硕士论文：城市紧凑度与能源效率关系的实证分析

摘 要

　　改革开放以来,我国的城镇化水平有大幅提高,截至 2019 年年末我国城镇化率达到 60.06%,首次突破 60%.虽然我国的城镇化进程已经取得了巨大成就,但是与发达国家相比,我国的城镇化水平仍有很大的提升空间.同时,我国在过去四十多年间大力发展经济,城市也不断扩张,难免存在城市无序扩张、土地利用效率低下等问题,城市的运行效率和功能结构是满足社会生活正常运转的重要条件.因此城市应当采取怎样的方式发展是值得思考的问题.

　　紧凑城市理论的产生正是为了解决城市蔓延发展的问题.城市形态趋于紧凑,实现土地的高密度开发利用,社会功能愈发完善,大力发展公共交通以提高城市运转效率并降低能源消耗,是紧凑城市理论追求的核心发展目标.结合我国城市发展的现状,紧凑城市理论是否能够改善我国城镇化进程中出现的问题,是否可以通过降低能源消耗来缓解能源紧张、改善环境,是本文着力研究的问题.因此,本文选取全国 36 个主要城市在 2008-2017 年间的经济、人口、公共设施等多方面的数据,采用熵值法赋权的方法,通过建立综合评价指标体系,测算主要城市的城市紧凑度综合评价值,对我国城市的紧凑程度进行初步认识.研究发现,全国 36 个主要城市中,根据城市紧凑度综合评价值将其分为三个梯度,紧凑度综合评价值处于上游的城市称为紧凑城市,处于中游的城市称为弱紧凑城市,处于下游的城市称为不紧凑城市,样本城市中紧凑城市占比 30.56%,弱紧凑城市占比 44.44%,不紧凑城市占比 25%;从时空上来看,全国 36 个主要城市的紧凑度综合评价值随时间变化均呈上升趋势,城市在结构功能上趋于紧凑;按照东中西区域的划分依据对城市进行属性划分后发现,东部城市紧凑度综合评价值均值大于中部城市,而中部城市城市紧凑度综合评价值均值大于西部城市,城市紧凑程度呈现由东到西逐步递减的趋势.同时,本文采用随机前沿分析,构造 Shephard距离函数,使用基于能源距离函数的随机前沿模型对样本城市的全要素能源效率进行测算发现,我国主要城市的能源效率集中在 0.4~0.8 范围内,能源效率有较大的提升空间;从时间趋势上来看,全国 35 个主要城市的能源效率值均呈下降趋势;样本城市的能源效率水平在区域层面呈现由西向东逐步递增的趋势.最后对城市紧凑度和能源效率关系进行实证研究发现,我国主要城市紧凑度与能源效率的协调度在时间序列上呈现"先上升后下降"的趋势,曲线走势呈"倒 U 型".两指标的协调关系整体以"中度协调"为主,区域上呈现"东部城市协调关系优于西部城市,西部城市优于中部城市" 的特点,城市规模上呈现"超大城市协调关系优于特大城市,特大城市优于大城市"的特点.

　　关键词:城市紧凑度,全要素能源效率,熵值法,随机前沿分析,关系研究
 

1 引 言

　　1.1 研究背景与选题意义

　　1.1.1 研究背景

　　改革开放四十多年来,中国经济实现空前发展,取得了多项经济成就.2017年,中国已经成为世界第二大经济体,经济总量占世界经济的比重上升至 16%,仅次于美国.从经济增长的角度来看,四十多年来中国经济的腾飞发展可以称之为是中国奇迹.不仅是从经济总量方面,经济增长速度、人均 GDP 以及社会福利等软实力方面,我国都呈现出了显着进步.改革开放四十年的经济成就可以表明,我国虽然仍属于发展中国家,但已经有许多经济指标处于世界领先地位,甚至超越了发达国家.但是,在欣喜于所取得的傲人成就的同时,也应当始终保持冷静的态度审视发展中所存在的问题与不足.城市化进程一直是中国经济发展中较为薄弱的方面.城镇化率也称城市化率,是城镇人口占总人口的比重.城镇化率是衡量社会经济发展水平的重要指标,是一个国家工业化和现代化的重要标志.2013 年,贺铿教授作为全国人大财经委副主任在会议中发表演讲时表示,中国城镇化水平与发达国家相去甚远,处于中等发达水平的国家和地区的城镇化平均水平为 85%,西方发达国家的城镇化平均水平在 95%左右,而我国城镇化率则不到 35%.由此可见,虽然中国经济总量、发展速度身居前列,但城市化进程却与发达国家相去甚远.提高工业水平,实现产业的均衡发展才能实现综合国力的提高,从而提高国际竞争力.

　　我国实行的城镇化政策是要积极稳妥地推进城镇化,提升城镇发展质量和水平,坚持走中国特色的城镇化道路,促进城市和城镇的协调发展,着力提高城镇的综合承载能力,充分发挥城市对农村的辐射带动作用,壮大县域经济.在推行城镇化的进程当中,我国提出了建立城镇化体系的方法政策.目前我国已经初步形成以大城市为中心,中小城市为骨干,小城市为基础的多层次的大中小城市和小城镇协调发展的城镇体系.我国的城镇化进程也取得了非常可观的成果.中国城镇化水平持续提高,城镇体系不断完善,北上广等一线城市与国际交流密切,承办国际或全国会议说明城市自身的影响力在逐步提高.城镇之间的联系更加紧密,充分发挥城市的带动作用,形成以长三角、珠三角、京津冀为代表的城镇聚集区.同时,我国仍存在着城镇化质量不高的问题,在推进城镇化进程中也遇到了问题和挑战.我国城市化质量不高的主要原因在于三方面,一是人口问题,大量的农民工无法完全城镇化,无法享受或者完整享受教育、医疗、社会救助等公共服务.二是城市布局问题,加快推进城镇化使得城市盲目扩张却不考虑城市效率,城市在调配生产生活所需的水电气、满足公共基础设施建设和社会服务时反而需要消耗更多资源,城市压力越来越大.三是城市形态问题,对于农村地区来说,就地城镇化是最为便捷的途径,因此导致的后果是城市形态的不断扩大.城市形态的扩张仍然需要我们思考城市效率的问题.

　　紧凑城市理论是针对城市蔓延发展和无序扩张而提出来的理论,与蔓延城市相对.欧洲共同体较早地正式提出了紧凑城市理论,该理论的提出主要是为了解决欧洲城市发展进程中的蔓延扩张问题,且这种理论也受到了当时欧洲某些城市高密度发展模式的影响.紧凑城市理论是一种城市规划建设理论,它主张城市在发展过程中应考虑形态紧凑,从而达到遏制城市无序蔓延的目的,保护城市周边郊区的空间,减少能源消耗,并通过丰富城市地块功能来满足居民生产生活的需要.紧凑城市的核心要义包含三个方面:高密度开发、混合的土地利用以及优先发展公共交通.概括地来说,紧凑城市高效利用土地,用精致的发展方式代替无序蔓延,让城市在功能、规模和结构上实现紧凑高效.这种理论可以有效解决城市发展进程中出现的土地利用不均、能源过度消耗等问题.

　　1.1.2 选题意义

　　国际上有研究表明,城镇化进程刚刚过半时,城镇化的各种问题往往较为突出,而这个时期恰恰是城市阶段转型的重要时期.无论是城镇化进程中出现的新问题还是城市发展进行中有一定历史必然性的问题,在内部逻辑上有一定连通性.然而从现有的研究现状看,大部分文献都着重于土地利用、环境污染以及城镇化进程等单方面问题的研究.紧凑城市理论最早由欧洲提出并进行实践,大多数发展中国家往往还没有考虑到此问题,当然这与历史发展进程和社会发展水平有很大的关系.从我国的城市发展现状来看,新一线城市、国家中心城市的确立将带动新一轮"塔尖"城市的建设与发展,是否将紧凑城市理论纳入城市规划理论,紧凑城市理论是否能帮助解决我国城市发展进程中出现的问题,这些都是值得论证的.本文从解读城市紧凑度的内涵入手,多角度理解紧凑城市内涵,并建立城市紧凑度综合评价指标体系,对全国 36 个主要城市 2008-2017 年的紧凑度综合评价值进行测度,通过对比全国地区较有代表性城市的紧凑度值与城市发展现状,探讨紧凑城市理论应用于我国城市发展规划的可能性.同时,测算同时间段内全国主要城市的全要素能源效率,并将城市紧凑度作为解释变量加入模型,实证研究能源效率与城市紧凑度的关系,从而解释城市趋于紧凑发展是否能够有效缓解能源过度消耗以及由此引起的环境污染等问题.

　　1.2 文献综述

　　本文在对城市紧凑度和全要素能源效率进行测算后研究二者的关系,在研读相关文献时将现有的参考文献分为三大部分,分别为城市紧凑度相关文献、全要素能源效率相关文献以及对两者关系进行研究的文献,因此在进行文献综述时也按照这三方面进行.

　　1.2.1 城市紧凑度相关文献综述

　　紧凑城市理论的形成与经济水平的提高有密不可分的关系,早期对城市紧凑度的研究并未引起学界尤其是政界的注意,但随着经济的发展,经济水平的提高使得人类更加文明,更倾向于科学化的发展,因此必然导致政府对发展方式的思考,紧凑城市理论才正式被研究探讨.Dantzig 和 Satty 是紧凑城市的概念的最早提出者,两位学者同时指出城市是一个复杂的、联动程度高的动态的系统,并非是单独的一个环境状态[1].此后,直至欧共体于 1990 年发布城市环境绿皮书,人们才开始重视城市紧凑发展的问题,并引起了广泛的讨论,正式开启了对城市紧凑度的研究和探讨.城市紧凑度的概念一直被讨论却却一直被界定,因此对紧凑度内涵的解读以及紧凑度指标的计算是讨论的重点,学者们在研究此问题时提出了不同的观点和方法.对城市进行高密度开发,充分发掘地块的经济效益并使其满足不同的功能,是国外学者的核心思想,其主要代表人物有 Newman、Kenworthy、Ewing(1997)和 Burton(2000).高密度土地开发、混合的土地利用以及优先发展公共交通,是国内学者较为认可的对城市紧凑度的概念界定.在将紧凑城市理论"中国化"的过程中,许多学者根据我国城市发展现状对城市紧凑度的内涵进行了更为贴近我国现实的解读.李琳(2012)从形式、规模、密度、结构、过程五个方面梳理总结了国内外对城市紧凑度的研究现状,较为完整地解释了城市紧凑度的内涵,即"对城市空间相对土地利用的效率以及相对市民行为的质量的衡量"[2].刘亚微(2017)认为"中国本土化的紧凑城市理念应以高效率和高质量作为双重追求目标,重点关注中观城市结构层面和微观生活圈层面,并从建设用地集约、城市结构高效、生活空间紧凑三个方面建立中国本土化的紧凑城市三维概念模型"[3].在研究中,对城市紧凑度的概念进行界定后,进一步研究便是测度城市紧凑度.早期主要采用单指标法对城市紧凑度进行测量,其中Bertaud、Malpezzi 是单指标法的代表人物,随着研究的深入,以及对紧凑度内涵的新解读,现今多采用多指标法来测度城市紧凑度,国外代表学者有 Galster[4],国内学者多采用综合评价法,如孟芳芳[5](2014)、张长健[1](2016)和李森林[6](2019)等均通过构建综合评价指标体系来对城市紧凑度进行测度.李金[7](2018)选取土地利用、人口、经济、基础设施四个维度构建综合评价指标体系,采用熵值法计算综合得分,对 2003-2014 年大型城市的紧凑度得分进行测算,并对不同规模、不同区域城市的紧凑度水平进行分析.冉超等(2018)在对关中城市进行研究时,辨析得到更符合关中城市发展内涵的紧凑度定义,并从形态、机制、结果三个维度构建综合评价体系来测算紧凑度,得到关中城市紧凑度与人口规模、经济规模有较强的联系[8].

　　综上所述,高密度开发、混合的土地利用以及优先发展公共交通,是国内外学者较为一致认可的城市紧凑度的内涵,紧凑城市理论如何应用于我国城市发展现实并积极引导我国城市未来发展是现今讨论较多的问题.城市紧凑度的测量方法也经历了由单指标法到多指标法的过程,现今较为科学合理并被普遍认可的方法是建立综合评价指标体系,多层次多维度地对城市紧凑水平进行综合考察.

　　1.2.2 全要素能源效率相关文献综述

　　能源效率是有着重要意义的经济学指标,对反映经济发展水平和能源利用现状有着重要意义.因此,一直以来能源效率的测算方法颇受学者们的重视,测算能源效率的方法也随着认识的深入时时更新.早期对能源效率的测算方法主要以单要素方法为主,并且常与能源生产率相混淆,因此在测算能源效率时,对能源效率和能源生产率的概念和测算原理进行辨析是十分有必要的.单要素能源效率的测算方法优点在于计算较为简便,缺点是没有考虑到经济系统中其他投入要素对产出的影响以及系统中要素之间的替代作用,因此采用该种方法对能源效率进行测算在理论上是不精确的.近几年关于能源效率测算方法的研究大都进步到全要素能源效率这一概念.全要素能源效率是对以往能源效率测算方法的改进和优化,它考虑了多种投入要素对经济系统的共同作用以及要素之间的相互替代,是目前较为科学的测算能源效率的方法.李双杰(2018)对现有的测算全要素能源效率的文献进行了梳理总结,重新厘清了全要素能源效率的涵义和测算原理,指出现有测算方法的不足,即单要素法过于片面,全要素法存在着指标遗漏或者重复的问题[9];对测算方法进行修正后,并采用数据包络法对中国 35 个省份在2005-2015 年间的工业全要素能源效率.郭斌(2019)构建指标体系并利用非期望产出的 SBM 模型,对我国所有地级市分别测算环境约束下和无环境约束下的全要素能源效率,并利用曼昆指数对效率值进行分解,研究城市能源效率的差异和变化[10].刘争、黄浩[11](2019),李金[7](2018),陈龙[12](2017)均采用了随机前沿法分别对省际、城市的全要素能源效率值进行了估算,基于 Shephard 距离函数构造能源距离函数,并推导出基于 Shephard 距离函数的 SFA 模型从而进行测算.

　　综上所述,全要素能源效率是更为科学的更贴近现实的测算能源效率的理论,具体的测算方法可以分为数据包络法和随机前沿法,其中,通过构造距离函数并结合随机前沿模型,是应用最为广泛的方法.