思想是根据信息的共性，降低变量的维度。对锅炉分布进行主成分分析，主要目的是为了将多个城区根据锅炉的数量划分为几个主变量，用每个主变量来代表具有相同锅炉分布信息的城区，进而观察锅炉数量分布与城区之间的关系。

由主成分分析结果中的“解释的总方差”，如表2所示可以看到在“初始特征值”中只有两个特征值是大于1的，所以SPSS只选择了前两个主成分，因为如果特征值小于1，这就意味着提取的主成分还不如直接采取原来的变量进行分析，所以提取公因子的时候必须要求初始特征值大于1。在表2中，从“提取的平方和载入”一栏中可以看到第一主成分的贡献率是79%以上，第二个主成分的贡献率是20%左右，前两个主成分的累计贡献率为99.88%。所以，选取前两个主成分已经足够代表原来的变量，已经涵盖了原变量的全部信息。在主成分分析结果中的“公因子”，如表3所示可以看到各个地区变量当中所含的原始信息能够被所提取的公因子解释的程度都在95%以上，所以SPSS提取的两个主成分公因子的解释能力是很强的，能够很好地概括其它地区原变量的解释信息。在主成分检验结果中由横轴主成分和纵轴特征值的“碎石图”中，也可以很直观地看到只有前两个主成分的特征值是大于1的。综上所述，在主成分分析中，同种类锅炉的分布城区可以分为两个主成分变量，即假设H2不成立，原假设的对立假设成立，相同种类燃料的锅炉存在聚类现象，在此基础上再对锅炉进行聚类分析。

在上述主成分分析的基础之上，将多个城区划分为两个主成分变量，再根据城市的具体得分对城市区域进行分类，即聚类分析。层次聚类分析是聚类分析的一种，是目前使用最多的一种聚类方法，先将每一个样本看作一类，然后逐渐合并，直至合并为一类的一种合并法。在层次聚类的“统计量”中，设置聚类成员的方案范围为2到4，我们可以得到如图3聚类分析树状图。从结果中的树状图和群集成员可以看到当城区分为两类时，第一类成员包括，市内六区、四个环城区中的三个和二区三县中的四个；第二类包括滨海新区、环城区中的西青区和二区三县中的武清区。当城区分为三类时，第一类包括二区三县中的宝坻区、蓟县和静海县以及四个环城区域中的北辰区和津南区；第二类包括滨海新区、武清区和西青区；第三类包括市内六区、东丽区和宁河县。当城区划分为四类时，第一类分区和第三类分区与划分为三类城区中的第一类和第三类相同，只是将第二类城区划分为两类，分别属于第二城区（滨海新区）和第四类城区（武清区和西青区）。

因此，根据聚类分析结果可以得到市内六区具有明显的同质性，属于同一分区；四个环城区和二区三县交错分属一类或者两类；滨海新区单独属于一类或与除市内六区外的其它城区相互交错。

2.4 锅炉用途的假设检验

同样，由于不同用途的锅炉数量总体分布情况不能确定，因此，对不同用途的锅炉分布情况使用非参数检验中的检验来进行验证。从检验结果中可以看到有效处理数据是6889个，且全部为有效数据无任何缺失值。由表4卡方检验可以看到检验的结果是非常显著的，远远小于显著性水平0.05，说明不同燃料的锅炉在用途方面确实存在着显著的差别，因此拒绝原假设H3，接受其对立假设，即不同用途的锅炉与燃料种类之间存在显著关系。

在图4锅炉用途条形图中，可以直观具体地看到不同用途的锅炉使用到的燃料情况。采暖用锅炉和生产用锅炉主要使用的是煤炭和燃气锅炉，其中煤炭使用的数量远远大于燃气类锅炉使用的数量，占其3倍左右，同时其他三种用途使用到的锅炉数量非常少。在锅炉燃料的使用情况方面从高到低依次是煤炭锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉，电锅炉、生物燃料、垃圾和其他类锅炉在使用方面微不足道。

3 对策和建议

3.1 锅炉的构成结构，增加燃气锅炉的使用

针对假设H1，经过Pearson卡方检验的分析，可以看到不同种类燃料的锅炉分布与天津市城区划分存在着明显的相关关系。

首先，天然气和燃油类锅炉主要分布在市内六区，但是市内部分城区（如河北区、河东区、河西区和南开区）还存在2%左右的燃煤类锅炉。由于市内六区是城市居民主要的生活场所，为了改善市内空气质量，给居民创造一个良好的生活环境，因此应尽快将市内的燃煤类锅炉改成燃气类锅炉。

其次，煤炭类锅炉主要分布在滨海新区、二区三县和四个环城区域，但是天津市燃煤锅炉数占到总锅炉数量的76%，燃气类锅炉数占到天津市总锅炉数量的21%。因此，要从根本上改变天津市的空气质量，减少“雾霾”天气的发生概率，就必须整体上降低煤炭类锅炉数量，增大燃气类锅炉的比重。

最后，其他燃料类锅炉仅仅占总锅炉的3%，虽然燃气类锅炉具有占地面积少、排放污染少的优点，但是由于我国燃气源也存在一定的限制，因此为相应国家“十二五”规划的节能减排要求，应积极鼓励技术创新，加大其他清洁能源燃料的开发与普及应用，并且提升对煤炭的清洁利用，把煤炭对环境的负面效应降低下去。

3.2 不同城区实行差别化的收费政策

由假设H2可知，同种类燃料的锅炉存在集聚效应，天津市周边城区主要分布着燃煤类锅炉；市内六区（和平区、河北区、河东区、河西区、红桥区和南开区）主要分布燃气类锅炉和少数的燃油类锅炉。自2014年起天津市实施高标准的差别收费政策，针对二氧化硫、氮氧化物、氨氮、化学需氧量4种主要污染物排污费在全国首创实行按10%差别收费政策的征收标准，以经济的手段鼓励企业减量排放，推进环境保护与资源能源的节约和有效利用。今年5月天津市把差别化的收费政策延扩至烟尘和粉尘污染物，以鼓励低标准的排放，下一步天津市还将针对挥发性有机物制定排污收费标准，以增强企业的减排积极性。由于锅炉在城市中的分布存在集聚效应，而不同城区排污的机会成本有显著差别，如同样的污染物量在市内六区排污的成本将远远高于城市周边的排污成本。因此，可以针对相同的污染物在不同的城市片区征收差别化的收费政策，鼓励企业的节能减排行为，为城市居民创造一个适宜的居住环境。

3.3 调整产业结构，促进经济结构转变

由假设H3可知，不同用途的锅炉和锅炉的燃料之间存在着显著的相关关系，采暖用锅炉和生产用锅炉主要使用的是煤炭和燃气锅炉，其中煤炭使用的数量远远大于燃气类锅炉使用的数量，占其3倍左右，主要供生产使用。为了减少煤炭锅炉的使用，应减少对煤炭锅炉需求的高耗能企业，从根本上改变对锅炉的需求。

目前在城市的发展过程中，为了单独追求经济效益和绩效，使得城市的产业结构发展不平衡，工业比重比较高，第三产业偏低，且工业特别是高耗能、高排放的行业增长仍然过快。市场需求决定供应，为了改变供应结构，应先改变市场的需求，这才是节能减排的工作关键。因此，为了从根本上减少对能源的消耗，应该调整产业结构，促进城市经济结构的转变，实现资源、环境与经济社会协调发展。对于耗能高、技术落后的设备强制实施淘汰，鼓励生产工艺和设备的更新换代，在城市中大力发展能耗低、污染少，高附加值和高技术含量的现代服务业和先进制造业。

3.4 结论与展望

本文主要研究了不同种类的锅炉分布与天津市不同城区之间的关系，在用SPSS数据分析的基础上证实了三个结论：首先，天津市不同种类的锅炉分布与城市区域之间存在着显著的相关关系，且以煤炭和燃气类锅炉为主；其次，在显著相关关系结论的基础上，通过主成分分析和聚类分析证实了不同种类的锅炉在城区中的具体分布，即燃气类锅炉和少数燃油类锅炉主要分布在市内六区，燃煤类锅炉主要分布在滨海新区和天津市周边；最后，证实了不同用途的锅炉与不同种类燃料的锅炉之间存在着显著相关关系，即煤炭和燃气类锅炉主要供应生产和采暖。以上研究结论不仅为天津市不同地区实行差别化节能减排的政策提供依据，也为强制淘汰耗能高、污染大的企业或相关设备提供决策支撑。但是本文没有对锅炉消耗的各种能源数量和锅炉的污染物排放量进行具体的统计，在未来的研究中将会继续对不同锅炉的能源消耗量和污染物的排放量占城市消耗总能源和排放的总污染物的比重进行研究。

注释：

①当需要热水锅炉容量与蒸汽锅炉容量相加时，二者之间的换算关系是：0.7兆瓦=1蒸吨/小时。

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