的敏感程度和應(yīng)對能力兩個維度對各區(qū)域進(jìn)行分類。其中，敏感程度以0.75為界，大于0.75表示該區(qū)域的敏感程度較高，反之就較低。應(yīng)對能力以1為界，由于所有的指標(biāo)均進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，所以大于1就表示該區(qū)域的應(yīng)對能力弱，反之就強。我國區(qū)域煤炭市場供給脆弱性分類圖如圖2所示，我國30個省份可分為以下四大類。

(1)第一類：敏感程度低-應(yīng)對能力強。只有新疆屬于這類區(qū)域。新疆是我國煤炭資源儲量最豐富的地區(qū)，近幾年隨著西部大開發(fā)的不斷深入，煤炭產(chǎn)量逐年提高，其應(yīng)對突發(fā)事件的能力也得到不斷提高。但其經(jīng)濟發(fā)展水平較低，產(chǎn)業(yè)鏈不完整，所以煤炭消費量不高，經(jīng)濟發(fā)展對煤炭消費的依賴性較小，對突發(fā)事件的敏感程度較低。

(2)第二類：敏感程度低-應(yīng)對能力弱。主要包括北京、上海、海南、廣東、天津、浙江、福建和廣西。這類地區(qū)的煤炭資源匱乏，產(chǎn)量也非常低，煤炭消費主要依靠從外部調(diào)入，因此其應(yīng)對能力較弱；但這類地區(qū)大多處于東部沿海，經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較合理，煤炭在能源消費結(jié)構(gòu)中的比重也較低，經(jīng)濟發(fā)展對煤炭消費的依賴性較小，因此其敏感程度較低。

(3)第三類：敏感程度高-應(yīng)對能力強。主要包括陜西、內(nèi)蒙古和山西。這類地區(qū)是我國煤炭的主產(chǎn)區(qū)，不僅資源儲量豐富，而且產(chǎn)量大，因此其應(yīng)對能力較強。但這類地區(qū)在享受“煤炭紅利”的同時，卻受困于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、發(fā)展模式粗放等痼疾，陷入了因煤而興、因煤而困的發(fā)展格局，經(jīng)濟發(fā)展對煤炭消費的依賴性較大，對突發(fā)事件的敏感程度較高。

(4)第四類：敏感程度高-應(yīng)對能力弱。主要包括寧夏、貴州、安徽、河南、云南、甘肅、河北、吉林、重慶、四川、山東、湖北、湖南、黑龍江、遼寧、江西、青海和江蘇。這類地區(qū)雖具有一定的煤炭儲量，但是由于開采時間較長，增長潛力有限，部分地區(qū)資源已幾近枯竭，近幾年煤炭產(chǎn)量增長緩慢，所以其應(yīng)對能力較弱。另外，這類地區(qū)也面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重過高等問題，因此其敏感程度較高。

圖2 我國區(qū)域煤炭市場供給脆弱性分類圖

3 區(qū)域煤炭市場供給脆弱性治理策略

對于不同類別的煤炭市場供給脆弱性區(qū)域，可以采用分類指導(dǎo)的治理策略。

(1)對于第一類地區(qū)，采取延伸產(chǎn)業(yè)鏈的策略，充分挖掘潛力，以煤炭及相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶動經(jīng)濟的發(fā)展。由于應(yīng)對能力強并且敏感程度低，這類地區(qū)處于煤炭供給脆弱性相對理想的狀態(tài)。其煤炭資源非常豐富，但由于經(jīng)濟發(fā)展水平較低，對煤炭資源的利用程度不夠，所以應(yīng)延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)資源的深加工，并帶動區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。同時，要加大力度建設(shè)外運通道，通過輸煤、輸電、輸氣等多種方式提高外運能力，充分發(fā)揮其資源豐富的優(yōu)勢，使之成為全國重要的煤炭供應(yīng)基地。

(2)對于第二類地區(qū)，采取建設(shè)煤炭應(yīng)急儲備制度的策略，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力，保障能源安全。由于這類地區(qū)的煤炭資源匱乏，產(chǎn)量很低，面對突發(fā)事件時缺少有效的應(yīng)對手段。因此，應(yīng)建設(shè)煤炭應(yīng)急儲備體系，確定合理的儲備規(guī)模，優(yōu)化儲備點布局，提高應(yīng)急能力。

(3)對于第三類地區(qū)，采取優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式的策略，降低敏感程度。由于這類地區(qū)煤炭資源較豐富，是我國的煤炭主產(chǎn)區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展對煤炭消費的依賴性較強，因此要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變增長方式，降低煤炭消費強度，減少煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，進(jìn)而降低敏感程度。

(4)對于第四類地區(qū)，應(yīng)該采取復(fù)合策略，既要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又要加強煤炭應(yīng)急儲備建設(shè)，全面治理脆弱性。這類地區(qū)對突發(fā)事件比較敏感，但卻沒有較強的應(yīng)對能力，單一的策略無法有效改善其脆弱性，因此要采取復(fù)合策略。一方面，要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變增長方式，大力發(fā)展新能源，推廣節(jié)能技術(shù)，降低煤炭消費強度，減少煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比重，降低敏感程度；另一方面，要建設(shè)煤炭應(yīng)急儲備，通過合理的煤炭物流網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與布局，提高應(yīng)對能力。

4 結(jié)論

(1)我國大部分區(qū)域的煤炭市場供給脆弱性較高。由圖2可知，有18個省份屬于第三類，即敏感程度高-應(yīng)對能力弱的區(qū)域，占到總數(shù)的60%。因此，我國大部分省份不僅對突發(fā)事件的敏感程度較高，而且缺乏足夠的應(yīng)對能力，治理形勢較為嚴(yán)峻。

(2)按照煤炭市場供給脆弱性產(chǎn)生的原因，可將我國30個省份劃分為敏感程度低-應(yīng)對能力強、敏感程度低-應(yīng)對能力弱、敏感程度高-應(yīng)對能力弱和敏感程度高-應(yīng)對能力弱四類。

(3)對于不同類別煤炭市場供給脆弱性的地區(qū)，可采取分類治理策略。第一類地區(qū)，采取延伸產(chǎn)業(yè)鏈的策略；第二類地區(qū)，采取加強煤炭應(yīng)急儲備建設(shè)的策略；第三類地區(qū)，采取優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式的策略；第四類地區(qū)，采取復(fù)合策略，在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式的同時建設(shè)煤炭應(yīng)急儲備體系。