關(guān)于能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價(jià)
——以近15 年的福建省為例

陳柔昀 王 珊 王智苑 劉金福

本文以福建省為研究對象，以能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三者間關(guān)系為研究重點(diǎn)構(gòu)建能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境（3E）系統(tǒng)綜合評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用熵值法對福建省2005-2020 年可持續(xù)發(fā)展情況進(jìn)行綜合評價(jià)，并對三者間耦合關(guān)系進(jìn)行定量分析。研究結(jié)果表明：15 年來福建省能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境各子系統(tǒng)發(fā)展水平穩(wěn)步上升，3E 系統(tǒng)綜合發(fā)展趨勢良好；能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境子系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展態(tài)勢良好，呈現(xiàn)波動增長，但仍存在不平衡因素，表明福建省需進(jìn)一步合理調(diào)整社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，提高資源利用效率。

一、前言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗加劇，帶來的環(huán)境污染、資源過度消耗等問題又制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境間矛盾日益突出，為社會及環(huán)境帶來嚴(yán)重的發(fā)展問題，如水資源的稀缺和污染、化石資源的枯竭、生態(tài)環(huán)境的惡化以及社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的不平衡。能源可持續(xù)性是基礎(chǔ)，環(huán)境可持續(xù)性是條件，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性是最終目標(biāo)。能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展至關(guān)重要。研究人員對3E 系統(tǒng)關(guān)注逐漸增多。

2016 年8 月，福建省成為全國首個(gè)國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)。為了深入貫徹黨中央提出的要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)，福建省多舉措推進(jìn)生態(tài)省建設(shè)。作為中國沿海經(jīng)濟(jì)區(qū)域重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動下，福建省能源供需缺口日益增大，能源供給率從2005 年的43.25%持續(xù)下降，到2020 年降為28.75%，不到能源消費(fèi)總量1/3。針對能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境間耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的研究，分析3E 綜合發(fā)展水平的時(shí)間演變趨勢，在促進(jìn)福建省能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展方面具有重要意義。

二、數(shù)據(jù)來源

福建省位于我國東南沿海，陸地總面積12.4 萬平方千米，是歷史上和現(xiàn)代海上絲綢之路的起點(diǎn)，2019 年入選國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)。研究數(shù)據(jù)包含福建省能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境數(shù)據(jù)，收集福建省2005-2020 年數(shù)據(jù)作為研究對象。原始數(shù)據(jù)來源于《福建省環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

三、研究方法

（一）能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合評價(jià)指標(biāo)體系

遵從指標(biāo)構(gòu)建整體性、全面性、科學(xué)性、可獲得性、代表性和層次性原則，在充分研究相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)指標(biāo)體系。第一層次為目標(biāo)層，即福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境發(fā)展水平；第二層次為準(zhǔn)則層，即能源子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)三個(gè)準(zhǔn)則層；第三層次為實(shí)施層。

通過熵值法計(jì)算出的福建省3E 系統(tǒng)綜合評價(jià)指標(biāo)權(quán)，在能源子系統(tǒng)中，指標(biāo)按權(quán)重大小排序，排名前三的分別是，能源生產(chǎn)總量>能源消費(fèi)總量>煤炭消費(fèi)占比，三個(gè)指標(biāo)權(quán)重之和為38.254%，超過1/3，說明能源生產(chǎn)、消費(fèi)總量以及煤炭消費(fèi)在一定程度上決定能源子系統(tǒng)發(fā)展水平。在經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)中，權(quán)重大小前三指標(biāo)分別是第三產(chǎn)業(yè)占比>第二產(chǎn)業(yè)占比>固定資產(chǎn)投資總額，說明福建省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平主要受第二、三產(chǎn)業(yè)的影響。在環(huán)境子系統(tǒng)中，森林覆蓋率權(quán)重最大，達(dá)到24.976%，接近1/4，其次是環(huán)境污染治理投資額和工業(yè)固體廢棄物綜合利用率，除工業(yè)廢氣排放量，其余指標(biāo)權(quán)重均在10%以下。指標(biāo)體系構(gòu)建結(jié)果見表2-1。

表2-1 福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境（3E 系統(tǒng)）發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系

由于各個(gè)指標(biāo)單位和量綱不一樣，無法直接進(jìn)行比較。因此，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。將指標(biāo)劃分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)。通過指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，所有指標(biāo)評價(jià)方向處于相同方向，且單位相同。正指標(biāo)公式見公式（2-1），逆指標(biāo)公式見公式（2-2）。

式中，i 為年份，j 為指標(biāo)，xij是原數(shù)據(jù)，max(xj)和min(xj)分別為第j個(gè)指標(biāo)最大值和最小值，x'ij是標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

（二）熵值法

為避免評價(jià)指標(biāo)體系主觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn)，采用熵值法對福建省進(jìn)行綜合評價(jià)。熵值法[5]評價(jià)計(jì)算過程如公式（3-3）至（3-6）所示：

式中，m、n 分別代表福建省樣本數(shù)據(jù)量和指標(biāo)個(gè)數(shù)；i 為樣本數(shù)，j 為指標(biāo)序號；x'ij是標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；Hj代表第j 項(xiàng)信息熵；wj代表第j 項(xiàng)權(quán)重；Fi代表綜合得分水平。

（三）耦合協(xié)調(diào)度模型

為找到系統(tǒng)間內(nèi)在關(guān)系，建立3E 系統(tǒng)及其子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)度[6]，對3 個(gè)子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)度進(jìn)行評價(jià)研究，公式如下：

式中，F(xiàn)1、F2、F3分別代表能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的綜合效益，C 為省三個(gè)系統(tǒng)間的耦合度，D 為福建省三個(gè)系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)度，T 為福建省3E 系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù)，α、β、δ 分別為各子系統(tǒng)的貢獻(xiàn)份額，由于能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展重要性相同，因此取α、β 和δ 的值相等，均為1/3。

四、結(jié)果與分析

（一）福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境現(xiàn)狀分析

根據(jù)查詢2005-2021 年福建省統(tǒng)計(jì)年鑒，可知2005-2020 年福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境現(xiàn)狀。

福建省能源總產(chǎn)量總體上呈現(xiàn)曲折上升的趨勢，年均增長率為6.2%。一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)特征獨(dú)特，變化顯著。福建省生產(chǎn)的能源主要是由原煤和水電、風(fēng)電、核電構(gòu)成，2011 年福建省原煤產(chǎn)量占能源生產(chǎn)總量的66.8%，超過福建省能源總產(chǎn)量的2/3，2012 年后，原煤產(chǎn)量迅速下降，比例逐年降低，到2020 年，原煤僅占福建省能源總產(chǎn)量的12.2%。與原煤產(chǎn)量的占比減少相反，水電、風(fēng)電、核電的迅速上升，到2020 年，水電、風(fēng)電、核電產(chǎn)量占比達(dá)到福建省能源總產(chǎn)量的74.8%。

福建省經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀。福建省GDP 總量逐年增長，2020年福建省GDP 總值43904 億元，相對于2005 年產(chǎn)值增長6.8 倍。從GDP 增速來看，GDP 總值增長率波動明顯，2010 年以來GDP 增速呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，在2015-2020 年又呈現(xiàn)先上升后下降的倒“U”型趨勢。

福建省自然條件優(yōu)越，森林和旅游資源豐富，連續(xù)42 年森林覆蓋率全國第一。但在目前發(fā)展模式下，福建省經(jīng)濟(jì)的快速增長和能源消耗的不斷增加，加大環(huán)境污染，影響生態(tài)環(huán)境。

根據(jù)查詢福建省環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)，2005-2020 年福建省廢水排放總量不斷上升，年均增長率為3.57%，廢水排放量的上升給水資源污染治理工作施加壓力。與此相反，2005-2020 年，福建省二氧化硫排放量和煙粉塵排放量顯著下降，年均降幅分別為7.27%和2.44%，說明福建省在控制大氣污染物排放方面取得一定成果，福建省空氣質(zhì)量狀況持續(xù)保持優(yōu)良狀態(tài)。

福建省2005-2020 年環(huán)境污染治理投資總額呈現(xiàn)曲折上升的趨勢，在2014-2016 年有大幅度下降，波動幅度較大?？傮w上來看，福建省環(huán)境污染投資和生態(tài)環(huán)境治理要求存在差距，且福建省環(huán)境污染治理投資總額占GDP 比重不斷下降，因此，應(yīng)加大福建省的環(huán)境污染治理投資力度。

（二）福建省3E 系統(tǒng)綜合發(fā)展評價(jià)

運(yùn)用熵值法計(jì)算權(quán)重加權(quán)得出2005-2020 年福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境綜合發(fā)展水平如圖3-1 所示。2011 年以前3E 系統(tǒng)得分呈現(xiàn)總體正向波動趨勢，2007 年為得分最低點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的快速發(fā)展導(dǎo)致能源和環(huán)境兩個(gè)子系統(tǒng)被牽制，總體效益出現(xiàn)不平穩(wěn)狀態(tài)。2011 年后經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、新能源等相關(guān)政策的出臺較好的改善了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源環(huán)境之間的矛盾，以經(jīng)濟(jì)增速放緩換來社會能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境綜合系統(tǒng)水平的穩(wěn)步上升，2005 年-2020 年福建省綜合評價(jià)結(jié)果總體上呈現(xiàn)不斷上升趨勢，發(fā)展前景好。

圖3-1 福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境綜合得分和子系統(tǒng)得分Fig.3-1 Fujian Province Energy-Economy-Environment Comprehensive score and Subsystem Score

從能源子系統(tǒng)來看，2005-2020 年能源子系統(tǒng)綜合得分趨勢變化不穩(wěn)定，時(shí)高時(shí)低，總體增長不明顯，且在三個(gè)子系統(tǒng)中的得分比重不斷下降，2012 年開始，能源子系統(tǒng)得分占比最低，說明隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，福建省對于能源資源的合理開發(fā)利用不足。

從環(huán)境子系統(tǒng)來看，2005-2020 年環(huán)境子系統(tǒng)整體發(fā)展水平不斷提高，呈現(xiàn)倒“U”型變化趨勢，說明福建省環(huán)境發(fā)展水平具有不穩(wěn)定、曲折上升的特點(diǎn)，從2012 年開始綜合得分超過能源子系統(tǒng)，2012-2016 年福建省環(huán)境發(fā)展水平位于領(lǐng)先地位。對環(huán)境子系統(tǒng)影響最大的是森林覆蓋率，福建省森林覆蓋率逐年提升，2013 年以來森林覆蓋率超過65%。

（三）耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平分析

根據(jù)3E 系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)及熵值法計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重，利用耦合協(xié)調(diào)度公式計(jì)算得到2005-2020 年福建省3E 系統(tǒng)及其子系統(tǒng)間發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度，見圖3-2。

圖3-2 福建省3E 系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平Fig.3-2 The coordinated developmentlevel of the 3 Esystemin Fujian Province

如圖所示，2005-2020 年能源與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平逐年遞增，波動幅度變化不明顯；能源與環(huán)境子系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平總體上呈現(xiàn)先上升后下降的倒“U”型變化趨勢；環(huán)境與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)在2005-2012 年，協(xié)調(diào)發(fā)展水平逐年增加，在2013 年協(xié)調(diào)發(fā)展水平增幅較大，至2020 年基本處于領(lǐng)先地位。整體而言，3E 系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平波動上升，整體發(fā)展趨勢良好。

采用通用系統(tǒng)協(xié)調(diào)等級對系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行劃分，見表3-1。

表3-1 系統(tǒng)協(xié)調(diào)等級度量標(biāo)準(zhǔn)Tab.3-1 System coordination level metrics

福建省能源-經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度在2005-2020 年間耦合度呈現(xiàn)波動上升趨勢且波動幅度較大。2005-2009 年能源與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展水平處于“臨界協(xié)調(diào)”狀態(tài)，耦合協(xié)調(diào)度逐漸上升，從2010 年開始轉(zhuǎn)為“初級協(xié)調(diào)”，耦合協(xié)調(diào)度處于高水平穩(wěn)定發(fā)展，2015 年轉(zhuǎn)為“中級協(xié)調(diào)”，且于2019 年后達(dá)到“良好協(xié)調(diào)”。

福建省能源-環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度從2005 年的0.530 增至2020 年的0.798，增長50.566%，協(xié)調(diào)等級從“臨界協(xié)調(diào)”過渡到“中級協(xié)調(diào)”，耦合協(xié)調(diào)度在2005-2012 年間均保持領(lǐng)先水平。這表明隨著能源發(fā)展水平不斷提高，環(huán)境質(zhì)量也保持良好發(fā)展，能源與環(huán)境之間耦合協(xié)調(diào)關(guān)系越來越協(xié)調(diào)。

環(huán)境-經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度呈線性上升趨勢，至2020 年增長為2005 年的兩倍。但2005-2008 年間環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)等級處于“瀕臨失調(diào)”狀態(tài)，耦合協(xié)調(diào)度低于其余兩個(gè)子系統(tǒng)。2009 年轉(zhuǎn)為“臨界協(xié)調(diào)”。2012 年起環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度增長迅速，2017 年起保持領(lǐng)先水平。

2005-2020 年，福建省3E 系統(tǒng)整體耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平均高于子系統(tǒng)，年均值0.764，耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)波動上升趨勢，且增長迅速，2013 年由“初級協(xié)調(diào)”轉(zhuǎn)為“良好協(xié)調(diào)”狀態(tài)，2020 年耦合協(xié)調(diào)度與2005 年相比增長44.895%。根據(jù)協(xié)調(diào)度趨勢特征，大致可分為2005-2011年和2012-2020 年兩個(gè)階段。階段一（2005-2011 年），系統(tǒng)協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，其間多次出現(xiàn)上下波動，協(xié)調(diào)度的波動代表子系統(tǒng)間相互依賴程度的變動，這表明3E 系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，此階段所產(chǎn)生的波動恰好印證了21 世紀(jì)初期我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展伴隨能源和環(huán)境的大量犧牲。階段二（2012-2020 年），系統(tǒng)協(xié)調(diào)度波動減少，呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，此階段的變化說明2012 年后經(jīng)濟(jì)增長沖破以能源消耗和環(huán)境破壞為代價(jià)的模式，在未來還有較大上升空間。

五、結(jié)論與建議

本研究以福建省為研究對象，收集2005-2020 年間福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)建福建省3E 系統(tǒng)評價(jià)體系。運(yùn)用熵值法對福建省3E 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)性進(jìn)行評價(jià)，得到如下結(jié)論：一是能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境各子系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢良好。經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)穩(wěn)步上升，能源子系統(tǒng)得分比重不斷下降，意味著福建省正由傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向新形勢轉(zhuǎn)變。二是能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度不斷提升，還具上升空間。能源-環(huán)境、經(jīng)濟(jì)-環(huán)境子系統(tǒng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平呈波動上升，能源-經(jīng)濟(jì)變化不明顯，整體而言三個(gè)子系統(tǒng)相互影響支撐。

結(jié)合數(shù)據(jù)分析福建省能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境當(dāng)前現(xiàn)狀，建議如下：一是轉(zhuǎn)變高耗能產(chǎn)業(yè)經(jīng)營模式，降低環(huán)境污染與能源短缺對經(jīng)濟(jì)約束。粗放式經(jīng)濟(jì)增長模式是造成環(huán)境污染和能源消費(fèi)量快速增加原因之一，減少環(huán)境污染和增加福建省能源供給能減小能源外省調(diào)入量，率促進(jìn)濟(jì)增長。二是增加能源生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的投資。2012年以來，水風(fēng)核電占福建能源生產(chǎn)主體地位，但福建省能源消費(fèi)仍依賴煤，加大對新能源研發(fā)和生產(chǎn)投資，可以加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體，改善福建省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。三是加快數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)“人才高地”。福建地處東南沿海，地理位置優(yōu)越，充分利用海外技術(shù)、人才等資源，發(fā)展節(jié)能技術(shù)，制定相應(yīng)地優(yōu)惠政策發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，鞏固拓展人才集聚“虹吸效應(yīng)”，圍繞做大做強(qiáng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)聚才。