中国区域能源安全供给脆弱性分析

摘要 随着经济持续快速发展，我国能源需求不断增加，能源安全，尤其是石油安全问题日益突出，而能源安全供给脆弱性是能源安全的核心问题。在对能源安全供给脆弱性概念进行界定的基础上，构建了脆弱性评估模型以及由对外依存度、能源消耗弹性指数、能源储量比、能源生产弹性指数、运输线路长度和人均GDP构成的评价指标体系，采用因子分析法确定评价指标的权重系数，并对全国30个省（市、区）“十五”时期的常规能源（煤炭、石油和天然气）安全供给脆弱性进行定量评估。结果表明：①我国区域能源安全供给脆弱性程度整体上处于中等偏下水平，且呈现出“东高西低”的特征；②能源安全供给风险的应对能力差异是区域脆弱性分异的主导因素。

关键词 能源安全；能源供给风险；脆弱性评估；聚类分析

中图分类号 F426 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2008）06-0094-06

能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点［1～4］。自改革开放以来，中国经济社会持续快速发展的同时，也面临着能源紧缺、能源结构失衡等能源安全问题［5］。作为世界最大的能源消费和生产的发展中国家，中国能源问题不仅成为21世纪资源持续开发的核心，而且也成为国际关注的焦点［2,3,6］。我国能源问题的核心是能源安全问题，也就是要满足国家生存与发展正常需求的能源供应稳定和使用安全［7，8］。目前，我国的能源安全，尤其是石油安全问题日趋严峻，已经对我国的经济安全、社会安全乃至国家安全构成了威胁。为此，2007年4月国家的《能源发展“十一五”规划》中针对我国消费需求不断增长，资源约束日益加剧，而应对能源安全的能力又较弱的现实，提出加强能源国际合作，建立应急体系，提高能源安全保障的战略目标［9］。我国的能源安全问题不仅得到国家相关政府部门的高度重视，也受到社会各界和众多学者的广泛关注。许多学者在影响能源安全的生产、运输、消费、能源安全的法律保障、能源价格、能源生产和消费的环境影响、能源安全政策等方面［10～15］开展了大量研究，取得了丰富的研究成果，为国家制定相关能源政策起到了一定的支撑作用。但是，目前针对区域能源安全的研究成果较少［13,16］，尤其把脆弱性分析应用在区域能源安全供给方面的研究成果不多［2,17］。因此，本文从脆弱性视角对我国区域常规能源（煤炭、石油和天然气）的安全保障水平进行分析，为区域能源生产、能源消费和能源经济发展提供一定的科学参考。

1 研究方法与研究对象

1.1 研究方法

1.1.1 能源安全供给脆弱性及其评估模型

脆弱性概念最初来源于自然灾害研究［18］。随着研究的不断扩展，已经在全球气候变化、生态学、可持续生计、人体健康、土地利用变化、灾害管理等多个研究领域广泛应用。脆弱性通常被界定为系统容易受到损害的可能性、程度或状态。由于研究对象和学科视角的不同，不同领域的学者对脆弱性概念的界定还不一致，比如自然灾害、气候变化等自然科学领域的学者［19～21］认为脆弱性是系统由于受到灾害等不利影响而遭受损害的程度或可能性；食物安全、可持续生计等社会科学领域的学者［22～24］认为脆弱性是系统的内在属性，是系统承受不利影响的一种能力，注重对脆弱性形成的社会关系、经济、政治和其他权利结构进行分析。随着脆弱性研究的不断深入，其概念逐渐演变成包含“风险”、“敏感性”、“适应性”、“恢复力”等相关概念的一个概念集合，内涵不断丰富和完善［25～27］。

能源安全问题的核心是能源安全供给［28］。对一个国家或区域而言，能源安全的威胁主要来自于短期的能源供给中断、供应不足、价格暴涨、运输受阻以及国家政策的干扰等。对不同地区或者同一地区的不同时期来说，能源安全风险所造成的破坏程度不同，即能源安全的脆弱性不同。能源安全供给脆弱性可以用来表示一个区域在出现能源供应干扰或破坏时可能造成的损害程度。区域能源安全供给脆弱性包括区域能源安全供给的外部风险和内部保障能力两个方面。本文认为区域能源安全供给脆弱性(Energy Security Supply Vulnerability，ESV)是指一个区域对能源安全供给风险的敏感性以及缺乏应对风险的能力而使得该区域向着不利于实现可持续发展方向演变的一种状态，是系统的一种内在属性，其脆弱性大小主要是通过系统对扰动的敏感性和应对能力表现出来。一个区域面临的能源安全供给风险越大，且应对风险的能力越低，则该区域的能源安全供给脆弱性就越高。据此，构建了能源安全供给脆弱性评估模型：

（1）

式中，ESVi表示第i个省（市、区）能源安全供给的脆弱性程度，Wj表示第j个评价指标的权重系数，Xji表示第i个省（市、区）第j个评价指标的标准化值。

1.1.2 构建评价指标体系

能源安全供给脆弱性是由系统对能源安全供给风险的敏感性和应对能力构成，是二者的函数。一个区域的能源需求对外依存度越高，其对能源安全供给风险的敏感性就越强；一个区域的能源消耗弹性指数越大，说明其对能源的需求越大，对能源安全供给风险的敏感性也就越强。增强区域对能源安全供给风险的应对能力可以降低其脆弱性程度。影响区域应对风险能力的因素很多，而区域的常规能源基础储量、交通运输能力、能源生产能力和经济发展水平对其能源风险的应对能力高低具有重要影响。因此，本文选取对外依存度和能源消耗弹性指数2个指标来表征区域对能源安全供给风险的敏感性，选取能源储量比、运输线路长度、能源生产弹性指数和人均GDP等4个指标来表征其应对风险的能力。

（1）对外依存度（X1）：即区域能源净调入量与能源消费量之比，反映区域能源供给和利用状况。其计算公式为：

X1i=[SX(](ICi+IOi+INi)-(ECi+EOi+ENi)[]EConi[SX)]

（i =1，2，…，30）（2）

式中，X1i表示第i个省（市、区）的能源对外 依存度，[CM)][LL]ICi、IOi和INi分别表示第i个省（市、区）的煤炭、石油、天然气调入量，ECi、EOi和ENi分别表示第i个省（市、区）的煤炭、石油、天然气调出量，EConi表示第i个省（市、区）的煤炭、石油、天然气的总消费量。

（2）能源消耗弹性指数（X2）：即区域能源消费量增长速度与其国民经济增长速度的比值，表示区域能源消费与其经济发展之间的关系以及对能源需求的压力。其计算公式为：

X2i=[SX(]ECri[]Ecori[SX)]

（i=1，2，…，30）（3）

式中，X2i表示第i个省（市、区）的能源消费弹性系数，ECri表示第i个省（市、[ HT]区）的能源消费总量年均增长速度，Ecori表示第i个省（市、区）GDP年均增长速度。

（3）能源储量比（X3）：区域煤炭、石油、天然气基础储量占全国总储量的比重，反映其能源的赋存状况及其对经济发展的保障程度。其计算公式为：

X3i=[SX(]RCi+ROi+RNi[]∑[DD(]30[]i=1[DD)](RCi+ROi+RNi)[SX)] （i=1，2，…，30）（4）

式中，X3i表示第i个省（市、区）的能源储量比，RCi，ROi，RNi分别表示第i个省（市、区）煤炭、石油和天然气的基础储量。

（4）运输线路长度（X4）：即铁路、公路、内河航道里程总和，表示各区域的交通设施状况对能源保障的影响。其计算公式为：

X4i=Raili+Roadi+Riveri （i=1，2，…，30）（5）

式中，X4i表示第i个省（市、区）的运输线路长度，Raili、Roadi、Riveri分别表示第i个省（市、区）的铁路、公路和内河航道里程。

（5）能源生产弹性指数（X5）：能源生产增长速度与国民经济增长速度的比值，表示能源生产与国民经济发展之间的关系。其计算公式为：

X5i=[SX(]E[WTBZ]Pr[WTBX]i[][WTBX]Ecori[SX)]

（i=1，2，…，30）（6）

式中，X5i表示第i个省（市、区）的能源生产弹性系数，EPri表示第i个省（市、区）的能源生产总量年均增长速度，Ecori表示第i个省（市、区）GDP年均增长速度。

（6）人均GDP（X6）：反映地区的经济发展水平。一个地区的人均GDP越高，则该地区对能源安全供给风险的应对能力就越强。

1.1.3 数据处理及标准化

由于各评价指标存在着量纲、数量级和指标正负上的差异，为了消除量纲和数量级对数据分析可能造成的影响，需要对原始数据进行标准化。本文选取均值法对原始数据进行标准化处理，即：

x[TX-]j=[SX(]1[]n∑n[]i=1[DD)]xij x′ij=[SX(]xij[]xj[SX)]

（i = 1,2,…,n；j = 1,2,…m）（7）

式中，xij表示第i个省（市、区）第j个评价指标的原始值，x′j表示第j个评价指标的平均值，x′ij表示第i个省（市、区）第j个评价指标的标准化值。

能源安全供给脆弱性与能源供给风险高低呈正相关关系，与应对风险的能力呈负相关关系。正向指标即敏感性指标数值越大，则脆弱性程度就越高；逆向指标即应对能力指标值越小，则脆弱性就越大。为了把脆弱性评价指标均转换成与脆弱性呈正相关系，本文将应对能力指标的标准化值取倒数，使其转换为正向指标，以便计算脆弱性指数。

1.1.4 确定权重系数

确定评价指标的权重系数有多种方法，可以分为主观赋权法和客观赋权法两类。主观赋权法主要有专家打分法、层次分析法（AHP）等，而主观赋权法一般存在着较大的主观随意性。因此，本文选取因子分析这种客观赋权法来确定评价指标的权重系数。因子分析法的实质是在对原始资料进行因子分析的基础上，根据因子载荷来计算各指标的权重系数。因为变量与因子之间相关系数的平方表示变量与因子所共有的那部分方差的比例［20］，所以选择因子分析法对指标权重进行赋值更加合理。经计算，X1～X6 6个指标的权重系数分别为0.19，0.20，0.14，0.17，0.18和0.11。

1.2 研究对象和数据来源

由于受到数据的限制，本文以我国、台湾、香港和澳门之外的全国30个省（市、区）作为研究对象。选用《新中国五十五年统计资料汇编》、历年《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》中关于煤炭、石油和天然气3种常规能源的统计数据作为基础资料［16］。所选取的6个指标中除了能源储量比选用2003-2005年的均值外，其他5个指标均采用“十五”时期的均值，用来反映“十五”期间我国各省（区、市）的常规能源安全供给状况。

2 评价结果与分析

运用本文构建的能源安全供给脆弱性评估模型，计算出30个省（市、区）的能源安全供给脆弱性指数（见图1），并依据能源安全供给脆弱性指数大小运用聚类分析法把全国30个省（市、区）划分为4种脆弱类型（见表1）。

（1）从总体水平上看，我国能源安全供给脆弱性程度处于中等偏下水平。由表2可知，能源安全供给脆弱性得分高于全国平均水平（ESV=5.29）的有8个省（市、区），即浙江、上海、广东、海南、湖北、天津、北京和福建，占全国总数的27%，这些省（市、区）主要集中在东部沿海经济发达地区。能源安全供给脆弱性指数低于全国平均水平的有22个省（市、区），占总数的73%，且主要分布在中西部和东北地区。可见，我国区域能源安全供给状况整体上处于中等水平，大部分省（市、区）拥有中等以上能源安全供给保障水平，能源安全供给脆弱性普遍较低。

（2）从不同地域角度来看，东部、中部、西部和东北地区的能源安全供给脆弱性程度存在着很大差异，且呈现出“东高西低”的特征。我国不同地区能源安全供给脆弱性平均得分呈现出东部（ESV=9.64）＞中部（ESV=3.97）＞东北（ESV=3.67）＞西部（ESV=2.50）的变化趋势。能源安全供给脆弱性高的省（市、区）主要集中在东部经济发达地区，脆弱性最高的4个省（市、区）均属于东部地区，脆弱性较高的4个省（市、区）中除湖北省外也属于东部地区。北京、上海、广东等东部省（市、区）均是我国能源消耗大省，能源消耗系数基本在0.9以上，其中北京高达2.34。除了山东和江苏的常规能源基础储量较好外，东部地区其他省（市、区）的煤炭、石油和天然气等能源基础储量很低，不到全国的1%，并且能源生产能力薄弱，对外依存度很高。所以，东部地区大部分省（市、区）的能源安全供给均具有较高的脆弱性。中西部和东北地区的能源安全供给状况相对较好，能源安全供给脆弱性平均得分均低于全国平均水平，尤其是东北和西部地区。西部和东北地区是全国主要的一次能源生产基础，常规能源储量十分丰富，一次能源生产能力较强，不仅为本地区的经济社会发展做出了巨大贡献，也为全国的经济发展、社会稳定乃至国家安全提供了强有力的能源保障。中部地区的山西、河南和安徽3省的能源基础较好，能源生产能力很强，尤其是山西和河南是我国主要能源调出省份，占全部调出总量的一半以上，不仅能够保障本省的能源需求，还为其他省区提供大量的能源输出。而湖北、湖南和江西3省的能源基础较为薄弱，生产能力也较低，能源安全保障能力较差。故而，中部地区能源安全供给脆弱性水平比西部和东北地区高。

（3）对干扰或风险的敏感性和应对能力是系统脆弱性评价的两个重要变量，而两者对脆弱性的影响程度往往存在着较大差异。由因子分析法得到的评价指标权重系数可知，能源消耗弹性指数（X2）对能源安全供给脆弱性的贡献率最大（20%），其次是对外依存度（19%），能源生产弹性指数（18%），运输线路长度（17%），能源储量比（14%）和人均GDP（11%）。其中，敏感性因子（对外依存度和能源消耗弹性指数）对能源安全供给脆弱性的贡献率为39%，而应对能力因子的贡献率达到61%。由此可见，能源安全供给风险的应对能力高低对区域能源安全供给脆弱性程度起主导作用。

（4）不同区域能源安全供给脆弱性的主导因子存在着较大差异。由表2可知，不同因子对能源安全供给脆弱性的影响不同，即使脆弱程度相同的不同区域，其脆弱性的主要影响因子也存在较大差异。比如，辽宁和青海两省的能源安全供给脆弱性指数均为3.18，属于较低脆弱等级，而两省能源安全供给脆弱性的主导影响因子存在着明显的差异（见表2）。就辽宁省而言，目前辽宁已经成为能源净进口省份，其对外依存度较高，同时作为我国重要的重工业基地，对能源的消耗量也很大，其对外依存度和能源消耗弹性指数均高于青海。但是，辽宁位于沿海地区，地理位置优越，交通运输体系比较完善，且其经济实力远高于青海，表明辽宁与青海相比对能源安全供给风险具有较高的应对能力。因此，需要针对不同区域能源安全供给风险的具体情况采取针对性措施，在降低区域能源供给风险程度的同时，不断增强对能源安全供给风险的应对能力，保障地区能源供给安全，促进区域经济健康较快发展。

3 结论与讨论

本文从脆弱性视角对我国区域能源安全供给情况进行了定量评估与分析。结果表明，我国能源安全供给脆弱性总体上处于中等偏低水平。能源安全供给脆弱性指数高于全国平均水平的有浙江、北京、上海等8个省（市、区），占全国总数的27%，其他22个省（市、区）的脆弱性指数低于全国平均水平。运用聚类分析法把全国30个省（市、区）划分为4种脆弱类型，可以发现我国区域能源安全供给脆弱性程度表现出“东高西低”的特点。其中，浙江、上海、广东和海南4省市的脆弱性最高，湖北、天津、北京和福建属于较高脆弱等级，这8个省（市、区）集中分布在东部沿海经济发达地区，而该区是全国主要的能源消费区，同时也是常规能源基础储量很低的地区。其他22个省（区、市）是常规能源比较富集的地区，尤其是东北和西部地区更是我国重要的一次能源生产基地。

对能源安全供给风险的敏感性和应对能力是脆弱性分析的两个主要变量。研究发现，区域能源安全供给风险的应对能力大小对能源安全供给脆弱性程度起着主导作用。因此，在降低能源安全供给风险的同时，更要不断增强区域能源安全供给的保障能力、提高应对风险水平，从而不断降低能源安全供给脆弱性，保障地区经济安全和社会稳定，促进区域可持续发展。

区域能源安全问题涉及到诸多方面，不仅常规能源对区域发展具有重要支撑作用，风能、可燃冰等新能源对区域发展也会产生一定影响。由于数据等方面的限制，本文仅以煤炭、石油和天然气3种常规能源作为分析对象，对新型能源、国家能源政策的影响等方面暂时未加以考虑，在以后的研究中会进一步完善。另外，国家和地区能源政策的制定需要长期的动态评估研究提供科学支撑，而本文仅仅针对“十五”时期各省能源安全供给状况进行静态评价，在以后的研究中会进一步加强动态评估和预测研究，为相关部门制定能源政策提供更为完善、合理的科学依据。

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Vulnerability Analysis of Regional Energy Security Supply in China

SU Fei1, 2 ZHANG Pingyu1

(1.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun Jilin 130012, China;

2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract With the rapid development of China economy, the energy demand increasing grows. More and more risks of energy security, especially the petroleum security problem, have been escalated. However, the energy security supply vulnerability (ESV) is the core question of the energy security. Based on a detailed discussion about the conception of energy security supply vulnerability, the paper establishes an assessment model of ESV and an index system, including six indices: dependent degree on energy importation, elasticity coefficient of energy consumption, percentage of energy resources reserves, elasticity coefficient of energy production, distance of energy resources transportation and GDP per capita. Subsequently the weight of these indices is calculated through factor analysis. Lastly, this paper evaluates the ESV of 30 provinces in China through cluster analysis. The results show that: ①The ESV of China is at the medium low level. During the Tenth Five Year Plan period, the scores of ESV of Zhejiang, Shanghai, Guangdong, Hainan, Hubei, Tianjin, Beijing and Fujian are higher than the national average level, which accounts for 27% of 30 provinces in China. Those of the other 22 provinces are lower than the national average level, which accounts for 73%. ②The ESV of China displays a characteristic of “East high, west low”. The class of “most vulnerable” provinces has an average ESV of 16.72 and includes four provinces: Zhejiang, Shanghai, Guangdong, and Hainan. The “more vulnerable” provinces, with an average ESV of 7.64, are slightly less vulnerable and include four provinces:

Hubei, Tianjin, Beijing, and Fujian. The “less vulnerable” provinces consist of eight provinces: Guangxi, Jiangxi, Heilongjiang, Anhui, Jilin, Jiangsu, Liaoning, and Qinghai: with an average ESV of 3.81. The class of “least vulnerable” provinces has the ESV of 2.21 and consists of 14 provinces. The average score of ESV in different regions shows a trend of East ＞Central＞ Northeast ＞West．③Coping capacity to energy security supply risk plays the decisive role to the ESV. The study provides a basis for relevant departments to adopt some energy policies for regional development.

Key words energy security; energy supply risk; vulnerability assessment; cluster analysis