西部地区城镇化对能源消费的门槛效应研究

宋香荣，陈思洁

(新疆财经大学 统计与数据科学学院，新疆 乌鲁木齐 830012)

《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》[1]指出：城镇化是现代化发展的必由之路，是保持经济持续健康发展的强大引擎。2019年，中国城镇化率已经达到60.60%，正处在城镇化发展的中期。但是目前看来，中国区域间城镇化水平差异十分明显[2]，尤其是东、西部地区，东部地区的北京、上海、天津等城市城镇化率已经超过了80%，已进入城镇化发展的高级阶段，而西部的贵州、甘肃、西藏等省份城镇化率还不足50%，均远低于全国平均水平，区域梯度差较大。西部大开发战略实施以来，西部地区城镇化水平得到了明显的提升[3]，城镇化水平的提高不仅意味着简单的城镇人口比重的提高，同时还涉及到产业结构、城市空间结构、居民生活方式和经济增长方式多方面的变化，这些变化也会对能源消耗、环境污染、空气质量等带来危机。西部地区地大物博、资源富集，拥有丰富的煤、石油、天然气等多种能源资源，是中国重要的国家工业发展的战略基地之一，也是极为重要的能源基地和能源供应区域。2020年5月，国务院发布《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》中提出“大力促进城乡融合发展”“加快推进西部地区绿色发展”以及“优化能源供需结构”的基本思想，强调在使西部地区城镇化质量发展的同时也对能源消耗、能源结构提出了要求。中国过去30多年的快速城镇化，创造了人类发展史上的奇迹，在这一快速扩张过程中，土地城镇化的发展速度高于人口城镇化，以致于现已形成了碳排放量以及能源消费过高的现象。未来一段时间西部地区的城镇化仍将保持高速发展的趋势，满足能源所需的需求并达到节能减排要求的压力将日益增大。因此，研究城镇化与能源消费之间的关系及规律，有利于西部地区实现绿色、低碳发展理念下的新型城镇化。

一、文献综述

当前来看，学者们对于城镇化与能源消费的研究常见的有三个方面：第一，城镇居民能源消费的影响因素研究。梁朝晖[4]将城镇化对能源消费的影响因素分为了三个发展阶段进行研究。Wenji Zhou等[5]探讨了城镇化对中国能源消费的影响，认为城市交通和建筑材料带来的能源消费是城市能源消费增长的主要来源。王宇澄[6]通过LMDI指数因素分解方法发现，城镇居民能源消费快速增长是由城镇化发展带来的人口流入和居民人均消费的增长所导致的。刘满芝等[7]建立中国八大区域2000-2013年的面板数据，得出结论：在与城镇居民生活能源消费有密切关系的三个因素中，能源价格对城镇居民能源消费的影响最大。郭文等[8]认为人口城镇化对中国能源消费碳排放量的影响在逐渐增大。第二，城镇化对能源消费的传导机制。程开明等[9]以空间杜宾模型以及求偏微分法解析了城镇化影响能源消费的实际效应和内在机制，指出规模效应、技术效应、结构效应、阶段性效应及空间效应共同发挥作用，从而使得城镇化对能源消费产生影响。谢地等[10]研究认为人口、产业、土地的城镇化分别通过教育水平、技术进步和土地财政收入对能源消费总量产生不同的作用。第三，城镇化与能源消费之间的影响关联。Donald W.Jones[11]、王蕾等[12]、Muhammad Shahbaz等[13]学者认为城镇化能够推动能源消费。谢利平[14]则认为城镇化能使中国的能源效率得到有效的提高，从而实现能源消耗集约化。这种负相关性的结论在国外研究中也有所体现，如Haiyan Chen等[15]。由于不同地区间经济发展水平、资源禀赋和技术条件的异质性，普通线性回归分析缺少了变量间非线性关系的研究，因此还有部分文献指出城镇化与能源消费之间存在非线性关系：刘江华等[16]对国内外面板数据进行比较考察后发现城镇化与能源消费之间呈现出倒U形关系。杨先明等[17]在SITRPAT模型下运用门槛回归得出了中国城镇化与居民直接能源消费呈现U型关系。

从对现有研究的总结中可以看出，城镇化与能源消费问题已成为经济学中的一个热点题，但仍存在两点不足：一是国内外诸多学者就这一问题选取了不同国家和地区，采取了不同的方法进行了多方位的研究，但由于计量模型、地区差异、数据误差等问题导致结论大相径庭，无法得出城镇化与能源消费之间的普适性结论。在国内现有文献中，以全国为研究对象的研究居多，没有考虑中国不同地区经济发展不平衡所带来的异质性，又因为西部省份在城镇化发展中是相对最慢的，同时也是重要的能源供应区，对于西部地区城镇化与能源消费的研究是寥寥无几；二是在研究城镇化与能源消费的非线性关系时，大多数都是以人口城镇化率或者地区的经济发展水平作为门槛变量，随着经济发展水平和城镇化率的的提升，居民的消费水平也在不断提高，这就缺失了在不同居民消费水平下的城镇化与能源消费间的阶段性影响趋势。

因此，本文将采用Hansen[18][19]提出的门槛回归模型，利用西部地区11省份(除西藏)2002-2017年的面板数据进行实证研究，检验随着城镇居民消费水平的不断变化，城镇化对能源消费的阶段性影响，并探求不同阶段的变化特征，以期为西部地区绿色发展理念下的新型城镇化提供理论指导。

二、城镇化对能源消费的影响机制

城镇化对能源消费存在双重效应影响：一是城镇化发展伴随着大量农村人口向城市的迁移，新增加的城市人口原有的生活方式(如居住环境、教育水平、交通方式等)会随之发生改变，带来日常生活水平的提高，城镇人口的增加也使得城市公共交通及私家车的数量都有所增加，从而增加了能源消费；此外，城镇化发展使得生产从能源消费较少的农业转向能源消费较多的工业和服务业，比如大规模的城市基础设施、公共服务业规模的扩张等都会带来能源消费的增加，即城镇化产生了“扩张效应”。二是城镇化过程中产生的规模经济促使人口与要素的集聚，推进了能源集中供给模式的发展，比如公交、地铁等公共交通的使用和北方地区城市的集中供暖均会降低能源消费；城镇化带来的知识创新、技术进步以及能源结构的优化使得能源消费效率有所提高，也会促进清洁能源的发明和应用，从而抑制了能源消费的增长，即城镇化产生了“集聚效应”。

由此可以发现，城镇化对能源消费的影响主要是通过“扩张效应”与“集聚效应”的共同作用所决定的：当“扩张效应”带来的促进作用超过“集聚效应”带来的抑制作用时，城镇化的发展增加了能源消费；反之，当“集聚效应”抵消甚至超过“扩张效应”的负面影响时，城镇化的发展抑制了能源消费。

三、研究方法与数据来源

(一)模型设定

本文采用Hansen提出的门槛回归模型，具体来讲，门槛回归模型是运用解释变量与被解释变量之间产生的门槛效应，利用关键转折点进而进行分段回归分析的一种方法。门槛效应，即当一个经济参数达到某个特定的数值后，从而引起另外一个经济参数发生突然转向其它发展形式的现象。首先假定存在门槛值为γ的“单门槛效应”，能源消费y为被解释变量，城镇化率urb为解释变量，城镇居民消费ucl为门槛变量，建立如下门槛模型：

yit=μi+θxit+β1urbit·I(uclit≤γ)

+β2urbit·I(uclit>γ)+εit

(1)

(1)式中，i表示地区；t表示年份；xit为一组对能源消费存在影响的控制变量，包括城镇居民收入、城市人口密度、产业结构和城市投资建设；θ表示与xit对应的系数；I(·)为示性函数；μi为个体效应；εi为随机扰动项。

关于门槛值γ的确定，先对每一个观测值减去组内平均值以消除个体效应μi，得到如下模型：

(2)

以上是假定模型存在单一门槛，若模型通过单一门槛假设检验，还需建立双重或多重门槛模型，重复上述步骤进行双重或多重门槛的门槛值的确定以及显著性和真实性的检验。

(二)变量选取与数据来源

本文选取自西部大开发战略实施以来，也就是2002—2017年西部地区11省、市、自治区(除西藏)的能源消费、城镇化率、城镇居民消费、城镇居民收入、城市人口密度、产业结构和城市投资建设等数据做以实证分析，变量的选取如下：

(1)能源消费(y)：为被解释变量，用能源消费总量表示，数据来源于CSMAR。

(2)城镇化率(urb)：为解释变量，用城镇人口占总人口比重表示，数据来源于各省统计年鉴，其中，内蒙古缺少2003、2004年数据，已用插值法估得。

(3)城镇居民消费(ucl)：为门槛变量，用城镇居民消费水平表示，数据来源于国家统计局网站，为剔除价格因素影响，已按2002年为基期的价格指数进行折算。

(4)城镇居民收入(inc)：用城镇居民人均可支配收入表示，数据来源于西部地区各省统计年鉴，同样已按2002年为基期的价格指数进行折算。

(5)城市人口密度(den)：用城镇人口数量比各省城市市区面积表示，数据来源于国家统计局网站。

(6)产业结构(ti)：用第三产业占GDP比重表示，其中第三产业与GDP的数据均来源于CSMAR。

(7)城市投资建设(inf)：用城市固定资产投资数额表示，来源于国家统计局网站。

表1 数据的描述性统计

由表1所示的数据的描述性统计可以看出，城镇化率均值为42.48%，城镇居民消费为12909.06元，城镇居民收入为10843.17元，城市人口密度为2387.99人/平方公里，直观的反映出西部地区城镇化水平较低、城镇居民总体消费和收入都较低以及市区面积较小等客观现实。

四、实证结果与分析

(一)多重共线性诊断

本文用Stata15.1估计面板模型，在模型进行估计之前，首先需要对所有解释变量进行多重共线性诊断，本文采用计算各解释变量的方差膨胀因子来诊断。由表2计算结果可得，各解释变量的VIF值均小于10，说明变量之间不存在高度多重共线性。

表2 各解释变量的方差膨胀因子VIF值

(二)门槛效应检验

表3、表4给出了基于城镇化对能源消费影响的城镇居民消费水平门槛的检验和估计结果。

表3 门槛效应检验

注：(1)P值和临界值为采用“自抽样”方法模拟400次后求得的结果。(2)***、**和*分别代表在1%、5%、10%的水平下显著。

作为一个理性的主体，政府同时兼具自利性和公共性的特征。⑭自利性源于政府官员的自利性和团队的意志，公共性则源于政府存在的理由。为了实现公共利益，地方政府不仅需要在短期内推动地方经济社会的发展，还需要打造地方发展的核心竞争力，为地方长远发展构建持续的竞争优势。这个公共性促使地方政府往往具备内在发展需求，制度扩散的内部决定模型认为内在发展需求是驱动城市采纳先进制度并进行创新的主要动因，通过吸纳更多人才，促进经济转型，提升公共服务能力，构成了地方政府进行人才政策创新的内驱力。

表4 门槛估计结果

图1 门槛值λ1的似然比函数图

图2 门槛值λ2的似然比函数图

从表中可以看出，单一门槛和双重门槛的F值分别在1%和10%的显著性水平下显著，但三重门槛的检验结果不显著，意味着以城镇居民消费为门槛变量具有双重门槛效应，即本文将选取双重门槛模型，对城镇化和能源消费间的关系进行分析。通过表4给出的门槛估计结果，可以看出两个门槛值分别为6311.65、9068.08，所对应的的95%置信区间分别为[6238.16，6471.80]、[8717.67，9086.18]。同时，可进一步通过绘制似然比函数图更清楚的了解门槛值和置信区间的搜索过程，如图1和图2所示。需要解释的是，图中的虚线是当置信度为5%时的取值为7.35，当LR小于7.35时便确定了门槛值的置信区间，令LR=0，即可确定所对应的的门槛值。

(三)门槛效应的地区差异

为更直观的了解西部地区城镇化对能源消费影响的省级动态变化，表5展示了西部各省跨越门槛值的情况。2002年，西部所有省份(除西藏外)的城镇居民消费均处于第一个门槛值6311.65元之下；2003年，四川、陕西、宁夏成为首批跨越第一个门槛值的省份；直到2005年，西部所有省份均超过第一个门槛值，其中宁夏超过了第二个门槛值9068.08元；这种情况一直持续到2008年，重庆、陕西、广西、宁夏、内蒙古这五个省、市、区跨越了第二个门槛值；2010年，除甘肃外的其余省份均已跨越第二个门槛值；2011年，西部地区所有省份就已全部完成第二个门槛值的跨越。由此可见，虽然西部地区所有省份均在2011年超过第二个门槛值，城镇居民消费比西部大开发初期有了很大程度的提高，但总体来说，西部地区各省份受制于地理位置、经济发展、技术条件等，城镇居民消费仍与东部地区，甚至中部地区有一定的差距，并且普遍水平较低。减小东、西部地区的差异，促进区域协调发展仍是加快西部地区经济发展不可忽视的问题。

表5 各省跨越门槛值的情况

(四)门槛模型估计结果与分析

文中表6为分别利用普通面板回归(固定效应和随机效应)和面板门槛回归(以城镇居民消费为门槛变量)得到的估计结果。结果显示，在普通面板回归下，城镇居民消费、城市人口密度和城市投资设施的系数显著为正，城镇居民收入和产业结构的系数显著为负，各变量符号也都与预期一致。在面板门槛回归下，可以看出西部地区城镇化率与能源消费间的非线性关系，即两变量间整体上呈现显著的负相关，三个阶段的负向抑制作用呈边际递减趋势，即当城镇居民消费小于6311.65元时，城镇化率对能源消费的系数为-380.983，负相关关系明显；当城镇居民消费大于6311.65元，但小于9068.08元时，系数明显减小，为-316.864，负相关关系减弱；当城镇居民消费超过9068.08元时，系数继续变小，仅为-273.645。

观察原始数据发现：2003—2004年和2007—2008年是西部地区城镇居民消费发生变化的重要时点，此时正处于中国实行西部大开发政策和“十一五”规划的关键时期。系数较小且不断增加的原因在于：一方面是西部地区地广人稀、生态环境脆弱，相当一部分区域不适合人类的居住和生存，也不适合开展经济活动，物资的运输在西部大开发的初期也极为困难，这就制约了西部地区工业及高耗能产业的发展，因此，在城镇化发展的初期阶段，能源消费量较小。另一方面是在城镇化进程中，居民的消费能力、消费结构、消费心理都会发生变化，从基础生存的衣食需求转向高端多样的衣食需求，从物质转向服务型的消费，从必需品转向通信、交通和家庭电器等耐用消费品，从而带来巨大的消费需求，最终在转变过程中使得能源消费增加。在西部大开发和“十一五”时期，随着国家西部开发战略的深入、工业化进程的加快以及产业结构的调整，使得农村更多劳动力转移到城镇，提高了居民总体消费水平，从而促进了居民对于现代化机器设备的使用以及餐饮、旅游、娱乐等消费的增加，进而造成了能源消费量的进一步增加，抵消了部分城镇化对能源消费的负向抑制作用。

观察其他控制变量，可以发现：(1)城镇居民消费与能源消费存在显著正相关，系数为0.672。城镇居民消费的增加会带来高能耗的非基本生活用品及资料的增加，继而促进能源消费。(2)城镇居民收入与能源消费呈现显著的负相关，其系数仅为-0.174。在城镇化进程中，城镇居民收入水平在不断增加，同时随着城市文明的传播和宣传，居民的环保意识有了一定的提高，从而引起居民的节能和环保行为，抑制了能源消费的增加[20]。(3)城市人口密度与能源消费呈显著正相关，系数为0.226。城镇化的发展带来了农村人口向城镇的迁移，从而使得城镇人口增多，城市密度变大，进而增加了能源消费。(4)产业结构与能源消费呈显著负相关，系数为-43.995。产业结构为第三产业占GDP的比重，第三产业的增加意味着服务业的增加，产业结构优化，这对能源消费自然起到抑制作用。(5)城市投资建设与能源消费呈显著正相关，系数为0.349。城镇化过程中的基础设施建设需要大量能源密集型产品，同时在这些产品的运输过程中也会增加能源消费，所以城市投资与建设促进能源消费也不难理解。

表6 模型估计结果

五、结论与建议

本文在对城镇化与能源消费之间关系进行分析的基础上，利用2002—2017年西部地区11省、市、区的面板数据，以城镇居民消费为门槛变量，建立二者间的门槛模型来研究城镇化与能源消费的非线性关系。实证结果表明：

(1)在不同的城镇居民消费水平区间内，西部地区城镇化率对能源消费的影响存在显著的双重门槛效应，随着城镇居民消费水平的不断提高，城镇化率对能源消费的抑制效应呈边际递减。在城镇居民消费小于6311.65元时，城镇化率对能源消费产生较大的负向抑制作用，系数为-316.983；当城镇居民消费超过6311.65元，但小于9068.08元时，负向关系减弱，为-316.864；当城镇居民消费超过9068.08元时，系数为-273.645，负相关进一步减弱。

(2)西部地区的城镇居民消费水平基本保持一致，均处于相对较低的状态。在2002年时，所有省份的城镇居民消费均处于第一个门槛值6311.65元以下；2005年所有省份跨越第一个门槛值，同时宁夏已经跨越第二个门槛值9068.08元；直到2011年，西部各省份都已跨越第二个门槛值。

根据上述的主要结论，提出如下几点建议：

(1)提高西部地区各省份的产业支撑能力和经济的综合实力。利用西部地区丰富的自然资源，发展其特色产业，比如云南、青海、西藏等省可依托得天独厚的自然风光和多姿多彩的民族风情大力发展旅游业，陕西、新疆可利用丰富的石油、煤炭、天然气等能源资源加速能源产业的发展，四川则可利用其复杂多样的地貌和巨大的人力资源，建造特色农产品优势区。

(2)大力推进城市群的建设，同时抓好中、小城镇的发展，加快西部地区城镇化进程。西部地区已初步形成关中—天水城市群、滇中城市群、成渝城市群等，应大力发展这些城市群的建设，使之吸纳更多的农村人口；同时，由于中、小城镇离家近、生活成本低、进城门槛低等优势，吸引了不少农村人口，加强中、小城镇的基础设施建设，完善相关政策制度也会加速农村人口向城镇人口的转移。

(3)优化能源供需结构，大力推广清洁绿色能源的使用。首先，西部地区要根据西部大开发战略继续发展经济、增加就业，提高能源的消纳和负荷；其次，要提高清洁低碳能源消费的比重，比如提高风力发电、水力发电、光伏发电的比重，实行较大力度的电能替，以此来减少煤炭、燃油等对大气的污染；最后，引导居民绿色生活，倡导生活方式低碳化，共同推动可持续的新型城镇化发展。