伴随着城市人口的增加,房价会增加,进而影响居住地的密度。一般认为,人口多且密集的城市住宅区能源利用率的提高会导致人均能源消费的降低,但同时这些节省的能源可能会被拥挤的交通,较长的通勤时间所消耗。一个流行的观点认为伴随着城市的扩大,人均能源利用是实现净节约的。由William Larson与Anthony Yezer合作撰写发表在Journal of Urban Economics上的The energy implications of city size and density就通过城市模拟模型(urban simulation model)检验了城市大小对密度对能源利用的影响。不同于以往理解城市间空间结构的模拟模型,该模型是第一个考虑了城市内生人口,房地产供给与需求以及高速公路应用的城市模拟模型。
为什么要依赖于模拟模型去检验城市规模与能源利用的关系?因为利用真实的城市规模与能源数据去研究这一问题是十分困难的:首先,不同城市之间人口与工业结构具有较大的异质性。其次,现在城市的空间格局,房屋,交通,科技发展等方面与历史发展息息相关。最后,碎片化的政治制度与土地使用规则对城市形成与资源利用都有重要影响。总之,发展过程中的城市数据非常的混乱并不适合检验相应的问题。而模拟模型能够在城市大小随工资或者设施变化的情况下保持城市的技术,环境,工业结构,人口特征等其他方面变量不变,同时也使得我们可以研究城市大小由于外生冲击产生的变化与当地土地使用规则之间的互动。
作者的模拟实验发现,设施主导的城市规模的扩大使得人均能源消费实现约3.7%的净下降。但现实中很多城市规模的提高是由聚集经济带来的工资增长所致,设施主导的城市规模扩大鲜少发生。因此,工资带来的效应会更多影响了城市的大小,模拟显示其对能源消费有两方面的影响,第一,收入增加缓和了由于房价增长带来的房产消费的降低;第二,收入增加造成对于记账消费物品更多的花费。当综合考虑这两种影响的时候,作者发现城市大小扩大一倍,人均能源消费增加0.1%。因此,设施主导的城市规模的扩大能够显著降低人均能源消费,而同样的基于工资增长的城市规模扩大不能显著改变人均能源消费。最后,模拟模型也可以用来检验土地利用规划对能源消费以及城市福利的影响,尤其是在城市规模随工资变化的时候。作者发现:居民楼高度的限制激化了城市的扩张,会造成能源消费的增加以及城市福利的减少,这种效应随着城市规模的增加而变大,而有规划的绿化带能够产生更低的能源消费以及更高的福利。