能源供需均衡视域下区域能源安全研究

刘滨 余松 宋振江 杨露露

摘要：为了准确定位中国区域能源安全现状和能源安全影响因素的内在机理，基于压力-状态模型对能源安全进行测算分析，选取人口密度等16个指标，运用评价值转换、综合评价值测算和协调度测算等方法研究中国区域能源安全问题。能源安全综合评价的结果显示，华北和西北地区能源安全状况居全国首列，华东和华南地区能源安全状况位居全国前列；能源安全子系统评价的结果显示，华北、西北地区能源安全压力明显高于其他地区；能源安全子系统的协调度显示，国内大部分地区的能源安全综合评价值同协调度评价值呈负相关态势，说明中国存在一定的能源安全风险问题。最后，根据结论提出立足区域资源优势、实施能源科技攻关、加强能源区域合作等建议。

关键词：能源安全；能源危机；压力-状态模型；协调度测算；区域能源安全综合评价

中图分类号：F426.2

文献标识码：A

文章编号：1673-5595（2023）03-0001-08

一、引言

能源安全问题事关国家经济社会发展战略和全局，对保障国家持续发展、民生改善和社会长治久安至关重要。［1］对于能源安全的定义，国际能源署（InternationalEnergyAgency，IEA）指出，能源安全是一个国家或地区能够以合理价格获得可靠能源供应，且能源使用不以牺牲环境为代价①。也有研究指出，能源安全主要是能源供应安全和使用安全二者有机统一［2-3］，能源安全问题集中在能源价格波动性风险及可获性风险两方面［4-5］。同时，伴随经济社会发展与自然环境矛盾日益尖锐，能源安全问题的研究范畴也开始由国际能源贸易及价格、能源供需平衡向气候环境和可持续发展等方面延伸。［6-7］

当下，在全球能源供需格局深度调整、国际油气竞争博弈秩序重构、美国全球油气市场掌控力持续增强以及中国部分能源产品对外依存度较高等背景下，中國能源安全问题日趋严峻。从能源供应视角看，中国煤炭企业生产效率差异显著［8］，与美国、澳大利亚等世界发达国家相比差距明显［9］；国内油气资源供应不足［10］，也导致中国能源对外依存度持续攀升［11］。从能源风险视角看，由于新冠肺炎疫情的影响，国际不确定因素增加，导致国际石油和金融市场恐慌情绪高涨［12］；产油国之间的竞争博弈也进一步加剧了原油市场的震荡［13］；同时，受全球地缘政治因素的影响，中国煤炭进口受限，能源供应受到一定程度的影响。从环境友好视角看，在“碳中和”“碳达峰”目标的影响下，中国能源产出与消费受到一定制约。［14］由此可见，中国能源安全形势不容乐观。为此，众多学者从理论层面展开研究，试图寻找保障中国能源安全的有效途径。国内外学者们的研究方向主要聚焦于能源高质量合作［15-16］、能源结构转型升级［17-18］、能源外交［19-21］、能源安全评估［22］、能源安全概念框架［23-24］等。同时，也有学者进行模型创新，以此剖析中国能源安全问题，如FI-GA-NN模型［25］、AHP-FCE模型［26］、CGE-EFA模型［27］等。相较于其他模型，PSR模型精度较高，更适合于政策的推行，且它能直观地揭示中国当前的压力和状态问题。PSR模型产生于20世纪70年代，是由世界经济与合作发展组织（OrganizationforEconomicCo-operationandDevelopment，OECD）和联合国环境规划署（UnitedNationsEnvironmentProgramme，UNEP）共同提出的一种生态评价模型。［28］PSR模型的一般形式为“压力（Pressure）-状态（State）-响应（Response）”，主要说明“Why”“What”“How”三个问题。［29］众多学者也对此展开一系列有益的探索，丰富了PSR模型的理论内涵。匡佳丽等［30］从宏观视角，运用PSR模型构建鄱阳湖流域水污染风险评价指标体系，对鄱阳湖流域水污染风险展开综合评价；曾雅婕等［31］通过PSR-SPA模型分析文物保护单位洪灾风险的空间分布规律；金亚男等［32］通过PSR模型、层次分析法等构建评价指标体系，分析长江中下游地区粮食安全问题；黄和平等［33］基于PSR-熵权模糊物元模型构建森林生态安全评价体系；马年圣等［34］从微观视角，运用PSR和GM（1，1）模型对西藏耕地生态安全展开测评研究。

本研究侧重分析当前能源危机，着重对压力进行研究，故而采用压力（Pressure）和状态（State）构造压力-状态模型（PS模型）。因此，本文基于压力-状态模型，从能源供应安全和使用安全角度，对当前中国能源安全的总体形势做出评价，以揭示当前能源危机程度，为中国能源安全战略的调整提供微观层面的参考。

二、研究区域选择和数据来源

（一）研究区域概况

中国地理分区具体包括西北、华北、东北、华东、华中、华南以及西南七大片区（见表1），其中东北、华南、华北、华东这几个经济较发达地区相继出现能源危机状况，表明中国能源安全问题已迫在眉睫，亟需采取相应措施进行调整与整合。当下，中国面临的能源安全风险问题主要来源于以下几个方面。一是传统化石能源方面。中国石油品质与储量远不及中东地区，煤炭等化石能源主要来自澳大利亚和巴西等地。随着国际关系的波谲云诡和新冠肺炎疫情的影响，国际贸易环境日趋恶劣，导致煤炭、石油资源进口受限；而中国生产优质煤炭的能力较弱，煤炭品位较低，由此导致中国煤炭、石油能源供应出现危机。二是电力方面。中国北方大部分地区的电力供应依靠火力发电，其能源消耗以煤炭为主，然而煤炭进口受限产生煤炭供应危机，并由此引发了电力供应危机；中国南方地区以水电为主，包括珠江流域、四川盆地等，由于近年来国家陆续关停了大量中小水电站，导致水电产能削弱，电力供应也因此受到影响。三是太阳能方面。虽然国内极力完善相关基础设施建设，如铺设大量的太阳能电路板和光伏板等，但由于国内电力供应缺口过大，其产生的效益有限。四是风能、核能以及潮汐能等方面。风能投资体量较大，投资成本较高，虽然近年来中国增加了在风能、核能、潮汐能等方面的投入，以此填补能源供应缺口，但由于能源供应缺口过大，其产生的成效甚小。为此，有必要剖析这些地区的能源安全问题。

另外，在研究区域方面，由于西藏地区能源资源体量偏低，而港澳台地区具有一定的特殊性，因此这些地区未被纳入本文的研究范畴，故选取中国（西藏和港澳台地区除外）30个省、市、自治区作为研究对象，以此开展中国区域能源安全的实证研究。

（二）数据来源

本文分析中国区域能源安全状况，并基于能源供应安全和使用安全的视角，选取单位面积人口增长率、人均耗能、人均耗电、单位面积产能差额、单位产值综合能耗、单位面积能源废弃物排放量、单位面积能源消费总量、人口密度等指标构建能源安全压力子系统；选取单位面积GDP、单位面积能源总产量、人均能源产量、人均天然气供应量、人均液化石油气供应量、国有经济能源工业固定资产投资增长率、单位面积一次能源生产总量、单位面积能源工业投资增长率等指标构建能源安全状态子系统。各指标数据均来源于《中国能源统计年鉴》、各省统计年鉴和统计公报等。

（二）指标体系构建

区域能源安全评价指标体系包括压力子系统和状态子系统，具体系统指标如表2所示。

1.压力子系统

压力子系统主要基于能源使用安全角度进行指标选取。压力主要指导致社会经济发展不可持续的活动，诸如消费模式、生产方式等，引发了能源过量消耗、环境污染和生态破坏等可持续发展的“负效应”［36］；能源安全压力还可能来自能源储备和经济体发展需求［37］。压力子系统中，单位面积人口增长率能够侧面反映出能源消耗的潜在压力，人口增长率越高，能耗潜在压力越大；人均耗能、人均耗电和单位面积能源消费总量能够直观反映出一个地区能源使用现状及其存在的压力，人均耗能、人均耗电和单位面积能源消费总量越高，压力则越大；单位产值综合能耗反映能源的经济价值，侧重于来自经济体发展需求的压力；单位面积产能差额表示一个地区的能源对外依存度，主要反映能源产出与能源消耗之间的联系，产能差额为正，表示该地区能源能够自给自足，反之则表明该地区能源对外依存度较高；单位面积能源废弃物排放量反映能源的环境压力和能源利用效率；人口密度主要是基于城市空间和紧凑度等角度分析人口对能源消耗现状。［38］

2.状态子系统

状态子系统主要基于能源供应安全角度进行指标选取。其中，人均能源产量、单位面积能源总产量和单位面积一次能源生产总量主要从一个地区能源存量角度进行考量；人均天然气供应量、人均液化石油气供应量反映一个地区满足人们日常生产生活需要所能够提供的实际能源量；国有经济能源工业固定资产投资增长率、单位面积能源工业投资增长率反映的是一个地区为保障能源安全，所采取的促进能源产业发展的经济措施；单位面积GDP能反映一个地区经济发展的整体水平和能耗水平。

（三）指标测算方法

1.PSR子系统评价值转换

PSR子系统评价值是通过对标准化处理后各指标数值进行加权平均得出的。同时，为便于比较分析各评价单元之间差异，参考徐辉等［39］、李争等［40］的研究，将各子系统评价值转换成百分制得分，转换公式为

四、能源安全的实证分析

（一）能源安全综合评价

根据图1的能源安全综合评价值得分可知，华北和西北地区能源安全综合状况在全国处于领先地位，其各省能源安全综合评价值得分均值分别为84.07、74.77。可能原因是，中国北方以火电为主，需要消耗大量的煤炭资源，内蒙古、山西和陕西等作为中国产煤大省，煤炭资源较为丰富，能够满足日常生产和生活的能源需求，其能源安全状况较好。华东和华南地区能源安全综合状况在全国处于前列，其各省能源安全综合评价值得分均值分别为71.48、70.43。主要原因是，华东和华南分别属于中国长三角和珠三角地区，经济发展水平高，各类现代装配、电子信息等产业发达，对能源需求尤其电力需求较大；虽然长三角、珠三角地区非煤炭主产区，但因中国实行的能源远距离输送工程，如西气东输、西电东送等，能够满足日常能源需求，因此其能源安全状况相对较好。

（二）能源安全子系统评价

根据表2所设指标，分别从压力和状态两个子系统对中国各省能源安全予以评价，计算各省子系统评价值。

1.压力子系统分析

图2列示了各省压力子系统评价值。从图2可以看出，華北地区能源安全压力明显高于其他地区，其各省能源压力子系统评价值得分均值为81.21。原因有以下几点：一是华北地区沿海传统经济优势地区以金属冶炼、轻重化工生产为主，该区域内能源消耗量大且多依托煤炭资源；二是中国煤炭资源有限，部分传统优质煤区的煤炭资源枯竭，从而导致优质能源缺口增大；三是中国部分煤区煤炭品位不高，传统优质褐煤、无烟煤存在枯竭状况，需通过国际贸易进口，对外依存度较高；四是煤炭资源进口主要源于澳大利亚、巴西等地，受到国际贸易壁垒冲击和新冠肺炎疫情的影响，能源结构短期失调，出现了外部供给与内部需求之间匹配不平衡现象。

西北地区能源安全压力仅次于华北，其各省能源压力子系统评价值得分均值为71.05。主要原因是，西北地区作为中国油气、煤炭资源的主产地区和西气东输、北煤南运的源头，近年来随着经济总量的不断扩大，其能源方面的需求持续攀升，从而导致该地区能源供应压力较大。

华东、华南地区能源安全压力也居于全国前列，其各省能源压力子系统评价值得分均值分别为68.79、68.12。其原因主要有两点。一是华南、华东地区以轻工业、现代装配制造业和电子信息产业等人力密集型、工业集聚型、能耗依赖型产业为主，主要生产工具高度依赖能源，并且这些地区夏季天气炎热，空调用电量大，导致电力资源紧缺。二是华南、华东地区电力资源面临挑战，一方面是供给问题，即华南、华东地区能源供应以煤电和水电相结合的方式，而近年来中国陆续出台了一系列保护水生动物、环境保护的条例与措施，如实施禁渔禁捕、关停小型水电站等政策，对水电资源开发产生了一些不利影响，导致区域内水电资源出现短期不均衡现象，此外，煤炭资源也存在类似于北方的情况，供需不均衡；另一方面是自然灾害问题，华南、华东地区每年都面临台风等自然灾害的困扰，台风会摧毁部分电力设施，从而影响电力供应。

西南地区能源安全压力相对较高，其各省能源压力子系统评价值得分均值为64.1。主要原因是该地区环保压力较大，小型水电站陆续被关停，导致水电资源供应量下降，西电东送也受到一定影响。

2.状态子系统分析

图3列示了状态子系统评价得分情况。由图3可知，华北、西北和东北地区能源安全状态占优，其各省能源状态子系统评价值得分均值分别为92.65、88.22、81.08。北方作为中国煤炭、油气等资源的主产区域，煤炭、油气等资源供应量相对充足；且北方作为中国传统重化工业基地，其工业部门体系和资源利用技术等较为成熟，对于煤炭、油气等资源的综合利用开发和提升资源利用效率等方面的经验较为丰富，使其在能源总产量、人均能源产量、人均天然气供应量、人均液化石油气供应量、国有经济能源工业固定资产投资增长率、一次能源生产总量、能源工业投资增长率等方面占优。华东和华南地区能源安全状态相对占优，其各省能源状态子系统评价值得分均值分别为81.13、79.59。华东和华南地区作为中国最早对外贸易的窗口（上海、广东、海南等），科技先进、经济发展水平较高，享受国家优先发展政策的支持，如西电东送、西气东输、北煤南运等能源输送工程，加之这些地区风力、水力发电等作为补充，两地区能源供应相对充足，因此，两地区在单位面积GDP、人均天然气供应量、人均液化石油气供应量等方面占优。

（三）各区域能源安全子系统协调度评价

PS模型系统协调度表示压力子系统和状态子系统之间的相互关联程度，协调系数值愈高则表示该地区在能源安全问题上压力-状态两子系统的间距和离散度占优。［29］表3列示了各省份能源安全子系统协调度排序情况。由表3可知，北京、上海两地协调度评价值和

协调系数均位列全国前十位，属于第一梯队，表明两地综合评价值得分与各子系统的协调度值呈正相关关系，

即说明该地区能源安全状况较好。华北、华东大部分地区以及华中、华南、西南、西北地区能源安全协调度与综合评价值呈现负相关关系，即存在以下两种情况：一是协调系数值高而综合评价值低，表明该区域虽然压力-状态两子系统的间距和离散度占优，基本确保本区域内能源供给与需求二者均衡发展，但是其能源安全形势不容乐观；二是协调系数值低而综合评价值高，表明该地区虽然能源安全状况较好，但压力-状态两子系统的间距和离散度处于劣势，即经济发展所造成的能源消耗远超于地区能源供给，将面临能源需求约束，或地区能源供给远超于地区经济发展的能源消耗，将面临能源供给约束，这说明区域内存在潜在的能源安全危机。因此，亟需推动这些地区能源安全问题的缓解，综合利用多种手段，基于开源节流的视角，实现能源利用可持续化，使得中国各区域能源安全评价子系统的协调度进一步优化。

五、结论与建议

能源安全事关国家发展全局，本文利用PS模型对七大片区30个省份的能源安全进行评价，旨在研究中国区域能源安全问题，研究得到以下几点结论。

（1）地区能源资源储备愈丰富，其能源安全状况愈好。华北和西北地区为中国传统煤炭主产区和油气资源产地，煤炭、油气等资源较为丰富；据相关报告统计，华北、西北两地区煤炭产量占全国煤炭总产量的83%左右。因此，华北和西北地区能源安全状况居全国首列。

（2）地区经济、科技实力愈强劲，其能源安全状况愈好。华东和华南地区虽非煤炭主产区，但因其作为中国最早对外贸易的窗口，经过多年发展，经济实力较为雄厚；而且华东、华南地区高校和科研院所众多，其科技实力较强，使得两地区能源安全状况居于全国前列。

（3）中国存在一定的能源安全风险问题。国内大部分地区的能源安全综合评价值同协调度评价值呈现出负相关态势，要么面临能源需求约束，要么面临能源供给约束，说明区域内存在潜在的能源安全危机，能源安全形势不乐观。

依照研究结论，本文从两个方面提出建议，以有效保障国家区域能源安全。

（1）立足区域能源资源优势，提升能源持续供应能力。

华北、西北地区作为中国煤炭主产区，要充分统筹考虑煤炭资源禀赋和环境承载力，做好煤炭资源利用与开发的整体布局；同时应深化供给侧结构性改革，淘汰落后產能，有序推进煤、电、化（工）一体化发展。西北地区作为中国油气资源的主产地和输出地，要做好油气资源的综合利用开发，不断拓展油气资源开发的新领域，实施陆地深层和非常规化的科技攻关行动，增加油气资源的探明储量；同时要依靠科学化管理和技术进步，不断提高油气资源的开采效率和油气资源开发的集约度，减缓老油田产能的递减速率，以实现油田的可持续开采。西南地区要注重生态环境保护与水电资源开发的有机统一，制定合理的水电开发时序，加速推进雅鲁藏布江“大拐弯”大型水电站和澜沧江上游千瓦级能源基地建设，稳步有序地提升本地区水电供应量；同时要加强天然气基础设施建设，完善以四川和重庆为中心的天然气管网系统，推动西南地区能源供应共建、共享发展。

（2）加强能源区域合作，完善能源运输基础设施建设，实现能源利用区域均衡。

各地区应积极拓展对外能源合作的深度与广度，有序引导市场行为主体的“走出去”步伐，推动内部和外部能源供应体系的建立。另外，还要不断完善本地区能源运输的基础设施建设，以有序推进能源利用的区域均衡。例如，加强铁路的复线建设，持续增强铁路煤炭运送能力，积极配合国家“西煤东运”“北煤南运”的能源战略，建立健全铁路、公路、内河以及海运的煤炭运输综合立体交通网，进一步增强煤炭的接卸、中转与集疏能力；加强原油及成品油输送管网建设，完善区域和城市的气化管网建设，同时借助“西气东输”等长输干管网的内管道建设，推动本地区管网的发展；加速推进远距离、大容量的输电工程建设，完善和升级超高压和特高压骨干电网、城乡配电网建设，积极推进电网信息化、智能化改造等。

注释：

①参见国际能源署官网，https：//www.iea.org/about/energy-security。

参考文献：

［1］曾诗鸿，李根，翁智雄，等.面向碳达峰与碳中和目标的中国能源转型路径研究［J］.环境保护，2021，49（16）：26-29.

［2］蔡国田，张雷.中国能源安全研究进展［J］.地理科学进展，2005（6）：79-87.

［3］鞠可一，周德群，王群伟，等.中国能源消费结构与能源安全關联的实证分析［J］.资源科学，2010，32（9）：1692-1697.

［4］张宇燕，管清友.世界能源格局与中国的能源安全［J］.世界经济，2007（9）：17-30.

［5］熊兴.中国的国际能源安全风险及其化解［J］.社会主义研究，2015（6）：155-163.

［6］周云亨，方恺，叶瑞克.能源安全观演进与中国能源转型［J］.东北亚论坛，2018，27（6）：80-91.

［7］梅东升，毛永清，郭永红，等.城市能源安全综合韧性指数研究——基于对北京市气、热、电能源数据的分析［J］.价格理论与实践，2021（8）：112-117

［8］康红普，王国法，王双明，等.煤炭行业高质量发展研究［J］.中国工程科学，2021，23（5）：130-138.

［9］陈茜，任世华.消费平台期煤炭行业发展的国际经验借鉴［J］.煤炭经济研究，2020，40（6）：72-77.

［10］JiQ，ZhangHY，ZhangDY.TheImpactofOPEConEastAsianOilImportSecurity：AMultidimensionalAnalysis［J］.EnergyPolicy，2019，126：99-107.

［11］王洋洋，裴冬雪，戚伟琳.后疫情时代影响中俄跨境贸易的核心因素分析——基于贸易依存度视角［J］.商业经济研究，2021（17）：147-151.

［12］萧月，李心丹，陈丽阳，等.多元不确定性冲击下国际油价波动风险研究［J］.国际金融研究，2021（10）：46-55.

［13］杨子晖，陈雨恬，张平淼.重大突发公共事件下的宏观经济冲击、金融风险传导与治理应对［J］.管理世界，2020，36（5）：13-35.

［14］张永生，董舵，肖逸，等.我国能源生产、消费、储能现状及碳中和条件下变化趋势［J］.科学通报，2021，66（34）：4466-4476

［15］张强，苗龙，汪春雨，等.新时代中国能源安全及保障策略研究——基于推进“一带一路”能源高质量合作视角［J］.财经理论与实践，2021，42（5）：116-123.

［16］史洺宇，齐梅，易成高，等.中亚-里海地区油气管道战略前景及对中国能源安全的影响［J］.油气储运，2018，37（12）：1321-1328.

［17］王小林，成金华，陈军，等.天然气消费替代效应与中国能源转型安全［J］.中国人口·资源与环境，2021，31（3）：138-149.

［18］周云亨，方恺，叶瑞克.能源安全观演进与中国能源转型［J］.东北亚论坛，2018，27（6）：80-91.

［19］徐铭辰.能源需求与中国能源外交的三层空间［J］.中国地质大学学报（社会科学版），2014，14（2）：25-29.

［20］闫世刚，刘曙光.新能源安全观下的中国能源外交［J］.国际问题研究，2014（2）：109-117.

［21］李宏勋，聂慧，吴复旦.基于PSR模型的我国天然气进口安全评价［J］.中国石油大学学报（社会科学版），2020，36（5）：19-26.

［22］陈兆荣，雷勋平.基于熵权可拓的我国能源安全评价模型［J］.系统工程，2015，33（7）：153-158.

［23］唐丽媛，贾名清，张慧明.中国能源战略的演变：基于五维分析框架［J］.生态经济，2015，31（11）：70-75.

［24］余敬，王小琴，张龙.2AST能源安全概念框架及集成评价研究［J］.中国地质大学学报（社会科学版），2014，14（3）：70-77.

［25］胡健，孙金花.基于FI-GA-NN融合的区域能源安全外生警源分级预警研究［J］.资源科学，2017，39（6）：1048-1058.

［26］李根，张光明，朱莹莹，等.基于改进AHP-FCE的新常态下中国能源安全评价［J］.生态经济，2016，32（10）：27-31.

［27］王林秀，邹艳芬，魏晓平.基于CGE和EFA的中国能源使用安全评估［J］.中国工业经济，2009（4）：85-93.

［28］毕安平，朱鹤健.基于PSR模型的水土流失区生态经济系统耦合研究——以朱溪河流域为例［J］.中国生态农业学报，2013，21（8）：1023-1030.

［29］叶文虎，仝川.联合国可持续发展指标体系述评［J］.中国人口·资源与环境，1997（3）：83-87.

［30］匡佳丽，唐德善.基于熵权模糊综合模型的水污染风险评价——以鄱阳湖流域为例［J］.人民长江，2021，52（9）：32-37.

［31］曾雅婕，傅红，税玥.基于PSR-SPA模型的成都市文化遗产洪涝灾害风险研究［J］.水土保持通报，2021，41（5）：296-303.

［32］金亚男，张时琪，郑双怡.基于PSR模型的粮食安全风险评估及保障措施——以长江中下游粮食主产区为例［J］.农村经济，2021（7）：42-49.

［33］黄和平，杨宗之.基于PSR-熵权模糊物元模型的森林生态安全动态评价——以中部6省为例［J］.中国农业资源与区划，2018，39（11）：42-51.

［34］马年圣，支晓娟，宋雨婷.基于PSR和GM（1，1）模型的西藏耕地生态安全评价与预测［J］.干旱区资源与环境，2018，32（11）：81-86.

［35］杨俊，宋振江，李争.基于PSR模型的耕地生态安全评价——以长江中下游粮食主产区为例［J］.水土保持研究，2017，24（3）：301-307.

［36］房树琼，杨保安，余垠.国家能源安全评价指标体系之构建［J］.中国国情国力，2008（3）：32-36.

［37］苏兴国.国家能源安全竞争力评价——基于IMD数据［J］.现代管理科学，2017（2）：46-48.

［38］王风云.京津冀人口集聚对能源消费的影响［J］.人口与经济，2020（2）：12-25.

［39］徐辉，雷国平，崔登攀，等.耕地生态安全评价研究——以黑龙江省宁安市为例［J］.水土保持研究，2011，18（6）：180-184.

［40］李争，朱青，花明，等.基于PSR模型的江西省生态文明建设评价［J］.贵州农业科学，2014，42（12）：249-252.

责任编辑：曲红