中国农村生活能源消费的空间格局变化

摘要 本文以1996年、2000年、2003年、2006年中国29省(市、区)(上海市和数据缺失)农村生活能源为研究对象,应用因子分析、聚类分析和回归分析,借助SPSS和ArcGIS软件,对中国农村生活能源消费空间格局及空间格局变化的影响因素进行分析探讨。结果表明:在1996-2006年间,我国农村生活能源消费水平的空间格局基本形成以华北-西南地区为轴线向两边逐渐递减的态势,且趋势愈加明显;华北地区和西南地区高水平特点不断强化;轴线两侧区域差异不断扩大的同时,各自区域内的一致性趋向明显。经过 经济发展水平、人口分布与能源消费水平的叠加显示:西北地区属于贫困型低消费地区,华北和西南地区属于人口规模型高消费地区,东南沿海地区属于高效型低消费地区。回归分析结果表明:影响农村生活能源消费空间格局变化的首要因素为能源消费强度,其次是能源消费增长速度和能源消费结构,其中前两者为负向影响,后者为正向影响。

关键词 农村生活能源;消费水平;空间格局;影响因素

中图分类号 S210.1 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)04-0029-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.006

农村生活能源是指农村居民在炊事、照明、取暖等日常生活方面所消耗的能源。虽然我国农村能源消费量仅占全国能源消费总量的20%左右,但其消费主体却占到了中国人口的70%,且对软化国家能源约束有一定意义,在国家能源消费体系中占据重要地位[1-3]。目前,中国农村能源消费主要以当地易获取资源的秸杆、薪柴等生物质能为主,商品能源消费的数量较少、比例较低,农村生活能源消费的供需均衡问题一直未能纳入国家总体能源规划考虑之中[4,5]。农村生活能源消费的这一问题,在制约农村人民生活水平提高和农村全面小康社会建设的同时,农村能源利用的低效性和消费的非生态性也影响着以资源节约和环境友好为主要特征的资源节约和环境友好型社会建设在农村地区的开展。从这个意义讲,解决农村能源问题并将其纳入国家能源总体规划,具有重要的理论和现实意义。该文基于19 96,2000,2003和2006年4个时间点,比较分析了中国农村生活能源消费的空间格局及其变化,期望有助于全面认识农村能源消费的发展变化与空间分异,进而有效地推动能源发展规划及农村能源专项规划的制定和实施,为农村能源发展提供决策依据和对策建议。

1 文献回顾

有关农村生活能源消费的研究,在国内外学术界受到了广泛关注。在空间尺度上,G.Berndes、 Liao CuiPing、Li Junfeng、J.Byrne、刘刚等基于生物质能源利用现状,结合资源禀 赋、生态环境现状以及技术进步水平研究了生物质能源在农村地区不同区域尺度下的发展速度和潜力[6-10]。王效华等以人均有效热、人均电力、有效热中商品能比例、人均标煤、人均商品能、人均收入和年均气温为指标,立足1996年数据对农村家庭能源消费进行区域划分[11]。杨艳丽等以 农村户用沼气为研究对象,对中国农村户用沼气发展水平和空间分异格局进行了分析[12]。在时间尺度上,王效华等将中国农村家庭能源消费的历史进程和未来发展划分为严重缺能阶段、基本满足阶段和商品化三个阶段,并提出了各阶段划分的主要特征指标和基本特征[4]。朱四海着重对我国农村能源政策的演变进行了梳理[13]。此外,Zhou ZR等从农村能源消费的角度研究了我国农村家庭能源消费的指标体系、收入水平对其能源消费结构的影响和发展规律等[5]。上述研究对于推动我国农村能源问题的探讨起到了积极作用,但其研究的视角主要集中于农村能源消费结构及农村能源政策等方面,对我国农村能源消费的空间格局及其随时间的变化关注不够。本文在农村能源消费现状综合评价模型的基础上,以ArcGIS和SPSS软件为工具,对我国农村生活能源消费的空间格局变化及影响因素进行分析探讨,以期为能源发展规划及农村能源专项规划的制定和实施提供决策依据和政策建议。

李光全等:中国农村生活能源消费的空间格局变化中国人口•资源与环境 2010年 第4期2 农村生活能源消费综合评价模型的构建2.1 指标选取

已有研究中常用的人均指标体现出的能源消费强度是能源消费现状评价的一个有效指标,但从战略规划角度看,区域能源消费能源总量、能源消费结构及能源消费增长趋势等因素同样是能源消费现状指标的重要组成部分。因此,在农村生活能源消费相关指标的选取中,本文立足服务能源规划的研究目的,并结合文献资料,分析组合构建了我国农村生活能源消费现状评价指标体系(见表1)。

表1 我国农村生活能源消费现状评价指标

Tab.1 Evaluation indicators of rural household

energy consumption level in China

一级指标

First index二级指标

Second index总量规模能源消费总量、商品能源消费量、总有效热能消费强度人均标煤、人均有效热、人均电力、万元农业GDP能耗消费结构商品能源比例、新能源比例增长趋势总量增长率、商品能源增长率

2.2 评价模型的构建

以SPSS16.0为工具,对原始数据实施因子分析。分析模型为:

X=AF+ε(1)

式中:X=(X1,X2,…,Xp)为原指标;F=(F1,F2,…,Fm)为X的公共因子;A为因子载荷矩阵;ε为特殊因子。

同时,为使各变量在某个因子上产生较高载荷,而在其余因子上载荷较小,本文再运用方差最大(Varimax)正交旋转变换对因子载荷矩阵进行处理,得到旋转后因子载荷矩阵。 然后以因子载荷系数和主成分方差贡献率为权重系数,构建我国农村生活能源消费现状水平综合评价模型:

F=∑nii=1ηiFi=∑nii=1∑kjj=1ηiαjχj(2)

式中:F表示综合得分;Fi表示主成分因子得分;ηi表示主成分方差贡献率;αj表示变量的主成分载荷系数;χj表示原始变量;nj表因子数,i=1,2,3,4;kj为变量数,j=1,2,3,…,10。

3 农村能源消费水平时空差异的分析

3.1 目标年度农村能源消费水平综合评价

本文选取我国29个省市区(、上海数据缺失)农村生活能源消费为研究对象,文中所有原始数据均来自于国家农业部编著的《全国农村可再生能源统计资料》(1996-2006)[1]、国家统计局编著的《中国统计年鉴》(1997-2007)[14]和《中国能源统计年鉴》(1997-2007)[2]以及国家农业部编著的《中国农业统计资料1996-2006》[15]等。

为了检验模型中因子选择的合理性,首先通过(2)式的计算,对1996年我国29个省(市、区)农村生活能源的消费现状进行评价。方差最大(Varimax)正交旋转变换结果显示:人均标煤、人均热能、人均电力、万元农业GDP能耗等指标在因子F1上有较高载荷,命名为强度因子;总量增长率和商品能源增长率在因子F2上有较高载荷,反映了农村生活能源消费的增长速度,称之为速度因子;能源消费总量、商品能源消费量、总有效热能等指标在因子F3上有较高载荷,反映了农村能源消费的总量水平,命名为总量因子;商品能源比例和新能源比例在因子F4上有较高载荷,反映了农村生活能源的消费结构,可命名为结构因子。然后依据评价模型得到1996年农村生活能源消费现状的综合水平以及各主导因子的水平(见表2)。

由表2可以看出主导因子排序(总量因子和速度因子的正排序,强度因子和结构因子的负排序)与综合因子排序趋势基本一致,差别仅体现在水平相近的、个别省份名次先后顺序的确定上,说明所选择的主导因子与农村生活能源消费水平的关系符合真实逻辑关系,能够反映农村生活能源消费的总体水平趋势,具有合理性。此外,表2中给出了按“能源消费总量”单一指标的排序结果,与综合因子排序相比,96.55%的省(市、区)结果发生变化。以新疆、湖南为例,1996年湖南省农村生活能源消费1 601.15万tce,高于新疆(641.15万tce),按能源消费总量排序位居第8位,但综合人口、经济和发展速度等其他因素,湖南省能源消费总量增长率为-29.01%,万元GDP能耗2.02 tce、人均标煤300.8 kgce,远低于新疆相应指标数值(6.86%、2.57 tce和694.96 kgce),综合分析下来,湖南省农村能源消费现状水平排名位于新疆之后。综合因子评价法既反映了农村生活能源消费的总量,又体现了能源结构、消费强度以及增长速度等因素对农村生活能源消费现状的影响,是总量与人均、整体与局部统一的评价方法,有利于全面、科学地反映和衡量区域农村生活能源消费现状水平,避免了用能源消费总量或人均能源消费量等单一指标对能源消费现状水平的片面评价。最后,按照(2)式,进一步计算出2000、2003和2006年的综合得分以及相应年度各主导因子的得分。

3.2 农村生活能源消费空间格局

以综合得分为指标,选用分层聚类分析方法对农村生活能源消费现状水平进行类型划分。划分的基本思想是:同类样品的离差平方和较小,类间离差平方和较大。样品离差平方和公式为:

St=∑nii=1(X(t)i-X(t))′(X(t)i-X(t))(3)

式中:X(t)i表示类Gt中的第i个样品;nt表示Gt中的样品个数。

在上述分类基础上,利用ArcGIS9.2软件,绘制出1996、2000、2003和2006年我国农村生活能源消费现状的空间差异图(见图1、图2、图3、图4)。

根据1996-2006年的空间格局图,可以发现空间格局 的演变包括以下几个特点:①结合1996、2000、2003和2006

间全国农村能源消费水平得到了普遍提高,农村能源消费状况在全国层面都得到了改善;②我国农村生活能源消费现状水平的总体格局基本稳定,在四个时间点的布局图上,农村能源消费均大致以华北-西南地区为轴线向两边呈现逐渐递减趋势;这种格局的形成可能跟华北地区如山西、河北、河南等省煤炭资源丰富,农村能源消费中煤炭比例高,且能源利用效率相对较低,单位人均能耗和单位GDP能耗高,西南地区城镇化水平低、农村人口多等因素有关,属于资源―人口指向型布局;东南沿海地区如广州、福建、浙江等地是我国人口最为稠密的区域,城镇化水平高,经济发达,人们追求高质量的生活方式,生活能源消费中商品能源、新能源比例较高,且能源利用效率高,万元农业GDP能耗低,属于我国农村能源消费的高效率低消费地区,农村生活能源消费属于经济水平指向型布局。西北省(市、区)的农村地区大多处于边远地带,交通极为不便,是我国贫困人口聚集地带,人民生活贫困,生活能源紧缺问题十分严重,属于贫困型低消费地区。③在华北-西南地区轴线所划分成的两大区域之间能源消费水平的差异在不断增大,同时各自区域内农村能源消费水平的一致性倾向十分明显。④华北地区和西南地区作为中国农村能源消费的高水平地区得到不断强化,所涵盖的高水平消费省份数量不断增多。

3.3 农村生活能源消费格局变化的影响因素分析

生活能源消费水平的空间格局演变是四个主导影响因子变化的综合结果。为了更好地反映空间格局演变的本质,本文以1996-2006年能源消费综合水平变化率(V)为被解释变量,选取以1996-2006年强度因子变化率(IV)、速度因子变化率(VV)、结构因子变化率(SV)以及总量因子变化率(GV)为解释变量,利用线性回归分析探讨我国农村生 活能源消费水平变化的主要影响因素。回归

图1 1996年农村生活能源消费空间格局图2 2000年农村生活能源消费空间格局

变化率(IV)、速度因子变化率(VV)、结构因子变化率(SV)以及总量因子变化率(GV)为因素之间的回归模型拟合较好;除强度因子变化率和总量因子变化率外,各变量系数P值均小于0.05,显著性较好。根据标准化系数(Beta)显示,总量因子变化率(GV)、速度因子变化率(VV)与农村生活能源消费水平变化率(V)呈正相关关系,而强度因子变化率(IV)、结构因子变化率(SV)与农村生活能源消费水平变化率(V)具有负相关关系,这一结论与上述可能性原因分析基本相符。在影响因素上,根据显著性检验,我国农村生活能源消费现状水平区域差异的主要影响因素为强度因子变化率(IV),其次为速度因子变化率(VV)、结构因子变化率(SV),总量因子在变化率(GV)的显著性相对较低。

4 结论与建议

着眼于农村能源战略规划制定与实施的目的,农村能源消费研究需要打破集中于能源结构与能源政策的局限,对能源消费现状的总量变化评估与空间格局及其变化加以把握,以使能源规划目标和战略政策的制定与实施具有更为明确的针对性和良好的操作性。本文通过对1996、2000、2003和2006年4个时间点上我国29个省(市、区)农村生活能源消费现状评价和空间格局变化的分析,结果表明:在1996-2006年间,中国农村生活能源消费水平普遍得到提高,我国农村生活能源消费水平的空间格局基本已经形成以华北-西南地区为轴线向两边逐渐递减的态势,且趋势愈加明显;在华北-西南地区轴线所划分成的两大区域之间水平差异不断扩大的同时,各自区域内农村能源消费水平的一致性趋向明显;华北地区和西南地区作为中国农村能源消费的高水平地区得到不断强化。通过与经济发展水平格局和人口分布变化的叠加,在能源消费空间的分布基本可以在动态分析中对区域划分出若干消费类型:西北地区属于贫困型低消费地区,华北和西南地区属于人口规模型高消费地区,东南沿海地区属于高效型低消费地区。回归分析结果表明,总量因子变化率、速度因子变化率与农村生活能源消费水平的变化率呈正相关关系,强度因子变化率和结构因子变化率与农村生活能源消费水平的变化率则具有负相关关系;影响农村生活能源消费空间格局变化的首要因素是能源消费强度,其次是能源消费增长速度和能源消费结构。

空间格局变化是我国农村生活能源消费的重要时空特征。解决我国农村能源紧缺问题,应在充分认识农村能源消费空间格局变化的背景下,结合国家层面的能源规划布局,立足区域实际,科学有效地进行农村生活能源发展战略规划设计,促进农民生活条件和生活环境的持续改善,对农村地区资源节约与环境友好型社会的建设提供重要的支撑作用。根据我国农村生活能源消费现状特征,在未来我国能源发展中,华北地区应提升化石能源利用效率,降低煤炭等化石能源消费,结合区域资源条件,适度发展风能、太阳能和生物质能等新能源;在西南地区应增强小水电和生物质能的开发利用,逐步形成能源植物种植和生物质能开发的重要基地;东南地区应加强风能资源的开发利用替代化石能源使用;西北地区发展生物质能、风能、太阳能等分布式能源供应系统,缓解农村生活能源供应紧缺状况。

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Change of the Spatial Pattern of Rural Energy Consumption in China

LI Guangquan1,2 NIE hualin1 YANG Yanli3 ZHANG Peidong3

(1.College of Economics, Lanzhou University, Lanzhou Gansu 730000, China;

2.In sistue of Soft Science, Party School of Zhejiang Commiffee of ccp,Hangzhou zheji ang 311121,China;

3.Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao Shandong 266101,China )

Abstract In this article,the change in spatial distribution and influencing factors of rural energy consumption in 29 provinces (cities, districts) (Data absence of Shanhai and Tibet) of China in 1996,2000,2003 and 2006 are analyzed by using factor analysis, cluster analysis and regression analysis methods in SPSS16.0 statistical analysis software. The article obtained following results: the decreasing trend of rural energy consumption spatial pattern is more and more obvious from the middle China to both sides by the axis of North China Southwest China from 1996 to 2006; highlevel features in North China and the Southwest China had increasingly strengthened high rural energy consumption level; while regional differences in both sides of the axis enlarged, each region apparently had the trend of consistency. Comprehensive comparison among economic development level, population distribution and energy consumption distributionshows that the Northwest China is the low consumption area of poverty type, North China and Southwest China are the high consumption of areas of scale population type, and the coastal area of Southeast China belongs to the low consumption of highefficient type. According to the results of regression analysis, the main influencing factors on spatial distribution of rural energy consumption are variance ratio of intensity factor, structure factor and gross factor; the former two factors influence rural energy consumption negatively and the latter positively.

Key words rural household energy; consumption level; change of spatial distribution; influencing factor