城市化和能源消費(fèi)的門檻效應(yīng)分析與預(yù)測

曹孜　陳洪波

摘要 能源是推動城市化、工業(yè)化進(jìn)程的重要物質(zhì)動力，城市化、工業(yè)化也成為拉動能源消費(fèi)增長的關(guān)鍵因素，尤其是處于快速城市化階段的國家，城市化與能源消費(fèi)有更為密切的聯(lián)系。城市化進(jìn)程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、居民消費(fèi)模式、城市規(guī)劃布局均存在階段性變化的特點，因此能源消費(fèi)也存在相應(yīng)的門檻效應(yīng)并呈現(xiàn)階段性的增長。本文在總結(jié)城市化過程中影響能源消費(fèi)的增加因素-產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張、消費(fèi)升級、動力交通、設(shè)施建設(shè)，抑制因素-技術(shù)進(jìn)步、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人口密度增加、設(shè)施共享的基礎(chǔ)上，依據(jù)我國城市化與能源消費(fèi)的變化特征，采用門限模型研究城市化、居民收入水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口密度對于人均能源消費(fèi)的門檻效應(yīng)。搜尋在城市化過程中各因素對于能源消費(fèi)影響的轉(zhuǎn)折點并分析其階段性變化特征，然后結(jié)合脈沖函數(shù)圖研究城市化過程中各變量對于能源消費(fèi)的即期沖擊。最后依據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、收入水平、城市化的變化趨勢對能源消費(fèi)進(jìn)行預(yù)測分析。研究發(fā)現(xiàn)城市化對于能源消費(fèi)的影響具有明顯的階段性，分別以城市化和人均收入為門檻變量，超過門檻點后城市化對能源消費(fèi)的拉動作用依次上升；以工業(yè)化作為門檻變量，城市化對能源消費(fèi)的影響呈現(xiàn)先上升后下降的態(tài)勢。脈沖相應(yīng)的結(jié)果顯示：城市化的單位變動對能源消費(fèi)的沖擊具有一定的滯后性且持續(xù)性較強(qiáng)，收入增加對能源消費(fèi)的拉動最為迅速但后期持續(xù)性較弱，人口密度對人均能源消費(fèi)具有負(fù)向沖擊。采用非線性函數(shù)的預(yù)測結(jié)果表明：未來10年內(nèi)我國仍面臨較大的能源消費(fèi)壓力，需要通過制定科學(xué)的城市建設(shè)規(guī)劃、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級等途徑控制城市化過程中的能源消費(fèi)。

關(guān)鍵詞 能源消費(fèi)；城市化；門檻效應(yīng)；脈沖函數(shù)

中圖分類號 F061.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2015）11-0059-10

城市化是社會化大生產(chǎn)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的必然結(jié)果，發(fā)達(dá)國家在工業(yè)化和收入水平提高的過程中率先實現(xiàn)了城市化，從20世紀(jì)初到80年代城市化率普遍由不足40%提高到70%的平均水平。大量人口從農(nóng)村遷往城市引發(fā)了社會生產(chǎn)生活方式的急劇變化，能源做為社會運(yùn)轉(zhuǎn)的主要物質(zhì)動力其消費(fèi)總量及消費(fèi)結(jié)構(gòu)也隨之改變，城市能源消耗主體的地位益發(fā)凸顯，以不足2%的全球面積消耗了75%以上的能源。在中國，城市消費(fèi)了全國84%的商業(yè)能源，其中35個最大城市囊括18%的人口和40%的能源消費(fèi)[1]。因此城市化進(jìn)程也是能源消費(fèi)日益集聚與增長的過程，能源做為我國重要的戰(zhàn)略資源之一，在能源的稀缺性和環(huán)境影響日益加劇的今天，研究城市化、工業(yè)化同能源消費(fèi)之間的關(guān)系是提高能源效率、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提條件，是推動城市化朝著高質(zhì)量方向前進(jìn)的有力支撐。深入認(rèn)識其內(nèi)在聯(lián)系與發(fā)展規(guī)律，有利于制定促進(jìn)城市化和能源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策方針，為我國城市化進(jìn)程提供能源安全保障。

能源消費(fèi)同環(huán)境問題密不可分，以往在對城市化與能源環(huán)境關(guān)系的研究過程中出現(xiàn)如下三種理論：生態(tài)現(xiàn)代化理論、城市環(huán)境轉(zhuǎn)型理論、緊湊化城市理論。生態(tài)現(xiàn)代化理論由Crenshaw和Gouldson等人提出，認(rèn)為城市化是社會現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，能源環(huán)境問題更多出現(xiàn)在中低發(fā)展階段國家，隨著技術(shù)水平和環(huán)境意識的提高，經(jīng)濟(jì)增長和能源環(huán)境將相互脫鉤[2-3]。根據(jù)Mcranahan和Barnes等提出的城市轉(zhuǎn)型理論，在城市發(fā)展各個階段將出現(xiàn)不同的能源環(huán)境問題，低發(fā)展階段往往面臨同貧困相關(guān)的資源環(huán)境問題，城市居民收入的增長通常伴隨著生產(chǎn)活動的增加，產(chǎn)生新能源消耗和工業(yè)污染。收入達(dá)到一定程度后將面臨同消費(fèi)相關(guān)的能源環(huán)境問題[4-5]。Burton和 Capello等緊湊化城市理論在當(dāng)今城市規(guī)劃界較為盛行，強(qiáng)調(diào)城市緊湊發(fā)展所帶來的資源環(huán)境利益，理論認(rèn)為高密度城市有利于節(jié)省空間和公共設(shè)施共享，從而產(chǎn)生能源節(jié)約效應(yīng)[6-7]。然而理論反對者認(rèn)為如果缺乏充足的城市基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)，高城市人口密度將會產(chǎn)生更多的環(huán)境問題[8]。

1 城市化對能源消費(fèi)的作用機(jī)制分析

1.1 城市化增加能源消費(fèi)的因素

能源是推動城市化的重要物質(zhì)支撐，城市化過程中生產(chǎn)的集聚與規(guī)?；瑒恿煌ǖ脑黾?，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上升，居民生活方式的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)換都會引發(fā)能源消費(fèi)需求的上漲。其具體影響方法和路徑如下：第一，城市化產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)從能源強(qiáng)度低的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向能源強(qiáng)度高的制造業(yè)，同時城市生產(chǎn)的擴(kuò)張造成非正式產(chǎn)業(yè)的增加，也將會對城市能源消耗產(chǎn)生顯著影響[9]。第二，城市化影響交通運(yùn)輸業(yè)，增加城市內(nèi)外部機(jī)動車的數(shù)量，原材料與商品的城鄉(xiāng)運(yùn)輸增加了能源消耗量。第三，城市化對基礎(chǔ)設(shè)施的需求上升，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中需要大量的能源密集型產(chǎn)品作為原材料。第四，對個人消費(fèi)模式的影響，移居城市的居民會因為電器消費(fèi)的增加而提高電力消費(fèi)量。因此Parikh 和Shukla指出城市化首先改變生產(chǎn)過程中的能源消費(fèi)模式，城市化過程中商品由粗加工轉(zhuǎn)向深加工，高附加值的產(chǎn)品比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)或基礎(chǔ)制造業(yè)消費(fèi)更多能源。繼而通過人口聚集、消費(fèi)規(guī)模擴(kuò)大及結(jié)構(gòu)升級提高能源需求量[10]。國內(nèi)城市化和能源消費(fèi)也存在高度的相關(guān)性，林伯強(qiáng)指出城市化階段能源消費(fèi)特征是快速增長和需求剛性，城市化相關(guān)的大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和住房需求，勞動密集型產(chǎn)業(yè)引起的城市人口及消費(fèi)激增都有力地拉動了能源需求上漲[11]。張曉平認(rèn)為城市化引發(fā)公共服務(wù)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張從而增加了能源消耗，近十年來我國城市交通運(yùn)輸與郵電通信業(yè)的擴(kuò)張也帶來了能源消耗快速增長[12]。眾多研究表明城市化同能源消費(fèi)量之間的正向關(guān)系， 然而城市化對于能源消耗的促進(jìn)作用會因發(fā)展階段推移而發(fā)生變化，例如Madlener 和Sunak指出城市化過程中高收入國家的城市能源消耗高于發(fā)展中國家，處于快速城鎮(zhèn)化階段的新興發(fā)展中國家能源消耗增長更為顯著[13]。

1.2 抑制城市能源消費(fèi)的因素

城市化通過人口與產(chǎn)業(yè)的集聚提高經(jīng)濟(jì)活動和能源消費(fèi)水平，但同時規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)又會促使生產(chǎn)集約化和技術(shù)創(chuàng)新，為能源效率的提高提供可能，城市化所產(chǎn)生的人口集中和設(shè)施共享也會對能源消耗起到一定的抑制作用。緊湊型城市理論著重強(qiáng)調(diào)高密度和功能混合型城市布局能夠有效節(jié)約能源消費(fèi)，高人口密度的社會將在一定程度上發(fā)揮集約效應(yīng)抑制能耗上升，例如公共交通的使用和城市集中供暖方式會降低戶均能源消費(fèi)量。緊湊型城市布局在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)較為普遍，Dodman發(fā)現(xiàn)在發(fā)達(dá)城市中單位資本溫室氣體排放量低于全國平均水平，原因之一是城市具有高密度的建筑和較低的人均居住面積，相對于農(nóng)村需要更少的人均電熱資源[14]。Chen 等也實證發(fā)現(xiàn)在中國城市密度和單位資本能源使用之間的負(fù)相關(guān)系，緊湊型城市更有利于節(jié)約能源[15]。因此從取得城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)出發(fā)，城市規(guī)劃者的主要任務(wù)在于：①構(gòu)建緊湊型的城市結(jié)構(gòu)；②實現(xiàn)城市功能混合；③防范城市無序擴(kuò)張。除了緊湊型的城市模式可以有效降低能源使用量外，城市現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型對降低能源消耗量也具有不容忽視的作用， 黃獻(xiàn)松研究中國城市化對與能源消耗的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，由于產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，使城市化對能源消耗的依賴程度在不斷降低[16]。能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也是重要的抑制因素，韓文科和Pachauri等研究發(fā)現(xiàn)：城市化過程中能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變能夠顯著提高能源使用效率，農(nóng)村居民移居城市后從消費(fèi)低效能源（固體燃料）向使用效率相對高的商業(yè)能源轉(zhuǎn)變[17-18]。 同時市場化進(jìn)程對于技術(shù)進(jìn)步、能源效率提高、能源合理定價有顯著促進(jìn)作用，由城市化帶來的市場化的推進(jìn)則會導(dǎo)致能源消耗量的降低[19]。

1.3 效應(yīng)的疊加與階段性

城市化對于能源消費(fèi)有正向和負(fù)向兩方面的影響，城市化一方面通過生產(chǎn)和消費(fèi)的高度集中增加經(jīng)濟(jì)活動和能源消費(fèi)，另一方面會促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟(jì)，從而為能源效率的提高提供可能性。同時高城市化水平意味著更多的城市經(jīng)濟(jì)活動和更高的收入水平，Sadorsky指出富裕居民往往需要能源更為密集型的產(chǎn)品，然而高收入階層更加注重環(huán)境質(zhì)量，促使節(jié)能減排行為的增加[20]。城市化對于能源強(qiáng)度的影響難以肯定預(yù)測，城市轉(zhuǎn)型理論認(rèn)為城市施加給環(huán)境的壓力在不同發(fā)展階段上是有差異的，各國學(xué)者的實證研究結(jié)果也表明了城市化對于能源消費(fèi)的影響存在分化， 例如，Poumanyvong和Kaneko使用面板數(shù)據(jù)檢驗收入、城市化、工業(yè)化和人口增長對于99個國家1975-2005年的能源消費(fèi)的影響，發(fā)現(xiàn)城市化降低低收入國家的能源消費(fèi)，增加中高收入國家的能源消費(fèi)，并且對高收入國家的影響高于中等收入國家，原因在于高收入國家消費(fèi)相關(guān)的能源環(huán)境問題占主導(dǎo)[21]。Galli研究了10個亞洲國家，在固定效應(yīng)面板模型下，同樣發(fā)現(xiàn)能源強(qiáng)度和收入呈現(xiàn)顯著的倒U關(guān)系[22]。梁朝暉按照諾瑟姆的城市化S型曲線理論，將中國城市化以1975和1996年為界點劃分為三個時期，實證結(jié)果顯示城市化初期對能源消耗的影響不顯著，到中期以后才有明顯的促進(jìn)作用[23]。城市化對于能源消費(fèi)的階段性影響同城市內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型直接相關(guān)，在不同的工業(yè)化階段呈現(xiàn)不同的能源強(qiáng)度變化特征。Bernardini和 Galli認(rèn)為隨著工業(yè)化的推進(jìn)，能源強(qiáng)度會先上升后下降。在工業(yè)化前期，以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，經(jīng)濟(jì)增長受驅(qū)動于基本需求，能源強(qiáng)度相對低。在工業(yè)化中期，增加基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以適應(yīng)規(guī)模生產(chǎn)和規(guī)模消費(fèi)，相應(yīng)的資本投入會增加能源強(qiáng)度。在工業(yè)化后期，生產(chǎn)技術(shù)條件進(jìn)一步優(yōu)化，同時制造業(yè)相對于服務(wù)業(yè)開始下降，服務(wù)業(yè)指向的經(jīng)濟(jì)的能源強(qiáng)度要低于基于制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)[24]。

城市化對于能源消費(fèi)影響的路徑和方式會因經(jīng)濟(jì)社會模式的不同而存在差異，學(xué)者們所有的研究方法也各有不同，目前學(xué)術(shù)界的研究對象以能源消費(fèi)總量、能源強(qiáng)度為重點，方法以協(xié)整檢驗、回歸分析、因素分解、情景分析為主。但研究往往基于線性假設(shè)，即便國外學(xué)者多提到不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、人口結(jié)構(gòu)變化特征對于城市能源消費(fèi)的差異性影響，也大部分是理論性述或分國家與區(qū)域進(jìn)行實證分析。對于同一國家或區(qū)域內(nèi)不同階段的能源和城市化之間變化關(guān)系研究較少。因此本文第二部分將基于門檻模型的非線性假設(shè)來驗證隨著收入、人口密度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷變化，以人口城鄉(xiāng)遷移為主要形式、以產(chǎn)業(yè)及消費(fèi)升級為主體內(nèi)容的城市化對于能源消費(fèi)的階段性影響，然后分析城市化、居民收入、工業(yè)比重等變量對于能源消費(fèi)的短期沖擊作用，并對我國未來能源消耗狀況進(jìn)行預(yù)測分析，第三部分是本文結(jié)論和政策建議。

2 模型的建立與檢驗

2.1 門限模型基本原理

門限模型重點研究解釋變量同被解釋變量之間階段性變化關(guān)系，尋找關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點進(jìn)而分段回歸分析。模型首先假設(shè)存在單一門檻值λ，以人均能源消費(fèi)ene為被解釋變量，以城市化率urb為解釋變量，以城鎮(zhèn)居民人均收入inc為門檻變量建立如下模型：

以上內(nèi)容是對單門檻的搜索，雙門檻的搜索辦法和單門檻類似，在此將不再詳述，雙門檻應(yīng)當(dāng)采取格欄柵辦法逐一搜尋殘差平方和最小位置，然而由于采取這種辦法程序運(yùn)行起來比較費(fèi)時，Hansen提出了比較簡便的定點法，即先確定一個門檻點再搜尋第二個門檻點[25]，定點法即節(jié)省了運(yùn)算時間也便于后續(xù)檢驗，本文以下將采取定點法進(jìn)行實證分析。

檢驗門檻值的顯著性：

首先是對門檻效應(yīng)的顯著性檢驗，假設(shè)原假設(shè)為：H0：λ1=λ2， 備選假設(shè)為：

S0 是原假設(shè)下不存在門檻效應(yīng)時的殘差平方和，S1 是備選假設(shè)下存在門檻效應(yīng)的殘差平方和，可采取自抽樣（bootstrap）模擬模擬原序列漸進(jìn)分布，進(jìn)而構(gòu)建對應(yīng)的P檢驗，如果F1>F0， 即抽樣所的殘差平方和小于門檻值殘差平方和， 即推翻原假設(shè)認(rèn)為不存在門檻效應(yīng)。

第二個檢驗原假設(shè)為H0：η=η0相對應(yīng)的似然比統(tǒng)計量為：

統(tǒng)計量LR的分布也是非標(biāo)準(zhǔn)的，S（η）為門檻變量取任意值的殘差平方和，S（η1）為門檻值的殘差平方和，hansen提供了拒絕域的標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)LR>-2ln（1-（1-a）1/2時拒絕原假設(shè)，其中a為顯著度水平，本文取值5%。

2.2 數(shù)據(jù)收集與處理

本文統(tǒng)計了全國及各省、直轄市、自治區(qū)1978-2013年的能源消費(fèi)、城鎮(zhèn)居民收入、城市化率、人口密度、工業(yè)比重、城市投資建設(shè)等數(shù)據(jù)。其中能源消耗數(shù)據(jù)來源于歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》，《新中國60年統(tǒng)計資料匯編》。城鎮(zhèn)居民收入，工業(yè)比重數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》，《中國城市統(tǒng)計年鑒》，《新中國統(tǒng)計資料60年匯編》。為剔除價格因素影響，以2000年為基期進(jìn)行統(tǒng)一價格指數(shù)折算，西部部分省份沒有城鎮(zhèn)居民收入數(shù)據(jù)，本文參照全國及同類地區(qū)城鎮(zhèn)居民收入和人均GDP的比值進(jìn)行估算。本文以工業(yè)增加值占GDP的比重衡量工業(yè)化程度。用電力在能源中的消費(fèi)比重來衡量能源結(jié)構(gòu)，具體來說用熱值當(dāng)量法計算電力的消耗量及占總能源消耗的份額。數(shù)據(jù)來源于歷年《中國電力年鑒》，《中國能源統(tǒng)計年鑒》。城市設(shè)施建設(shè)投資數(shù)據(jù)來源于歷年《中國城市統(tǒng)計年鑒》，《中國統(tǒng)計年鑒》，用城市固定資產(chǎn)投資數(shù)額表示。城市化率用城鎮(zhèn)人口同全部人口的比值表示。城市人口密度即每平方公里人口數(shù)，用城市人口數(shù)量除以各地區(qū)大中小城市市區(qū)面積得到。數(shù)據(jù)來源于歷年《中國城市統(tǒng)計年鑒》，《中國人口統(tǒng)計年鑒》，《新中國60年統(tǒng)計資料匯編》， 各省市統(tǒng)計年鑒。

我國各省市自治區(qū)能源消費(fèi)和城市化水平存在較大差異，例如2013年人均能源消耗最高的是天津市6.45 t標(biāo)煤，最低的是安徽省2.18 t標(biāo)煤，城市化率最高的是上海市89%，最低的是甘肅省39%。為簡單直觀表現(xiàn)我國能源消耗和城市化基本狀況，圖1列出了我國人均能源消費(fèi)和城市化水平從1978-2013年的平均變化情況?？傮w而言，我國人均能源消費(fèi)呈現(xiàn)上升趨勢，從1978年的0.6 t 上升到2013年的2.8 t，增長了3.7倍。其中上升較快的兩個階段是1990-1996年和2001-2008年，這也是我國經(jīng)濟(jì)快速增長的兩個時期，制造業(yè)及消費(fèi)水平的提升加速了能源消費(fèi)，特別是后一段，8年間人均能源消費(fèi)從1.13 t增長到2.16 t，將近翻了一倍。另外，在這兩個階段期間受國際經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，人均能源消費(fèi)在1996-2000年出現(xiàn)短暫的下降，從1996年的1.15t到2000年的1.09 t。我國城市化一直處于快速推進(jìn)的過程中，從1978年的18%到2013年的54%，我國城市人口在35年間從1.63到7.27億，增長了3.46倍。城市化所帶來的人口增加與生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)張是能源消費(fèi)增長的重要引擎，從圖形看除了在2000年左右由于新型城鎮(zhèn)化政策鼓勵農(nóng)民向城鎮(zhèn)集中與就地城鎮(zhèn)化，城市化的增速快于能源消費(fèi)之外，其余時段二者幾乎保持同步增長。

如圖2所示，從1978-2013年我國城鎮(zhèn)居民實際可支配收入一直呈現(xiàn)上升趨勢，從1978年的1.54萬元到2013年的2.01萬元。特別是從1992年開始居民收入開始加速上漲，1992-2002十年間居民收入從0.38萬元增長到0.80萬元。城鎮(zhèn)居民收入增長最快的階段是2003年至今，城鎮(zhèn)居民可支配收入從0.87萬元增加到 2.01萬元。這也是我國經(jīng)濟(jì)快速增長、城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)的階段，與之相對應(yīng)的是由于消費(fèi)升級與城市建設(shè)帶來的能源消費(fèi)擴(kuò)張，因此能源消費(fèi)在此階段也實現(xiàn)了歷史以來的最快增長。我國工業(yè)比重經(jīng)歷了先下降后上升再下降的波段式變化過程，首先在以重工業(yè)優(yōu)先的原則下，從初始偏重的工業(yè)體系到逐步轉(zhuǎn)變到20世紀(jì)80年代末更為重視民生的輕型化與市場化的產(chǎn)業(yè)體系，因此工業(yè)比重從1978年48%下降到1991年41%。從20世紀(jì)90年代開始在東部沿海擴(kuò)大開放的影響下，國內(nèi)出口導(dǎo)向的制造業(yè)逐漸興起，同城市建設(shè)相關(guān)聯(lián)的設(shè)施制造業(yè)也逐漸擴(kuò)張擴(kuò)張，工業(yè)比重從1992年的43%上升到 2007年的47%。2007年以來隨著信息、能源、物流技術(shù)的飛躍發(fā)展，產(chǎn)業(yè)多元化的趨勢日益凸顯，服務(wù)業(yè)份額逐步增加，工業(yè)比重逐步下降到2013年的44%。然而工業(yè)生產(chǎn)仍是我國當(dāng)前能源消費(fèi)的主要來源，對能源消費(fèi)的變化有直接影響。

2.3 門限回歸結(jié)論與分析

F檢驗的結(jié)果如表2所示，以城市化自身為門檻變量存在一個門檻且在5%的水平上顯著，分別以居民收入和工業(yè)化為門檻變量，各存在兩個門檻且都分別在5%和10%的水平上顯著。為克服內(nèi)生性本文對對模型進(jìn)行Hausman檢驗，檢驗結(jié)果表明各組應(yīng)當(dāng)采取固定效應(yīng)模型。門檻回歸結(jié)果如表3，首先以城市化率為門檻變量進(jìn)行回歸，得到的兩個門檻點分別為0.44和0.81，其中0.81 檢驗結(jié)果不顯著。城鎮(zhèn)化對于能源消費(fèi)的影響整體為正向，當(dāng)城鎮(zhèn)化率跨越0.44的位置之后，城鎮(zhèn)化對于能源消費(fèi)的拉動作用有小幅的增強(qiáng)，由0.12上升到0.14。 觀察原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)全國平均城市化率在2005年左右達(dá)到這一水平，從這一時間點之后人均收入及消費(fèi)的增長速度加快，同時由于城市建設(shè)的加快形成的鋼鐵、水泥等行業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)張，引發(fā)能源消費(fèi)呈現(xiàn)階段階段性上漲。第二個城市化率門檻點為0.81，然而由于門檻點右側(cè)的觀測值只有18個占全部觀測值的2%，當(dāng)前只有北京、上海近幾年內(nèi)的城市化率落在觀測點右邊，因此沒有形成顯著的折線擬合關(guān)系。但是這兩個城市人均耗能近期內(nèi)確實增長較快，城市化超過一定程度之后以現(xiàn)代化、高消費(fèi)為主導(dǎo)的生活方式將顯著提高人均能源消費(fèi)量是后工業(yè)化時期的顯著特征，這在歐美一些發(fā)達(dá)城市已經(jīng)得到驗證，我們需要以此為鑒，采取措施倡導(dǎo)文明、節(jié)儉的生活理念與方式，預(yù)防更多地區(qū)進(jìn)入高度城市化階段后出現(xiàn)能源消費(fèi)激增的不利局面。

以城市人均可支配收入為門檻變量三段回歸的結(jié)果是，依次超越門檻點6 386和12 375元之后城市化對于能源消費(fèi)的拉動作用呈現(xiàn)階段性增強(qiáng)，三段的系數(shù)分別為0.13、0.23 和0.28。從原始統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以觀察到這兩個斷點分別位于1992-1994和2003-2005年之間，是我國實行東部沿海開放政策和實施基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)建設(shè)政策的關(guān)鍵節(jié)點，經(jīng)濟(jì)增長與資源環(huán)境壓力之間的矛盾也充分顯現(xiàn)。系數(shù)值的不斷增大原因在于：一方面居民收入的提高來源于投資生產(chǎn)的擴(kuò)張及能源消費(fèi)的增加，另一方面居民收入的提高又推動居民消費(fèi)水平的不斷上升，總體上隨著城市居民收入的增長，我國城市人均能源消耗還處于快速上漲過程中，急需緩解以人口聚集為特征的城鎮(zhèn)化引發(fā)的能源消耗壓力。另外值得注意的是依據(jù)城市轉(zhuǎn)型理論由于城市化所產(chǎn)生的人口集聚和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效應(yīng)，第一階段的系數(shù)應(yīng)該很小甚至為負(fù)，但是轉(zhuǎn)型理論更多從生活能源消費(fèi)的角度出發(fā)且適用于城市的初步形成階段，本文所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)從1978年我國工業(yè)體系快速成長開始，因此該階段的回歸系數(shù)也為正，只是相對于后兩個時期更小一些。

以工業(yè)比重為門檻變量回歸的結(jié)果同 Bernardini 和 Galli關(guān)于城市化、工業(yè)化、能源消耗之間關(guān)系研究結(jié)果一致，在工業(yè)化進(jìn)程中，城市化對與能源消費(fèi)的拉動作用先增強(qiáng)后減弱。如果工業(yè)比重超過第一個門檻點0.374，城市化對于能源消費(fèi)將會產(chǎn)生顯著的拉動作用，系數(shù)從0.11 上升為0.15，城市由能源消耗相對低的工業(yè)化初期開始進(jìn)入以工業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)化中期階段，制造業(yè)逐漸規(guī)?；C(jī)械化使能源消耗快速上升，同生產(chǎn)相關(guān)交通運(yùn)輸、廠房設(shè)備的投入也會增加整體能源消耗，并且具備一定工業(yè)基礎(chǔ)的城市，產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步擴(kuò)張將產(chǎn)生路徑依賴效應(yīng)，相當(dāng)時間內(nèi)延續(xù)高耗能的工業(yè)城市發(fā)展模式。因此工業(yè)比重從第一個門檻點0.374到第二個門檻點0.602之間是城市化對能源消耗拉動作用最顯著的一個階段，特別是對于生產(chǎn)相對落后、剛進(jìn)入這一階段的西部一些地區(qū)更加需要注重節(jié)能控能。 然而如果工業(yè)比重高于第二個門檻點0.602，工業(yè)已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模和技術(shù)優(yōu)勢，生產(chǎn)成本出現(xiàn)遞減、能源效率逐步提高，外加工業(yè)化后期低耗能的服務(wù)業(yè)逐漸興起，因此城市化對于能源消費(fèi)的拉動作用趨緩，第三段的回歸系數(shù)由0.15下滑至0.08。同樣應(yīng)當(dāng)注意的是 Bernardini 和Galli從與生產(chǎn)相關(guān)的能源強(qiáng)度出發(fā)，提出能源強(qiáng)度會先上升后下降。而本文是從人均能源消費(fèi)的角度出發(fā)包含生產(chǎn)生活兩方面，在城市化和工業(yè)化的過程中人均能源消費(fèi)絕對數(shù)量一直呈增長的趨勢，回歸系數(shù)也為正，城市化對于能源消費(fèi)的拉動作用趨緩只表現(xiàn)在系數(shù)值的先上升后下降，這也反映了當(dāng)前我國的人均能源消費(fèi)還處在倒U型的左側(cè)尚未達(dá)到頂點。

城市人口密度變量的回歸系數(shù)為負(fù)但不存在顯著門檻點，這同緊湊型城市發(fā)展理論相一致，我國在普遍水平上城市緊湊布局對于能源節(jié)約有一定的促進(jìn)作用，同時由于我國大部分城市人口密度尚未達(dá)到很高的水平，使其對能源消費(fèi)的影響出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，因此沒有顯著地門檻點。特別需要注意的是一些大城市外圍與部分中小城市無序擴(kuò)張在一定程度上降低了城市人口密度，造成了規(guī)模不經(jīng)濟(jì)和資源浪費(fèi)，應(yīng)當(dāng)采取更為集約的城市規(guī)劃發(fā)展模式。觀察其他控制變量如電力比重、設(shè)施建設(shè)，其中電力消耗比重提高對人均能源消耗有抑制作用，同城市現(xiàn)代化理論相一致，相對于直接消耗煤炭資源，電能更為集約、高效，能夠有效降低城市能源消耗總量同時減輕環(huán)境壓力，因此煤電化、開發(fā)太陽能、風(fēng)能等可再生能源是抑制城市化過程中能源消耗過快增長的重要途徑之一。我國當(dāng)前的能源消費(fèi)主要來源于工業(yè)生產(chǎn)，因此產(chǎn)出水平對于能源消耗有顯著的正向影響，城市化帶來人口流入的同時會促進(jìn)交通、水電設(shè)施、橋梁建筑等基礎(chǔ)設(shè)施的需求增加，新增設(shè)施建設(shè)需要耗費(fèi)大量能源因此促進(jìn)了人均能源消費(fèi)量的提高。

由圖3可知以城市居民人均可支配收入為門檻變量，兩個門檻點95%的置信區(qū)間分別為（4 080， 6 220）和（12 235， 13 400）。以工業(yè)比重為門檻變量，兩個門檻點95%的置信區(qū)間分別為（0.371， 0.388）和（0.591，0.616）。兩個變量門檻點的置信區(qū)間都在一個相對狹窄的范圍內(nèi)，因此可以判斷門檻點的實際值和真實值一致。

2.4 脈沖響應(yīng)函數(shù)原理與結(jié)論

以上是城市化同能源消費(fèi)的長期門檻效應(yīng)關(guān)系，各門檻變量通過城市化影響能源消費(fèi)。為檢驗各項因素對于能源消費(fèi)的直接效應(yīng)，本文建立了加入變量滯后項的VAR模型，研究各變量的即期單位變化對于能源消費(fèi)的沖擊力度與延續(xù)模式。

依據(jù)AIC和SC檢驗值最小的原則，本文VAR模型取滯后期為2期，以下是各自變量對于能源消費(fèi)的脈沖函數(shù)圖。影響時期設(shè)為20年，首先能源消費(fèi)受到城市化一個單位的正向沖擊后，將會不斷上升到第9期達(dá)到最高值，然后開始逐漸回落。人均收入對于能源消費(fèi)的正向沖擊

前兩期迅速上升達(dá)到最大值之后即開始快速回落，末期趨近于零值。城市人口密度變化對于能源消費(fèi)的沖擊為負(fù)向，負(fù)向沖擊逐漸擴(kuò)大并在第10期達(dá)到最大值后趨于穩(wěn)定。工業(yè)化的單位變化會對能源消費(fèi)產(chǎn)生正向沖擊，在第四期達(dá)到最大值后開始減弱并在末期趨于穩(wěn)定。從各脈沖圖可以發(fā)現(xiàn)，收入增長對于能源消費(fèi)的正向沖擊較為迅速，但后期維持力度較弱。城市化對于能源消費(fèi)的影響較慢，需要逐漸積累才達(dá)到最高值，但是沖擊效果最為顯著且維持時間較長。工業(yè)化的正向沖擊較為迅速并且后期呈穩(wěn)定趨勢，人口密度則對能源消費(fèi)產(chǎn)生負(fù)向沖擊，并在后期逐漸減退。工業(yè)化影響迅速且顯著的結(jié)論同以往學(xué)者相一致，做為制造業(yè)大國，能源消耗也同工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系最為密切。城市化的作用具有一定的滯后期的原因在于人口流入城市只有經(jīng)過一定時間的積累，投入相應(yīng)的生產(chǎn)生活才會對能源消費(fèi)產(chǎn)生拉動作用。能源消費(fèi)對收入增長的沖擊最為敏感，收入增加意味著更多的生活能源消耗量，然而作用主要體現(xiàn)在前期，后期的影響累積效應(yīng)要弱于城市化和工業(yè)化。

2.5 能源消費(fèi)預(yù)測分析

本文的變量較多且一些變量如城市居民人均可支配收入和人均國民產(chǎn)出之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此在預(yù)測模型中只選取了關(guān)鍵的門檻變量，具體包括城市化率、城鎮(zhèn)居民可支配收入、工業(yè)份額、城市人口密度。 根據(jù)門檻回歸結(jié)果，城鎮(zhèn)居民收入和工業(yè)化指數(shù)為門檻變量存在兩個門檻點，城鎮(zhèn)居民收入過了門檻點之后系數(shù)依次增加，因此變化曲線較為陡峭，在預(yù)測模型中這個變量最高取3次項。工業(yè)化有倒U曲線形態(tài)因此最高取2次項，城市化率和人口密度分別存在一個和零個門檻點因此變量各取一次項，模型檢驗的結(jié)果城市居民人均收入二次項不顯著，因此 預(yù)測模型剔除該項后重新回歸，結(jié)果如下表各變量系數(shù)均顯著，且擬合優(yōu)度可以達(dá)到0.8以上，進(jìn)一步說明了假設(shè)預(yù)測模型具備一定的合理性。最高次項系數(shù)均為負(fù)驗證了：工業(yè)化和人均收入與能源消費(fèi)均倒U型的變化關(guān)系。上文中人均收入過門檻點后系數(shù)繼續(xù)變大，證明當(dāng)前還處于倒U型左側(cè)的能源消費(fèi)快速上升階段。

根據(jù)國家《十二五規(guī)劃綱要》，未來五年目標(biāo)國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長7%。未來五年目標(biāo)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入年增長逾7%。城鎮(zhèn)居民人均可支配收入以2000年為基期，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入2015年前年均可增長7.5%，結(jié)合我國較長一段時間內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的目標(biāo)及世界經(jīng)濟(jì)較緩慢的復(fù)蘇趨勢，預(yù)計2015-2020和2020-2025年年均增長7%。中科院地理資源所《中國城市化進(jìn)程及資源環(huán)境保障報告》預(yù)測未來我國城市化率年均提高1%，2015年達(dá)到55%，2020年達(dá)到60%，2025年達(dá)到65%。由于城市化過程中大量人口涌入城市，同時城區(qū)建設(shè)面積也會隨之?dāng)U張，2002-2012年我國城市人口年均增長4%， 如果城市人口增長維持該速度不變，在土地集約利用和緊湊型城市建設(shè)的政策指導(dǎo)下，城市土地面積年均增長3%，則城市人口密度每五年將增加5%。根據(jù)《服務(wù)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》計劃目標(biāo)，我國服務(wù)業(yè)比重到2015年將達(dá)到47%，服務(wù)是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，也是帶動城市化向更高層次演進(jìn)的動力，發(fā)達(dá)國家服務(wù)業(yè)比重在60-80%不等，如果我國服務(wù)業(yè)比重在十三五期間仍然提高5%到52%，在十四五期間提高6%，由于第一產(chǎn)業(yè)份額基數(shù)較小今后每五年下降1個百分點，則我國2015、2020、2025年工業(yè)的比重分別為44%、40%和35%， 將以上數(shù)據(jù)代入預(yù)測方程，則我國2015年、2020年、2025年的人均能源消費(fèi)量如表6所示， 到2015、2020、2025年我國人均能源消費(fèi)量預(yù)計分別是3.45、4.22、4.93 t，由此可知我國未來能源消費(fèi)壓力仍然較大，特別是在2020年以前。

4 結(jié)論與政策建議

本文在分析國內(nèi)外能源消費(fèi)與城市化關(guān)系的基礎(chǔ)上建立了二者之間的門檻模型，檢驗結(jié)果同理論分析基本一致，城市化對于能源消費(fèi)有正向作用，當(dāng)城市化率跨越0.44門檻值之后，能源消費(fèi)會呈現(xiàn)加速上漲的趨勢。收入的提高同樣會增加人均能源消費(fèi)量，且收入分別跨越5 940和12 375兩個門檻值之后，城市化對與能源消費(fèi)的拉動作用會加劇，生產(chǎn)機(jī)械化水平的提高和居民生活消費(fèi)的升級都會顯著帶動能源增長。將工業(yè)比重作為門檻變量同樣存在兩個門檻值，有所不同的是，工業(yè)比重跨越第二個門檻值之后，城市化對于能源消費(fèi)的拉動作用將減弱，也就是隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和規(guī)模效應(yīng)的發(fā)揮，抑制能源消費(fèi)增長的因素將逐漸凸顯。脈沖函數(shù)結(jié)果表明，城鎮(zhèn)居民收入水平和工業(yè)份額的增加的提高對城市能源消費(fèi)有較為迅速的沖擊作用，但是收入后期作用的持續(xù)性較弱。城市化對于能源消費(fèi)的沖擊存在一定的滯后效應(yīng)，但后期拉動作用較強(qiáng)。人口密度的提高則會對能源消費(fèi)形成負(fù)向沖擊。預(yù)測分析結(jié)果表明隨著城市化的不斷推進(jìn)，我國未來仍面臨著較大的能源消費(fèi)壓力，人均收入和工業(yè)化同能源消費(fèi)之間都存在倒U形趨勢，我國當(dāng)前還處于倒U形的左端。

化解城市化與能源消耗之間的矛盾，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、人口、資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展是管理和學(xué)術(shù)界共同研究的問題，普遍的觀點是制度改革與技術(shù)創(chuàng)新如增加資源稅、設(shè)立環(huán)保費(fèi)、提高能源效率、改變消費(fèi)習(xí)慣、鼓勵公交優(yōu)先、實施建筑節(jié)能是城市節(jié)能采取的有效途徑。同時產(chǎn)權(quán)的清晰界定和資源稅的征收有助于能源節(jié)約利用。針對我國的具體情況，首先需要控制人均收入及城市化達(dá)到一定水平之后，由于消費(fèi)的增長而引發(fā)的能源消耗量急劇增加，可采用的方案有實行階梯能源價格、征收燃油稅、推廣公共交通及新能源汽車等，同時要強(qiáng)化宣傳教育，倡導(dǎo)文明節(jié)儉的消費(fèi)方式。其次，需要重點提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。對于工業(yè)化水平尚低不具備規(guī)模效應(yīng)的城市，要提高產(chǎn)業(yè)集中度和生產(chǎn)技術(shù)水平，使技術(shù)優(yōu)勢及集聚優(yōu)勢充分發(fā)揮；以產(chǎn)業(yè)鏈為載體大力推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)低耗能、清潔型生產(chǎn)；逐步轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，增加科技型、服務(wù)型產(chǎn)業(yè)的份額，降低生產(chǎn)過程對于能源消費(fèi)的依賴度。最后，采取“大中小城市協(xié)調(diào)發(fā)展”的戰(zhàn)略，實現(xiàn)對土地及能源的集約化利用。適當(dāng)提高中小城市的人口集中度，通過設(shè)施共享與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低能源消耗總量。對于人口集中度高的特大型城市采取結(jié)構(gòu)化疏散與集中并舉的策略，實施更為合理的土地、稅收、城市規(guī)劃政策，避免人口過分集中產(chǎn)生的規(guī)模不經(jīng)濟(jì)。同時需要加大電網(wǎng)、石油天然氣管道等能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資，減少能源耗損率，提高城市對高效、清潔化能源的消費(fèi)份額。

（編輯：于 杰）

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