中國煤炭消費重心演變軌跡---基於重心模型的分析

摘要：為研究我國從2000年至今煤炭消費量的變化及其在地域上的分布特性，利用重心模型演算出2000-2012年我國煤炭消費重心的動態變化軌跡，進而分析2000年以來我國煤炭消費的空間格局。研究結果表示：2000年後我國煤炭消費量呈上升趨勢，但煤炭消費量占能源總消費量的比率呈先上升再降低的趨勢，轉折點在2006年；2000—2012年我國煤炭消費重心移動總體呈現「W」狀的趨勢，先西南後西北再西南最後大幅折向西北，累計移動了135.78km，平均速度為10.44km /a；煤炭消費重心在經度上總體向西移動，在緯度上南北徘徊但最終向北移動。煤炭消費重心的演變軌跡一定程度上反映出了我國西部大開發的進程。

關鍵詞：煤炭消費 重心演變 空間格局 西部大開發

我國煤炭資源北多南少，處於我國一次能源消費中的主體地位，從上世紀80年代開始，我國經濟發展的同時帶動了煤炭消費量的大幅增長。煤炭消費量從1980年的4.35億噸增長到2013年的24.75億噸，煤炭消費格局也隨之發生了變化，煤炭經濟發展長期供不應求，但到2012年開始我國煤炭市場的關係出現反轉，產能過剩供大於求的問題開始顯現。

目前，煤炭消費問題受到廣大學者關注。張洪潮等通過 BP 濾波分析煤炭消費需求波動曲線的變化特徵；王妍等運用單位產值能耗法和能源彈性係數法預測未來我國能源需求，並採用相關部門對除煤炭以外的一次能源做出需求預測；高天明等採用洛倫茨曲線和基尼係數均衡分析法對中國煤炭資源分布、生產以及消費情況進行了研究分析。

「重心」本來是一個物理學術語，是指物體內各點所受重力產生合力的作用點。近年來，隨著社會經濟和技術的發展，出現了一系列經濟、社會、環境等問題，為解決這些問題或對當前發展狀況進行評價，將時間、空間信息與某要素結合重心建立的概念被廣泛的應用，重心模型也逐漸進入到經濟學、社會學、環境學等，出現了諸如經濟重心、人口重心、生態重心、能源重心等。呂濤利用重心模型分別演算出煤炭生產重心與消費重心的動態變化軌跡，分析對比其相互偏離的影響；劉滿芝等採用重心模型，研究煤炭的儲、產、消的重心軌跡及經濟重心演變軌跡的相互影響；王宜強應用重心模型分析煤炭資源流源、匯地空間格局。本文利用重心模型，演算了2000—2012年我國煤炭消費重心的動態變化軌跡，對研究我國煤炭消費布局具有重大的現實意義。

1、我國煤炭消費變化趨勢

煤炭是我國最主要的能源，煤炭消費量一直在能源的消費佔據很大比例。近些年雖然石油、天然氣與新能源的消費量呈上升趨勢，但煤炭在我國能源中的消費比例始終高居不下。

我國煤炭消費主要集中在東部地區，在2000-2012年期間，我國華北地區平均每年消費煤炭9.69億噸，華東地區煤炭年平均消費4.75億噸，華中地區年平均消費3.71億噸，東北地區年平均消費3.01億噸，華北、華東、華中及東北地區煤炭年平均消費量佔全國煤炭年平均消費量的74.6%，而華北地區煤炭年平均消費量已佔全國煤炭年平均消費量34%。全國有五個省山東、山西、河北、河南和江蘇年平均消費量超過2億噸，山東、山西年平均消費量已超過3億噸，分別為3.38億噸與3.27億噸。

圖1 1980-2013年我國煤炭消費量及其占能源消費總量比率

1980-2013年我國煤炭消費量與煤炭消費量占能源消費總量比率的變化情況（圖1）顯示，自從1980年以來，我國煤炭的消費量經歷了上升(1981-1996 年)、下降(1996-1998年)、再上升(1998-2013年)的階段。1985到1996年，我國煤炭消費量持續增長，1997年，在亞洲金融危機的影響下，我國煤炭消費量自改革開放以來首次下降，1996到1998年，煤炭消費量持續下降，1998年時下降到9.66億噸。我國高耗煤行業從進入「十五」時期後開始迅速發展，在國家政策的支持下，受到市場的強勁拉動從而拉動了煤炭需求量的快速增加，其消費量增長率在2003年達到頂峰（見圖2），到2005年我國煤炭消費量達到16.71億噸，比2000年增長了65.91% 。

圖2 1980-2013年我國煤炭消費量增長率

1980年到2013年煤炭消費總量在能源總消費量中所佔比率變化圖像大致呈「M」狀（圖2），兩個波峰分別處於1987年（與1990年比率相同）與2007年（與2006年比率相同），其峰值分別為76.20%和71.10%，波谷處於2002年，其數值為68%。表示煤炭消費量在能源總消費中的比重呈現先上升（1980-1990年），後下降（1990-2002年），再上升（2002-2007年）再下降（2007-2013年）的過程，第一次煤炭消費比重下降（1990-2002年），中國處於經濟發展調整時期，加之受1997年亞洲經濟危機影響，煤炭消費比重呈下降趨勢，到2002年下降了8.2個百分點。第二次煤炭消費比重下降（2007-2013年），2013年煤炭消費所佔比率為66%，相比2002年降低了2個百分點。此階段受國家宏觀調控影響，同時煤炭開始出現生產過剩，供大於求的現象。我國「十二五」時期在主要目標中提出能源結構優化，要求非化石能源消費佔能源總消費的比率要提高到11.4%，天然氣佔一次能源消費的比率提高到7.5%，而煤炭消費佔總消費的比率需降低到65%左右，截至到2013年煤炭消費比重已接近該數值。根據數據顯示，我國煤炭消費比重將持續下降，但基於我國國情，煤炭的消費仍然是能源的消費中的主體，在煤層氣、頁岩氣得到有效開發之前，預測其所佔比例會一直保持在50%以上。

2、數據來源與研究方法

我國能源消費總量（萬噸標準煤）、煤炭消費總量（萬噸標準煤）、我國各省市煤炭消費量來源於2000—2011年《中國能源統計年鑒》，部分數據來源於中華人民共和國國家統計局網站（中華人民共和國國家統計局）。

2.1 重心模型

本文採用的重心分析方法是通過確定全國各省、市的煤炭消費重心空間區位，計算不同年份重心在空間區域內的移動方向與移動距離。以經緯度坐標係為基礎，重心的經緯度坐標可表示為:（1）

（1）式中，a表示第a個省市區，b 表示年份，Xa表示第a個省市區的經度坐標，Ya 表示第a個省市區的緯度坐標，Cab表示為第b 年度第a 個省市區的煤炭消費量。Xb 指第b 年度全國煤炭消費重心的經度坐標，Yb指第b年全國煤炭消費重心的緯度坐標。本文中採用用各省、市的省會城市的經、緯度坐標表示該省、市的經、緯度坐標。

通過分析重心概念和公式（1），各地區煤炭消費受經濟制約，所以各區域的煤炭消費量具有差異，各地區的煤炭消費重心也會因此發生一定的改變，並且形成相應的運動軌跡，運用重心概念進行分析，並依據煤炭消費軌跡圖，可直觀表現煤炭消費的區域特徵。

標註全國煤炭消費重心的地理位置，把相應的煤炭消費重心移動方向和煤炭消費重心移動距離定量的計算出來。不同年度的煤炭消費重心的移動距離△DA

b

，△DA

b

可依據球面距離公式計算化簡得 (2)

式中，△DA

b

代表第b+l和第b年煤炭消費重心A點的距離差；Xb+1指第b+1年煤炭消費重心A點的經度坐標；Xb指第b年煤炭消費重心A點的經度坐標；Yb+1指第b+l年煤炭消費A點的緯度坐標；Yb指第b年煤炭消費A點的緯度坐標；△y

b

A代表第b+1和第b年煤炭消費重心A點的經度差；△xA

b

代表第b+1和第b年煤炭消費重心A點的緯度差；R表示地球半徑，與△DA

b

的單位相同，R一般採用6378.137千米，△DA

b

以千米為單位；π表示圓周率；Yb+1*π/180和Yb*π/180分別表示將煤炭消費A點、Ab+1點的緯度由角度制轉換為弧度制。

針對不同年度間煤炭消費重心的空間移動方向，假設第b年煤炭消費重心Ab的經緯度坐標分別為XA

b

、YA

b

，第k年煤炭消費重心Ak 的經緯度坐標分別為XA

k

、YA

k

，則第b年至第k年煤炭消費重心移動方向（弧度制）表示為wkb， ?kb 的計算公式為: (3)

本文將其轉化成角度值，並設定一定的條件，顯示一定的方向:

其中ψkb 表示不同年份間煤炭消費重心移動的角度，並規定-180°≤ψkb≤180°，逆時針為正，順時針為負。即當煤炭消費重心向東北方向轉移時，用0°﹤ψkb﹤90°表示；當煤炭消費重心向西北方向轉移時，用90° <ψkb<180°表示；當煤炭消費重心東南方向轉移時，用-90°﹤ψkb﹤0°表示；當煤炭消費重心向西南方向轉移時，用-180°﹤ψkb﹤-90°表示；當煤炭消費重心向正東時，用ψkb=0°表示；當煤炭消費正西方向轉移時，用ψkb=180°表示；當煤炭消費重心向正北或正南轉移時，用ψkb=±90°表示。

令d= |sinψkb/cosψkb|，來判斷煤炭消費重心在經、緯度上的轉移速度，則當d>1 時，表示煤炭消費重心在經、緯度上的轉移速中，緯度的轉移速度大於經度轉移的速度；當d<1 時， 表示煤炭消費重心在經、緯度上的轉移速中，經度的轉移速度大於緯度轉移的速度；當d=1 時， 表明煤炭消費重心的經、緯度上的轉移速度相同。

2.2我國煤炭消費重心演變軌跡分析

從2000—2012年的總體變化趨勢來看，煤炭消費重心呈現出不斷西進，南北徘徊最終向北偏移的趨勢(圖3)，在此期間煤炭消費重心經度變化0.9°，緯度變化0.21°（表1）；d〈1的有9年，佔75%，說明煤炭消費重心在動態變化的過程中，經度上的變化大於緯度上的變化。從表1可見，煤炭消費重心移動方向為正的年份佔58.33%，亦說明我國煤炭消費重心向西演變的趨勢。此外，在這13年間煤炭消費重心累計移動135.78km，移動速率為10.44km/a，該速率與每年移動速率相比差值較大，可見煤炭消費重心在向西北移動過程中波動較大，運動劇烈。從圖3、圖4中可更直觀地觀察到煤炭消費重心分別在經度與緯度上的變化。

表1 我國煤炭消費重心的空間位置、移動方向與距離

圖3 2000-2012我國煤炭消費重心演變軌跡

圖4 2000-2012年我國煤炭消費重心在經度上的變化

圖5 2000-2012年我國煤炭消費重心在緯度上的變化

2000—2012年我國煤炭消費重心移動總體呈現「W」狀的趨勢，先西南後西北再西南最後大幅折向西北。第一階段（西南向）：2000年到2002年出現先向東移後折返的趨勢，可以看出在2000年我國東部地區經濟持續發展遠快於西部，2001年西向折返與2000年我國開始實施西部大開發戰略有關係；2002-2004年煤炭消費重心穩步向西南推進，說明我國南部經濟發展快於北方，煤炭消費高於北方；2004-2007年出現不規則劇烈運動，其趨勢為先向東北移後向西南折返。第二階段（西北向）：2007年煤炭消費重心向西北挺進，且d〉1其緯度上的變化大於經度上的變化，即重心向北移動更明顯。第三階段（西南向）：2008年重心在向西挺進的同時再次轉為南向，且d〈1，經度上的變化大於緯度上的變化，即重心向西運動更明顯，而2009年重心幾乎未移動。第四階段（西北向）：從2010年開始到2012年煤炭消費重心穩步向西北移動，且西向移動稍快於北向移動。

2000—20012年我國煤炭消費重心整體向西演變，而在南北之間不斷轉移，南方與北方煤炭消費量處於「拉鋸戰」模式，煤炭消費重心在早期向南移動，南方經濟發較發達於北方，我國在20世紀初期仍然以工業為主導產業，尚未實現轉型，故南方煤炭消費增長率高於北方，從而煤炭消費重心向南移動。2000年初期煤炭消費重心向西北移動，是由於西部大開發戰略的實施引導東部地區的高耗煤產業向煤炭資源地轉移所導致，內蒙古、新疆、陝西省均是含煤區。在2000-2015年間有幾個特別的點，2005年煤炭消費重心向東北移動，是因為吉林省煤炭消費量比2004年增長了19.03%，山東省煤炭消費量比2004年增長了38.19%、河北省煤炭消費量比2004年增長了20.31%，而2005全國平均增長率僅為17.31%，導致消費重心向三省所在方向移動。2008年煤炭消費重心向西北移動，是因為內蒙古煤炭消費量比2007年增長20.02%、陝西煤炭消費量比2007年增長13.27%、黑龍江陝西煤炭消費量比2007年增長13.71%的煤炭消費量分別比2007年增長，但是2008年全國平均增長率4.89%。2012年煤炭消費重心向西北移動，全國平均增長率為1.70%，並且全國大面積出現煤炭消費量負增長，主要集中在華東華中華南地區，其中華中三省河南、湖南、湖北煤炭消費均為負增長，而在此同時我國西北地區除寧夏回族自治區略低於全國平均增長率外，其他四省均超過全國平均水平，其中新疆維吾爾自治區、青海省、陝西省煤炭增長了23.43%、23.28%、18.44%，遠超過全國平均消費水平，另外黑龍江省增長5.80%，內蒙古自治區增長5.58%，西北地區與北部部分地區煤炭消費的大幅增長使得2012年我國煤炭消費重心加速向西北移動，煤炭消費重心的移動同時也體現了西部大開發進程的速度。

3、結語

通過對我國煤炭消費量的定量分析，結合重心分析模型，測算了我國2000—2012年煤炭消費重心的動態變化軌跡，通過研究，本文得出以下結論:

3.1 我國「十二五」時期主要目標中要求能源結構優化，煤炭消費比重逐漸降低到65%左右，2013年我國煤炭消費比重為66%，以達到「十二五」要求標準。預計在非常規天然氣得到有效開發前，煤炭依然是我國一次能源消費的主體，其其所佔比例會一直保持在50%以上；

3.2 2000—2012年我國煤炭消費重心移動總體呈現「W」狀的趨勢，先西南後西北再西南最後折向西北。總體變化趨勢來看，煤炭消費重心不斷西進，南北徘徊最終向北偏移。這13年間我國煤炭消費重心累計移動了135.78km，平均速度為10.44km /a；

3.3 2000-2012年我國煤炭消費重心最終點與起始點相比向西北偏移，重心移動軌跡的偏移方向及距離同時也反應了我國西部大開發的進程。

參考文獻：

[1]劉靜. 我國煤炭資源分布「北多南少」成因探析[J]. 商品儲運與養護，2008，07:115-116.

[2]高天明，沈鐳，劉立濤，等. 中國煤炭資源不均衡性及流動軌跡[J]. 自然資源學報，2013，01:92-103.

[3]呂濤，張華. 我國煤炭生產重心與消費重心演變軌跡研究[J]. 資源開發與市場，2012，05:396-400.

[4]周廣啟，姜艷慶. 我國煤炭產能過剩的原因及對策[J]. 煤炭經濟研究，2014，03:28-32.

[5]張洪潮，王澤江，李曉利，等. 中國煤炭消費需求波動規律及成因分析[J]. 中國人口.資源與環境，2014，01:94-101.

[6]王妍，李京文. 我國煤炭消費現狀與未來煤炭需求預測[J]. 中國人口.資源與環境，2008，03:152-155.

[7]高天明，沈鐳，劉立濤，等. 中國煤炭資源不均衡性及流動軌跡[J]. 自然資源學報，2013，01:92-103

[8]王彬，王宜強. 改革開放以來福建省經濟重心格局演變及其空間差異[J].地理研究，2011，30(10):1882~1890

[9]劉滿芝，馬燕燕，周梅華，等. 中國煤炭供需與經濟的重心演變軌跡研究[J]. 中國管理科學，2012，S2:820-826

[10]王宜強，趙媛. 中國煤炭資源流源、匯地空間格局演變與內部空間差異研究[J]. 地理科學，2014，10:1153-1160.

[11]譚俊濤，張平宇. 「振興東北」前後區域經濟重心格局演變分析[J]. 地理與地理信息科學，2013，06:68-72.

作者（崇璇，趙迪斐，范瀟瀟，李剛）

公式全都跪了沒辦法。。

下載：煤炭經濟研究