中国煤炭资源与经济发展要素的时空匹配研究

薛继亮

(内蒙古大学 经济管理学院，呼和浩特 010021)

0 引言

煤炭是中国的基础能源，在一次能源消费中占主要地位，占一次能源消费总量的70%左右。1985年中国煤炭产量超越美国之后一直表现出总量大、受经济周期影响大的特点。与此同时，中国煤炭消费量迅速增长，占世界煤炭消费的50%左右。虽然中国煤炭生产可以满足绝大部分消费，但是煤炭资源生产和消费的区域失衡带来了较大的煤炭资源生产和消费的错位。中国煤炭资源的区域分布差异性以及经济发展的地域不平衡性导致西煤东运、北煤南运，煤炭资源与经济发展要素时空匹配不一致已经严重影响到中国经济的可持续发展。

煤炭资源与经济发展要素的时空匹配不一致的现实使得中国学者很早就开始研究煤炭运输调配和优化的命题。田山岗等分析了中国煤炭资源的“井”字型分布格局，“井”字中心是中国煤炭资源分布和开发建设的重心，这是对煤炭资源地质的、地理的、社会经济的区域分异现象综合考量后得出的结论[1]。王满银等通过对中国主要煤炭产地和主要煤炭消费省份的合理分析，建立了中国煤炭优化运输模型，合理确定了煤炭资源的运输路线和运输量，为中国煤炭的合理调配决策提供了理论基础[2]。刘海滨等则依据不同规划区煤炭资源保证能力和现有生产布局，提出了煤炭综合开发和组建大型企业集团的设想[3]。

中国煤炭资源生产与消费在空间上的错位分布，使得煤炭流输通道建设成为重点。国内学者对此进行了深入研究。赵媛等在分析中国铁路、公路、水路和管道流输通道之后，提出了完善煤炭铁路和公路流输通道、提高水路煤炭运输能力的建议[4]。王成金等剖析了中国煤炭资源的流输格局及演变特征，发现煤炭集聚中心向东南沿海延伸，以港口、工业城市和经济中心为主，其中连接港口的铁路成为主通道，接卸港多分布在东南沿海[5]。成升魁等根据1957—2005年中国各省份煤炭调出和调入数据，发现中国省际间煤炭资源流动规模逐年增大，其原因在于产销不平衡和煤炭区域价格差异[6]。高卫东等通过分析中国煤炭资源供应格局和流动路径，发现受能源需求和资源禀赋的双重压力导致的大规模、跨区域、长距离的煤炭运输成为中国能源运输体系的重要特征，煤炭运输瓶颈始终存在，输电替代输煤是化解当前煤炭运输困难的重要途径[7]。国内学者的建设性建议为解决中国煤炭资源生产与消费在空间上的错位分布问题提供了思路。

针对煤炭资源与经济发展要素的时空匹配不一致的问题，国内学者还从中国煤炭资源综合评价方法入手进行了定量化研究。余国合建立了中国煤炭资源的综合评价体系并通过模型回归后发现，中国煤炭资源生产重心西移趋势将会进一步加强[8]。高天明等则通过洛伦茨曲线对中国煤炭资源分布、生产及消费情况进行了分析，发现煤炭产销地的分离使得煤炭生产和运输能力不足将成为煤炭外运的瓶颈，调整和改扩建山西南部、内蒙古西部、新疆等地的煤炭外运通道将成为优化煤炭资源流动的核心[9]。姜巍等则采用复杂网络分析法对中国1998—2008年煤炭铁路流通网络空间特征、拓扑结构和子群组成进行了分析，发现国家煤炭铁路流通网络以山西、河南、甘肃为核心呈辐射结构的空间状态，国家煤炭铁路流通网络密度不断增大，并且形成西北、东北、东南、西南4个子群，而且子群内部节点之间的联系更加密切[10]。

综上所述，虽然已有的研究已经对中国煤炭资源的分布、调配、运输等进行了深入探讨，但是针对煤炭资源与经济发展要素的时空匹配现实的理解和准确测度还不够深入。为了准确发现和测算煤炭资源与经济发展要素的时空匹配不一致的程度，找出化解这个问题的具体路径，本研究从基尼系数和不平衡指数出发，采用煤炭生产和消费数据以及相关的经济发展要素数据，探索人口、GDP等经济发展要素与煤炭分布及配置之间的匹配关系以及二者之间的均衡性，比较分析中国煤炭资源分布、配置与经济发展要素的时空演化和匹配关系，试图进一步理清煤炭资源和经济发展因素之间的关系，为中国煤炭资源与经济发展要素的均衡匹配提供一定的思路和建议。

1 研究方法与数据来源

1.1 基尼系数

基尼系数是意大利经济学家基尼(Gini)根据洛伦兹曲线计算出来的(图1)。基尼系数等于以实际分配曲线和分配绝对平均曲线之间的面积(A)除以分配绝对平均曲线与绝对不平等(右下方)的面积(A+B)[11]。基尼系数可以表示分配的公平性，如果基尼系数等于0，意味着分配完全平均；如果基尼系数等于1，意味着分配绝对不平均。因此，只有基尼系数的数值越小才意味着社会分配越平均和公平，国际上通常把0.4作为分配贫富差距的“警戒线”。

图1 洛伦兹曲线

根据基尼系数的内涵，延伸出煤炭资源—经济发展要素基尼系数指标，来测度区域煤炭资源和经济发展要素在空间上的匹配程度。判断标准遵循基尼系数的国际惯例，采用现在常用的公式计算：

(1)

式中：xi为前i个省份的煤炭资源分布或者消费的累计百分比；yi为前i个省份经济发展要素如GDP或者人口的累计百分比。i=1时，(xi-1,yi-1)=(0,0)[12]。参考有关基尼系数的经济学解释，G<0.2时，意味着煤炭资源分布和配置与经济发展要素之间是“高度匹配”或“绝对匹配”的关系，0.2≤G<0.3，0.3≤G<0.4，0.4≤G<0.5，G≥0.5分别表示煤炭资源分布和配置与经济发展要素之间呈现出“相对匹配”、“比较匹配”、“不匹配”和 “极不匹配”的关系。

1.2 不平衡指数

煤炭资源—经济发展要素不平衡指数反映的是一定区域内煤炭资源与各经济发展要素的协调程度，采用的不平衡指数主要是借鉴城镇化不平衡指数的定义。煤炭资源—经济发展要素不平衡指数具体分为煤炭资源分布—经济发展要素不平衡指数和煤炭资源配置—经济发展要素不平衡指数。这样划分可以定量化测度区域煤炭资源禀赋相对经济发展要素的差异性以及通过煤炭资源配置来改善这种差异性的程度。

测度区域煤炭资源对该区域经济发展要素的协调程度，计算公式如下：

(2)

式中：I为煤炭资源—经济发展协调度；ai，bi分别为i区域煤炭资源和其他经济发展要素占全国的比例；n为区域数量。ai和bi的差异值越小，I值越小，则意味着煤炭资源和经济发展相对较为平衡；反之,为不平衡。同时，在笛卡尔坐标轴上，将横坐标ai和纵坐标bi定位为(ai,bi)，如果坐标ai和bi的差异值比较小并靠近直线a=b时，则意味着这组数据呈现相对平衡的状态，反之则相对不平衡[13]。用D来衡量点(ai,bi)和直线a=b的距离，可以表示为：

(3)

1.3 数据来源

数据来源于1991—2011年的《中国能源统计年鉴》和《中国统计年鉴》以及各省份统计年鉴。由于时间跨度比较大，加之这段时期中国行政区划调整变动，为保证数据的准确性、连续性和一致性，选取除香港、澳门、台湾、西藏和重庆以外的29个省份作为研究区域进行煤炭资源和经济发展要素的时间维度和空间维度的比较分析。

2 煤炭资源分布和配置

从中国典型年份的煤炭资源分布和配置情况(表1)可以看出，1990—2010年间煤炭资源的分布和配置的区域差异比较大，其中，煤炭资源分布不是影响煤炭资源配置的最重要因素。煤炭资源分布和配置的区域差异比较大的情况说明了各区域间煤炭资源供需存在较大差异。由于煤炭资源在总量上的波动，总体煤炭资源配置也出现较大的波动。

表1 中国典型年份的煤炭资源分布和配置情况 万t

3 资源与经济发展要素基尼系数分析

3.1 时间差异性

为了反映中国煤炭资源禀赋的区域差异性以及煤炭资源配置与经济发展要素的协调关系和时空分布特征，根据1990—2010年间典型年份的煤炭资源生产和消费的基础数据，通过人口、GDP和煤炭资源的分布及配置数据计算中国煤炭资源—经济发展要素基尼系数(表2)。煤炭资源分布—经济发展要素基尼系数都大于0.6，而煤炭资源配置—经济发展要素基尼系数都小于0.4，说明1990—2010年间中国煤炭资源空间分布显现出“极不协调”的特点，这是由其资源禀赋造成的，而煤炭资源配置—经济发展要素的匹配则说明中国煤炭的交通运输基本可以满足经济发展和人民生活的需要。

1)从煤炭资源分布和配置与人口的基尼系数看，1990—2010年的煤炭资源分布和人口的基尼系数都大于0.6，处于“极不匹配”的状态；煤炭资源配置和人口的基尼系数大部分小于0.3，只有2000年的系数大于0.3，为0.310 6，处于“相对匹配”和“比较匹配”的状态，低于煤炭资源分布和人口的基尼系数。这说明在中国的经济发展过程中，为了满足人民生产生活需要，相对完备的交通运输体系会降低煤炭资源禀赋的区域差异，从而使得煤炭资源配置匹配性比煤炭资源自然分布的匹配性要低，并呈现出下降的态势。

表2 煤炭资源—经济发展要素基尼系数的变化

2)从煤炭资源分布和配置与经济发展水平(GDP)的基尼系数看，1990—2010年煤炭资源分布和GDP的基尼系数都大于0.55，处于“极不匹配”状态；煤炭资源配置和GDP的基尼系数多小于0.35，处于“相对匹配”和“比较匹配”状态，低于煤炭资源分布和GDP的基尼系数,说明GDP是影响中国经济发展中煤炭资源配置的重要因素。经济的快速发展和市场化为主的煤炭资源配置方式降低了煤炭资源分布的差异性对经济发展带来的局限性。但是,1990—2010年间煤炭资源配置与GDP的基尼系数的增大趋势则意味着一些经济发达区域可能发生的能源危机，如“煤炭短缺”或者“电荒”。

3.2 空间差异性

根据煤炭资源分布和配置的累计比例及人口、GDP的累计比例，利用2010年煤炭资源分布和配置对人口、GDP等经济发展要素数据作出洛伦兹曲线(图2)并进行对比。资源分布—人口洛伦兹曲线(图2a)和资源分布—GDP洛伦兹曲线(图2b)离对角线较远，大部分点对点连线斜率不一致，且出现少数几个点的较大波动，说明中国煤炭资源对于人口和GDP的分布差异比较大，并且陕西、宁夏、内蒙古和山西等省份相对差异性最大。资源配置对于人口和GDP的洛伦兹曲线(图2c，2d)与资源分布对人口和GDP的洛伦兹曲线(图2a，2b)相比，离对角线更近，说明中国煤炭资源经过配置后，与人口和GDP的区域分布更加合理，更能满足经济社会发展和人民生活需要。同时也说明陕西、内蒙古和山西等煤炭资源富集地区和东部沿海缺煤地区之间煤炭流输量较大。

图2 煤炭资源—经济发展洛伦兹曲线

中国煤炭资源分布和配置在西部煤炭资源富集地区与经济发达省份之间存在较大的区域差异性，进行煤炭资源的区域间调配可以有效缓解中国煤炭资源区域禀赋的差异性，进而促进经济协调可持续发展。在通过利用基尼系数方法从全国整体上度量和分析煤炭资源分布与配置和经济发展要素的时空差异性演变之后，将进一步利用不平衡指数来测度各区域煤炭资源分布和配置与人口、GDP等经济发展要素的不平衡程度。

4 资源与经济发展要素不平衡指数分析

4.1 区域划分与要素选择

采用各区域煤炭资源生产和消费的数量来衡量区域煤炭资源分布和配置与经济发展要素的匹配性，按照常用的地理分区将29个省份划分为七大区域[14](表3)。同样采用区域人口、GDP和煤炭资源的分布及配置情况等数据来评价煤炭资源配置的平衡性。

表3 区域分区情况

引入不平衡指数利用2010年的数据对七大区域进行测度，比较分析中国煤炭资源分布和配置与经济发展要素的空间不平衡程度。根据公式(2)和公式(3)计算各区域煤炭资源分布对人口、GDP的不平衡指数和各区域煤炭资源配置对人口、GDP的不平衡指数，其分别表示为Ip，Ig，Icp，Icg，它们对应的各点与直线a=b的垂直距离分别表示为Dp，Dg，Dcp，Dcg(表4)。

表4 中国煤炭资源—经济发展要素不平衡指数变化

4.2 煤炭资源对人口的不平衡指数分析

4.2.1煤炭资源分布—人口不平衡指数(Ip)。中国煤炭资源丰富，但是人均煤炭资源依然相对缺乏。华北地区的不平衡指数高于全国平均水平，属于相对不协调地区；东北、华东、华中、华南、西北和西南地区的不平衡指数均低于全国平均水平，属于煤炭资源分布与人口分布相对协调的区域；从煤炭资源分布—人口不平衡指数距a=b的垂直距离Dp来看，华东、东北、华中、华南和西南地区均为负值，说明这5个地区煤炭资源分布占全国比例低于人口分布占全国比例，而西北和华北地区均为正值，说明这2个地区煤炭资源分布比例高于人口分布比例。煤炭资源分布—人口不平衡指数的结果说明华北和西北地区煤炭资源分布和人口的协调关系较差，造成了全国煤炭资源分布与人口分布的不平衡。

4.2.2煤炭资源配置—人口不平衡指数(Icp)。相对完善的交通运输体系使得煤炭资源随着中国经济的聚集发展而配置，煤炭资源配置和人口分布的协调程度有所上升。华北和华南地区的不平衡指数高于全国平均水平，属于煤炭资源配置与人口不匹配的地区，而华东、东北、华中、西北和西南地区的不平衡指数较小，低于全国平均水平，属于相对有效配置地区；从距a=b的垂直距离Dcp分析，东北、华北、华东和西北地区均为正值，说明这些地区煤炭资源配置占全国比例高于人口分布占全国的比例，而华中、华南和西南地区均为负值，意味着这3个地区的煤炭资源配置比例比人口分布比例低。

华北和华南地区煤炭资源配置与人口的协调性较差，是煤炭资源配置和人口分布不平衡的主要区域。需要注意的是，煤炭资源配置—人口不平衡系数比煤炭资源分布—人口不平衡系数更接近于0，说明通过煤炭资源的区域调配，煤炭资源和人口的匹配程度有所提高。

4.3 煤炭资源对GDP的不平衡指数分析

4.3.1煤炭资源分布—GDP不平衡指数(Ig)。从资源禀赋来看，煤炭作为工业发展的重要能源在区域经济发展中起到了重要作用，煤炭资源分布和经济发展之间存在很强的关联性，但是伴随着新能源和替代资源的出现，煤炭资源的重要性在下降。只有华北地区的不平衡指数比全国平均水平要高，说明这一区域煤炭资源分布与经济发展的协调关系相对较差；东北、华东、华中、华南、西北和西南地区的不平衡指数均低于全国平均水平，煤炭资源分布与经济发展的协调关系较好，但是华南地区的形式不容乐观。从距a=b的垂直距离Dg来看，华北、西北和西南地区为正值，而华东、东北、华中和华南地区均为负值，这说明了华北、西北和西南地区的煤炭资源分布占全国比例高于GDP占全国比例，东北、华东、华中和华南等经济发展水平较高地区GDP占全国比例高于煤炭资源分布占全国比例。所以，华北地区煤炭资源分布与经济发展的协调关系相对较差是造成中国总体煤炭资源分布与经济发展不平衡的主要原因。

4.3.2煤炭资源配置—GDP不平衡指数(Icg)。煤炭资源和经济发展息息相关。华北和华南地区的不平衡指数均高于全国平均水平，是煤炭资源配置与经济发展协调关系较差区域；东北、华东、华中、西北和西南地区的不平衡指数低于全国平均水平，是煤炭资源配置与经济发展协调关系比较好的地区。从距离a=b的垂直距离Dcg来看，华北、东北、华中、西北和西南地区均为正值，而华东和华南地区则为负值，说明了华东和华南两个区域的煤炭资源配置占全国比例低于经济发展水平，其他区域的煤炭资源配置占全国比例高于经济发展水平。这种情况与煤炭资源的区域资源禀赋和相对较高的煤炭资源配置效率有关。华北和华南地区的煤炭资源配置与经济发展协调关系较差，是导致中国总体煤炭资源配置与经济发展不平衡的主要原因。

此外，华北、东北、华东、华中、华南、西北和西南地区的煤炭资源配置—GDP不均衡指数和距离取值的总体波动幅度都比煤炭资源分布—GDP不均衡指数和距离取值有所下降，这说明了目前的煤炭资源配置对于改善煤炭资源与经济不平衡程度具有一定的作用，提高了煤炭资源利用的均衡性。

5 结论与建议

通过基尼系数和不平衡指数分析中国1990—2010年煤炭资源分布、配置与经济发展要素的时空演化和匹配关系。煤炭资源—经济发展要素基尼系数表明，中国煤炭资源空间分布显现出“极不协调”的特点，而相对完备的交通运输体系会降低煤炭资源禀赋的区域差异，从而使得煤炭资源配置匹配性较煤炭资源自然分布匹配性低，并且表现出下降的态势。经济发展、人口和煤炭资源禀赋状况是影响煤炭资源配置的重要因素；煤炭资源—经济发展要素不平衡指数的结果表明，中国区域煤炭资源分布、配置与经济发展要素(人口、GDP)的平衡性差异比较大，但是通过煤炭资源配置可以改善煤炭资源与经济不平衡程度，提高煤炭资源利用的均衡性。

为了实现地区经济、资源、环境的协调可持续发展，促进煤炭资源和经济发展要素的协调，一要延长煤电和煤化工等产业链，提高煤炭附加价值，将资源优势转化为经济优势。煤炭资源富集地区尤其是西部地区要重点发展煤化工尤其是新型煤化工，提高煤炭产量及产品强度，确保国家能源安全和市场需求。在促进煤炭资源生产重心西移的过程中，还需要考虑环境承载力。二要进一步改进与完善铁路和公路流输。铁路和公路在一定时期内仍将是中国煤炭运输的主体。在中国煤炭生产重心西移的过程中，针对铁路运输仍远不能满足需求和短期内公路煤运的激增的现实，需要大力建设运煤专线，拓展高速公路里程，缓解客货运输矛盾，提高煤炭运输效率和化解季节性运能短缺问题。

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