气候变化、电力消耗以及中国贫困地区的家庭

《Energy Economics》：Climate change, electricity consumption, and households in impoverished areas in China

用电量与温度关系的区域异质性研究揭示，贫困县家庭呈现平缓的U型温度响应曲线，收入约束通过限制冷暖设备使用主导机制，城乡差异中需求侧因素更为关键。

　　

陈 Zhao|谢伦宇|张新怡

中国人民大学应用经济学院，北京 100872，中国

摘要

利用电力进行制冷和供暖对于家庭适应气候变化至关重要，但这种消费同时也可能加剧气候变化。尽管已有大量文献记录了家庭温度与电力消费之间的响应关系，但大多数研究集中在发达国家。关于发展中国家的情况，尤其是低收入家庭，了解甚少。这些家庭对气候变化更为脆弱，同时在电力需求方面具有巨大潜力。本文利用中国贫困地区新县的高频家庭用电数据，研究了家庭电力消费对温度变化的响应情况。我们发现，响应曲线呈现出U形，与发达国家观察到的类似，但较为平缓，表明发展中国家的家庭对气候变化的敏感度较低。考虑到主要差异可能源于收入限制和城市化程度，我们进行了机制分析，并将结果与中国最发达的地区之一浙江省的数据进行了比较。分析显示，在新县，收入主要通过限制空调和供暖设备的使用来影响温度响应。虽然更好的城市基础设施部分解释了城乡之间的温度响应差异，但需求侧的限制似乎起着更重要的作用。这些发现强调了在制定气候和能源政策时纳入区域和社会经济异质性的重要性。

引言

电力消费是适应气候变化的重要方式（Allen等人，2016；Auffhammer和Aroonruengsawat，2011；Fan等人，2019）。然而，电力消费也会产生温室气体排放，从而加剧气候变化（Ou等人，2011；Solomon等人，2010）。为了打破这一恶性循环，了解温度变化对电力消费的影响非常重要。因此，已有大量相关研究（例如，Auffhammer，2022；Biddle，2008；Chen等人，2017；Sailor和Mu?oz，1997；Sailor和Pavlova，2003）。然而，由于数据可用性的限制，大多数研究集中在发达国家。本文利用独特的高频家庭用电数据，研究了中国这个最大的新兴经济体之一、也是全球主要电力消费国的贫困地区的家庭温度响应曲线。

发展中国家，尤其是其中的低收入家庭，需要得到更多关注，因为气候变化可能会加剧家庭能源贫困的发病率和强度，这是发展中国家的一个突出问题（Wu等人，2025）。低收入家庭往往无法负担清洁高效的能源，主要依赖廉价但污染严重的生物质燃料。他们在制冷和供暖设备上的拥有和使用也非常有限。这些限制在极端温度下增加了低收入家庭的不适，并带来健康风险（Dell等人，2014）。

发展中国家的低收入家庭对气候变化尤为脆弱，适应能力有限（Hallegatte和Rozenberg，2017；Hsiang等人，2017；Zhang等人，2020），这加剧了环境不平等（Paglialunga等人，2022）。研究他们的温度响应曲线有助于了解适应行为的差异和气候变化后果，从而支持制定包容性和有效的气候适应策略。

我们还应关注发展中国家的电力响应，因为随着经济增长，这些地区的电力消费将成为全球能源消费增长的主要贡献者（Gertler等人，2016）。在设计可再生能源项目和能效计划时，需要考虑这些地区的独特能源消费模式（Herrerias等人，2017）。关注发展中国家不仅有助于未来气候变化和经济增长背景下的电网规划，而且在确保公平和可持续的能源转型中也起着关键作用（Bazilian等人，2011）。

与国际文献类似，现有关于中国的研究主要集中在上海和浙江等相对发达的地区（例如，Cui等人，2023；Li等人，2019；Zhang等人，2020）。本文通过研究中国一个贫困内陆地区的家庭温度与电力消费关系，并将其与最发达的省份进行对比，填补了这一空白。利用高频家庭用电数据和计量经济模型，我们发现尽管贫困地区的家庭也显示出U形的温度-电力响应曲线，但比发达国家观察到的更为平缓。我们进一步发现，虽然收入在发展中国家和发达国家都显著影响温度响应，但其背后的机制有所不同。在贫困地区，收入主要通过影响供暖设备和居住面积来发挥作用，反映了预算限制和利用电器的能力有限。而在发达省份，收入主要影响空调的高强度使用，这是在空调普及率已经很高的背景下。此外，城乡差异显著影响温度响应。尽管基础设施差异部分解释了区域间的差异，但需求侧的限制似乎起着更决定性的作用，考虑到中国普遍较高的电力供应水平。

本文对文献做出了三项贡献。首先，它提供了关于发展中国家中低收入家庭温度-电力响应曲线的新实证证据，这一群体在以往研究中被忽视较多。其次，通过对中国一个贫困县和一个发达省份的系统性比较，我们展示了收入限制如何通过不同的机制影响气候适应。特别是，我们区分了电器拥有、使用强度和住房特征在塑造收入驱动的温度响应差异中的作用。我们进一步探讨了城乡差异的影响，并评估了基础设施的作用。第三，通过模拟气候变化情景下的未来电力消费，我们量化了欠发达地区的电力需求增长潜力。这为电力电网投资规划提供了宝贵见解，这是应对气候变化的关键适应基础设施。

本文的其余部分安排如下：第2节回顾相关文献；第3节介绍分析的概念框架；第4节描述数据并展示家庭电力消费对极端温度的响应的图形证据；第5节介绍温度响应函数的实证规范，并对新县的温度响应进行实证分析；第6节与中国最发达的省份浙江进行比较分析；第7节模拟气候变化情景下的家庭电力消费；第8节总结政策含义。

文献综述

关于发达国家温度响应的研究很多。许多研究估计了温度响应曲线，并发现极端天气下的响应更高（例如，Auffhammer和Aroonruengsawat，2011；Considine，2000；Deschenes和Greenstone，2011；Franco和Sanstad，2008；Sailor和Mu?oz，1997）。从长期来看，气候变化导致空调采用率增加和电力消费增加（例如，Biddle，2008；Sailor和Pavlova，2003）。短期内

概念框架

在本节中，我们结合理论基础来理解高收入群体与中低收入群体之间温度响应函数的差异。我们关注短期效应，假设适应性电器的拥有量是固定的。

假设一个家庭的可支配收入为$I$。该家庭从已经拥有的适应性电器$X_{}$和其他消费$C$中获得效用$u$。我们假设这些消费带来的效用

数据

在本节中，我们描述了用于中国河南省新县的数据集。关于浙江省的数据集可以参考Cui等人（2023）的研究。我们选择新县进行研究，是因为该地区有高频细粒度电力消费数据，能够代表中国贫困地区的状况，且具有典型的天气条件（有关新县代表性的更多细节，请参见附录1）。我们选择浙江省作为对比地区，因为

实证分析

在本节中，我们使用正式的计量经济模型来量化温度响应函数，这一函数在上一节中已有定性描述。首先介绍实证模型，然后估计总体基线温度响应。最后，我们探讨收入和城乡差异在塑造温度响应中的作用以及其背后的机制。

发展中国家的温度响应与发达国家的有何不同

在上一节中，我们研究了收入和城乡差距对温度响应的影响，并探讨了贫困地区的背后机制。在本节中，我们评估这些机制在发达省份是否同样适用。具体来说，我们将相同的分析应用于中国最发达的省份之一浙江。这种比较有助于突出发展中国家和发达国家之间的系统差异，并证明

模拟

在本节中，利用之前分析的估计结果，根据之前的模型和气候变化情景SSP2–4.5及SSP5–8.5，我们模拟了2090–2099年新县的未来居民电力消费。我们考虑了仅考虑气候变化的情景，以及考虑气候变化和城市化及收入增长的情景。

结论

面对气候变化，家庭通常会采用制冷和供暖设备，从而导致更多的电力消费。然而，由于预算限制，低收入家庭对这些变化尤为脆弱。同时，这些家庭在电力消费方面具有巨大潜力，但由于数据限制，他们在以往的研究中被忽视了。本文利用高频电力消费数据和家庭调查数据，估计了电力

CRediT作者贡献声明

陈 Zhao：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，可视化，验证，方法论，正式分析。谢伦宇：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，方法论，调查，资金获取，概念化。张新怡：撰写 – 原稿撰写，可视化，方法论，正式分析，数据整理。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本作品时，作者使用了ChatGPT 4来提高可读性和语言表达。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。

未引用的参考文献

Branch，1993

Diffenbaugh和Burke，2019

Zhang等人，2019

利益冲突声明

本手稿的提交不存在利益冲突，所有作者均同意发表。该工作是原创研究，尚未在其他地方发表或考虑发表。所有列出的作者均已批准所附的手稿。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（资助编号72141308, 72103220）和国家社会科学基金重大项目（资助编号23ZDA110）的支持。