“雙碳”目標(biāo)倒逼下能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)發(fā)展研究

白如月， 李彥華， 焦德坤

（中北大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，太原 030051）

碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出使能源系統(tǒng)可持續(xù)性成為能源安全這條絕對紅線之外的另一條紅線. 能源系統(tǒng)可持續(xù)性是衡量一個(gè)國家能源系統(tǒng)減輕和避免環(huán)境退化和氣候變化影響的能力，注重發(fā)電、輸電和配電、脫碳和空氣質(zhì)量的生產(chǎn)力和效率［1］. 碳中和可以通過兩大類途徑實(shí)現(xiàn)，一是減少直接的絕對排放數(shù)值，二是通過提高火電能效、固碳等方式去除環(huán)境存量中的二氧化碳.另外還有受到世界各國高度重視的理論上可以實(shí)現(xiàn)并具有行業(yè)發(fā)展前景的CCUS方式等. 但是，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)為第二種途徑的時(shí)間維度設(shè)立了一個(gè)明確的邊界. 所以，通過降低發(fā)電的化石能源消耗比例，從而減少二氧化碳的絕對排放數(shù)值成為更簡單、見效的一種方式. 但我國作為世界最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤炭資源豐富，石油、天然氣、鈾等能源礦產(chǎn)自主供應(yīng)能力不足，未來較長時(shí)間內(nèi)能源礦產(chǎn)在我國一次能源消費(fèi)中仍居主導(dǎo)地位［2］. 且從能源安全角度看，技術(shù)成熟、資源豐富的煤電可以使我國能源安全得以充分保障；從資源稟賦角度看，中國富煤缺油少氣，要支撐電力需求增長，相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)煤電必須是電力供應(yīng)的基礎(chǔ)負(fù)荷；從電力系統(tǒng)可靠性安全性角度看，缺乏煤電、氣電等傳統(tǒng)化石能源的基礎(chǔ)性支撐，將無法保障可再生能源滲透率上升到一定階段時(shí)的電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性. 因此，追求能源系統(tǒng)可持續(xù)性的同時(shí)，如何保障能源供應(yīng)安全是完善能源系統(tǒng)不可忽視的一個(gè)問題，對于處理好“雙碳”目標(biāo)約束與能源安全保障的關(guān)系至關(guān)重要［2］.

1 研究來源

能源高質(zhì)量發(fā)展是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐，實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展要圍繞“雙三角”分析框架展開，“雙三角”分為“可持續(xù)發(fā)展三角”和“不可能三角”，前者由“經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境”組成，后者由能源安全、能源系統(tǒng)可持續(xù)性、能源價(jià)格構(gòu)成（圖1）. 隨著能源轉(zhuǎn)型，從“可持續(xù)發(fā)展三角”看，形成以能源綠色發(fā)展引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色發(fā)展的新關(guān)系. 從“不可能三角”看，面臨能源系統(tǒng)供給安全、環(huán)境可持續(xù)性、能源價(jià)格要求互相制約的新局面. 從“雙三角”整體看，存在能源行業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展模式與經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展日益提高要求不相適應(yīng)的新矛盾. 解決新矛盾成為實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，即實(shí)現(xiàn)“雙三角”更高水平上的協(xié)調(diào). 為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，在國家多重戰(zhàn)略目標(biāo)疊加下，我國將形成“經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境”三者同步重大調(diào)整的局面，即同步實(shí)現(xiàn)新發(fā)展格局，發(fā)展現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì). 在“可持續(xù)發(fā)展三角”全面調(diào)整與作用下，對能源安全、系統(tǒng)可持續(xù)性、能源價(jià)格構(gòu)成要求進(jìn)一步提高. 對于“不可能三角”而言，雖難以實(shí)現(xiàn)整體的均衡，但局部的協(xié)調(diào)至關(guān)重要. 根據(jù)能源特性其價(jià)格并不會(huì)發(fā)生較大幅度的變動(dòng)，所以能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性的協(xié)調(diào)以及能源價(jià)格的“杠桿”作用是推動(dòng)能源“不可能三角”走向最優(yōu)化的關(guān)鍵. 因此，本文選擇能源“不可能三角”中的能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性為研究對象，通過構(gòu)建其評價(jià)指標(biāo)體系，對能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)進(jìn)行綜合評價(jià)，并對兩者的協(xié)調(diào)性做初步的研究.

圖1 “雙三角”相互作用機(jī)制Fig.1 Interaction mechanism of“double triangle”

能源安全由于在國家戰(zhàn)略中的高度，一直備受學(xué)術(shù)界的關(guān)注. 與時(shí)俱進(jìn)，能源安全的內(nèi)涵隨著時(shí)代的發(fā)展也在不斷演變，為追求經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，生態(tài)文明、清潔低廉成為能源安全新時(shí)代內(nèi)涵里需著重考量的兩個(gè)方面［3］. 新時(shí)代關(guān)于能源安全的研究，也緊緊圍繞著“雙碳”目標(biāo)逐漸展開. 其中，薛進(jìn)軍通過對極端天氣等引起的環(huán)境危機(jī)和能源安全問題進(jìn)行分析，探討了后疫情時(shí)期如何應(yīng)對氣候危機(jī)和突發(fā)事件，建立安全穩(wěn)定的能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整［4］. 樊大磊等基于“雙碳”目標(biāo)下，初步預(yù)測了煤炭、石油、天然氣等能源礦產(chǎn)的發(fā)展方向，并提出要增強(qiáng)能源利用的頂層設(shè)計(jì)，提高資源自主供應(yīng)能力，處理好雙碳目標(biāo)約束與能源安全保障的關(guān)系［2］. 能源系統(tǒng)可持續(xù)性對能源安全的支撐是推動(dòng)能源系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的重要因素. 關(guān)于環(huán)境與能源安全互動(dòng)的研究，更多的是將整個(gè)環(huán)境系統(tǒng)納入研究體系，本文能源系統(tǒng)可持續(xù)性的范圍及概念界定基于能源“不可能三角”指數(shù)的提出，關(guān)注點(diǎn)集中于能源系統(tǒng)內(nèi)部生產(chǎn)效率、脫碳效率和碳排放強(qiáng)度及其影響［1］. 在此基礎(chǔ)上，本文旨在利用耦合協(xié)調(diào)度模型對我國能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性進(jìn)行評價(jià)及協(xié)調(diào)發(fā)展研究，并對其進(jìn)行時(shí)空差異分析. 具體目標(biāo)是：①基于新時(shí)代能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性的著重點(diǎn)，構(gòu)建能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性耦合研究評價(jià)指標(biāo)體系；②運(yùn)用熵權(quán)TOPSIS方法對我國能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)進(jìn)行綜合評價(jià)，并基于耦合協(xié)調(diào)度模型對兩者的發(fā)展協(xié)調(diào)性進(jìn)行衡量；③采用Dagum基尼系數(shù)和空間重心法對總體及能源調(diào)入?yún)^(qū)和調(diào)出區(qū)進(jìn)行時(shí)空差異分析.

2 研究方法

2.1 熵權(quán)TOPSIS綜合評價(jià)法

根據(jù)前沿研究成果，本文采用熵權(quán)TOPSIS 法對能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性進(jìn)行科學(xué)、合理的評價(jià)，以此更好地掌握客觀規(guī)律. 熵權(quán)法在客觀測度信息熵的基礎(chǔ)上確定每個(gè)測量指標(biāo)的客觀權(quán)重，從而確立權(quán)重矩陣，TOPSIS 法通過最優(yōu)方案與最劣方案來確定歐式距離，然后分析能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性水平.

2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型

能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)的耦合協(xié)調(diào)度是用來度量能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性之間相互作用，共同發(fā)展的協(xié)調(diào)狀況好壞程度的定量指標(biāo)，耦合協(xié)調(diào)度越高，兩個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況越好. 計(jì)算公式如下：

其中：D為耦合協(xié)調(diào)度；U1、U2分別表示能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù). 0≤D≤1，D越大，則能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平越好；D越小，則能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平越差，失調(diào)越嚴(yán)重. 具體判別標(biāo)準(zhǔn)如表1所示.

表1 能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性耦合協(xié)調(diào)體系與判別標(biāo)準(zhǔn)［5］Tab.1 Coupling coordination system and criterion of energy security and energy system sustainability

2.3 Dagum基尼系數(shù)及其分解方法

運(yùn)用Dagum 基尼系數(shù)及其分解方法對我國總體及能源調(diào)出區(qū)和調(diào)出區(qū)的空間差異進(jìn)行分析，將總體差異分解為區(qū)域內(nèi)差異貢獻(xiàn)、區(qū)域間差異貢獻(xiàn)和超變密度貢獻(xiàn)，分別用來反映能源調(diào)出區(qū)和能源調(diào)入?yún)^(qū)內(nèi)部差異、地區(qū)間差異以及各地區(qū)交叉重疊對我國能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)發(fā)展的貢獻(xiàn)率大小. 具體算法借鑒于陳明華等［6］.

2.4 空間分布重心法

重心本來是一個(gè)物理學(xué)的概念，重心是物體在任何方位時(shí)所有各組成支點(diǎn)的重力的合力都通過的點(diǎn)，后來擴(kuò)散到地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，表示一組要素的密度或地理中心［7］. 對于區(qū)域指數(shù)而言，一般用經(jīng)度和緯度表示某指標(biāo)的位置. 比如對于不同地區(qū)的能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)，假設(shè)某地區(qū)能源安全指數(shù)為Pi，該地區(qū)省會(huì)的經(jīng)度坐標(biāo)為Xi，緯度坐標(biāo)為Yi，則全國能源安全指數(shù)重心坐標(biāo)為：

3 指標(biāo)體系構(gòu)建及數(shù)據(jù)選取

3.1 能源安全指數(shù)評價(jià)指標(biāo)選取

能源安全是指一個(gè)國家滿足當(dāng)前和未來能源需求，能夠承受系統(tǒng)沖擊并迅速恢復(fù)，將破壞降到最低的能力. 該維度涵蓋了內(nèi)部和外部能源管理的有效性以及能源基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和彈性. 我國關(guān)于能源安全的研究已經(jīng)相對成熟，其差異性多集中于評價(jià)指標(biāo)體系的不同構(gòu)建角度. 其中，孫涵等［8］從能源供應(yīng)、使用、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境四方面構(gòu)建了能源安全評價(jià)指標(biāo)體系；李根等［9］基于新常態(tài)和WSP系統(tǒng)（物理、事理和人理三方面）理論方法構(gòu)建了能源安全評價(jià)指標(biāo)體系；胡劍波等［10］基于PSR模型，從壓力、狀態(tài)和響應(yīng)三方面構(gòu)建了能源安全評價(jià)指標(biāo)體系；陳兆榮和雷勛平［11］在DPSIR框架內(nèi)構(gòu)建了能源安全評價(jià)指標(biāo)體系；余敬等［12］在4A能源安全概念框架基礎(chǔ)上，構(gòu)建了可用性、可獲性、可持續(xù)性和技術(shù)發(fā)展四維度的能源安全評價(jià)指標(biāo)體系.Sovacool 等從可利用性、可承受性、技術(shù)性、持續(xù)性、規(guī)則性五個(gè)方面構(gòu)建能源安全評價(jià)指標(biāo)體系，并對18個(gè)國家1990—2010年的能源安全績效進(jìn)行了評價(jià)［13］. Scheepers等建立了供需安全指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)能力指標(biāo)論證了歐盟的能源安全［14］. L?schel等創(chuàng)立了事前和事后能源安全指標(biāo)，評估了幾個(gè)發(fā)達(dá)國家的能源供應(yīng)安全［15］.Blum和Legey從供給與需求兩個(gè)方面來分析能源安全，并指出一個(gè)國家應(yīng)有能力提供足夠的、環(huán)境可承受的能源供應(yīng)以保障國家經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展［16］. 上述能源安全指標(biāo)體系的構(gòu)建，關(guān)于能源系統(tǒng)內(nèi)部指標(biāo)的選取集中于能源與消費(fèi)以及能源的可獲得性，特別是備受關(guān)注的石油. 但是新時(shí)代的能源安全概念，已經(jīng)不僅僅是以往對石油的關(guān)注，納入了能源系統(tǒng)變得更加分散化、數(shù)字化和脫碳所帶來的彈性問題. 鑒于此，本文在以往研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合新時(shí)代能源安全的著重點(diǎn)，從能源與消費(fèi)、能源系統(tǒng)彈性和能源社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施三個(gè)方面構(gòu)建能源安全指數(shù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系［1］，如圖2所示.

圖2 能源安全指數(shù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Comprehensive evaluation index system of energy security index

3.2 能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)評價(jià)指標(biāo)選取

能源系統(tǒng)可持續(xù)性是衡量一個(gè)國家能源系統(tǒng)減輕和避免環(huán)境退化和氣候變化影響的能力. 該維度注重發(fā)電、輸電和配電、脫碳和空氣質(zhì)量的生產(chǎn)力和效率. 我國關(guān)于能源系統(tǒng)可持續(xù)性評估的研究較少，王肖惠等［17］基于生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論及新城區(qū)空間尺度從資源利用效率與環(huán)境可持續(xù)性兩方面構(gòu)建可持續(xù)性評估指標(biāo)體系，對我國長三角新城區(qū)的資源利用效率與環(huán)境可持續(xù)性水平進(jìn)行了評估；方愷和段崢［18］基于碳、水、土地的足跡-邊界整合分析對全球主要國家的環(huán)境可持續(xù)性進(jìn)行了綜合評估，所用到的指標(biāo)包括溫室氣體排放、水資源消費(fèi)和土地利用；彭念一和呂忠偉［19］在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的基礎(chǔ)上建立了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境評估的指標(biāo)體系. 能源與環(huán)境的關(guān)聯(lián)研究，更多的是兩者被看作獨(dú)立的子系統(tǒng)放入研究框架，進(jìn)行系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)研究，其環(huán)境子系統(tǒng)的指標(biāo)評價(jià)體系類似于上述環(huán)境可持續(xù)性指標(biāo)體系，均是以整個(gè)生態(tài)環(huán)境作為選取對象. 對于能源系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的研究，段海燕等［20］、高迪和聶銳［21］、張意翔等［22］分別構(gòu)建了能源系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系. 整體來看，現(xiàn)有的環(huán)境可持續(xù)評價(jià)指標(biāo)體系，以及具體到能源系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系，所包含的指標(biāo)多屬于靜態(tài)指標(biāo)，并不能全面反映能源系統(tǒng)可持續(xù)性的趨勢性和彈性. 另外，世界能源理事會(huì)致力于“能源三重困境”的研究，從2010年持續(xù)至今，發(fā)現(xiàn)歐洲的能源系統(tǒng)在環(huán)境可持續(xù)這個(gè)維度表現(xiàn)最為優(yōu)越，其特點(diǎn)是可再生能源水平高，不同的技術(shù)或間歇性，能源效率高，二氧化碳和微粒排放水平低，低碳發(fā)電和來源多樣化貢獻(xiàn)度最高. 鑒于此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合歐洲能源系統(tǒng)可持續(xù)的特征，從能源資源生產(chǎn)率、脫碳、排放與污染三個(gè)方面構(gòu)建能源系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境可持續(xù)性指數(shù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系［1］，如圖3所示.

圖3 能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)綜合評價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Comprehensive evaluation index system of energy system sustainability index

3.3 數(shù)據(jù)來源及處理

本文原始數(shù)據(jù)主要來源于《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國電力統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》以及部分省市統(tǒng)計(jì)年鑒的輔助，部分空缺數(shù)據(jù)采用插值法和平均增長率的方法進(jìn)行補(bǔ)全. 考察期間為2000—2019年，跨越了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的起步、高速發(fā)展、平穩(wěn)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展初期四個(gè)階段. 所有數(shù)據(jù)均作標(biāo)準(zhǔn)化處理，對外依存度、最終能源強(qiáng)度、溫室氣體排放趨勢等負(fù)向指標(biāo)均作正向化處理. 由于西藏及港澳臺地區(qū)數(shù)據(jù)短缺嚴(yán)重，本文予以剔除. 具體指標(biāo)體系如表2所示. 另外，基于戰(zhàn)略屬性的不同，將30個(gè)省份劃分為能源調(diào)出區(qū)和能源調(diào)入?yún)^(qū). 其中，能源調(diào)出區(qū)包括：山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏、貴州、云南、甘肅和新疆. 能源調(diào)入?yún)^(qū)包括：北京、天津、河北、遼寧、吉林、黑龍江、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東、河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南、四川、重慶和青海［23］.

表2 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)評價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Coordinated evaluation index system of energy security index and energy system sustainability index

4 能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)分析

通過計(jì)算能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)的綜合評價(jià)值以及兩者的耦合協(xié)調(diào)度可知. 整體而言，從縱向的角度來講，2000—2019年間，我國能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展呈兩極分化的狀態(tài)，前者呈現(xiàn)為波動(dòng)性提高，而后者則相反，但2013年以來有“封口”的趨勢，兩者協(xié)調(diào)性整體偏弱. 其中，能源調(diào)出區(qū)兩極分化最為嚴(yán)重，但其協(xié)調(diào)性高于全國平均水平；能源調(diào)入?yún)^(qū)的能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展較為接近，兩者協(xié)調(diào)性低于全國平均水平. 從橫向的角度來講，各地區(qū)能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展不均衡，耦合尚好，協(xié)調(diào)性欠佳. 具體分析如下.

4.1 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢分析

由圖4（a）可知，我國能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展呈兩極分化，協(xié)調(diào)性整體偏弱. 能源安全指數(shù)呈現(xiàn)為持續(xù)的波動(dòng)性上升趨勢，這是因?yàn)槟茉窗踩潜ＷC經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠?yàn)槟茉窗踩奶嵘夹g(shù)保障，雖不同階段對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求不一，但能源安全是不同時(shí)期都不可逾越的一條紅線，而且對能源安全的要求只會(huì)伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的提升而不斷提高. 能源系統(tǒng)的環(huán)境可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展與能源安全指數(shù)背道而馳，主要原因是，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，高強(qiáng)度的化石能源消耗和較低的能源轉(zhuǎn)換以及較低脫碳技術(shù)水平等導(dǎo)致的排放與污染. 由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力與技術(shù)水平提高的時(shí)滯性，并不能與能源系統(tǒng)持續(xù)增加的高負(fù)荷及時(shí)匹配，導(dǎo)致能源系統(tǒng)可持續(xù)性長時(shí)間與能源安全指數(shù)發(fā)展背離，甚至出現(xiàn)由于政策性管控而出現(xiàn)的“斷崖式”下降.

2000—2005年期間，能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)持續(xù)走低，與能源安全指數(shù)發(fā)展趨勢出現(xiàn)“交叉”，初步顯現(xiàn)出兩極分化的趨勢；2005—2012年期間，能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)呈現(xiàn)出逐漸緩和的趨勢，持續(xù)提高，但與能源安全指數(shù)仍存在較大的差距. 長期積累的能源系統(tǒng)持續(xù)增加的高負(fù)荷是2012—2013年能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)出現(xiàn)“斷崖”式下降的主要原因，包括能源調(diào)出區(qū)能源開采、能源轉(zhuǎn)換和能源調(diào)入?yún)^(qū)能源消耗、排污帶來的環(huán)境破壞. 由圖4（b）可知，特別是能源調(diào)出區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的資源“詛咒”，資源消耗和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重壓力，使得能源調(diào)出區(qū)能源安全和能源系統(tǒng)的環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展趨勢兩極分化最為嚴(yán)重. 由圖4（c）可知，能源調(diào)入?yún)^(qū)較小程度的受資源開采以及外調(diào)的限制，其經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平以及基礎(chǔ)設(shè)施較為發(fā)達(dá)，使得其自身能源系統(tǒng)可持續(xù)性相對較好，2000—2012年期間，能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展趨勢一致，兩者在2013年出現(xiàn)“交叉”，也是能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)最低的時(shí)期，2014年以后逐漸緩和. 整體而言，能源系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展趨勢是導(dǎo)致能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)耦合協(xié)調(diào)性偏弱的主導(dǎo)因素.

圖4 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)度發(fā)展趨勢Fig.4 Development trend of coordination degree between energy security index and energy system sustainability index

4.2 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展空間差異分析

圖5（a）反映了我國能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展總體及能源調(diào)入?yún)^(qū)和調(diào)出區(qū)內(nèi)差異演變趨勢. 兩者協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)域差異總體呈下降趨勢，總體基尼系數(shù)由2001 年的0.164 下降為2019 年的0.12. 在考察期間，我國能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)域差異的年均遞減率為3.08%，表明近年來我國能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)同機(jī)制取得一定成效. 從區(qū)域看，能源調(diào)出區(qū)內(nèi)差異在2009年達(dá)到最高的0.157后，逐漸下降，保持平穩(wěn)趨勢；能源調(diào)入?yún)^(qū)內(nèi)差異逐年下降，由2001年的0.119下降至2019年的0.06；且能源調(diào)出區(qū)內(nèi)差異始終大于能源調(diào)入?yún)^(qū). 由圖5（b）可知，2001—2013年能源調(diào)入?yún)^(qū)和調(diào)出區(qū)間的差異呈下降趨勢，2013年最低為0.183，2013—2019趨勢平穩(wěn)，略有回升的勢頭. 由圖5（c）可知，超變密度始終保持最低，區(qū)域間差異貢獻(xiàn)度明顯大于區(qū)域內(nèi)差異貢獻(xiàn)度，且區(qū)域間差異貢獻(xiàn)度呈上升趨勢，由2001 年的50 上升至2019 年的67.84；然區(qū)域內(nèi)的差異貢獻(xiàn)度保持下降趨勢，由2001 年的42.54 下降至2019的28.88. 因此，解決我國能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性非均衡問題，首要在于降低能源調(diào)入?yún)^(qū)與調(diào)出區(qū)間的差異.

圖5 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展差異及其貢獻(xiàn)率的演變趨勢Fig.5 Evolution trend of coordinated development difference and contribution rate of energy security index and energy system sustainability index

能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)重心表3和圖6所示，就能源安全重心而言，如圖6（a），早期經(jīng)緯度以中部地區(qū)偏北為主，逐漸向西南方向偏移，原因是西部地區(qū)政策性開發(fā)，進(jìn)一步增加了我國能源資源，逐漸發(fā)展為我國能源主要輸出區(qū). 就能源系統(tǒng)可持續(xù)性而言，如圖6（b），早期經(jīng)緯度以中部地區(qū)偏南為主，逐漸向東南方向偏移，原因是東南沿海地區(qū)為我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力重心，擁有相對發(fā)達(dá)的技術(shù)支撐. 就兩者協(xié)調(diào)發(fā)展而言，如圖6（c），早期經(jīng)緯度以中部為主，逐漸向西南方向偏移，主要原因是西南地區(qū)長江流域沿線城市以水電分布為主，清潔能源利用占比較高，保證能源安全是能源系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展的優(yōu)勢.

圖6 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)重心演變趨勢Fig.6 Evolution trend of the coordination center of energy security index and energy system sustainability index

表3 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)年度重心Tab.3 Annual focus of coordination between energy security index and energy system sustainability index

4.3 能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展類型及來源分析

各地區(qū)能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展不均衡，能源安全指數(shù)的不均衡大于能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù). 如表4所示，能源安全指數(shù)最低的是調(diào)入?yún)^(qū)的北京，為0.192；最高的是調(diào)出區(qū)的山西，為0.870，是北京的4.54倍，不均衡較為突出. 能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)最低的是調(diào)出區(qū)的甘肅，為0.221；最高的是調(diào)入?yún)^(qū)的福建，為0.527. 能源安全指數(shù)排名居前的5個(gè)省份分別是山西、內(nèi)蒙古、貴州、云南和湖北，排名靠后的5個(gè)省份分別是河北、遼寧、上海、重慶和北京. 能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)排名居前的5個(gè)省份分別是福建、江西、海南、廣西和浙江，排名靠后的5個(gè)省份分別是天津、山西、山東、新疆和甘肅.

表4 區(qū)域能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)發(fā)展階段及其類型Tab.4 Coordinated development stages and types of regional energy security and energy system sustainability

能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)耦合關(guān)系尚好，能源安全能夠得到能源系統(tǒng)可持續(xù)性的耦合支持；但多數(shù)地區(qū)能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)程度較弱，兩者沒有形成共鳴與合力. 能源調(diào)出區(qū)多數(shù)處于良性耦合共振階段，僅有山西和云南處于深度磨合階段. 該區(qū)域省份擁有較高的能源安全保障，平均能源安全指數(shù)為0.590，最高的是山西，為0.870，最低的是甘肅，為0.413；但該區(qū)域擁有較低的能源系統(tǒng)可持續(xù)性，平均能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)為0.318，最高的是云南，為0.477，最低的仍是甘肅，為0.221. 整體而言，能源調(diào)出區(qū)耦合類型為經(jīng)濟(jì)型，耦合關(guān)系尚好，處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)狀態(tài). 另外，能源調(diào)入?yún)^(qū)能源安全保障和能源系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展較為均衡，主要得益于能源調(diào)出區(qū)給予的能源供應(yīng)保障以及自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)水平對可持續(xù)發(fā)展的支持. 其中，57%的省份處于初步磨合階段至良性耦合共振階段，9個(gè)省份為頡頏階段，分別有吉林、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西和海南. 相對于能源調(diào)出區(qū)而言，調(diào)入?yún)^(qū)雖然僅承受較小的能源供應(yīng)保障壓力，但其自身相對優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和發(fā)達(dá)的技術(shù)水平并沒有將自身能源系統(tǒng)維持在一個(gè)較好的狀態(tài). 特別是北上廣、江浙地區(qū)，結(jié)果并沒有體現(xiàn)出預(yù)期的良好狀態(tài)，能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性均處于中度失調(diào)狀態(tài). 總的來說，雖然能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)耦合關(guān)系尚好，但如何提高能源調(diào)出區(qū)的能源系統(tǒng)可持續(xù)性，充分發(fā)揮能源調(diào)入?yún)^(qū)的技術(shù)優(yōu)勢，是進(jìn)一步提高能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性兩者協(xié)調(diào)程度的關(guān)鍵.

5 結(jié)論與建議

本文運(yùn)用熵權(quán)TOPSIS 對我國2000—2019年期間能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性進(jìn)行了測算，進(jìn)而運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)模型對能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行了評價(jià)，并采用Dagum基尼系數(shù)和空間重心法考察其空間格局及演進(jìn)趨勢，得到如下主要結(jié)論：

1）我國能源安全指數(shù)與能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展呈兩極分化，2013年以來有“封口”的趨勢. 能源安全指數(shù)發(fā)展趨勢較為穩(wěn)定，保持波動(dòng)性上升，重心向西南方向偏移，而能源系統(tǒng)的可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展與能源安全指數(shù)背道而馳，但發(fā)展過程中有緩和的趨勢，重心向東南方向偏移. 兩者協(xié)調(diào)性整體偏弱，受能源系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展走勢的主要影響，整體協(xié)調(diào)發(fā)展重心向西南方向偏移.

2）能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)發(fā)展存在明顯區(qū)域差異，但區(qū)域差異整體呈下降趨勢，各地區(qū)能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)發(fā)展不均衡，且能源安全指數(shù)的不均衡程度大于能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù). 能源調(diào)出區(qū)雖有較高的能源安全保障，但能源系統(tǒng)可持續(xù)性較差，耦合類型均為非持續(xù)性，且區(qū)域內(nèi)差異有回升的勢頭. 能源調(diào)入?yún)^(qū)耦合類型接近于均衡發(fā)展，相對于調(diào)出區(qū)而言，能源安全指數(shù)較低，且能源系統(tǒng)可持續(xù)性也并沒有明顯的優(yōu)勢，但區(qū)域內(nèi)差異呈下降趨勢. 從區(qū)域間貢獻(xiàn)度的角度可知，解決我國能源安全與能源系統(tǒng)可持續(xù)性非均衡問題，首要在于降低能源調(diào)入?yún)^(qū)與調(diào)出區(qū)間的貢獻(xiàn)差異.

3）能源安全指數(shù)和能源系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)耦合關(guān)系尚好，70%的省份處于初步磨合階段及以上，其中，38%的省份處于深度磨合階段，48%的省份處于良性耦合共振階段，能源安全能夠得到能源系統(tǒng)可持續(xù)性的耦合支持；但多數(shù)地區(qū)能源安全和能源系統(tǒng)可持續(xù)性協(xié)調(diào)程度較弱，兩者沒有形成共鳴與合力.

根據(jù)上述結(jié)論，給出以下建議：

能源安全方面，將關(guān)注點(diǎn)集中于能源多樣性，對外依賴性以及儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā). 建議以“能源替代”的方式逐漸減少化石能源的開發(fā)及使用，保證能源供應(yīng)安全的同時(shí)，增加可再生能源開發(fā)與使用比例，進(jìn)而豐富能源生產(chǎn)及消耗多樣性；立足本區(qū)域挖潛，在穩(wěn)步推進(jìn)常規(guī)能源的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)清潔能源的勘察，逐步降低能源對外依存度；加大儲(chǔ)能技術(shù)的投資，保證自身能源自給率.

能源系統(tǒng)可持續(xù)性方面，將關(guān)注點(diǎn)集中在可再生能源技術(shù)創(chuàng)新投資上，以及推動(dòng)低碳清潔的能源供應(yīng)體系構(gòu)建. 建議借鑒“碳付費(fèi)”原則，約束碳排放強(qiáng)度，增加脫碳技術(shù)的人均投資力度，從而減少碳排放的人均公攤；加快碳捕獲、利用與封存技術(shù)（CCUS）的開發(fā)，加大電池研發(fā)力度等，做好煤炭清潔利用，進(jìn)而優(yōu)化能源結(jié)構(gòu).

能源調(diào)出區(qū)和調(diào)入?yún)^(qū)方面，加強(qiáng)能源調(diào)入?yún)^(qū)在接受能源調(diào)出區(qū)能源保障時(shí)對能源調(diào)出區(qū)的技術(shù)回報(bào). 能源調(diào)出區(qū)整合現(xiàn)有資源，提高其能源利用效率，提高綠色能源的比重，增強(qiáng)能源系統(tǒng)的環(huán)境可持續(xù)性；能源調(diào)入?yún)^(qū)增強(qiáng)綠色技術(shù)投資，積極向能源調(diào)出區(qū)進(jìn)行技術(shù)開放，立足本區(qū)域開發(fā)新能源，增強(qiáng)自身能源安全保障.