中国交通能耗核心影响因素提取及预测.pdf

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第 3 0 卷 第 3 期 管 理 评 论 V o l . 3 0 , N o . 3 2 0 1 8 年 3 月 M a n a g e m e nt R e v i e w M a r . , 2 0 1 8 中 国 交 通 能 耗 核 心 影 响 因 素 提 取 及 预 测 柴 建 1邢 丽 敏 2卢 全 莹 3胡 毅 3汪 寿 阳 3 ( 1 . 西 安 电 子 科 技 大 学 经 济 与 管 理 学 院 , 西 安 710 126 ; 2 . 湖 南 大 学 工 商 管 理 学 院 , 长 沙 410 08 2 ; 3 . 中 国 科 学 院 大 学 经 济 与 管 理 学 院 , 北 京 1 00 190 ) 摘 要 随 着 我 国 工 业 化 城 镇 化 进 程 的 加 快 , 交 通 能 耗 已 连 续 多 年 位 居 各 行 业 能 源 消 耗 第 二 , 仅 次 于 工 业 用 能 , 占 总 能 耗 的 10 % - 2 0 % , 因 此 分 析 提 取 影 响 我 国 交 通 能 耗 的 主 要 因 素 , 并 预 测 交 通 运 输 能 耗 甚 是 必 要 。 本 文 首 先 利 用 贝 叶 斯 结 构 方 程 模 型 ( B SE M ) 从 经 济 活 动 总 量 、 技 术 进 步 和 交 通 运 输 结 构 三 方 面 刻 画 交 通 能 耗 各 影 响 因 素 的 作 用 机 理 。 然 后 运 用 通 径 分 析 ( P a t h ⁃ a na l y s i s ) 法 提 取 出 交 通 能 耗 的 主 要 影 响 因 素 包 括 交 通 运 输 总 周 转 量 、 城 镇 居 民 家 庭 人 均 可 支 配 收 入 、 单 位 周 转 量 能 耗 、 交 通 运 输 行 业 固 定 资 产 投 资 占 比 和 公 路 民 航 周 转 量 占 比 。 进 而 构 建 V A R 模 型 研 究 交 通 能 耗 与 各 主 要 因 素 间 的 动 态 时 滞 关 系 , 脉 冲 响 应 分 析 发 现 运 输 周 转 量 受 某 一 冲 击 后 对 交 通 能 耗 具 有 显 著 的 促 进 作 用 和 较 长 的 持 续 效 应 , 单 位 周 转 量 能 耗 这 一 指 标 对 交 通 能 耗 的 影 响 具 有 阶 段 性 , 短 期 产 生 的 “ 回 弹 效 应 ” 会 促 使 交 通 能 耗 的 增 加 , 长 期 的 技 术 进 步 效 应 会 抑 制 能 耗 增 加 , 公 路 民 航 周 转 量 占 比 对 交 通 能 耗 同 样 具 有 正 向 冲 击 效 应 。 最 后 进 行 G i bb s 抽 样 构 建 基 于 贝 叶 斯 估 计 的 B V A R 模 型 , 预 测 出 201 5 - 202 0 年 我 国 交 通 能 耗 分 别 为 4 3 393 􀆰 28 、 4 7 0 76􀆰 06 、 51 085􀆰 70 、 55 452 􀆰 3 8 、 6 0 209 􀆰 16 、 65 3 92􀆰 30 万 吨 标 准 煤 , 且 拟 合 效 果 表 明 相 对 预 测 误 差 为 2􀆰 87 % , 模 型 预 测 结 果 良 好 。 最 后 根 据 本 文 研 究 结 论 , 提 出 关 于 中 国 交 通 节 能 的 政 策 建 议 。 关 键 词 交 通 能 耗 ; 贝 叶 斯 结 构 方 程 模 型 ; 通 径 分 析 ; V A R ; B V A R 收 稿 日 期 2 0 1 6 - 0 3 - 2 9 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 ( 7 1 4 7 3 1 5 5 ) ; 陕 西 省 青 年 科 技 新 星 计 划 项 目 ( 2 0 1 6 K J X X ⁃ 1 4 ) ; 西 安 电 子 科 技 大 学 2 0 1 6 年 度 基 本 科 研 业 务 费 自 由 控 索 类 项 目 ( J B 1 6 0 6 0 3 ) 。 作 者 简 介 柴 建 , 西 安 电 子 科 技 大 学 经 济 与 管 理 学 院 教 授 , 博 士 ; 邢 丽 敏 ( 通 讯 作 者 ) , 湖 南 大 学 工 商 管 理 学 院 博 士 研 究 生 ; 卢 全 莹 , 中 国 科 学 院 大 学 经 济 与 管 理 学 院 博 士 研 究 生 ; 胡 毅 , 中 国 科 学 院 大 学 经 济 与 管 理 学 院 讲 师 , 博 士 ; 汪 寿 阳 , 中 国 科 学 院 大 学 经 济 与 管 理 学 院 教 授 , 博 士 生 导 师 。 引 言 在 近 几 年 我 国 频 现 雾 霾 天 气 的 背 景 下 , 交 通 运 输 行 业 的 节 能 减 排 问 题 已 引 起 社 会 各 界 的 广 泛 关 注 , 成 为 具 有 重 要 现 实 价 值 及 迫 切 理 论 需 求 的 科 学 问 题 。 201 4 年 环 保 部 对 中 国 9 大 重 点 城 市 空 气 中 P M 2 􀆰 5 的 来 源 解 析 发 现 机 动 车 尾 气 是 首 要 来 源 , 北 京 雾 霾 颗 粒 中 机 动 车 尾 气 占 2 2􀆰 2 % 。 改 革 开 放 以 来 , 随 着 中 国 交 通 基 础 设 施 的 极 大 改 善 和 居 民 交 通 需 求 的 大 幅 提 升 , 客 货 运 输 量 和 周 转 量 持 续 增 加 , 交 通 运 输 行 业 能 源 消 费 快 速 增 长 , 占 能 源 消 费 总 量 的 比 重 显 著 上 升 。 根 据 国 际 能 源 署 ( I E A ) 统 计 , 1990 - 2 01 2 年 , 中 国 交 通 运 输 终 端 能 源 消 费 年 均 增 长 9 􀆰 9 7 % , 是 全 社 会 终 端 能 源 消 费 平 均 增 长 率 ( 4 􀆰 43 % ) 的 2􀆰 25 倍 , 交 通 运 输 终 端 能 耗 占 总 能 耗 的 比 重 从 1 9 90 年 的 5 % 持 续 增 加 至 20 12 年 的 14 % 。 从 能 源 消 费 结 构 看 , 交 通 行 业 的 能 源 消 费 一 直 以 石 油 产 品 为 主 , 1990 - 201 2 年 平 均 占 交 通 终 端 总 能 耗 的 8 8􀆰 1 5 % , 自 20 00 年 以 来 占 交 通 终 端 总 能 耗 的 9 0 % 以 上 。 而 交 通 行 业 石 油 消 费 量 增 速 平 均 为 11 􀆰 45 % , 快 于 全 社 会 平 均 石 油 消 费 量 增 速 7􀆰 79 % 。 交 通 也 一 直 是 中 国 石 油 最 大 的 用 户 , 据 I E A 统 计 , 201 2 年 中 国 交 通 石 油 消 费 2 1 8 467 千 吨 标 准 油 , 占 当 年 全 国 终 端 石 油 消 费 的 5 1􀆰 9 3 % , 这 无 疑 加 剧 了 中 国 石 油 供 应 紧 张 、 依 赖 进 口 的 局 面 。 中 国 交 通 运 输 能 源 消 费 的 快 速 增 长 也 导 致 交 通 C O 2 排 放 量 的 增 加 。 按 照 政 府 间 气 候 变 化 委 员 会 ( I P C C ) 碳 排 放 计 算 指 南 , 汽 油 、 煤 油 、 柴 油 的 碳 排 放 系 数 分 别 为 0􀆰 553 8 、0􀆰 571 4 、0􀆰 592 1 , 而 这 三 种 能 源 品 种 分 别 是 汽 车 、 飞 机 和 火 车 的 主 要 用 能 来 源 。 按 照 世 界 银 行 数 据 库 的 统 计 , 中 国 交 通 领 域 的 C O 2 排 放 量 由 199 0 年 的2 0 2 管 理 评 论 第 3 0 卷 108􀆰 66 百 万 吨 增 至 201 1 年 的 62 3􀆰 32 百 万 吨 , 年 均 增 长 9 􀆰 19 % , 高 于 同 时 期 化 石 能 源 消 费 C O 2 排 放 6􀆰 53 % 的 年 均 增 长 速 度 , 且 占 化 石 能 源 消 费 C O 2 排 放 的 比 例 有 所 增 加 , 由 1 9 90 年 的 4 􀆰 4 % 增 加 到 20 11 年 的 7 % 。 从 交 通 运 输 方 式 看 交 通 碳 排 放 主 要 集 中 在 公 路 , 2 011 年 碳 排 放 的 78􀆰 93 % 由 公 路 产 生 。 因 此 , 推 进 结 构 性 的 节 能 减 排 是 我 国 现 阶 段 发 展 环 保 绿 色 交 通 的 关 键 。 从 能 源 安 全 和 减 少 碳 排 放 两 方 面 考 虑 , 研 究 交 通 行 业 的 能 耗 问 题 具 有 十 分 重 要 的 现 实 意 义 。 文 献 综 述 对 前 人 研 究 梳 理 发 现 , 交 通 运 输 周 转 量 、 经 济 增 长 、 交 通 运 输 结 构 ( 公 路 和 民 航 占 比 ) 是 导 致 能 源 消 耗 的 正 向 因 素 , 能 源 强 度 是 负 向 因 素 。 Z h a n g 等 [ 1 ] 运 用 对 数 平 均 迪 氏 ( L M D I ) 分 解 法 研 究 中 国 1 9 8 0 - 2 0 0 6 年 交 通 行 业 能 源 消 耗 的 影 响 因 素 , 经 L M D I 分 解 法 得 出 交 通 运 输 周 转 量 的 持 续 增 加 解 释 了 9 9 􀆰 4 3 % 的 能 耗 增 长 来 源 , 是 最 主 要 的 影 响 因 素 , 交 通 结 构 中 公 路 和 民 航 占 比 的 增 加 解 释 6 􀆰 4 6 % 的 能 耗 增 加 , 而 技 术 进 步 引 致 的 能 源 强 度 ( 单 位 周 转 量 能 耗 ) 降 低 抑 制 交 通 能 耗 增 加 ( 6 􀆰 0 8 % ) 。 J i a n g [ 2 ] 对 日 本 1 9 7 5 - 2 0 0 5 年 客 运 能 耗 运 用 改 进 的 分 解 方 法 得 到 了 类 似 的 研 究 结 果 。 C h u n g 等 [ 3 ] 同 样 发 现 周 转 量 、 交 通 结 构 和 能 源 强 度 是 交 通 能 耗 的 主 要 影 响 因 素 , 同 时 作 者 发 现 能 源 结 构 的 变 化 对 交 通 能 耗 变 化 的 影 响 并 不 显 著 。 T i w a r i 和 G u l a t i [ 4 ] 经 对 印 度 、 美 国 、 加 拿 大 、 英 国 、 法 国 、 日 本 和 中 国 交 通 能 耗 研 究 , 认 为 交 通 运 输 量 的 增 长 是 引 致 货 运 和 客 运 能 耗 的 最 主 要 因 素 , 私 人 交 通 占 比 增 加 则 是 客 运 能 耗 增 长 的 主 要 原 因 。 W u 和 X u [ 5 ] 基 于 L M D I 分 解 法 发 现 经 济 增 长 、 交 通 结 构 和 能 源 强 度 是 中 国 交 通 行 业 能 源 消 费 增 长 的 主 要 因 素 。 A z l i n a 等 [ 6 ] 也 认 为 无 论 短 期 还 是 长 期 , 经 济 增 长 ( G D P ) 是 马 来 西 亚 交 通 能 耗 和 C O 2 增 加 的 主 要 原 因 。 此 外 , X u 和 L i n [ 7 ] 利 用 2 0 0 0 - 2 0 1 2 年 中 国 3 0 个 省 份 的 面 板 数 据 , 构 建 非 参 数 可 加 回 归 模 型 , 考 察 得 出 经 济 增 长 、 城 镇 化 和 私 有 汽 车 保 有 量 是 交 通 部 门 C O 2 增 加 的 主 要 来 源 。 此 外 , 有 学 者 研 究 亚 洲 五 国 发 现 , 收 入 在 长 期 能 够 显 著 影 响 交 通 能 耗 和 C O 2 排 放 量 [ 8 ] 。 随 着 近 几 年 节 能 技 术 的 改 进 和 许 多 清 洁 能 源 政 策 的 提 出 , 对 政 策 实 施 效 应 的 研 究 相 继 涌 现 。 D e H a a n 等 [ 9 ] 认 为 混 合 动 力 机 车 政 策 的 实 施 并 不 会 产 生 回 弹 效 应 , 有 利 于 交 通 行 业 碳 排 放 的 减 少 。 然 而 A ns o n 和 T u r n e r [ 1 0 ] 经 C G E 模 型 计 算 发 现 苏 格 兰 交 通 行 业 存 在 显 著 的 回 弹 效 应 , 即 旨 在 减 少 能 源 消 耗 的 油 品 提 升 政 策 反 而 由 于 消 费 者 数 量 增 加 而 抵 消 了 燃 油 效 率 提 高 带 来 的 节 能 效 应 。 C he n 和 F a n [ 1 1 ] 采 用 20 11 年 和 201 2 年 美 国 加 利 福 尼 亚 州 的 交 通 数 据 , 通 过 随 机 规 划 模 型 预 测 出 2 013 - 2020 年 清 洁 燃 料 对 化 石 燃 料 的 替 代 对 于 碳 排 放 减 少 具 有 显 著 影 响 。 情 景 分 析 结 果 表 明 液 态 氢 取 代 燃 料 油 对 于 绿 色 航 空 的 实 现 具 有 重 要 作 用 , 有 利 于 交 通 行 业 的 节 能 减 排 [ 1 2 , 1 3 ] 。 同 时 , A h a nc h i a n 和 B i o n a [ 1 4 ] 的 情 景 分 析 发 现 马 尼 拉 实 施 欧 I V 排 放 标 准 和 提 高 燃 料 质 量 有 利 于 降 低 道 路 交 通 能 耗 和 减 少 C O 2 排 放 。 通 过 制 定 相 关 交 通 税 收 政 策 和 交 通 拥 堵 费 等 措 施 , 对 于 交 通 运 输 结 构 的 调 整 和 城 市 公 共 交 通 缓 堵 保 畅 具 有 重 要 作 用 。 H o f e r 等 [ 1 5 ] 通 过 情 景 分 析 法 得 出 美 国 航 空 公 司 如 果 按 2 % 的 税 率 征 收 碳 排 放 税 , 航 空 工 业 一 年 将 会 减 少 5 0 亿 磅 的 C O 2 排 放 量 , 但 其 中 约 1 / 3 会 被 由 于 航 运 价 格 上 涨 而 带 来 的 其 他 交 通 方 式 需 求 量 增 加 所 增 加 的 碳 排 放 量 抵 消 。 进 一 步 地 , 通 过 分 析 发 现 对 长 途 运 输 征 收 高 税 率 , 短 途 运 输 征 收 低 税 率 可 以 最 大 限 度 地 降 低 碳 排 放 量 。 也 有 学 者 分 别 就 泰 国 、 爱 尔 兰 、 以 色 列 和 欧 盟 的 碳 排 放 税 收 政 策 对 于 交 通 节 能 减 排 的 影 响 作 出 研 究 [ 1 6 - 1 9 ] 。 然 而 , 魏 庆 琦 等 [ 2 0 ] 认 为 我 国 现 在 正 处 于 交 通 能 耗 库 兹 涅 茨 曲 线 的 左 端 , 靠 征 收 资 源 环 境 税 无 法 实 现 交 通 运 输 碳 排 放 强 度 的 降 低 。 Y i n 和 C he n 等 [ 2 1 ] 建 立 复 杂 的 全 球 变 化 评 估 模 型 ( g l o b a l c ha ng e a s ⁃ s e s s m e nt m o de l , G C A M ) 模 型 , 综 合 考 虑 各 方 面 因 素 认 为 中 国 实 施 碳 税 政 策 会 抑 制 交 通 能 耗 和 碳 排 放 但 在 客 运 方 面 不 显 著 。 综 上 , 国 内 外 学 者 普 遍 认 为 影 响 交 通 行 业 能 源 消 费 的 因 素 主 要 包 括 宏 观 经 济 发 展 水 平 G D P 、 城 镇 化 率 、 居 民 收 入 ; 交 通 发 展 因 素 交 通 需 求 量 ( 客 货 运 输 周 转 量 ) 、 交 通 运 输 结 构 , 如 公 路 民 航 占 比 及 私 家 车 数 量 占 比 ; 能 源 政 策 因 素 能 源 价 格 、 燃 料 品 质 提 升 带 来 的 能 源 强 度 下 降 、 欧 I V 排 放 标 准 、 碳 税 政 策 等 。 城 镇 化 率 对 交 通 能 耗 的 影 响 体 现 在 城 乡 居 民 在 交 通 取 向 、 能 源 消 费 品 种 、 用 能 观 念 及 用 能 习 惯 的 差 异 , 生 活 水 平 的 高 低 直 接 影 响 人 们 出 行 方 式 的 选 择 、 出 行 率 的 变 化 ; 经 济 发 展 目 标 及 产 业 结 构 的 变 化 是 影 响 能 源 需 求 总 量 以 及 能 源第 3 期 柴 建 , 等 中 国 交 通 能 耗 核 心 影 响 因 素 提 取 及 预 测 2 0 3 构 成 变 化 的 敏 感 性 因 子 。 能 源 价 格 和 能 源 税 收 对 中 国 交 通 能 耗 需 求 影 响 并 不 显 著 , 因 此 本 文 未 考 虑 这 两 种 因 素 。 然 而 , 问 题 在 于 这 些 因 素 之 间 可 能 存 在 内 生 联 系 , 如 国 内 生 产 总 值 G D P 的 增 长 将 推 动 城 市 道 路 基 础 设 施 的 建 设 , 进 而 推 动 全 国 交 通 道 路 干 线 长 度 的 增 加 , 同 时 由 于 居 民 收 入 增 长 带 来 的 出 行 需 求 增 加 将 会 使 得 客 运 和 货 运 周 转 量 大 幅 提 升 。 因 此 , 必 须 首 先 对 各 影 响 因 素 进 行 筛 选 , 提 取 出 有 代 表 性 的 、 抓 住 主 要 信 息 量 的 因 素 。 通 径 分 析 法 ( P a t h ⁃ a n a l y s i s ) 是 筛 选 重 要 因 素 的 有 效 科 学 方 法 , 因 此 本 文 拟 运 用 这 种 方 法 提 取 影 响 中 国 交 通 能 耗 的 关 键 因 素 。 国 内 外 学 者 已 尝 试 运 用 多 种 方 法 预 测 交 通 部 门 的 节 能 减 排 潜 力 , 代 表 性 研 究 方 法 包 括 情 景 分 析 法 [ 2 2 - 2 6 ] 、 神 经 网 络 法 [ 2 7 ] 、 系 统 动 力 学 方 法 [ 2 8 ] 。 通 过 对 历 史 文 献 的 回 顾 研 究 , 以 往 对 于 交 通 能 耗 的 预 测 多 是 基 于 各 种 假 设 的 情 景 分 析 法 , 本 文 旨 在 通 过 P a t h ⁃ A n a l y s i s 提 取 影 响 交 通 能 源 消 耗 的 主 要 因 素 , 然 后 构 建 预 测 精 度 良 好 [ 2 9 , 3 0 ] 的 B V A R 多 变 量 模 型 , 预 测 中 国 交 通 运 输 能 耗 。 交 通 能 耗 影 响 因 素 机 理 分 析 结 构 方 程 模 型 是 一 种 融 合 因 素 分 析 和 路 径 分 析 的 多 元 统 计 技 术 , 适 用 于 多 变 量 之 间 交 互 关 系 的 定 量 研 究 。 国 内 学 者 多 将 结 构 方 程 模 型 应 用 于 企 业 管 理 、 供 应 链 管 理 [ 3 1 ] 等 方 面 , 如 胡 海 青 和 李 浩 [ 3 2 ] 基 于 39 6 份 问 卷 数 据 构 建 结 构 方 程 模 型 分 析 孵 化 器 领 导 力 对 孵 化 网 络 绩 效 的 影 响 机 理 。 本 文 运 用 贝 叶 斯 估 计 方 法 推 广 了 结 构 方 程 模 型 在 交 通 领 域 的 应 用 。 基 本 的 结 构 方 程 模 型 包 括 测 量 方 程 和 结 构 方 程 两 部 分 , 其 中 , 测 量 方 程 用 来 表 示 潜 在 变 量 与 观 测 指 标 之 间 的 关 系 , 结 构 方 程 表 示 潜 在 内 生 变 量 和 潜 在 外 生 变 量 之 间 的 关 系 。 根 据 文 献 综 述 部 分 关 于 交 通 能 耗 影 响 因 素 的 分 析 , 首 先 构 建 表 示 各 潜 变 量 关 系 的 概 念 模 型 , 并 以 此 概 念 模 型 作 为 结 构 方 程 模 型 的 初 始 框 架 。 基 本 的 研 究 假 设 如 下 ① 经 济 活 动 总 量 → 交 通 能 耗 经 济 活 动 总 量 扩 大 将 促 使 交 通 能 耗 增 加 。 经 文 献 梳 理 , 本 文 经 济 活 动 总 量 涵 盖 交 通 运 输 周 转 量 、 城 镇 居 民 家 庭 人 均 可 支 配 收 入 、 城 镇 人 口 比 重 三 个 指 标 。 城 镇 居 民 家 庭 人 均 可 支 配 收 入 的 增 加 通 过 刺 激 居 民 出 行 需 求 和 产 品 需 求 促 进 客 货 周 转 量 的 增 加 ; 城 镇 人 口 比 重 的 增 加 产 生 了 城 镇 建 设 规 模 扩 张 的 需 求 , 而 交 通 基 础 设 施 建 设 会 促 进 交 通 需 求 的 增 加 , 交 通 需 求 的 增 加 则 会 产 生 更 多 的 交 通 耗 能 。 ② 技 术 进 步 → 交 通 能 耗 交 通 行 业 的 技 术 进 步 , 将 抑 制 交 通 能 耗 的 增 加 。 交 通 技 术 进 步 涉 及 燃 油 品 质 提 升 、 燃 料 替 代 、 交 通 工 具 发 展 等 多 方 面 。 本 文 用 单 位 周 转 量 能 耗 表 示 能 源 强 度 , 单 位 周 转 量 能 耗 越 低 , 代 表 技 术 水 平 越 高 , 越 有 助 于 抑 制 交 通 能 耗 增 加 。 交 通 行 业 固 定 资 产 投 资 比 重 和 研 究 与 开 发 机 构 课 题 数 代 表 了 交 通 运 输 行 业 的 技 术 和 科 研 经 费 的 投 入 水 平 , 该 值 越 大 , 可 以 认 为 所 产 生 的 技 术 溢 出 效 应 越 强 , 越 有 利 于 交 通 节 能 减 耗 。 ③ 交 通 结 构 → 交 通 能 耗 高 耗 能 交 通 方 式 占 比 的 增 加 , 将 促 使 交 通 能 耗 增 加 。 据 I E A 统 计 , 自 200 0 年 以 来 , 石 油 一 直 占 中 国 交 通 终 端 能 耗 9 0 % 以 上 , 而 中 国 约 3 / 4 的 交 通 能 耗 集 中 在 公 路 。 因 此 , 结 合 前 人 研 究 认 为 公 路 民 航 运 输 周 转 量 占 比 的 提 高 将 促 使 交 通 能 耗 的 增 加 。 ④ 技 术 进 步 → 经 济 活 动 总 量 交 通 运 输 行 业 的 投 资 以 及 科 研 、 技 术 投 入 增 加 所 带 来 的 技 术 进 步 , 使 得 交 通 运 输 变 得 更 加 安 全 可 靠 、 经 济 高 效 、 便 捷 舒 适 , 促 进 了 交 通 需 求 的 增 加 。 ⑤ 技 术 进 步 → 交 通 结 构 技 术 进 步 在 一 定 时 期 将 会 促 使 交 通 运 输 结 构 的 调 整 。 当 加 大 城 市 地 铁 , 城 际 高 铁 在 交 通 固 定 资 产 投 资 中 的 比 重 时 , 这 在 一 定 程 度 会 挤 出 城 市 私 家 车 、 民 航 等 交 通 运 输 方 式 。 ⑥ 交 通 结 构 → 经 济 活 动 总 量 交 通 运 输 结 构 的 变 化 将 导 致 不 同 交 通 运 输 方 式 交 通 需 求 发 生 变 化 。 根 据 数 据 可 得 性 , 本 文 选 取 1 9 9 0 - 2 0 1 3 年 数 据 进 行 分 析 , 据 I E A 统 计 , 石 油 消 费 占 中 国 交 通 终 端 能 源 消 费 的 9 0 % 以 上 , 而 汽 油 和 石 油 消 费 占 据 石 油 消 费 总 量 的 9 0 % 以 上 , 因 此 以 中 国 交 通 运 输 终 端 汽 油 和 柴 油 消 费 两 个 指 标 衡 量 交 通 能 耗 。 表 1 列 出 结 构 方 程 模 型 分 析 交 通 能 耗 影 响 因 素 机 理 时 涉 及 的 指 标 变 量 。 参 照 李 锡 钦 [ 3 3 ] 对 于 贝 叶 斯 结 构 方 程 模 型 原 理 的 介 绍 , 结 合 概 念 模 型 及 各 数 据 指 标 , 测 量 方 程 设 定 为 y i = Λ ω i + ε i , 其 中 , ω i = η i , ξ i 1 , ξ i 2 , ξ i 3 T ~ N ( 0 , Φ ) , ε i ~ N [ 0 , Ψ ε ] , Ψ ε 是 对 角 元 素 为 ψ ε k 的 对 角 矩 阵 , 并 且 ω i 和 ε i 独 立 。 且2 0 4 管 理 评 论 第 3 0 卷 表 1 贝 叶 斯 结 构 方 程 模 型 各 潜 变 量 及 对 应 观 测 指 标 潜 变 量 观 测 指 标 交 通 运 输 终 端 能 耗 汽 油 终 端 消 费 量 ( 万 吨 标 准 煤 ) x 1 ( 万 吨 标 准 煤 ) 柴 油 终 端 消 费 量 ( 万 吨 标 准 煤 ) x 2 交 通 运 输 换 算 总 周 转 量 ( 亿 吨 公 里 ) x 3 经 济 活 动 总 量 城 镇 居 民 家 庭 人 均 可 支 配 收 入 ( 元 ) x 4 城 镇 人 口 比 重 x 5 单 位 周 转 量 能 耗 ( 万 吨 标 准 煤 / 亿 吨 公 里 ) x 6 技 术 进 步 研 究 与 开 发 机 构 课 题 数 ( 件 ) x 7 交 通 运 输 行 业 固 定 资 产 投 资 占 全 社 会 固 定 资 产 投 资 比 重 x 8 石 油 终 端 消 费 占 比 x 9 交 通 运 输 结 构 公 路 民 航 周 转 量 占 比 私 人 汽 车 拥 有 量 占 民 用 汽 车 拥 有 量 比 重 x 1 0 x 1 1 注 交 通 运 输 行 业 汽 油 、 柴 油 终 端 消 费 量 数 据 来 源 为 I E A ; 交 通 运 输 周 转 量 、 城 镇 居 民 家 庭 人 均 可 支 配 收 入 、 城 镇 人 口 比 重 、 固 定 资 产 投 资 、 私 人 汽 车 拥 有 量 及 相 关 数 据 来 源 为 国 家 统 计 局 ; 交 通 行 业 研 究 与 开 发 机 构 课 题 数 数 据 来 源 为 1 9 9 1 - 2 0 1 4 年 中 国 科 技 统 计 年 鉴 。 Λ T = 1 λ 2 , 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 λ 4 , 2 λ 5 , 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 λ 7 , 3 λ 8 , 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 λ 1 0 , 4 λ 1 1 , 4 é ë ê ê ê ê ê ê ù û ú ú ú ú ú ú结 构 方 程 为 η i = γ 1 ξ 1 + γ 2 ξ 2 + γ 3 ξ 3 + δ i , 其 中 ξ i = ξ i 1 , ξ i 2 , ξ i 3 T ~ N ( 0 , Φ ) , δ i ~ N ( 0 , ψ δ ) , 并 且 ξ i 和 δ i 独 立 。 令 Λ T k 表 示 Λ 的 第 k 行 , k = 1 , . . . , 1 1 。 在 贝 叶 斯 估 计 中 , 根 据 Shi 和 L e e [ 3 4 ] , Z h u 和 S i k ⁃ Y um [ 3 5 ] 以 及 So ng 和 L e e [ 3 6 ] , 使 用 如 下 给 定 超 参 数 值 的 共 轭 先 验 分 布 。 Φ - 1 = D W 3 ( B , 10 ) , ψ - 1 ε k = D G a m m a [ 6 , 1 0 ] , Λ k = D N [ 0 . 8 , 4 ψ ε k I ] , ψ - 1 δ = D G a m m a [ 6 , 1 0 ] , Γ = D N [ M , ψ δ I ] B = 2 - 1 0 - 1 2 - 1 0 - 1 2 é ë ê ê ê ê ù û ú ú ú ú , M = 0 . 5 - 0 . 5 0 . 5 é ë ê ê ê ê ù û ú ú ú ú 其 中 I 是 相 应 维 数 的 单 位 矩 阵 。 在 利 用 W i nbu g s 软 件 构 建 结 构 方 程 模 型 时 , 需 要 设 定 每 一 潜 变 量 的 基 准 观 测 指 标 以 最 大 程 度 代 表 该 潜 变 量 ,基 准 观 测 指 标 的 估 计 系 数 为 1 。 经 甄 选 , 本 文 设 定 汽 油 终 端 消 费 量 ( x 1 ) 、 交 通 运 输 换 算 总 周 转 量 ( x 3 ) 、 单 位 周 转 量 能 耗 ( x 6 ) 、 石 油 终 端 消 费 占 比 ( x 9 ) 为 各 潜 变 量 的 基 准 观 测 指 标 。 将 标 准 化 处 理 后 的 数 据 代 入 上 述 结 构 方 程 模 型 进 行 贝 叶 斯 估 计 , 算 法 在 100 0 次 迭 代 以 内 收 敛 。 在 进 行 参 数 估 计 时 , 舍 弃 前 300 0 次 的 迭 代 , 利 用 收 敛 后 的 70 0 0 个 样 本 得 到 贝 叶 斯 估 计 结 果 , 据 此 作 图 描 述 交 通 能 耗 影 响 因 素 机 理 分 析 的 路 径 图 , 如 图 1 。 ( 1 ) 考 虑 交 通 能 耗 的 直 接 影 响 效 应 。 三 个 潜 变 量 对 应 参 数 估 计 值 为 γ 1 = 0􀆰 6945 、 γ 2 = - 0􀆰 61 36 和 γ 3 = 0 􀆰 624 7 , 分 别 代 表 经 济 活 动 总 量 、 技 术 进 步 和 交 通 运 输 结 构 变 化 对 交 通 终 端 能 耗 的 直 接 影 响 大 小 。 经 济 活 动 总 量 对 交 通 能 耗 的 直 接 影 响 最 大 , 即 以 交 通 运 输 周 转 量 表 示 的 交 通 运 输 需 求 持 续 扩 张 是 交 通 能 耗 增 加 的 主 要 来 源 , 而 技 术 进 步 是 抑 制 交 通 能 耗 的 主 要 因 素 。 交 通 运 输 结 构 的 估 计 系 数 为 正 ( 0 􀆰 6 247 ) , 表 示 交 通 运 输 结 构 的 指 标 包 括 石 油 消 费 占 比 ( 能 源 消 费 结 构 ) 、 公 路 民 航 周 转 量 占 比 ( 城 际 交 通 运 输 结 构 ) 、 私 人 汽 车 占 比 ( 城 市 交 通 结 构 ) 。 近 年 来 交 通 结 构 性 节 能 减 排 受 到 高 度 重 视 , 总 的 来 说 包 括 三 方 面 , 在 可 实 施 范 围 之 内 , 能 源 消 费 结 构 方 面 推 广 以 电 、 气 代 替 汽 油 、 柴 油 , 城 际 交 通 运 输 结 构 方 面 , 以 铁 路 ( 包 括 普 通 铁 路 和 高 速 铁 路 ) 客 运 代 替 公 路 客 运 , 以 船 舶 和 铁 路 货 运 代 替 公 路 货 运 , 在 城 市 交 通 方 面 , 以 公 共 交 通 ( 包 括 公 共 汽 车 和 地 铁 等 ) 代 替 私 家 车 出 行 。 当 然 , 要 实 现 以 上 交 通 运 输 结 构 的 转 变 仍 然 任 重 道 远 , 还 需 技 术 进 步 的 持 续 大 力 支 持 , 以 减 小 清 洁 能 源 使 用 带 来 的 费 用 成 本 和 时 间 成 本 的 增 加 , 还 需 统 筹 各 种 运 输 方 式 协 调 发 展 , 通 过 不 同 运 输 距 离 的 差 异 化 合 理 分 配 各 种 运 输 方 式 的 分 担 率 , 最 大 限 度 地 兼 顾 运 输 效 率 和 节 能 减 排 。 ( 2 ) 考 虑 交 通 能 耗 的 间 接 影 响 效 应 。 间 接 影 响 的 大 小 通 过 潜 变 量 间 的 相 关 系 数 与 直 接 影 响 系 数 的 乘 积 来 衡 量 。 技 术 进 步 分 别 通 过 经 济 活 动 总 量 和 交 通 结 构 的 改 变 对 交 通 能 耗 产 生 间 接 影 响 , 经 计 算 , 技 术 进 步 对 交 通 能 耗 的 间 接 影 响 大 小 为 - 1 􀆰 31 62 ,第 3 期 柴 建 , 等 中 国 交 通 能 耗 核 心 影 响 因 素 提 取 及 预 测 2 0 5 其 中 通 过 经 济 活 动 总 量 产 生 的 间 接 影 响 大 小 为 - 0􀆰 69 39 , 通 过 交 通 运 输 结 构 产 生 的 间 接 影 响 大 小 为 - 0 􀆰 62 23 。 交 通 运 输 结 构 通 过 经 济 活 动 总 量 对 交 通 能 耗 的 间 接 影 响 为 0􀆰 691 4 。 ( 3 ) 考 虑 综 合 影 响 效 应 。 将 直 接 影 响 效 应 与 间 接 影 响 效 应 相 加 为 综 合 影 响 效 应 , 计 算 可 得 经 济 活 动 总 量 的 综 合 影 响 效 应 为 0􀆰 6 945 , 技 术 进 步 的 综 合 影 响 效 应 为 - 1􀆰 9 298 , 交 通 运 输 结 构 的 综 合 影 响 效 应 为 1􀆰 316 1 。 可 见 当 考 虑 到 潜 变 量 之 间 相 互 作 用 而 产 生 的 间 接 影 响 时 技 术 进 步 成 为 了 影 响 交 通 能 耗 最 主 要 的 因 素 。 图 1 中 国 交 通 能 耗 结 构 方 程 模 型 的 路 径 图 及 参 数 贝 叶 斯 估 计 交 通 能 耗 核 心 影 响 因 素 提 取 如 果 将 上 文 所 选 经 济 活 动 总 量 、 技 术 进 步 和 交 通 运 输 结 构 共 9 个 指 标 全 放 入 模 型 进 行 估 计 , 那 么 模 型 的 复 杂 度 将 会 非 常 之 高 , 且 各 指 标 之 间 可 能 存 在 的 高 度 相 关 性 将 会 影 响 模 型 估 计 结 果 。 因 此 , 应 从 众 多 影 响 因 素 中 进 行 科 学 的 筛 选 , 找 出 有 代 表 性 的 、 抓 住 主 要 信 息 量 的 因 素 。 基 于 这 种 需 求 , 本 文 将 利 用 S e w a l l W r i g ht 于 1921 年 提 出 来 的 一 种 多 元 统 计 技 术 通 径 分 析 法 来 筛 选 因 素 。 通 径 分 析 是 简 单 相 关 分 析 的 继 续 , 在 多 元 回 归 的 基 础 上 将 相 关 系 数 加 以 分 解 , 通
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