中国经济重心与能源消费重心动态轨迹的实证研究

王 维 华

(陕西省社会科学院 金融投资研究所， 陕西 西安　710065)



中国经济重心与能源消费重心动态轨迹的实证研究

王 维 华

(陕西省社会科学院 金融投资研究所， 陕西 西安710065)

摘要：能源作为助推剂在发展中国家经济发展中发挥着重要作用。本文以重心理论为基础，量化分析1986-2013年我国经济重心与能源消费重心的演化轨迹。实证结果表明，我国经济与能源消费空间分布极不均衡,东南方向均占很大比重，东南沿海地区能源利用效率比西部地区高。西部地区要实现可持续发展必须提高能源使用效率。

关键词：经济重心；能源消费重心；空间经济学；演化轨迹

改革开放以来，随着我国经济的持续高速增长，区域经济不平衡问题日益突出。由于发展中国家经济粗放增长的特点，我国成为世界上第二大能源消费国。为了实现经济社会可持续发展，能源消费问题日益引起理论和实务部门重视，众多文献也对这一问题进行了研究。这些研究主要集中于能源消费与经济增长效率的关系上，到目前为止，还没有形成统一结论[1,2]。本文尝试把重心理论引入能源消费研究，从空间经济学视角对我国经济发展与能源消费进行量化分析，实证研究我国经济重心与能源消费重心的变动轨迹。

一、经济重心与能源消费重心及其测度方法

(一)重心的内涵

从物理学角度看，重心(Center of Gravity)是指物体内各个质点所受重力作用而产生合力都要通过的那一点，物体重心的具体位置和物体的形状及质量均匀程度有关。因为物体质量空间分布一般不均匀，所以空间几何中心与其物理重心往往不一致。物体重力与质量之间的线性函数关系如下：

Z=Mg

其中，Z表示物体的重力，M表示物体的质量，g表示重力加速度。

经济重心理论把物理学的重心概念引入经济学领域，研究经济中的区域平衡问题，即假设经济的空间区域中存在这样一点，通过该点，各个方向上的经济力量相互平衡。那么，经济活动在空间布局方面的变换可以由经济重心的转移轨道反映出来，经济重心的变化就反映了地区经济发展差距变化的轨迹，从而重心理论被用来评价区域经济政策所产生的客观实际效果[3]。与经济重心相类似，在能源消费的空间区域中也存在这样一点，通过该点，各个方向上的力量交相融合，并处于平衡状态。

(二)重心的测度

重心的测度需要确定区域经济重心的位置、一定时期发生的移动方向和移动距离三个方面。

第一，确定经济重心和能源消费重心的位置。重心计算的数学表达为：设总质量为M的物体处在一个确定的直角坐标空间o-x，y，z内，该物体内部微元出N个质点，每个质点对应的空间坐标为(xi,yi,zi)，对应的质量为mi，则该物体的物理重心G(X,Y,Z)的具体坐标可以确定为：

本文假设基本的重心由N个次级区域i构成某个特定区域，那么该区域的经济重心和能源消费重心可分为：

其中，Xg、Yg表示经济重心的地理经纬度；Xr、Yr表示能源消费重心的地理经纬度；xi、yi则是次级地区的经纬度值，一般采用各次级地区经济或行政中心城市的地理经纬度坐标值；Gi为各次级地区GDP年末余额；G为我国GDP年末余额；Ri为各次级地区每年的能源消费额；R为我国每年的能源消费总量。

第二，确定经济重心和能源消费重心的移动方向。距离是方向矢量。要判断某个特定区域不同时期重心的空间移动距离，就要考虑移动方向和移动距离。移动方向的计算如下：

其中，S、K表示两个不同时期，X、Y表示该重心的地理经度和纬度。θS-K表示相对于K期经过S期后，重心移动方向在角度上的变化。在此规定正东方向角度为0°，所有旋转角度都以欧氏几何角度为单位，逆时针的旋转为正向，那么，顺时针旋转则为负向。另外，重心的移动方向范围定义为(-180°，180°)。那么，当90°<θ<0°时，就可判断重心向东北方向发生移动；当180°<θ<90°时，就可判断重心向西北方向发生移动；当-90°<θ<0°时，就可判断重心向东南方向发生移动；当-180°<θ<-90°时，就可判断重心向西南方向发生移动；当θ=±0°或±180°时，就可判断重心向正东或正西方向发生移动；当θ=±90°时，就可判断重心向正北或正南发生移动。

第三，确定经济重心与能源消费重心的移动距离。一般使用下述公式表示移动距离：

其中，X、Y表示区域重心的地理经度和纬度，D表示两个不同时期内重心的移动距离，S、K表示两个不同时期，θS-K表示相对于K期经过S期这段时间重心移动方向的角度变化，C为地理上的经纬度距离转化为研究中的平面距离所使用的系数，该系数一般取111.111[4]。

综上所述，重心受各区域地理位置和属性变化两个因素影响。如果各区域的地理位置保持不变(假设各次级地区地理位置不变)，那么重心的位移就反映了所代表属性的变化。由于我国各区域的经济发展、能源消费速度和水平不同，能源产地对能源利益最大化的分享也不尽相同，而且年际间存在着较大差别，区域的经济发展、能源消费的变化就一定会影响经济重心、能源消费重心的变化[5]。因此，经济重心、能源消费重心永远处于不断变化之中，经济重心、能源消费重心的动态变动就能清晰地反映出我国区域经济发展及能源消费变化的轨迹与均衡程度，从而揭示能源消费与经济发展的规律。

二、中国经济重心与能源消费重心变动轨迹的实证分析

(一)数据选取

表1　中国30个省市区地理经纬度

注：各省市区经纬度值单位为标准地理度；数据来源：www.google earth.com。

本文选取中国大陆30个省级行政区次级区域为研究对象(不包括西藏，因为西藏能源消费数据无法获取)。将这30个区域作为求解重心的构成单位，使用各个省会城市(或直辖市)的地理经纬度来代表各单位的地理经纬度坐标(见表1)，数据来源www.google earth.com。使用各省市区年末GDP代表其经济情况，各省市区每年能源消费额代表其能源消费情况。基本数据来源于1986-2013年各省统计年鉴和能源统计年鉴。

(二)经济发展与能源消费的比较

如图1所示，进入20世纪80年代，我国经济与能源消费都保持快速上升态势，而且存在一定的内在联动关系。具体来说，1995年以前，二者稳步上升，1995-2001年，增长势头都有所放缓。但是2001年以后，二者均呈现快速上升趋势，表明经济发展与能源消费之间存在一定的关联性。

图1　1986-2013年中国能源消费与GDP趋势

本文把中国大陆30个省市区2013年的GDP和能源消费总量分别进行排名，见表2。从表2可以看出，区域经济发展水平越高，能源消费总量也越大；反之，区域经济发展水平越低，能源消费总量也越小。我国经济密集区和能源消费密集区有大部分交集。这表明我国地区经济增长与能源消费在变动态势上有相近的轨迹，我国经济发展与能源消费存在密切关系。

(三)经济重心与能源消费重心的实证刻画

根据经济重心与能源消费重心的测度方法，1986-2013年，我国经济重心、能源消费重心经度、纬度及逐年移动方向和移动距离如表3所示。

表2　2013年中国30个省市区生产总值与能源消费排名

数据来源：《中国统计年鉴2013》。

根据表3结果，将1986-2013年经济重心和能源消费重心变动轨迹连接起来形成轨迹。经济重心与能源消费重心的演进轨迹分别如图2、图3所示。

如图2所示，1986-2013年，在纬度方面，经济重心总体上呈现由高纬度向低纬度转移的趋势；在经度方面，经济重心在总体上呈现先由高经度向低经度移动，然后反转再由低经度向高经度转移，形成U型态势。移动过程中，在1987年、1991年、1995年和2004年形成了重要拐点。从旋转角度看，经济重心顺时针移动方向占60.87%，逆时针移动方向占39.13%，位移距离在0.92~38.80千米之间，波幅较大。这说明1986-2013年，经济重心整体从西北向东南方向移动。具体来看，1986-1991年，经济重心主要向西南方向移动；1991-1995年，主要向东南方向移动；1996-2004年，逐渐朝正东方向移动，在南北走向上几乎没有发生移动；2005年以后则向西北略微移动。经济重心的运动轨迹完全符合我国1986-2013年期间的区域经济政策变化。

从图2还可以看出，我国经济重心一直处于动态变化之中，表明我国区域经济发展不平衡，具有明显的阶段性区域经济政策倾斜态势。其中，自卫反击战后，1991-1995年我国积极推动西南地区经济发展，1996-2005年全力推动改革开放，大力发展东南沿海经济，东西部区域经济发展差距扩大。2006年以后经济重心旋转角度有所变化，开始转向西部地区[6]，但是重心位移距离较小。这表明在国家西部大开发、振兴东北老工业基地等区域政策背景下，虽然加大了对西部和东北地区的政策支持力度，但由于区域基础薄弱，东西部地区的经济发展差距仍然巨大。

表3　1986-2013年中国经济重心与能源消费重心的数值刻画

注：位移距离单位为千米，旋转角度单位为欧式几何角度，经纬度单位为标准地理经纬度。

图2　1986-2013年中国经济重心运行轨迹

图3　1986-2013年中国能源消费重心运行轨迹

如图3所示，1986-2013年，在纬度方面，能源消费重心总体上呈现由高纬度向低纬度转移的趋势；在经度方面，能源消费重心总体上由高经度向低经度转移，明显呈现由“西南→东南→西南”的演变趋势。从旋转角度来看，能源消费重心顺时针移动方向占69.57%，逆时针移动方向占30.43%，位移距离在1.81~36.73千米之间，波幅较大。移动过程中，在1992年、1994年、1997年和2000年出现了重大拐点。具体来看，1986-1992年，我国能源消费重心从东北向西南方向大幅转移；1992-1994年，能源消费重心向西南方向发生移动；1994-2000年，能源消费重心呈现东西方向的小幅震荡移动态势；2000年以后，能源消费重心再次呈现向西南方向移动的趋势。图3表明，我国能源消费由过去东北老工业基地向东南地区转移，这与我国经济发展的实际轨迹基本吻合。由于东南沿海地区经济体系发达，其能源利用效率高于西部地区，加速了能源向东南沿海地区转移，反过来又促进了该地区经济发展。由此出现了经济重心的位置要比能源消费重心的位置略偏东南方向的情况。

从图2和图3还可以看出，我国经济重心和能源消费重心既有相似的变动轨迹，也存在差异。1986-1991年，总体上都呈现由东北向西南方向变动的态势，也就是说，经济重心与能源消费重心的变动趋势一致，说明在此期间各地区经济增长粗放特征明显。1991年以后，经济重心向正南偏东方向移动，而能源消费重心向正南方向移动，表明东部地区的经济地位开始慢慢确立，从而引导能源消费向东部沿海地区转移，区域经济发展的不平衡现象更加突出，地区间的能源利用效率逐渐差异化。这也是我国经济重心和能源消费重心出现偏移的原因。

三、主要研究结论

本文的主要研究结论如下：

第一，我国经济重心与能源消费重心的变动轨迹相似。两者都呈现从欠发达地区向东南沿海地区转移的趋势。尤其从纬度轨迹来看，经济重心和能源消费重心移动轨迹的趋同性非常明显，两者都向低纬度地区移动，能源消费重心纬度总是高于经济重心纬度波动。这表明经济重心的移动，是导致能源消费重心移动的原因之一；而能源消费重心的移动，又反推经济重心的移动。

第二，我国的经济重心和能源消费重心都偏离我国的重心。我国的经济重心与能源消费重心都严重偏离我国大地原点(东经112°55′，北纬33°50′)，经济重心主要集中在大地原点向东偏南方向，而能源消费重心现阶段主要集中在大地原点向东偏北方向。我国经济重心与能源消费重心在地理上大部分重合，偏向东部，表明我国经济发展和能源消费存在严重的区域不均衡问题。虽然政府推出了一系列区域平衡政策，但是东西部地区的区域经济均衡仍按照经济自身发展规律处于不断的动态博弈之中，僵局仍未打破。我国经济发展状况引导能源消费状况，东部沿海地区能源利用效率高于西部地区。

第三，经济结构与能源结构调整政策要同步推进。政府在推动区域经济协调发展的过程中，要积极优化能源消费结构，提高欠发达地区的能源利用效率。

参考文献

[1]林伯强．结构变化、效率改进与能源需求预测——以中国电力行业为例[J]．经济研究，2003(5)：57-65．

[2]韩志勇．中国能源消费与经济增长的协整性与因果关系分析[J]．系统工程，2004(12)：17-21．

[3]WALKER F A.Statistical atlas of the united states based on the results of the ninth census 1870 with contributions from many eminent men of science and several departments of the government[J].New York: J.Bien,2013(1):67-72.

[4]王军，杨惠馨．2006-2008年中国省际高技术产业效率实证研究[J]．统计研究，2010(12)：1338-1346．

[5]南景毓．我国能源就地转化概念的反思与重构[J]．西安财经学院学报，2013(1)：22-25．

[6]李鹏，安树伟．2000年以来西部地区经济重心变动研究[J]．西安财经学院学报，2012(2)：50-55．

(责任编辑：高士荣)

Analysis of Dynamic Trajectory of Economic Gravity and Energy Consumption Gravity in China

WANGWei-hua

(Institute of Financial Investment,Shaanxi Academy of Social Sciences, Xi’an 710065， China)

Abstract:Energy plays an important role in the economic development of the developing countries.On the basis of the research of the center of gravity, the evolutionary trajectory of the economic center of gravity and energy consumption center of gravity were analyzed and quantified in 1986-2013.The empirical analysis shows that space distribution of China’s economic development and energy consumption is uneven, the southeast are accounted for a large proportion, the energy efficiency of the southeast coastal areas is higher than the western region.In order to achieve sustainable development, the western region needs to increase energy efficiency.

Keywords:the gravity center of economic; the gravity center of energy consumption; dynamic trajectory； the evolutionary trajectory

中图分类号：F120

文献标识码：A

文章编号：1672-2817(2016)02-0081-05

作者简介：王维华(1974-)，男，陕西长武人，陕西省社会科学院金融投资研究所助理研究员，博士，研究方向为货币金融理论与政策、资本市场与投资。

收稿日期：2015-10-10