丁曉萍,王建偉
(1.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車運(yùn)用與工程機(jī)械系,福建 福州 350007;2.長安大學(xué)區(qū)域與城市運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)研究所,陜西 西安 710064)
基于能源消耗的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化
丁曉萍1,王建偉2
(1.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車運(yùn)用與工程機(jī)械系,福建 福州 350007;2.長安大學(xué)區(qū)域與城市運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)研究所,陜西 西安 710064)
為充分考慮綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中能源消耗的因素,在運(yùn)用完全分解模型對影響綜合運(yùn)輸能耗的因素進(jìn)行因子貢獻(xiàn)率分析、利用SPSS軟件對GDP和運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量進(jìn)行回歸分析的基礎(chǔ)上,采用情景分析法,通過設(shè)定不同的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu),構(gòu)建了基于能源消耗的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型;以陜西省為研究對象對構(gòu)建的模型進(jìn)行了驗證,驗證了模型的可操作性和正確性,可為陜西省綜合運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向提供借鑒。
綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu);能源消耗;情景分析;結(jié)構(gòu)優(yōu)化
影響綜合運(yùn)輸能源消耗的因素歸納起來大致有以下幾個方面:
(1)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展會加快城市化進(jìn)程,城市化程度越高,全社會的交通工具尤其是小汽車的擁有量越會顯著增長,從而進(jìn)一步增加了運(yùn)輸部門的能源需求量,但是從能源利用效率的角度來講,社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高,城市化的發(fā)展會使得人口分布相對集中,運(yùn)輸市場較大,運(yùn)輸承載率水平較高,使得能源利用效率較高;相反,如果社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后,人口分布就會比較分散,運(yùn)輸產(chǎn)品市場小,不足載和空載等現(xiàn)象會增加,從而使得能源利用效率較低,造成能源浪費(fèi)。
(2)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得人們的收入水平和消費(fèi)層次不斷提高,人們的出行不僅僅局限于必要出行,造成運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量快速增長。數(shù)據(jù)表明,全國旅客周轉(zhuǎn)量從2000年的12 261.1億人公里增長到2009年的24 834.9億人公里,全國貨物周轉(zhuǎn)量從2000年的44 321億噸公里增長到2009年的122 133億噸公里,分別增長102.6%和175.6%[3],運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的快速增長使得綜合運(yùn)輸能耗也迅速上升。
(3)綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)。綜合運(yùn)輸中各種運(yùn)輸方式運(yùn)輸量的增長會造成綜合運(yùn)輸能耗的增長,各種運(yùn)輸方式的比例結(jié)構(gòu)不合理會使得能源利用效率降低,進(jìn)一步增加綜合運(yùn)輸?shù)哪芎?。目前中國的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是:能源強(qiáng)度高的航空運(yùn)輸承擔(dān)的旅客周轉(zhuǎn)量比例從2000年的7.9%上升到2009年的13.6%,公路運(yùn)輸承擔(dān)的旅客周轉(zhuǎn)量比例從2000年的54.3%上升到2009年的54.4%,而能源強(qiáng)度較低的鐵路運(yùn)輸和水路運(yùn)輸承擔(dān)的旅客周轉(zhuǎn)量比例分別從2000年的37.0%和0.8%下降到2009年的31.7%和0.3%[2]。
(4)交通基礎(chǔ)設(shè)施及運(yùn)輸能源強(qiáng)度。受自然環(huán)境的影響,不同區(qū)域的交通基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計和布局都不一樣,地形復(fù)雜的地區(qū)對駕駛過程有較高的要求,這樣就會增加運(yùn)輸過程的能耗。降低各種運(yùn)輸方式的能源強(qiáng)度對降低綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪挠蟹e極作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前中國各種運(yùn)輸方式的能源利用效率不斷提高,能源強(qiáng)度逐漸下降,但與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的提升空間。
(5)運(yùn)輸組織化程度。綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪呐c運(yùn)輸組織化程度有著明顯的聯(lián)系。運(yùn)輸組織化程度高,有利于提高能源利用效率,達(dá)到節(jié)約能源的目的;相反,如果運(yùn)輸組織化程度低,則不利于降低綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪?。提高各種運(yùn)輸工具的實載率和里程利用率,促進(jìn)各種運(yùn)輸方式之間的有效銜接,減少空駛、無效運(yùn)輸或低效運(yùn)輸來提高運(yùn)輸生產(chǎn)力,降低運(yùn)輸成本,從而達(dá)到降低能耗和節(jié)能的目的。
(6)政策因素。國家制定的相關(guān)政策會對綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪漠a(chǎn)生一定的影響。例如,國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略和交通發(fā)展規(guī)劃等政策會指引運(yùn)輸及其能源消耗發(fā)展的大方向,在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的調(diào)整方面,會大力倡導(dǎo)優(yōu)先發(fā)展公共交通,對燃料效率標(biāo)準(zhǔn)的制定和燃油稅、車輛購置稅等相關(guān)稅費(fèi)的收取會從一定程度上限制私人交通,通過一定的激勵政策鼓勵新能源的使用等。
綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪囊艿蕉喾N因素的影響,但每種因素的影響程度各異。通過計算各種影響因素的因子貢獻(xiàn)率,定量分析每種因素尤其是綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)對綜合運(yùn)輸能源消耗的影響程度。在對未來的社會經(jīng)濟(jì)和運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析和預(yù)測的基礎(chǔ)上,對綜合運(yùn)輸?shù)母鞣N運(yùn)輸方式根據(jù)不同的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策和發(fā)展目標(biāo)設(shè)置不同的旅客和貨物運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例情景,討論不同情景下綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪?確定最有利于節(jié)能的綜合運(yùn)輸客運(yùn)和貨運(yùn)結(jié)構(gòu)。
本文從綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪某霭l(fā),以降低綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪目偭繛槟繕?biāo),將能源消耗和綜合運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)合起來,把能源消耗總量作為綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的判定條件,使得綜合運(yùn)輸在滿足社會運(yùn)輸需求的前提下最大限度地節(jié)約能源。在建立模型時,限于部分?jǐn)?shù)據(jù)可得性等原因,需要對模型做出如下假設(shè):①在對運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量進(jìn)行預(yù)測時,只考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(GDP)這一種因素,忽略其他因素對運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的影響;②在對綜合運(yùn)輸能源消耗總量變動進(jìn)行因子貢獻(xiàn)率分析時,將交通基礎(chǔ)設(shè)施改善、運(yùn)輸組織化程度提高等因素歸結(jié)為效率因素,由于其不便于量化,在量化分析時不予考慮;③政策因素主要是引導(dǎo)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化;④資金約束不予考慮;⑤在進(jìn)行情景設(shè)置時,由于主要考慮綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變化造成的能源消耗總量的變化,所以假定各種運(yùn)輸方式能源強(qiáng)度沒有發(fā)生變化。
(1)綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)對綜合運(yùn)輸能耗影響的量化分析。為了研究影響綜合運(yùn)輸能耗的3個主要因素(運(yùn)輸服務(wù)總量、綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸能源強(qiáng)度)對綜合運(yùn)輸能耗總量變動的影響程度,筆者進(jìn)行定量分析,根據(jù)完全分解模型理論和“ASIF等式”[4]:綜合運(yùn)輸能源消耗量(E)等于運(yùn)輸服務(wù)總量(VA)、綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)(SV)、能源強(qiáng)度(EI)的乘積,可得到運(yùn)輸服務(wù)總量(VA)、綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)(SV)、能源強(qiáng)度(EI)3種影響因素的因子貢獻(xiàn)量VAc、SVc、EIc分別如式(1)、式(2)、式(3)所示:
式(1)、式(2)和式(3)中各種符號的含義如下:IVA、ISVi、IEIi分別代表運(yùn)輸服務(wù)總量、各種運(yùn)輸方式承擔(dān)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例、各種運(yùn)輸方式能源強(qiáng)度基期的值;IΔVA、IΔSVi、IΔEIi分別代表運(yùn)輸服務(wù)總量、各種運(yùn)輸方式承擔(dān)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例、各種運(yùn)輸方式能源強(qiáng)度在研究時間段內(nèi)的變化量;i(i=1,2,3,4)代表各種運(yùn)輸方式,分為鐵路、公路、水運(yùn)、航空4種不同運(yùn)輸方式。
其中,運(yùn)輸服務(wù)量用運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量表示,綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)用各種運(yùn)輸方式分擔(dān)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例表示,能源強(qiáng)度用單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的能源消耗表示。
(2)GDP和運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量預(yù)測。在對未來年份的運(yùn)輸能耗進(jìn)行預(yù)測分析時,首先要了解未來年份的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量情況。大量的研究表明,一個地區(qū)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量與其GDP之間有著明顯的回歸關(guān)系,所以在對GDP進(jìn)行時間序列分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量與GDP的回歸分析得到預(yù)測期的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量。本文運(yùn)用回歸分析法進(jìn)行運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量預(yù)測,主要有以下步驟:①確定回歸方程中的自變量和因變量,在本文中自變量x為GDP,因變量y為旅客(貨物)周轉(zhuǎn)量;②根據(jù)搜集到的歷史數(shù)據(jù)繪制旅客(貨物)周轉(zhuǎn)量與GDP的散點(diǎn)圖,依據(jù)散點(diǎn)圖的形狀確定幾種比較接近的數(shù)學(xué)模型,建立回歸方程;③對建立的回歸方程進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗、顯著性檢驗;④利用回歸方程進(jìn)行旅客(貨物)周轉(zhuǎn)量的預(yù)測。
在對研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和所處發(fā)展階段、綜合運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,分情景對研究區(qū)域未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景和各種運(yùn)輸方式的運(yùn)量比例結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測分析。本文對研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景分3種情況進(jìn)行設(shè)定,即高增長情景、中增長情景和低增長情景[5]。在各種情景的設(shè)定中,首先設(shè)定研究區(qū)域在研究期間內(nèi)的經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo),然后根據(jù)GDP和旅客(貨物)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的回歸分析結(jié)果得到研究區(qū)域在研究期間內(nèi)的旅客(貨物)周轉(zhuǎn)量,最后結(jié)合各種運(yùn)輸方式的發(fā)展趨勢,在每種經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo)對應(yīng)的情景下設(shè)定不同的綜合運(yùn)輸客運(yùn)和貨運(yùn)結(jié)構(gòu),具體設(shè)定情況如表1所示。
表1 情景設(shè)定情況
在對每種經(jīng)濟(jì)增長情景下的綜合客運(yùn)和貨運(yùn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定之后,分別討論各種情景下不同綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的能源消耗總量,從而在保證經(jīng)濟(jì)合理增長水平的前提下,確定最有利于節(jié)能的綜合客運(yùn)和貨運(yùn)結(jié)構(gòu)。
筆者以陜西省為例對上述模型進(jìn)行了驗證,分析過程中的數(shù)據(jù)來源于2001~2010年陜西省統(tǒng)計年鑒。鑒于部分?jǐn)?shù)據(jù)的可得性,對陜西省2002~2007年的綜合運(yùn)輸能源消耗的變動量進(jìn)行因子貢獻(xiàn)率分析,結(jié)果可以用圖1示意。
圖1 2002~2007年陜西省能耗因子貢獻(xiàn)率對比
由圖1中顯示的完全分解結(jié)果可以看出,在2002~2007年期間影響陜西省綜合運(yùn)輸能耗的3個主要因素中,運(yùn)輸服務(wù)量(VA)的影響最為明顯,綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)(SV)和能源強(qiáng)度(EI)[6]造成的影響相對較小。究其原因,主要是就經(jīng)濟(jì)來說陜西省屬于欠發(fā)達(dá)省份,運(yùn)輸需求還處于快速上升階段,導(dǎo)致其成為綜合運(yùn)輸能耗逐漸增加的主要推動力,另外目前陜西省的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量中鐵路承擔(dān)了大部分比例,而能耗較高的航空運(yùn)輸所占比例很小,所以綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)對綜合運(yùn)輸能耗的影響不太明顯。但是從2005年開始,綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)造成的影響已經(jīng)開始逐漸顯現(xiàn)。從長遠(yuǎn)來看,隨著陜西省經(jīng)濟(jì)水平的提高,運(yùn)輸服務(wù)量趨于飽和,綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)和能源強(qiáng)度的影響將越來越明顯,限于降低能源強(qiáng)度的技術(shù)潛力有限,所以未來綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)將成為影響陜西省綜合運(yùn)輸能源消耗的主要因素。
根據(jù)前面提到的回歸分析的步驟,利用SPSS軟件對陜西省“十二五”期間的GDP和運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量進(jìn)行預(yù)測[7],預(yù)測結(jié)果如表2和表3所示。其中運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的預(yù)測是結(jié)合下文要討論的3種經(jīng)濟(jì)增長情景進(jìn)行預(yù)測的。
表2 陜西省“十二五”期間GDP和人均GDP預(yù)測結(jié)果
表3 陜西省“十二五”末運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量預(yù)測結(jié)果
根據(jù)對陜西省2000~2009年各種運(yùn)輸方式承擔(dān)比例情況的分析結(jié)果,預(yù)測未來陜西省綜合運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢是:隨著鐵路運(yùn)輸?shù)脑鏊俜啪?鐵路運(yùn)輸承擔(dān)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例呈下降趨勢,公路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸呈快速發(fā)展趨勢,由于陜西省是內(nèi)陸省份,水運(yùn)承擔(dān)的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量比例基本不會發(fā)生變化。陜西省“十二五”末綜合運(yùn)輸客運(yùn)(貨運(yùn))結(jié)構(gòu)的情景設(shè)定及運(yùn)輸能耗總量分別如表4和表5所示。
表4 陜西省“十二五”末綜合運(yùn)輸客運(yùn)能耗情況
表5 陜西省“十二五”末綜合運(yùn)輸貨運(yùn)能耗情況
由計算結(jié)果可以看出,經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量快速上升,這必然會造成運(yùn)輸能耗的增加,這是由于目前陜西省經(jīng)濟(jì)還處于快速增長階段。不論客運(yùn)還是貨運(yùn),一方面,在鐵路運(yùn)輸完成的客貨周轉(zhuǎn)量增速放緩,公路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸快速增長的趨勢下,經(jīng)濟(jì)低增長情景下的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能源消耗較低,但是不能為了節(jié)能工作放緩經(jīng)濟(jì)增長,這與目前陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢是不相符的;另一方面,在每種經(jīng)濟(jì)增長情景下,公路運(yùn)輸增速快于航空運(yùn)輸?shù)木C合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能源消耗要低于航空運(yùn)輸增速快于公路運(yùn)輸?shù)木C合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能源消耗。結(jié)合上述2個方面的分析,在目前鐵路增速放緩、公路和航空快速發(fā)展的大趨勢下,使經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)以中增長情景中的增速增長的同時,公路運(yùn)輸增速快于航空運(yùn)輸增速更有利于節(jié)能。
在分析影響綜合運(yùn)輸能耗因素的基礎(chǔ)上,對運(yùn)輸服務(wù)量、綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸能源強(qiáng)度3個主要因素對能耗的影響程度進(jìn)行了量化分析,并利用情景分析法構(gòu)建了基于能源消耗的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。對陜西省的實例應(yīng)用結(jié)果表明,本文構(gòu)建的綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型以能耗為主要考慮因素,對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢綜合考慮,使對綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的預(yù)測更加科學(xué)、客觀,也對陜西省未來綜合運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展起到良好的參考作用。
鑒于數(shù)據(jù)的可得性,本文對綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究只限于4種運(yùn)輸方式完成周轉(zhuǎn)量的比例,從微觀角度對各種運(yùn)輸方式再根據(jù)運(yùn)輸工具進(jìn)行分類是下一步研究的重點(diǎn)。
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Optimization of comprehensive transport structure based on energy consumption
D ING Xiao-ping1,WANG Jian-wei2
(1.Shool of CarUse and EngineeringMachinery,Fujian Communication Technology College,Fuzhou 350007,Fujian,China;2.Institute of Regional and Urban Transportation Economics,Chang'an University,Xi'an 710064,Shaanxi,China)
In order to take full account of energy consumption in the process of optimization of the comprehensive transport structure,the contributionratio of factors influencing the comprehensive transport's energy consumption is analyzed using complete decomposition model,and the research on the relationship between GDP and transport turnover is conducted in regression model by SPSS.On that basis,the different comprehensive transport structure is set using scenario analysis and the optimization model of comprehensive transport structure based on energy consumption is built.The model is verified with Shaanxi Province as the research object.The result verifies the model's operability and veracity and provides reference for the direction of Shaanxi Province's comprehensive transport.
comprehensive transport structure;energy consumption;scenario analysis;structural optimization
U11
A
1671-6248(2011)02-0040-05
作為人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源,能源對國民經(jīng)濟(jì)和人類社會的發(fā)展具有不可替代的作用,其消費(fèi)總量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的快速提高而持續(xù)增長。交通運(yùn)輸業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性和服務(wù)性產(chǎn)業(yè),在運(yùn)輸生產(chǎn)和服務(wù)過程中要消耗大量的能源[1]。2009年中國交通運(yùn)輸業(yè)、倉儲和郵政業(yè)的能源消耗占到全社會能源消耗總量的7.7%[2],成為中國3個能源消耗大戶之一。能源問題的日益嚴(yán)峻要求社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展尤其是交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展必須堅持高效、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的原則。由于各種運(yùn)輸方式的能源強(qiáng)度不同,因此,在對綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時,應(yīng)把綜合運(yùn)輸?shù)哪茉聪淖鳛槭滓紤]因素,符合實現(xiàn)低碳運(yùn)輸和可持續(xù)發(fā)展的要求。
2011-03-25
丁曉萍(1985-),女,山西壽陽人,講師。