实行时区制实现节约能源和缓解雾霾污染的可行性研究

贾政锟，宋有林，叶淑英

(1.武汉大学 政治与公共管理学院，湖北 武汉 430072 ；2.河南财政金融学院(龙子湖校区) 高等教育研究所，河南 郑州 450046)

实行时区制实现节约能源和缓解雾霾污染的可行性研究

贾政锟1，宋有林2，叶淑英2

(1.武汉大学 政治与公共管理学院，湖北 武汉 430072 ；2.河南财政金融学院(龙子湖校区) 高等教育研究所，河南 郑州 450046)

从节约能源和降低雾霾的角度探讨了我国在不同地区实行时区制的可行性.对可能采用的两种时区制方案节约能源的具体情况作了初步的估算，表明我国实行时区制可以有效节约能源，减少碳排量.在此基础上，分析了我国实行时区制作息划分具有基础和可行性，对保护环境和建设“资源节约型社会”具有重要参考价值.

能源；节能；时区划分；雾霾；环境保护

1 问题的提出

能源就是人类用来维持生存活动的物质来源.随着社会经济的发展，人们对于能源的需求将越来越大.现在世界上常用的能源主要来自化石燃料，但这种资源在地球上的存量是有限的，并正日渐枯竭.我国能源和矿产资源紧缺表现得更加突出，石油和煤炭的可采储量只及世界上人均水平的17%和50%，天然气储量也仅为世界上人均水平的4%[1-2].如果我们不改变目前使用能源的某些习惯，各类有限的主要化石能源都会很快用尽，导致在缺乏能源的情况下，我们的生活质量会受到极大的影响.因此，我们要对能源的使用进行有效的管理，只有这样，我国社会的可持续发展才能够实现.“节约能源，保护资源”，建设“ 资源节约型社会”是我们国家目前实现可持续发展的策略之一，改革开放以来，我国的国民经济保持在8%以上的高增长率，以至于能源的供给成为经济增长和社会和谐发展的瓶颈，有效的节能越来越具有重大意义.

节约能源顾名思义就是节约能源消费.它包含两个方面的含义.一方面是对地球上的能源来说：从能源生产开始，一直到最终消费为止，在其各个环节，如开采、运输、加工、转换、使用上减少损失和浪费.从经济上讲就是通过合理利用、科学管理、技术进步达到以最小的能耗取得最大经济效益的目的.已有研究结果表明：发展中国家能源利用率仅为20%～30%，工业发达国家也只有40%～50%，可见全球节能的潜力是很大的；我国是世界上最大的发展中国家，由此我们国家的节能任务更为突出[2].如果世界各国的能耗通过各种技术手段节约10%的话，那么，节省下来的能源将超过世界上全部水电站所能提供的电力总和.另外，在利用好自己已开采的能源的同时，充分利用好大自然给我们的最清洁的能源——太阳能源，也是我们解决能源问题的一个途径，因为太阳能是我们取之不尽、用之不竭的最廉价的能源，而且太阳能源既没有污染，也没有二氧化碳的排放.除工业用电外，照明是能源消费的一个重要部分.2007年由澳大利亚发起的“地球一小时”活动，号召每个人、每个家庭和每个企业尽可能多地参与进来，关闭灯光和其他电器一个小时.“地球一小时”旨在节约能源，减少碳排放，让全球民众了解到气候变化所带来的威胁，并让人们意识到个人及企业的一个小小动作将会给他们所居住的环境带来怎样深刻的影响——小小改变就可能造成巨大影响.

我国国土面积大，人口在世界上最多，仅日常照明就需要很多能源.统计结果表明，目前中国照明用电量占用电总量的10%～20%.特别是随着我国建设城市化步子的加快，生活用电预计仍将以年均12%的高速增长[1].可见照明用电的节约是节能的一个重要的方面.另一方面，我国地域辽阔，东起黑龙江省抚远县的黑龙江与乌苏里江的交汇处，西至新疆维吾尔自治区乌恰县的乌孜里山口，东西经度差别为60多度，横跨了东5、东6、东7、东8、东9等5个时区[2-3].可以说，当三江平原的人们迎着初升的太阳开始一天的工作时，帕米尔高原上的人们才刚入睡不久.如果采用统一的作息时间表，那么一定会有一些地区“早起早睡”，也会有一些地区“晚起晚睡”的，这样就不能充分利用太阳光这一资源.如果采用不同作息时间，就能使得“早起早睡”和“晚起晚睡”的地区都能做到合理利用太阳光资源，进而实现节能的目的.因此本文研究的目的是探讨在中国有没有可能实行多个时区制，通过不同的地方采用不同的作息时间，更好地利用太阳光的照明，使得在作息时间上取得一定的经济效益.

2 世界各国时区制的实行情况和时区制的必要性

从时间上讲，把地球的表面分成了按东西依次顺序排列的24个区域，我们称之为时区.英国格林威治所在的时区称0时区，向东依次为东1区到东12区，向西依次为西1区到西12区.相邻的两个时区在时间上相差1个小时.我国目前使用的北京时间是东8时区时间.例如当北京时间中午12点的时候，东京的时间是13点，伦敦时间是凌晨4点[3-4].

根据时区安排作息时间，可以很好地利用太阳照明，达到节约能源的目的.美国在一百多年前就立法采用这种办法节能.目前，在国际上国土面积横跨两个时区以上的一些国家中，基本上都采用划分时区的方法来节约能源.例如，俄罗斯、美国、加拿大、澳大利亚、巴西、印度尼西亚、墨西哥等国家基本上都采用了时区制.采用时区制的不仅有发达国家，还有发展中国家.在发达国家中，美国划分为6个时区，其中在美国本土就有4个时区；俄罗斯划分为9个时区；加拿大划分为5个时区；澳大利亚划分为3个时区.在发展中国家中，巴西划分了2个时区，印度尼西亚划分为3个时区，墨西哥划分4个时区，等等.这些国家这样做的目的无疑是充分利用太阳光能节约能源.调研表明：目前世界上发电量占全球前10的国家中，跨多个时区的国家共有5个，有4个国家采取分时区制，能源和人均能耗的使用情况如图1所示[2-4].这里唯一没有划分时区制的国家就是我国.澳大利亚、印度尼西亚和墨西哥的发电量虽然不占世界前列(澳大利亚排名15，墨西哥和印度尼西亚排名25左右)，但这两个国家也实行分时区制.中国作为世界上最大的发展中国家，发电总量和人口总数都居世界第一名，在目前电力并不充足的情况下却没实行分时区制，对比认为，这是不利于节约能源的.因此，参照世界上主要国家的分时区制，为了节约能源，我们国家也有必要实行分时区制作息的尝试.通过实施分时区制，能够更有效地利用日照，减少使用电灯和其他家庭日用电器用电量，降低能耗，达到节能的目的.

图1 世界上一些国家的能源使用情况[1-3](按照2014年统计数据)Fig1 World electric power consumption in some countries[1-3] (based on statistics data of 2014)

图2给出了国家人口数占世界前列的国家实行分时区制的情况.美国、俄罗斯、巴西、墨西哥、印尼的国家人口都在1亿以上，这5个国家都是世界人口总数前8名的国家，而且这些国家都实行了分时区制.加拿大和澳大利亚两个国家的人口虽然不多，人口总数仅两三千万人，也实行分时区制，其中加拿大实行了5个时区制.每个时区的人口数目仅在500万人左右.

从节能角度来讲，分时区制节能的多少和城市人口比例、GDP(国民生产总值)和人均国民生产总值都有密切关系.图3中给出了城市人口比例、GDP(国民生产总值)和人均国民生产总值与实施分时区制一些国家情况[5-7].从图3中可以看出，实施分时区制的国家美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、墨西哥的城市人口比例都较大，并且这些国家的国民生产总值也较高，人均国民生产总值较大，这也意味着这些国家的能耗较大，实行分时区制无疑可以节约这些国家的能源需求.但这也不是说城市人口比例小，就不能节约能源.印度尼西亚的城市人口比例不高，人均国民生产总值也低，也实行了分时区制.我国城市人口目前相对比例不高，但城市人口的数量已经达到7亿，接近所有实行时区制国家的人口的总和；目前，我国正在积极推进城市化建设的步伐，城市人口比例也在不断增长，这就决定了我国实行时区制的必要性和紧迫性.

3 世界各国实行时区制的能源节约情况与预测

图2 世界上采用分时区制国家的人口数目和平均每个时区的人口数目[5-8]Fig2 Countries in the world adopt the time zone system and the average population in each time zone for each countries[5-8]

实施分时区制到底能节约多少能源？尤其是节约照明用电.事实上，不单是照明用电，实行时区制也体现在其他的一些服务设施节能方面.这里给出一个计算方法，假设一个国家横跨nT个时区，分别是1, 2,…,nm, …,nT.我们以第nm时区为基准(没有实行时区制时，国家使用的标准时间)，我们计算时区制对能源的节约情况.一般而言，一个国家照明的能耗限在家庭照明和公共服务体系照明两个部分.对于全国采用一个统一作息时间，每天的照明耗能是W=(wp+wS)×Np×M，这里wp，wS分别为全国每人平均每小时的家庭照明和公共服务照明能耗量，ρN是每个时区内的人口密度分布的百分比，Np是这个国家的人口数目，M是每天日常生活需要的照明时间.如果这个国家采用时区制，则能够节省的能源为

ρi×ξi×Np×ws，

(1)

这里的ξi表示该地区和人口密度决定的城市化系数，城市化程度越高，系数也越大.可以得到采用时区制的节能效率.而

(2)

假定wp，wS具有一样的大小，公共照明和家庭照明各占一半，(2)式就简化为

(3)

假定ξi=1，利用(3)可以估计一下节能的大小.针对仅限在照明能耗这个问题.比如一个国家跨越5个地理时区，实行了5个时区制，假定以中间时区为时区基点，假设这个国家的人口密度均匀，每天的照明时间按照6个小时计算，得到5个时区制的节能效率可以高达10%.即使两个时区制也可以达到4%的节能效率.当然，准确的计算需要考虑国家的实际人口数目分布情况和地区的发展情况等因素，而非我们假定的各个时区人口相等.

图3 世界主要国家的城市人口比例, GDP和人均GDP的大小，生产总值(2015年公布数据)Fig3 The proportion of city population in major countries in the world, together with GDP and the per capita GDP(from data in 2015)

例如，以美国为例，美国本土部分分为4个时区，分别为东部时区、中部时区、山地时区和太平洋时区.4个时区的人口密度的百分比分别为52%，24.8%，6.5%，16.7%[9].以中部时间为基准，按照(2)式的计算，给出照明节能效率为7.5%左右；无论是以东部时间还是以中部时间为基准，照明节能效率都可以达到7%.接下来我们再做一个估算，美国每年的电力消耗量为46万亿度(见图1)，美国实行不同时区制能节能按照7.0%计算的话，每年节约发电量为2 500亿度，这相当于我国目前三峡水电站2.5年的发电总量，相应的产值为370亿人民币.可以看到采用分时区制来节约能源确实是目前世界上主要经济发展较好的国家在缓解能源紧张方面采取的措施之一.分析世界实行时区制国家的情况，发现3个特点：①人口相对较多;②国土面积相对较大，跨的时区较多;③发电量大且人均发电量相对值较多.因此，我国作为全球最大的发展中国家采取时区制来实现节约能源，应该是一个不错的选择.

4 中国时区划分方案的初步设想

基于以上的分析和讨论，研究一下在中国实现时区制的可能性以及节能的情况.从地理位置上讲，我国位于东半球，跨度上从约东经74°到134°，经历大约60°，横跨4个时区.从人口分布来看，我国大部分人口分布在东中部，约占全国总人口的75%，而面积只占全国的约44%，西部地区面积达到全国总面积的约56%,而人口只占约25%，人口分布表现出不均衡.从经济发展来看，东部地区经济高度发达，其国民生产总值(GDP)占到全国的约63%，而西部地区人口稀少， GDP只占全国的11%左右，经济发展也非常不平衡.综合以上的考虑，针对我国的特殊地理条件，以及人口分布和经济发展的原因，做以下两种可能的时区划分方案，在此基础上，我们对每种方案从节能角度来分析节能的情况，并给出两种方案的优缺点[3,8,10-11].

4.1 两个可能的时区制划分方案

先讨论第一个时区划分方案，结合我国的地理分布特点，我国西部海拔高，东部海拔低，如图4突出反映了我国地势西高东低.我国陆地地势可划分为三级阶梯，再考虑人口、经济发展的特点，我们考虑3时区划分方案.3时区方案可将我国分为东北时区、东部时区、西部时区3个时区，如图4(a)所示.东北时区为我国的东北地区，中部时区包括我国的华北地区、华东地区、中南地区、西北地区的陕西省.西部时区包括西南地区和西北地区，其中，东北时区所属东北三省(黑龙江、吉林和辽宁)和内蒙古部分地区划分出来作为东9区时间，这样东9区的时间就相当于比现在北京标准时间快了一个小时.东部时区涵盖的省市有，华北地区的北京、天津、河北省、内蒙古自治区(东经105度以东，东经120度以西作为东部时区)、山西省等；华东地区的上海、山东省、江苏省、安徽省、江西省、浙江省、福建省；中南地区河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、海南省及南海地区, 以及陕西省等，涵盖全国人口的78%左右，采用东8区时间.西部时区包含的地区有：新疆维吾尔自治区、西藏自治区、宁夏回族自治区、青海省、云南省、四川省、重庆市和甘肃省，约占全国人口的13%，采用东7区时间.这样的划分，从我国地理位置的角度来看，是十分合理的，上述3个时区相对较为独立，从区域上对我国交通流动和各个方面的影响十分小.

接下来讨论第二种可能的时区划分方案.从我国所处的位置来看，最为节能的当然是一个国际标准时区划分为一个时区[12]，这样可以完全充分地利用太阳光照，按照这一原则，考虑到内蒙古、甘肃的一些情况，特别是西部地区的人口分布，可以划分为4个时区，如图4(b)所示.划分的4个时区可以称为东北时区、东部时区、中部时区、西部时区.这种方案更细致地考虑了人口分布和经济不平衡的效应引起的能源消费情况，把西部偏远地区新疆、西藏和青海(东经95度以西)作为西部时区，把图4(a)划分的3种时区方案中的东部时区根据经济发展划分为中部时区和东部时区，原东北时区保持不变.结合行政区域，位于中部时区的省市有：宁夏回族自治区、云南省、陕西省、重庆市、贵州省、广西壮族自治区、四川省和甘肃省，约占全国人口的26%；位于东部时区的省市有：北京、天津、上海、河北省、内蒙古自治区(东经105度以东，东经120度以西作为东部时区)、山东省、山西省、河南省、江苏省、安徽省、湖北省、湖南省、江西省、浙江省、福建省、广东省、海南省以及南海地区,将涵盖全国人口的63%左右.这样划分后，西部时区作为东6区，中部时区为东7区，东部时区为东8区(原北京标准时间)，东北时区为东9区.

4.2 两种时区划分方案的节能分析和比较

先分析一下划分3时区制和4时区制的节能情况.按照我国目前人口分布的特点，划分3时区后，东北时区、东部时区、西部时区的人口密度分布分别为8.6%、76.5%、14.9%.对于西部时区将会比原来的北京时间晚2个小时，由公式(1)可以得到节电效率.我们来估算一下这个数字的大小.比如，在2014年中国5.52万亿千瓦时总用电量中，工业用电比例达70%左右，服务业用电和居民生活用电占到30%左右.可以看出，仅这一项就可以节能相当于我国整个用电能耗的1.5%以上.事实上，随着社会的发展和进步，工业用电比例正在逐渐减少，而服务业用电和生活用电比例正在逐步增加(例如，目前我们国家人均用电量只有美国的10%左右，工业和居民用电量的比例也远小于美国),因此，随着我国经济的发展，其节约的能源将越来越显著[1].

再来分析4时区制划分的能源节约情况.划分的4个时区中，东北时区、东部时区、中部时区和西部时区的人口密度分布分别是2.3%、24.0%、65.0%和8.7%[6].以东部时区(北京标准时间)为基准，则照明用电节能效率要比划分3个时区制提高一个百分点.毫无疑问，随着我国“一带一路”的推进，西部大开发和中西部的崛起国家战略的实施，西部地区城市化程度会大幅度提高，会有越来越多的人在西部工作.(2)式中给出的这个节能效率可能会更高.总之，在我国实行时区制的尝试，不管是实行3时区制的划分或者是4时区制的划分，目前每年都可以实现节约800亿度以上电能，几乎占我国生活耗电量的5%，也相当于3个三峡大坝一年的发电总量.无疑实施时区制将有效地缓解我国目前面临的能源紧缺局面，有利于保障经济的平稳运行.同时，随着社会的发展，信息产业越来越发达，城市化进程加速，我国会有更多的人口成为城市人口，节能的效果就会越来越明显.这就决定了我国尽快实行时区制的迫切性.

4.3 时区制对改善生活、消除雾霾的作用和影响

实行时区制不仅体现在节约照明用电上面，对人们生活的其他方面也有很多好处.首先在空气质量改善方面，推行时区制除了可以达到节省电力能源，还可以实现减排，减少雾霾.在我国的电力生产中，煤电占到了80%以上，而煤电的生产会产生大量的污染，时区制的推行在减少耗电的同时也减少了由电力生产所带来的污染排放，尤其是二氧化碳及二氧化硫的排放量，这样缓解了环境压力，有利于社会经济的可持续发展.举一个例子，按照我国约2亿城市家庭每小时照明功率200瓦、2亿农村家庭每小时照明功率100瓦计算，如果每天节省1 h照明用电，每年仅家庭照明一项就可节能约200亿千瓦时.这意味着节约了600万吨标准煤，减少排放二氧化碳40万吨.另外，实行时区制对雾霾的治理改善方面也起到一定的作用，目前我们国家高投入、高消耗、高污染、高排放的粗放型发展，使得雾霾天气大面积出现.实行时区制，可以错开空气污染物的排放时间，有利于城市的污染在空气中的扩散，对改善空气的质量也有一定的积极作用.

从人的日常生活方面，采用时区制，不同时区的用电时间相互错开，这将避免或减少在同一时间出现用电高峰的情况，减少电网的负荷，无形中实现有效的电力调配.此外，根据不同的时区，依照人体本身的生物节律，重新调整人们的作息时间，符合人体工程学，可以有效提高人们的工作效率，提高人们的健康水平.从交通的角度，目前我国汽车普及程度已经达到很高水平，使用时区制，使得人们能够更长时间在有日光的时候开车，因此能够减少交通事故；同时，实施时区制，使得人们能够更长时间在有日光的时候活动，也能够减少犯罪情况的发生，有利于社会的稳定发展.

最后，我国地貌也利于我们国家实施时区制的划分，从我国地貌来讲，我国西高东低呈现三个阶梯的地形分布特点也便于实施划分时区制度；相比之下，这样的地貌特征使得南北交通发达，对时区制实施带来的负面影响较小.

5 问题和展望

当然，尽管时区制有很多优点，但在推行的过程中也会面临不少问题.首先是人的习惯问题，目前人们已经逐步习惯了统一的北京标准时间，实行时区制度要改变这一习惯，需要有一个过程.其次，我国相当一部分的农民，其生活和工作的时间可以自主把握，有很大的自由度，时区制对其影响不显著.目前我国城市化人口在迅速增加，从这点来说实行时区制也变得很有必要.最后，对于物流及通信等行业，工作地域跨度较大，推行时区制度可能会给其带来一定的负面影响.对于以上问题的解决我们也可以参考世界上其他已经实施了时区制的国家的经验和做法，结合我国国情，相信会提出合适的处理方案.

随着经济的迅速发展，我国面临能源短缺和环境污染的双重压力会越来越严峻.实行作息分时区制，可以减少能源的使用量，减少二氧化碳的排放量，降低雾霾的污染，是一举多得的事情，也是解决能源问题的一个不需要投入就有回报的方法.尽管开始推行时区制会出现诸多问题，有很多不适应的问题，但我们相信这些问题是可以解决的.世界上许多与中国类似的国家，都普遍实行了分时区制度，并取得了良好的效果，有很多成功的经验可以借鉴.

[1] 超级工程一览.2007年世界发电量排名[EB/OL] . [2017-06-10]. http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a53af350100be2z.html.

[2] US Energy Information Administration. Annual energy outlook 2016 early release: Annotated summary of two cases May 17[EB/OL]. 2016-05-17[2017-06-01]. https://www.eia.gov/outlooks/aeo/er.

[3] 赵济，陈传康.中国地理[M].北京：高等教育出版社，1988：19-29.

[4] 金祖孟，陈自悟.地球概论[M].3版.北京：高等教育出版社，1997:101-120.

[5] Worldometers. World population clock: 7.5 billion people (2017)[EB/OL]. [2017-03-18]. http://www.worldometers.info/world-population.

[6] International Monetary Fund. World economic and financial surveys: World economic outlook database [DB/OL].[2017-05-17]. http://www.imf.org/external/pubs/ft/weo/2014/02/weodata/index.aspx.

[7] United Nations. National accounts database[DB/OL].[2017-03-18]. http://unstats.un.org/unsd/snaama/dnllist.asp.

[8] 中国国家统计局.中国统计年鉴(2014年)[M].北京：中国统计出版社，2015：369-370.

[9] United States Census Bureau.Resident population data: Population change [EB/OL].2016-12-23[2017-06-10]. https://www.census.gov/data/tables/2016/demo/popest/state-total.html.

[10] 易索网. 世界时区及时差计算[EB/OL]. [2017-06-10]. http://www.esoo.org/reference/timezone.htm.

[11] 时间日期网.格林威治市时间与北京时间24小时时差对照表[EB/OL].[2017-06-10]. http://www.timedate.cn/worldclock/time_hour.asp n=203.

[12] 赫天沛.中国时区的划分 [J].地图，2000(3)：61-62.

StudyonRealizingEnergySavingandResolvingHazePollutionbyImplementingTimeZoneSystem

JIA Zhengkun1, SONG Youlin2, YE Shuying2

(1.SchoolofPoliticsandPublicAdministration,WuhanUniversity,Wuhan430072,China； 2.InstituteofHigherEducation,HenanInstituteofFinanceandBanking(LongzihuCampus),Zhengzhou450046,China)

Explores the feasibility of implementing the time zone system in China for saving energy and reducing haze. We have shown that that if the time zone system is implemented in our country, it can save energy effectively. Based on our calculations, we have proposed that the three time zone project is the best one in China and the saving energy can up to around 6% of total consumption of light electronic energy. The project will be of great practical significance to reduce carbon dioxide emissions, reduce haze pollution, protect the environment and build a “resource-saving society”.

energy saving; time zone； smog haze

2017-06-26

河南省自然科学基金(112300410149)

贾政锟(1994—)，男，河南郑州人，武汉大学政治与公共管理学院.

10.3969/j.issn.1007-0834.2017.03.011

X37

A

1007-0834(2017)03-0048-06