浙江省电力消费量与产业结构关联度的时空变化研究

2018-08-10虎陈霞陈玉峰陈清泰

电力需求侧管理 2018年4期

陈理，虎陈霞，陈芳，陈玉峰，陈清泰

（1.国网浙江海盐县供电有限公司，浙江嘉兴 314300；

2.中国计量大学，杭州 310018；3.浙江华云信息科技有限公司，杭州 310000）

电力是国民经济的基础［1］。经济运行过程中的市场机制和政策调控推动了部分乃至全体行业的发展与进步，引发产业结构的变化，进而导致电力消费模式的变化［2—3］。国内外学者关于电力消费与经济发展的关系已经开展了大量研究，主要基于时间序列数据，采用计量经济学［4—5］的格兰杰因果检验、协整模型、误差修正模型、灰色关联分析［6］和多元回归分析［7］等方法，定量地分析一个国家或区域的经济增长与电力消费之间是否存在长期均衡的因果关系［8—13］，探究区域产业结构变动对电力消费的影响程度［14—15］，并给予相应的政策性建议等［16］，为区域能源经济和产业经济的发展提供了大量理论依据。

本文基于1990—2015年浙江省电力消费量和产业结构数据，运用灰色关联度分析法，对25年来浙江省电力消费量与产业结构之间的关系及其动态变化和空间格局进行定量分析，以期为浙江省电力产业结构优化及其可持续发展提供依据。

1 研究方法

1.1 数据来源与变量的选取

本文数据来源于1990—2015年《浙江省统计年鉴》和下辖11个市的2000—2015年统计年鉴数据。本文中用电消费量以全社会用电量为主，将浙江省和下辖11个市的全社会用电量作为目标变量，选择与全社会用电量密切相关且能反映区域经济发展状况的三次产业生产总值作为影响因子，进行灰色关联分析和系统聚类分析。

1.2 灰色关联动态分析

1.2.1 灰色关联分析方法

灰色系统的关联分析法是根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因素间关联程度的方法。关联度是2个系统或2个因素关联性大小的量度，描述了系统发展过程中因素间相对变化的情况，即变化大小、方向与速度等的相对性，如果两者在发展过程中，相对变化基本一致，则认为两者关联度大，即影响力大；反之，两者关联度小，影响力小［18—19］。

1.2.2 关联系数的计算

根据初始化数据计算年度X0与Xi中对应点的绝对差值Δi(k)、最小绝对差值Δmin和最大绝对差值

式中:N为比较数列的数据量；ri为关联度。

1.3 系统聚类分析

聚类分析是分析如何对样品（或变量）进行量化分类的问题。通常聚类分析分为样品（Q型）聚类和变量（R型）聚类。系统聚类的基本思想是:距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或变量）总能聚到合适的类中。系统聚类过程是:假设总共有n个样品（或变量），第一步将每个样品（或变量）独自聚成一类，共有n类；第二步根据所确定的样品（或变量）“距离”公式，把距离较近的2个样品（或变量）聚合为一类，其他的样品（或变量）仍各自聚为一类，共聚成n-1类；第三步将“距离”最近的2个类进一步聚成一类，共聚成n-2类；以上步骤一直进行下去，最后将所有的样品（或变量）聚成一类［20］。

系统聚类之前，首先要定义类与类之间的距离

式中:D为类间距；Gr为类Gp与类Gq合并成的新类；Dkr为任一类Gk与新类Gr的距离；Dkp为任一类Gk与类Gp的类间距；Dkq为任一类Gk与类Gq的类间距；Dpq为类Gp与类Gq的类间距；ap、aq、β、γ为参数，不同的系统聚类法，它们取不同的值［11］。

本文基于11个市用电消费量的灰色关联分析结果，运用DPS16.5统计软件对11个市的用电量与产业结构关联度进行了定量的系统聚类分析。类间距离采用可变类平均法，间距采用卡方距离，将11个地市的电力消费水平进行量化分组。

2 结果与讨论

2.1 浙江省电力消费量与产业结构发展趋势

大量研究表明电力增长与区域经济增长呈现正相关关系，1990—2015年浙江省全社会用电量与浙江省国内生产总值（GDP）增长趋势如图1，分析表明1990—1995年的“八五”期间，浙江省经济得到快速发展，GDP增速达到平均每年18.8%，随着全省经济的快速发展，全社会用电量也有一个明显的增长趋势。1996—2000年“九五”期间，浙江省经济总量出现增速向适度区间回落的趋势，GDP的增长速度出现连续5年下滑的趋势，全社会用电量增长率也出现下降趋势。浙江省三大产业产值指数增长趋势如图2所示，1990—2000年浙江省三大产业产值指数增长趋势较平稳，其中第二产业产值指数增速较快。浙江省产业结构变化趋势如图3所示，2000年以来随着浙江省产业结构调整的进一步深化，浙江省第一产业比重逐渐减小，第三产业所占比重明显上升，第二产业和第三产业产值指数增长趋势明显，国民经济在结构调整中保持了较稳定的增长速度，全社会用电量与GDP的增长趋势基本保持一致。

图1 1990—2015年浙江省全社会用电量与GDP增长趋势

图2 1990—2015年浙江省三大产业产值指数增长趋势

2.2 浙江省电力消费量与产业结构的灰色关联动态变化

基于1990—2015年浙江省全社会用电量和3次产业生产总值，对浙江省电力消费量和产业结构的关联度及其动态变化规律进行了分析，分析结果如表1和图4所示。总体来看，1990—2015年浙江

图3 1990—2015年浙江省产业结构变化趋势

省电力消费量的变化受第二产业发展的影响最大，其次为第三产业，与第一产业的关联度最小。进一步将26年划分为5个时段分析浙江省电力消费量与产业结构关联度的动态变化规律，结果表明1990—1995年浙江省电力消费量与第一产业的关联度最高，第二产业和第三产业的影响不显著。1996—2000年是浙江省产业结构调整的重要时期，电力消费量与第三产业和第二产业的关联度均较密切，与第一产业的关联度减小。2001—2005年，电力消费量与第三产业的关联度明显高于第二产业和第一产业，这一时期浙江省第三产业增长速度快于GDP增长速度，占国内生产总值的比重每年提高1个百分点以上；省内区域中心城市率先形成“三、二、一”产业结构。产业结构的调整也带动了电力消费结构的变化，使得这一时期全省电力消费量与第三产业的关联度最高。自2006年以来，浙江省推动全省产业结构由“二三一”向“三二一”转变。特别是“十二五”期间，到2015年浙江省三次产业结构实现了从“二三一”到“三二一”的转变，高耗能产业比重下降。这一时期全省电力消费量与第二产业的关联度渐趋密切，关联度逐渐增大，表明产业结构调整和工业转型升级对电力消费量影响显著。同时2006年以来，浙江省旅游业、服务业等新兴行业和以互联网为核心的信息经济得到了快速发展，服务业成为浙江省经济增长的新型动力，对浙江省GDP的增长贡献率达到55.2%，第三产业对电力消费量的影响有较显著提升。从5个时段的关联度变化趋势来看，浙江省电力消费量与第二产业的关联度逐渐增大，与第一产业的关联度逐渐减小，与第三产业的关联度总体呈缓慢增长并趋于稳定的趋势，表明浙江省的电力消费以第二产业占主导地位。

图4 1990—2015年浙江省电力消费量与产业结构关联度动态变化趋势

表1 1990—2015年浙江省电力消费量与产业结构灰色关联度

2.3 浙江省电力消费量与产业结构灰色关联度的空间格局

基于2000—2015年浙江省下辖11个地市的电力消费量与产业结构数据，对浙江省电力消费量与产业结构灰色关联度的空间格局和分布规律进行了分析，分析结果如图5，结果表明各地市的电力消费量受地区经济发展水平和产业结构的影响较显著。基于11个地市的灰色关联分析结果，运用系统聚类分析方法，以11个地市的用电量与3次产业结构关联度为特征变量，对11个地市进行了Q型聚类分析，结果如图6，将11个地市共分为5类大区。

Ⅰ类区包括杭州、嘉兴、绍兴和温州，表2显示了Ⅰ类区2000—2015年产业结构与用电量变化，这4个地市的电力消费量受第二产业发展的影响最显著，其次为第三产业，与第一产业的关联度最小。进一步分析产业结构发展特征表明，自2000年到2015年，4个地市的第二产业比重均显著降低，而第三产业比重增长较多。2015年杭州和温州的第三产业比重已高于GDP的50%，嘉兴和绍兴的第三产业比重也达到45%左右。产业结构的调整和第二产业比重的降低，导致4个地市的电力消费增长率显著降低。

图5 2000—2015年浙江省11个地市电力消费量与产业结构灰色关联度

图6 2000—2015年浙江省电力消费量与产业结构关联度空间格局

表2 Ⅰ类区2000—2015年产业结构与用电量变化%

Ⅱ类区衢州和舟山两市的电力消费量受第一产业的影响最显著，受第三产业的影响次显著，与第二产业的关联度最小。Ⅱ类区2000—2015年产业结构与用电量变化如表3所示，从2000年到2015年衢州和舟山两市的第一产业比重降低幅度较大，第二产业和第三产业比重均有增加，但电力消费量增长幅度明显降低。

Ⅲ类区金华和台州两市的电力消费量同时受第二产业和第三产业的影响较显著，而与第一产业的关联度较小。表4显示了Ⅲ类区2000—2015年产业结构与用电量变化，从2000年到2015年两市的第一产业和第二产业比重均有降低，第三产业比重有较显著的增加，到2015年两市均形成“三二一”的产业结构，但用电量增长率没有显著的降低，说明产业结构的转型升级对用电量并没有特别显著的影响。