靳婷婷，段學(xué)軍，鄒輝

(1 中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所 中國科學(xué)院流域地理學(xué)重點實驗室， 南京 210008； 2 中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049)

改革開放以來，中國制造業(yè)規(guī)模高速增長，成為世界制造業(yè)第一大國，但同時也伴隨著巨大規(guī)模的能源資源消耗。而過度的能源消費和對能源資源的過度依賴，將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生威脅，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生約束。節(jié)約資源是中國國情基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)[1]，節(jié)能減排、提高能源效率是中國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)之一。區(qū)域能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況和產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平密切相關(guān)[2-3]，而制造業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的支柱和能源消費的主體，要加強結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高能源效率以達到高質(zhì)量發(fā)展。正確認(rèn)識區(qū)域制造業(yè)能源效率格局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系，對于區(qū)域節(jié)能減排、制造業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源效率提升的貢獻已被諸多研究證實。有研究證實，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以促進整體經(jīng)濟系統(tǒng)生產(chǎn)效率和能源效率的提升[4-5]。如在部分時段，第一產(chǎn)業(yè)向第二產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)向高新技術(shù)工業(yè)調(diào)整被證實有利于提升能源效率[6-8]。另外，工業(yè)結(jié)構(gòu)由重工業(yè)主導(dǎo)向輕工業(yè)主導(dǎo)調(diào)整，也會降低經(jīng)濟系統(tǒng)的能源強度[9]。學(xué)者們則進一步考慮空間因素，從區(qū)域格局層面研究了能源效率與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分布及相關(guān)關(guān)系，并提出具有區(qū)域針對性的調(diào)整對策[10-13]。Liu等[14]的研究表明，中國產(chǎn)業(yè)集聚對能源效率的提升有顯著的促進作用，但這種促進作用的程度具有區(qū)域差異性；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和經(jīng)濟發(fā)展可以促進區(qū)域能源效率差異減小，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)模會對承接地的能源強度產(chǎn)生倒U型影響[15-17]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率的關(guān)系研究多以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度、合理度、集中度和工業(yè)化水平表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況，采用耦合度模型[18-19]和回歸模型[20-21]研究其與能源效率的相互作用關(guān)系，認(rèn)為制定差異化的能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化政策是實現(xiàn)節(jié)能減排和經(jīng)濟發(fā)展雙贏的前提[22]。

學(xué)者們從多角度、采用多種方法對能源效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系進行了大量研究，對于促進產(chǎn)業(yè)和能源效率協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。而已有研究多以區(qū)域整體經(jīng)濟體系或某行業(yè)的能源效率為研究對象，將地區(qū)與制造業(yè)結(jié)合進行細化研究的文獻較少；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多由3大產(chǎn)業(yè)的比重及其數(shù)學(xué)組合來表征，僅能宏觀反映其工業(yè)化程度，無法對其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)涵進行深入分析。江蘇省是中國經(jīng)濟最發(fā)達的東部省份之一，同時也是制造業(yè)大省，2016年，江蘇省制造業(yè)產(chǎn)值占中國總產(chǎn)值的12.29%，相應(yīng)地，能源消耗占9.67%。然而，2016年江蘇省有近95%的能源使用來自其他省份[23]，具有制造業(yè)規(guī)模龐大與能源短缺并存的特點，在制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的研究中具有較強的典型意義?；诖?，本研究將區(qū)域制造業(yè)能源效率與細分行業(yè)結(jié)構(gòu)綜合起來，依托數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(data envelopment analysis,DEA)、能源效率指數(shù)和高級度指數(shù)對江蘇省制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度的時間特征進行分析，在此基礎(chǔ)上探討二者的耦合關(guān)系及空間格局，劃分制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度的耦合類型區(qū)，并對不同耦合類型區(qū)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)解構(gòu)，以期為江蘇省制定能源發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策提供科學(xué)決策依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)來源于2007和2017年的《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》、《江蘇省統(tǒng)計年鑒》、《中國城市統(tǒng)計年鑒》與江蘇省13個地級市的統(tǒng)計年鑒。原始數(shù)據(jù)包括能源效率指數(shù)測算中的制造業(yè)增加值、制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額、制造業(yè)企業(yè)年平均就業(yè)人數(shù)、制造業(yè)能源消費總量以及高級度指數(shù)測算中的制造業(yè)總產(chǎn)值，均采用規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)。

對于能源綜合技術(shù)效率投入產(chǎn)出指標(biāo)的選取。在充分考慮制造業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)出的投入要素組合的基礎(chǔ)上，結(jié)合各研究成果對全要素能源效率投入產(chǎn)出指標(biāo)的選擇后，產(chǎn)出指標(biāo)選取制造業(yè)增加值代表經(jīng)濟產(chǎn)出，投入指標(biāo)選取制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額、制造業(yè)企業(yè)年平均就業(yè)人數(shù)和制造業(yè)企業(yè)能源消費總量等分別代表資本、勞動力和能源投入。

對于制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)的計算數(shù)據(jù)，根據(jù)各地級市高技術(shù)、中技術(shù)、低技術(shù)3類產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占制造業(yè)總產(chǎn)值比重計算得到。耦合度的計算數(shù)據(jù)，由各地區(qū)能源效率指數(shù)值與高級度指數(shù)值進行min-max標(biāo)準(zhǔn)化處理得到。應(yīng)用Deap2.1、Excel和ArcMap10.5軟件對數(shù)據(jù)進行計算和分析。

1.2 能源效率指數(shù)測算

能源效率的測算可劃分為單要素能源效率和全要素能源效率兩大類，其中全要素能源效率考慮了多投入要素與產(chǎn)出要素之間的關(guān)系，可以更好地反映能源和經(jīng)濟之間的相互作用關(guān)系，目前已被學(xué)者們普遍采用。全要素能源效率的測算方法中，DEA無需預(yù)先估計參數(shù)和人為確定權(quán)重，也無需考慮投入產(chǎn)出間的函數(shù)關(guān)系，對社會經(jīng)濟系統(tǒng)的多投入和產(chǎn)出指標(biāo)的相對效率評價很有效[24]，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。因此本文采用DEA模型進行全要素能源效率測算。為突出能源消費在能源效率中的重要性，將DEA全要素能源綜合技術(shù)效率與能源生產(chǎn)率(單位能源GDP)相乘作為能源效率指數(shù)指標(biāo)，進一步分析能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合關(guān)系。

DEA是在“相對有效評價”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種系統(tǒng)分析方法，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，構(gòu)造非參數(shù)的包絡(luò)生產(chǎn)前沿面評價多輸入和多輸出的決策單元(decision making unit,DMU)間的相對效率[25]。本文采用DEA模型中基于規(guī)模報酬可變的VRS模型來測算能源綜合技術(shù)效率，模型如下：

(1)

式中：M為研究單元個數(shù)，I和K分別為投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)個數(shù)；xmi表示第m個研究單元的第i種投入指標(biāo)值，ymk表示第m個研究單元第k種產(chǎn)出指標(biāo)值。θ(0<θ≤1)為能源綜合技術(shù)效率，當(dāng)θ=1時，該研究單元能源效率在研究區(qū)中位于最優(yōu)生產(chǎn)前沿面上。能源綜合技術(shù)效率可分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率的乘積，純技術(shù)效率為假定生產(chǎn)達到最優(yōu)規(guī)模時投入要素的生產(chǎn)效率，反映地區(qū)利用管理和技術(shù)使能源產(chǎn)出最大化的能力；規(guī)模效率則反映實際生產(chǎn)規(guī)模和最優(yōu)規(guī)模的差距[26]，規(guī)模效率越大，表明規(guī)模越接近最優(yōu)規(guī)模。

能源生產(chǎn)率即單位能源消耗的經(jīng)濟產(chǎn)出，表示能源利用的宏觀效率。制造業(yè)能源生產(chǎn)率的計算公式為

EP=Yi/Xi,

(2)

式中：EP為能源生產(chǎn)率，單位為萬元/t標(biāo)準(zhǔn)煤；Xi為i年度制造業(yè)能源消費總量，單位為t標(biāo)準(zhǔn)煤；Yi為i年度制造業(yè)增加值，單位為萬元。

最后，能源效率指數(shù)E(x)為

E(x)=θ×EP,

(3)

式中：θ為能源綜合技術(shù)效率，EP為能源生產(chǎn)率。

1.3 高級度指數(shù)測算

經(jīng)濟合作與發(fā)展組織將制造業(yè)結(jié)構(gòu)依據(jù)技術(shù)水平分為低技術(shù)、中低技術(shù)、中高技術(shù)和高技術(shù)4類[27]；在構(gòu)造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度時，有學(xué)者將中高技術(shù)和高技術(shù)合并為高技術(shù)，將制造業(yè)分為低技術(shù)、中技術(shù)、高技術(shù)3類[28]。本文采用上述分類方法，從技術(shù)密集角度出發(fā)構(gòu)建制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)來表征制造業(yè)高級化程度，具體分類如表1所示。

表1 基于技術(shù)密集程度的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分類Table 1 Classification of manufacturing industries according to technology intensity

對于制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)的計算模型，主要參考李建新等[28]，采用夾角余弦法對制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度進行測算。具體算法如下：首先，將各類產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占制造業(yè)總產(chǎn)值的比重作為空間向量的1個分量，構(gòu)成三維向量X0=(X1,0,X2,0,X3,0)；然后，分別計算X0與產(chǎn)業(yè)由低層次到高層次排列的向量X1=(1,0,0)，X2=(0,1,0)，X3=(0,0,1)的夾角θ1，θ2，θ3：

(4)

然后累積相加得到制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)

(5)

式中：P(x)為制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)，P(x)越大表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平越高。

1.4 耦合度模型

耦合度反映2個及2個以上系統(tǒng)之間相互影響和相互作用的程度。制造業(yè)發(fā)展對能源消費產(chǎn)生影響，同時能源資源對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生約束作用。對于耦合度模型的構(gòu)建，主要參考文獻[29]，選取以變異系數(shù)為基礎(chǔ)的耦合評價模型來評價制造業(yè)能源效率與制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的耦合關(guān)系。耦合度模型為

(6)

式中：C為耦合度;P(x)′和E(x)′為采用極值法標(biāo)準(zhǔn)化處理后的產(chǎn)業(yè)高級度指數(shù)值和能源效率指數(shù)值;k代表區(qū)別系數(shù)，取值為2～5，為加強區(qū)分度，將k取為4[18]。

耦合度模型可以反映制造業(yè)能源效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合程度，但當(dāng)能源效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平都很低時，測算出的耦合度卻很高，這顯然無法有效體現(xiàn)能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合關(guān)系。因此構(gòu)建可以反映系統(tǒng)水平的耦合協(xié)調(diào)度模型，將耦合度和耦合協(xié)調(diào)度結(jié)合起來，從而反映制造業(yè)能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的真實協(xié)調(diào)發(fā)展水平。模型為

(7)

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；T=αP(x)′+βE(x)′,為制造業(yè)能源效率系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)指數(shù)。α、β為待定系數(shù)，反映制造業(yè)能源效率和制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的貢獻系數(shù)。由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化會影響能源效率水平，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不是影響能源效率的唯一驅(qū)動因素，因此將α和β分別賦值0.4和0.6，C和D的值均位于0～1。

2 制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度測算結(jié)果分析

2.1 制造業(yè)能源效率指數(shù)及其分解評價

2.1.1 能源綜合技術(shù)效率評價

從能源綜合技術(shù)效率(圖1(a)，1(d))來看，2006年，能源綜合技術(shù)效率整體上呈現(xiàn)東部大于西部、南部大于北部的空間特征。能源綜合技術(shù)效率達到最優(yōu)的城市有3個，包括蘇州、無錫和南通，最低值為南京。至2016年，能源綜合技術(shù)效率均值有所提升(表2)，南部高于北部的格局更加顯著。從地區(qū)間差異來看，2006年綜合技術(shù)效率最低值為0.325(南京)，而2016年最低值為0.575(淮安)，說明江蘇省地級市間能源綜合技術(shù)效率的差距有所縮小。綜合技術(shù)效率達到最優(yōu)的城市增長至6個，包括南京、無錫、蘇州、南通、鹽城和宿遷。值得注意的是，2016年南京的產(chǎn)出變量和3個投入變量分別為2006年的3.7倍和1.6倍、1.3倍、0.5倍，產(chǎn)出增長遠遠大于投入增長，以致其綜合技術(shù)效率由最低轉(zhuǎn)變?yōu)樽顑?yōu)。

從對能源綜合技術(shù)效率的貢獻來看，純技術(shù)效率均值明顯高于規(guī)模效率(表2)。典型城市如宿遷，其在2006年為純技術(shù)效率有效而規(guī)模效率無效，且處于規(guī)模效率遞增的狀態(tài)，2016年其制造業(yè)GDP增長11倍，達到規(guī)模最優(yōu)，從而達到綜合技術(shù)效率有效。這從側(cè)面反映了在研究期內(nèi)，純技術(shù)效率的地區(qū)差距較小，地區(qū)間制造業(yè)發(fā)展的規(guī)模差距大于技術(shù)和管理水平的差距。

表2 江蘇省能源綜合技術(shù)效率Table 2 DEA energy technology efficiency in Jiangsu Province

2.1.2 能源生產(chǎn)率評價

能源生產(chǎn)率可以直接反映能源利用的經(jīng)濟效益。從圖1(b)、1(e)可以看出，2006—2016年，江蘇省能源生產(chǎn)率提升顯著，其均值由0.89萬元/t標(biāo)準(zhǔn)煤提升至1.96萬元/t標(biāo)準(zhǔn)煤?？臻g上看，兩個時點能源生產(chǎn)率的分布格局高度相似。從2016年的整體情況來看，研究區(qū)能源生產(chǎn)率分布極不均衡，最高值達最低值的4.99倍。能源生產(chǎn)率的高值地區(qū)包括沿海的南通、鹽城，以及北部的宿遷，其中宿遷的工業(yè)結(jié)構(gòu)中輕工業(yè)產(chǎn)值比重較大(輕工業(yè)產(chǎn)值占52.3%)，是江蘇唯一輕工業(yè)比重大于重工業(yè)的地區(qū)，導(dǎo)致其能耗很低，能源效率相對較高；中值地區(qū)主要集中在沿江的揚州、鎮(zhèn)江、蘇州、泰州、無錫，均為重工業(yè)占比較高、能源消耗量大的城市，能源生產(chǎn)率相對較低；低能源生產(chǎn)率地區(qū)包括南京、常州、徐州、連云港和淮安，這些地區(qū)大體可以分為2類：第1類為以重工業(yè)為主且制造業(yè)規(guī)模較大的鎮(zhèn)江、南京、常州和徐州(重工業(yè)占制造業(yè)總產(chǎn)值的比例分別為82.0%、76.8%、76.6%和66.0%)；第2類為重工業(yè)比重不高但制造業(yè)規(guī)模相對較小，能源效率可能受其技術(shù)水平和規(guī)模效益限制的淮安和連云港。

圖1 江蘇省各地級市能源效率分布圖Fig.1 Distribution map of energy efficiency in prefecture level cities in Jiangsu Province

2.1.3 能源效率指數(shù)評價

本文的能源效率指數(shù)為能源綜合技術(shù)效率與能源生產(chǎn)率的乘積，是結(jié)合技術(shù)因素和能耗強度的綜合能效評價。由圖1(c)、1(f)可以看出，2006—2016年，各地級市能源效率指數(shù)顯著提升，其空間分布在趨勢上更接近于能源生產(chǎn)率的空間分布，說明能源效率指數(shù)的測算中能源生產(chǎn)率的貢獻較大。從2016年的情況看，能源效率指數(shù)空間上呈由東向西逐步減弱、南部地區(qū)略微高于西部地區(qū)的態(tài)勢。宿遷、鹽城、南通的能源生產(chǎn)率及能源綜合技術(shù)效率均處于高值水平，表明其制造業(yè)的技術(shù)管理水平和能源高效利用水平均處在江蘇省前列。南京、蘇州和無錫均為能源綜合技術(shù)效率最優(yōu)而能源生產(chǎn)率低值地區(qū)，說明其綜合考慮多要素投入的能源綜合效率優(yōu)于僅考慮能源消費單投入要素的能源生產(chǎn)率。而連云港、淮安和徐州兩方面均處于低值，說明其制造業(yè)能源效率在省內(nèi)處于極低水平，是未來能源效率提升的關(guān)鍵區(qū)域。

2.2 制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度評價

制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級化是指制造業(yè)從低水平向高水平發(fā)展的動態(tài)過程，是制造業(yè)結(jié)構(gòu)重心由低技術(shù)向中技術(shù)和高技術(shù)轉(zhuǎn)移的過程。由表3和圖2可以看出，2006—2016年，各地級市的制造業(yè)高級度指數(shù)均有不同程度的提高，其空間分布格局基本一致。從差異變化看，地級市間高級度指數(shù)的變異系數(shù)從0.093降低至0.085，說明至2016年地級市間高級度指數(shù)的差異有所減小。高級度指數(shù)增幅最大的為南通，增長了0.956，增幅較大的還包括鎮(zhèn)江、鹽城、徐州和常州，其中，南通由于過江通道建設(shè)等帶來交通區(qū)位的巨大改善，吸引通信設(shè)備、計算機等高技術(shù)制造業(yè)的集聚使得其高級度指數(shù)大幅提升?？梢园l(fā)現(xiàn)，增長幅度較大的地區(qū)主要集中在高級度指數(shù)基數(shù)在平均值以下，且具有良好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的城市，其他城市提升幅度較小。因此，地級市間差異縮小主要是由于中、低值區(qū)域的快速增長。

表3 江蘇省制造業(yè)高級度Table 3 Manufacturing structure up-grade index in Jiangsu Province

從2016年高級度指數(shù)的空間分布來看(圖2(b))，南京—蘇州兩極格局顯著。高級度指數(shù)高值區(qū)主要分布在南京和蘇州，它們具有優(yōu)越的區(qū)位條件、雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)及科技實力，是經(jīng)濟發(fā)展的重點節(jié)點城市，其制造業(yè)高級度位于全省前列。中值區(qū)主要集中于沿江的揚州、泰州、鎮(zhèn)江、常州和無錫一帶，它們在空間上相鄰，具有相似的自然資源條件、產(chǎn)業(yè)環(huán)境及投資環(huán)境，其制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度十分相似。低值區(qū)分布在南通、鹽城、淮安、宿遷、連云港和徐州，均位于長江以北；其中，南通的制造業(yè)高級度雖有大幅提升，但仍位于省內(nèi)較低水平；宿遷、淮安、徐州和連云港的高級度指數(shù)遠低于江蘇省平均水平，其中宿遷和淮安的低技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比均較高(2016年分別為56%、39%)，制造業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較差，導(dǎo)致其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)極低；徐州具有較大的制造業(yè)規(guī)模，但產(chǎn)業(yè)重心集中在化工、農(nóng)副食品加工等資源密集型和勞動密集型產(chǎn)業(yè)，高技術(shù)制造業(yè)較少，導(dǎo)致其高級度指數(shù)偏低。

圖2 江蘇省制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度空間分布Fig.2 Spatial distribution of manufacturing structure up-grade index in Jiangsu Province

3 江蘇省制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度空間耦合特征分析

3.1 耦合度及耦合空間分布

針對江蘇省各地級市制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度耦合度評價，采用2016年13個城市制造業(yè)高級度指數(shù)和能源效率指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化值進行截面耦合分析，得到耦合情況如圖3所示。2016年，江蘇省地級單元能源效率與制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度耦合度的空間分布極不均衡，耦合度值從0.001至0.994不等，耦合協(xié)調(diào)度值由0.001至0.841不等。全省耦合度均值為0.383，整體處于低水平耦合，說明現(xiàn)階段研究區(qū)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度與能源效率的相互關(guān)系不顯著。高度耦合的地區(qū)包括南通和鹽城，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度與能源效率相互影響，較為協(xié)調(diào)；耦合度較高的為揚州、徐州、泰州、鎮(zhèn)江、無錫和蘇州，其中，徐州為低水平的耦合，其他沿江5市為較高水平的耦合；低耦合度地區(qū)包括常州、南京、連云港、宿遷和淮安。

圖3 江蘇省制造業(yè)能源效率與結(jié)構(gòu)高級度的耦合分布Fig.3 Coupling distribution of energy efficiency and structure up-grade index of manufacturing industry in Jiangsu Province

3.2 制造業(yè)能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)耦合類型

3.2.1 耦合類型分區(qū)

為劃分不同地級市能源效率與制造業(yè)高級度的耦合類型，將能源效率指數(shù)E(x)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)P(x)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化方法無量綱化得到可對比值E和P，E和P都是均值為0、方差為1的樣本數(shù)值。通過對比E和P，將制造業(yè)能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度的耦合關(guān)系分為4種類型區(qū)(圖4)：1)高能源效率-高制造業(yè)高級度區(qū)域(E和P均大于0.6)，說明制造業(yè)能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化同步發(fā)展且均為高水平，2016年江蘇省各地級市中無此類區(qū)域；2)低能源效率-低制造業(yè)高級度區(qū)域(E和P均小于-0.6)，主要分布在連云港、淮安和徐州；3)能源效率滯后型區(qū)域(E

圖4 江蘇省制造業(yè)能源效率和結(jié)構(gòu)高級度耦合類型分區(qū)Fig.4 Distribution of coupling types of manufacturing structure up-grade index and energy efficiency in Jiangsu Province

3.2.2 不同類型耦合區(qū)域的制造業(yè)結(jié)構(gòu)特征

通過計算江蘇省各個制造業(yè)部門的能源消耗強度，取能源強度大于0.350 t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元的前6位制造業(yè)部門為高能耗部門，分別為黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、其他制造業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)和黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)。計算各類型區(qū)不同制造業(yè)部門產(chǎn)值比例和高能耗部門產(chǎn)值比例(表4)可發(fā)現(xiàn)以下特征；

表4 不同類型耦合區(qū)域制造業(yè)結(jié)構(gòu)特征Table 4 Structural characteristics of manufacturing in different types of coupling regions

1)能源效率滯后型區(qū)域的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以計算機、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)、電氣機械和器材制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)等高能耗產(chǎn)業(yè)為主，形成以高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高能耗產(chǎn)業(yè)共同主導(dǎo)制造業(yè)發(fā)展的模式。其高能耗部門結(jié)構(gòu)比重較大，占全部制造業(yè)產(chǎn)值的25.0%，是制約其能源效率提升的主要原因之一。另外，這類地區(qū)具有優(yōu)越的區(qū)位條件和雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)，為江蘇省制造業(yè)布局最密集、規(guī)模最大的區(qū)域，但目前其制造業(yè)規(guī)模及結(jié)構(gòu)高級化對能源效率提升的作用有限。該類地區(qū)作為能源資源開發(fā)與消費的重要區(qū)域，應(yīng)積極發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)高附加值轉(zhuǎn)型的同時，注重資源能源的節(jié)約集約利用。既要從供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的角度消除過剩、落后產(chǎn)能的高能耗部門，也應(yīng)充分利用以南京為主的科技實力優(yōu)勢，提升能源基礎(chǔ)原材料的質(zhì)量和效能，積極研發(fā)和培育新能源和綠色產(chǎn)業(yè)[30]。

2)制造業(yè)高級度滯后型區(qū)域，其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以裝備制造等高技術(shù)制造業(yè)，化工等高能耗制造業(yè)以及紡織、食品加工等輕工業(yè)為主。其高能耗部門比重在3類地區(qū)中最低，為20.3%。高能耗部門以及高技術(shù)部門比重均相對較低是制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度滯后于能源效率的主要原因。南通和鹽城處于工業(yè)快速發(fā)展階段，應(yīng)充分利用其沿海灘涂資源優(yōu)勢，積極發(fā)展風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)[31]，承接部分高技術(shù)嫁接的資源密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，同時調(diào)整制造業(yè)結(jié)構(gòu)向技術(shù)密集型主導(dǎo)發(fā)展，實現(xiàn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級化和能源效率的良性互動和協(xié)調(diào)發(fā)展。與南通和鹽城不同，宿遷的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以木材加工、食品飲料、紡織服裝等輕工業(yè)和機電裝備制造為主，且宿遷市輕工業(yè)已形成一定的規(guī)模經(jīng)濟，具有一定的產(chǎn)業(yè)效率，因此其能源效率處于江蘇省較高水平。但從長期來看，當(dāng)前宿遷的制造業(yè)結(jié)構(gòu)以要素驅(qū)動型產(chǎn)業(yè)為主，經(jīng)濟效益有限，無法引領(lǐng)長期的經(jīng)濟發(fā)展，應(yīng)積極提升原有輕工業(yè)的科技含量并發(fā)展相應(yīng)的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，注重發(fā)展創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)，在承接發(fā)達城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時防止高能耗高污染產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，注重高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的引進，提升經(jīng)濟效益和資源能源利用效率。

3)低能源效率-低制造業(yè)高級度型區(qū)域，該類地區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以化工、冶金等高能耗資源密集型產(chǎn)業(yè)，食品、木材等勞動力密集型產(chǎn)業(yè)和電子、機械器材等裝備制造業(yè)為主。其高能耗部門比重在3類地區(qū)中最高，為29.9%，高能耗產(chǎn)業(yè)比重和低高技術(shù)產(chǎn)業(yè)比重的制造業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約了其能源效率的提升。目前這類地區(qū)工業(yè)發(fā)展處于高度重工業(yè)化階段，能源開發(fā)與消費的規(guī)模不斷提高，但由于經(jīng)濟實力和科技實力在省內(nèi)相對較弱，在科技投入和能源資源節(jié)約集約利用投入方面不足，導(dǎo)致其制造業(yè)能源效率位于江蘇省最低水平。該類地區(qū)為江蘇省未來加強集約節(jié)約利用資源、提高資源利用效率的重要區(qū)域。該類地區(qū)應(yīng)依托地方優(yōu)勢資源，積極發(fā)展技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，承接中心城市和國外產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，注重提升生產(chǎn)效率和能源效率。對于制造業(yè)規(guī)模較小的連云港和淮安，還應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)集聚，形成規(guī)模效益以提升生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論與討論

1)從制造業(yè)能源效率指數(shù)及其分解情況來看，2006—2016年江蘇省能源效率指數(shù)均值提升了1.5倍，各地級市制造業(yè)能源效率均顯著提高?；谌赝度氲哪茉淳C合技術(shù)效率和基于能源消費的能源生產(chǎn)率具有不同的空間結(jié)構(gòu)特征。江蘇北部的連云港、淮安和徐州、以及蘇南的南京、鎮(zhèn)江和常州等重工業(yè)城市是未來能源效率提高的關(guān)鍵區(qū)域。

2)從制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級度來看，各地級市的制造業(yè)高級度指數(shù)均有不同程度地提高，且空間差異有所縮小?？臻g上，以南京—蘇州為高值區(qū)的兩極格局顯著，南部地區(qū)整體上高于北部地區(qū)，中值區(qū)集中于無錫、常州、鎮(zhèn)江、泰州和揚州沿江一帶，低值區(qū)分布在江蘇沿海一帶和北部的徐州、宿遷和淮安。蘇北5市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度指數(shù)值均在江蘇省均值水平以下，就產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級度來看，仍存在較強的南北空間差異。

3)從制造業(yè)能源效率與制造業(yè)結(jié)構(gòu)的耦合度來看，江蘇省整體耦合情況不佳，處于初級協(xié)調(diào)水平。根據(jù)制造業(yè)能源效率和結(jié)構(gòu)高級度的耦合關(guān)系，將各地級市劃分為能源效率滯后型區(qū)域、制造業(yè)高級度滯后型區(qū)域和低能源效率-低制造業(yè)高級度區(qū)域，通過對不同類型區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)解構(gòu)，發(fā)現(xiàn)低能源效率-低制造業(yè)高級度區(qū)域低附加值、高能耗制造業(yè)部門占較大比重，為江蘇省未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高能源資源效率的關(guān)鍵區(qū)域。

江蘇省制造業(yè)能源效率與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡不耦合的現(xiàn)狀，說明當(dāng)前階段制造業(yè)結(jié)構(gòu)高級化對能源效率提升的促進作用有限。其形成原因主要有以下方面：首先，江蘇省制造業(yè)專業(yè)化分工的空間差異，沿江發(fā)達地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以資源密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)共同主導(dǎo)，沿海地區(qū)以勞動密集型產(chǎn)業(yè)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)，蘇北欠發(fā)達地區(qū)以資源密集型產(chǎn)業(yè)和勞動密集型產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)，故出現(xiàn)沿江地區(qū)能源效率滯后而沿海地區(qū)制造業(yè)高級度滯后的格局；另外，區(qū)域內(nèi)幾大經(jīng)濟區(qū)(南京都市圈、蘇錫常、沿海地區(qū)和徐州都市圈)未形成合理分工，蘇北地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和政策環(huán)境還有待完善；北部地區(qū)缺少能夠輻射周邊城市的中心城市，且徐州都市圈不屬于長三角城市群，與南部地區(qū)聯(lián)系較弱。

本研究從制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源利用效率關(guān)系的角度出發(fā)，分析江蘇省產(chǎn)業(yè)發(fā)展與能源效率的空間耦合關(guān)系。與傳統(tǒng)的針對全社會能源效率與3大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系研究相比，采用制造業(yè)部門數(shù)據(jù)為進行更小的地理尺度分析提供可能，有助于理解省級尺度制造業(yè)結(jié)構(gòu)與能源消耗的交互作用關(guān)系，這對推進集約利用能源、促進制造業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有一定的政策借鑒意義。但制造業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率的內(nèi)涵遠比當(dāng)前測算方法所表征的更豐富，二者之間的內(nèi)部交互作用也更加復(fù)雜，還須輔之以技術(shù)投入、集中度、區(qū)位熵等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，以及碳排放、環(huán)境污染等生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的進一步分析。