河南省能源、经济与生态环境系统协调发展研究

张黎鸣

(晋中学院经济管理学院，山西 晋中 030600)

河南省能源、经济与生态环境系统协调发展研究

张黎鸣

(晋中学院经济管理学院，山西 晋中 030600)

基于耦合理论，通过构建耦合协调模型，定量分析了河南省2005—2014年间能源、经济与生态环境的协调发展水平。结果显示，河南省经济和生态环境子系统以及系统整体的综合发展指数总体呈上升趋势，由于经济结构和能源结构的调整，能源子系统综合发展指数在2005—2010年间急剧上升，而在2010年以后下降幅度明显；河南省能源、经济和生态环境两两相关协调度不断上升，在2014年均达到0.75以上，实现了良好地协调发展，但生态环境和经济的协调关系仍属于协调发展类生态环境滞后型。

能源；经济；环境；协调发展；河南

能源是社会经济系统中不可或缺的基本要素，随着工业化进程的加快，经济发展对能源需求量的增加与能源稀缺性之间的矛盾日益突出，能源系统负荷过高势必给生态环境建设带来巨大压力[1]。从“以人为本”的理念出发，良好的生态环境是最公平的公共物品，改善生态环境已是世界各国普遍关注并着力解决的重大问题。生态环境建设与经济发展、能源供需相辅相成，存在辩证统一的关系，存在博弈性和协调性关系[2]，只有三者之间的这些相互作用产生协调效应，才能实现生态环境建设的可持续发展[3]。因此，针对能源、经济和生态环境协调发展的研究，对于中国生态环境的保护与修复具有积极的现实意义。

从相关研究成果来看，中国学术界对能源、经济、环境的研究经历了“单个系统—二元系统—三元系统”的过程，从研究尺度来看，经历了“全国—区域—省域”的发展过程[4-7]。系统协调性研究的主要目的在于监测系统内部各要素之间的兼容性，以保证整体发展的协调性和可持续性[8]。各地经济发展水平与发展模式的差异性以及自然资源禀赋的不均衡性，客观上要求对能源、经济和生态环境的协调性研究需要具体问题具体分析。因此，对细分区域进行协调性分析，将能源、经济、环境三者联系起来作为一个整体，通过构建系统框架体系来研究三者的内在联系是未来的研究趋势。目前，以资源经济类型、地理区位条件和生态环境为基础的研究还较为缺乏，需要进一步加强以此为切入点的针对性分析[9]。

河南省地处中原，地理位置优越，自然资源丰富，具有建设良好生态环境的先天条件，但同时也面临着诸多制约因素。表现在：一是水资源短缺，生态环境脆弱。河南省2014年水资源总量283.37亿m3，但由于人口密度大，人均水资源量仅300 m3左右，不足全国平均水平的1/6，属于缺水区。多数河道和湖泊由于受天然水源补给有限、地下水超采等原因的影响，常出现断流，水生态功能减弱。全省农业以旱作区为主，水域和湿地占全省土地面积的比重较小且有下降趋势，对生态环境的贡献较小[10]。二是产业结构层次较低，生态环境建设与修复任务艰巨。河南省是矿产大省，矿业作为河南省传统优势产业，其在对全省经济社会发展起着重要支撑作用的同时，也形成了严重的结构性污染。矿产资源的粗放式开发对生态环境的破坏严重，矿区地质灾害普遍，给水土保持、景观地貌都造成了严重影响[10]。这种自然生态脆弱性与能源经济主导性的特点，客观上要求河南省在经济发展过程中要特别注意能源、经济与生态环境建设的可持续发展。本研究对河南省2005—2014年间能源、经济和生态环境之间的协调水平进行定量评价，为省域内生态环境建设的可持续发展提供理论依据。

1 指标选取与模型构建

1.1数据来源与指标体系构建

基于能源、经济以及生态环境3个子系统的关联性与复杂性，科学合理地建立系统评价指标体系至关重要。本研究在指标选取上坚持系统性、完整性、科学性和可操作性等原则，对中国知网上近年来发表的有关能源、经济与生态环境方面的论文进行查询并做了频度统计，最终根据使用频度并结合河南省地理区位以及资源经济特征，选取那些使用频率较高且能综合反映该区能源、经济与生态环境状况的20个指标，构建评价指标体系(表1)。本研究数据均来源于2006—2015年《河南统计年鉴》。

1.2数据的标准化处理及指标权重的确定

指标体系中既有正指标，又有逆指标，其中正指标值与指数值正相关，逆指标值与指数值逆相关。由于不同测度指标属性不同，使得在计算被研究系统的综合评价指数时，需要先改变逆指标数据的性质，使所有指标对系统的作用力同趋势化[11]。本文对所有逆指标均采取倒数形式正向化。为消除各项指标原始数据因数量级和量纲不同带来的影响，采用均值化法对原始数据进行标准化处理，公式如下：

(1)

指标权重的确定主要有主观赋权法、客观赋权法和综合集成赋权法[12]。为避免人为的主观偏好对评价结果的影响，本研究采用熵值法来确定各指标权重(表1)。采用客观的熵值法来确定各指标权重，赋权的信息直接来源于评价指标的各项原始数据，信息量的大小决定了相应指标的权重，据此测算的综合评价值能最大限度地体现评价对象之间的差异，使评价结果更为客观。

1.3评价模型

根据各指标的权重以及经过无量纲化的标准化数据，进行逐级加权求和，即可得出河南省能源、经济和生态环境的综合发展水平，分别用综合发展指数来表示，计算公式如下：

(2)

耦合是一个物理学概念，是指系统间通过交互作用而彼此影响的现象[13-14]。由于能源、经济和生态环境3个子系统间客观上存在一种互为因果、相互促进的关系，耦合现在被广泛地应用到研究能源、经济和环境的关系之中。有关耦合度计算的模型有很多，本研究参照前人的相关文献[15-18 ]，选取以下模型：

(3)

式中：u1和u2分别为各子系统的综合评价值，C∈[0,1]。单纯依靠耦合度的研究不足以观察系统之间的协调状态[19 ]，为了能反映研究区域能源、经济和生态环境之间的协调发展水平，在耦合模型的基础上，进一步构建耦合协调模型对系统间的交互协调程度进行评价分析，计算公式如下：

(4)

式中：D为协调度；C为耦合度；T为综合效益系数，反映两个相关联系统的整体效益与水平；α和β为待定系数，本文将α和β均定为0.5；k调节系数，一般k∈[2,5]，根据河南省的实际情况，为了扩大耦合度及协调度的区分度，本研究取k值为3。按协调度D的大小，将系统间的协调状况分为7个等级，具体判断标准如下(表2)：

表1 河南省能源、经济与生态环境协调发展指标体系Table 1 The index system of coordination development of energy, economic and ecological environment in Henan province

注：“正指标”，指标值越大越好； “负指标”，指标值越小越好。

Note:“positive index”, the higher index value is better; “negative index”, the lower inder value is better.

表2 协调类型划分与判别标准Table 2 The classification and distinguishing criterion of coordination type

2 结果与分析

2.1综合发展水平变化趋势

根据上述方法计算得到河南省能源、经济与生态环境建设3个子系统的发展水平，在子系统不同年份各自发展水平的基础上分别赋予1/3的权重，由此计算得到系统整体发展水平。结果显示(图1)，2005—2014年间，河南省能源、经济、生态环境以及系统整体发展水平总体上呈现出上升趋势。其中，经济综合发展水平呈直线增长态势，2005—2011年间，其综合评价值低于能源、生态环境以及整个系统的发展水平，2012—2014年间，其发展水平明显高于其他两个子系统和系统整体发展水平。能源子系统综合发展水平在2005—2010年间不断增速，2010年以后综合发展指数趋于下降，且低于其他2个子系统。生态环境子系统的综合发展指数在2005—2010年间稳步上升，2011年有所下降，但时间较为短暂，2012年开始回升，总体上呈上升趋势。

图1 2005—2014年河南省能源、经济与生态环境系统的综合评价值Fig.1 The comprehensive evaluation value of energy,economic and ecological environment from 2005 to 2014 in Henan Province

2.2各年份协调度分析

2.2.1 能源与生态环境的协调度分析 根据耦合协调模型，计算得出2005—2014年河南省能源与生态环境的耦合度和协调度(表3)。2005—2014年间，河南省能源与生态环境的协调度经历了由快速上升到缓慢上升的发展过程，2010—2011年间急剧下降，2012年虽有所回升，但此后协调度增长速度极为缓慢。究其原因，能源系统中权重超过均值(0.2)的指标有3个：“能源生产总量”“单位GDP能耗”和“单位GDP电耗”。正指标“能源生产总量”在2005—2010年间逐年增长，2011年后呈现下降趋势，逆指标“单位GDP电耗”在2005—2010年间变化不大，但2011年后增长幅度明显，这直接导致了能源子系统综合评价值在2011年后开始下降。逆指标“能源消费弹性系数”“单位GDP能耗”和“单位工业增加值能耗”虽逐年下降，但不足以改变能源系统的发展趋势，同时还在一定程度上提升了生态环境的质量指数，这与生态环境子系统中的逆指标 “工业废水排放量”“工业二氧化硫排放量”和“工业烟(粉)尘排放量”在2005—2014年间总体上呈下降趋势是相吻合的。在能源与生态环境内部及系统间相互作用的影响下，河南省能源与生态环境的协调类型在2005—2009年间属于协调发展类生态环境滞后型，2010—2014年间属于协调发展类能源滞后型。

表3 2005—2014年河南省能源与生态环境的耦合度和协调度

2.2.2 经济增长与生态环境的协调度分析 根据耦合协调模型，计算得出2005—2014年河南省经济增长与生态环境的耦合度和协调度(表4)。2005年河南省经济与生态环境的协调度为0.143 8，2014年增长至0.892 9，年均增长率为22.5%。二者的协调水平在2005—2014年间经历了严重失调衰退、中度失调衰退、勉强协调发展、中等协调发展、良好协调发展和优质协调发展的过程。协调类型在2005—2006年间属于失调衰退类经济滞后型，2007—2011年间属于协调发展类经济滞后型，2012—2014年间属于协调发展类生态环境滞后型。在2005—2010年间，河南省经济发展水平的提高使得人们对于生态环境建设提出了越来越高的要求，同时财政收入的增加也为公共部门加大生态环境建设投资提供了保障，生态环境与经济增长之间的协调度快速上升，但经济在发展的同时，也对生态环境产生了一定的胁迫，且这种压力不断加大，并在2012年超出了环境的承载阈值，经济与环境的协调度在2012—2014年间增长缓慢。从协调度的时间演变轨迹上看，2014年河南省的生态环境与社会经济增长已实现了优质协调发展，但这并不意味着二者的互动关系已经处于良性循环状态，河南省总体产业层次不高，资源开发性产业比重较大，生态环境综合发展水平也不高，进一步做好经济发展与生态环境建设的协调发展工作，降低经济增长对生态环境建设产生的负向效应，仍然是该地区今后面临的重大挑战。

表4 2005—2014年河南省经济与生态环境的耦合度和协调度Table 4 The coupling degree and coordinate degree of the economic and ecological environment systems from 2005 to 2014 in Henan Province

2.2.3 能源与经济增长的协调度分析 根据耦合协调模型，计算得出2005—2014年河南省能源与经济增长的耦合度和协调度(表5)。河南省能源与经济增长的协调度在2005—2014年间增长幅度较大，2005年协调度值为0.118 3，2014年增长至0.756 7，年均增长率为22.9%。协调类型在2005—2007年间为失调衰退类经济滞后型，2008—2010年间为协调发展类经济滞后型，2011—2014年间为协调发展类能源滞后型。从能源系统评价指标上看，2005—2009年间，河南省能源生产总量逐年增加，在一定程度上促进了经济的增长，能源与经济的协调度在2005—2010年间快速增长。河南省能源生产以原煤为主，煤炭可开发后备资源不足，在资源约束和环保压力等因素的影响下，能源生产量在2010—2014年间呈逐年下降趋势，由于其所占权重较高且绝对值大，能源子系统综合评价值在2010年后总体上呈下降趋势，能源与经济的协调度在2010—2014年间增长缓慢。理论上，能源生产量减少，能源与经济增长系统的协调度理应下降，但由于河南省产业结构调整以及节能减排技术的进步与推广，河南省近10年能源尤其是化石能源利用效率不断提高[20]，能源系统的评价指标中能源消费弹性系数、单位GDP能耗以及单位工业增加值能耗3个逆指标，在2005—2014年间其数值不断下降，在一定程度上抵补了能源产量下降对经济的不利影响，能源与经济增长的协调度在2014年增长至0.756 7，达到了良好协调发展水平。

表5 2005—2014年河南省能源与经济增长的耦合度和协调度Table 5 The coupling degree and coordinate degree of the energy and economic development systems from 2005 to 2014 in Henan Province

2.2.4 能源、经济以及生态环境两两相关协调度分析 从能源、经济以及生态环境两两相关协调度的时间演变轨迹来看(图2)，经过10年的发展，河南省能源与生态环境、能源与经济以及经济与生态环境的协调水平总体上呈上升趋势。2005—2010年间能源与经济增长的协调度和经济与生态环境的协调度在波动性上具有高度的一致性，2010—2014年间能源与经济增长的协调度和能源与生态环境的协调度在波动性上又趋于同步，结合协调度的波动规律和河南省能源供给与消费的变化规律发现，能源、经济与生态环境三者的协调关系对能源子系统的发展变化具有较高的敏感性。

图2 2005—2014年河南省能源、经济与生态环境建设两两相关协调度Fig.2 The pairwise correlation coordination degree of energy, economic and ecological environment from 2005 to 2014 in Henan Province

3 结论与建议

3.1结论

能源、经济和生态环境相互影响、相互制约、相互促进，构成了一个复杂的系统。采用熵值法确定河南省能源、经济与生态环境子系统中各评价指标所占权重，并通过构建耦合协调模型对3个子系统的协调发展水平做了综合评价，从实证分析结果来看，得出以下结论：在2005—2014年间，河南省能源、经济和生态环境两两相关协调度总体上呈上升趋势，在2014年均达到0.75以上，实现了良好协调发展，经济发展与生态环境建设的综合发展水平均优于能源子系统，说明河南省经济结构向能源节约型和集约型的转变，在很大程度上促进了生态环境质量的提高，但生态环境建设仍然滞后于区域经济发展，经济与生态环境的协调类型仍属于生态环境滞后型,这与中国目前环保优先的经济发展思路是相违背的，河南省产业结构中重工业比重居高不下，经济的持续增长必将加大生态环境压力。

3.2建议

在对河南省能源、经济与环境系统的协调发展水平进行评价的基础之上，提出能源、经济与生态环境协调可持续发展战略：首先，调整产业结构，优化能源生产和消费结构，是提高能源利用效率和实现节能减耗目标的关键，也是促进河南省能源、经济与环境系统协调可持续发展的根本保证。要大力发展清洁能源，提高太阳能、风能和水能等可再生能源的开发和利用，减少化石能源的直接使用，实现能源结构多元化。在环保优先的发展思路下，调整经济结构，优先发展资源节约型、环境友好型和科技先导性企业，利用循环经济模式发展经济[21]，降低经济发展对生态环境带来的负面效应，有效缓解经济、能源与环境之间的矛盾。其次，良好的制度环境是实现能源、经济与环境系统协调可持续发展的基石[22]。进一步完善相关法律法规，使发展清洁能源、提高能源效率、改善环境质量实现有法可依。最后，加强全民生态教育，提高人们对生态文化的认同。通过宣传生态知识和生态文化，提高全民的生态意识和生态素养，增强人们对生态环境保护与建设的自觉性和主动性，使每个公民能自觉维护与其生存与发展息息相关的生态环境，从而实现人类社会与自然的和谐发展。

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(责任编辑：马红春)

Researchoncoordinateddevelopmentofenergy，economyandecologicalenvironmentsystemsinHenanProvince

ZHANG Liming

(College of Economic and Management, Jinzhong College, Jinzhong 030600, China)

Based on coupling theory,this paper presents a quantitative analysis of the coordinated development level among energy and economic and ecological environment, based on the coupling coordination model from 2005 to 2014 in Henan province. The results show that: the overall system efficiency index of economic and ecological environment subsystem and the comprehensive development was on the rise in Henan province. Because of the economic structure and energy structure adjustment, the overall system efficiency index of energy was on the rise between 2005 and 2010, but then rapidly declined. The pairwise coordination degree among energy and economic and ecological environment keep rising, by above 0.75 in 2014, realizing the good level of coordinated development. But the coordination degree between ecological environment and economy maintained balanced development, with environment lagged.

energy; economy; environment; coordination development; Henan

F205

：A

2016-11-06

国家自然科学基金项目(51279006；51479003)

张黎鸣(1982-)，女，湖北襄阳人，讲师，硕士，主要从事经济资源环境可持续发展研究。

1000-2340(2017)03-0440-07