基于突變理論的低碳經(jīng)濟發(fā)展綜合評價
——以京津冀地區(qū)為例

梁 毅,徐超飛

(河北地質(zhì)大學(xué) 管理學(xué)院,河北 石家莊 050000)

近年來,氣候變暖及其引發(fā)的各種極端氣候事件已經(jīng)嚴重影響到人類的可持續(xù)發(fā)展。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,中國近年來消耗大量能源,已經(jīng)成為世界上碳排放量最多的國家。因此,促進低碳經(jīng)濟發(fā)展已成為國家發(fā)展的重點。自2003年英國政府在《我們未來的能源:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》白皮書中首次提出低碳經(jīng)濟概念以來[1],低碳經(jīng)濟越來越受到各國政府關(guān)注。低碳經(jīng)濟以“低能耗,低污染,低排放”為基本原則,被國際社會廣泛接受和推廣。京津冀是中國經(jīng)濟、科技和文化發(fā)展的核心區(qū)域。但京津冀地區(qū)的低碳發(fā)展還亟待向更高水平邁進,既要實現(xiàn)經(jīng)濟上的發(fā)展,也要實現(xiàn)低碳發(fā)展的突破。目前,國外相關(guān)研究主要集中在低碳經(jīng)濟發(fā)展路徑、低碳經(jīng)濟技術(shù)與能源以及碳排放的實踐性等方面[2-4],而國內(nèi)對低碳經(jīng)濟發(fā)展的綜合評價研究較多。下文采用突變級數(shù)法和熵值法對京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展進行評價[5-11],以促進京津冀低碳發(fā)展。

一、京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀

低碳經(jīng)濟就是指低能耗、低污染和低排放的經(jīng)濟發(fā)展模式。京津冀地區(qū)在推進低碳經(jīng)濟發(fā)展過程中采取了多種舉措減少碳排放量,如加快能源消費和生產(chǎn)方式的調(diào)整、升級與轉(zhuǎn)型,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等。這些舉措不僅可以減輕環(huán)境壓力,促進地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,而且有助于實現(xiàn)全國碳達峰和碳中和目標。下文通過測量京津冀2010—2019年碳排放總量了解其碳排放的發(fā)展現(xiàn)狀,進而對京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展進行評價分析。

(一)京津冀地區(qū)碳排放總量的測算

京津冀的碳排放主要來自于煤炭、石油和天然氣資源的消耗。文章根據(jù)京津冀這3種資源消耗數(shù)據(jù)和政府間氣候變化委員會(IPCC)的碳排放計算指南測算京津冀2010-2019年碳排放量。計算公式如下:

(1)

其中,A為二氧化碳的總排放量;Bi為能源i的消耗數(shù),單位為萬噸標準煤;Ci為能源i的平均碳排放系數(shù),即煤炭0.755 9、天然氣0.443 8,石油的碳排放系數(shù)按照參考文獻取0.583[12]。根據(jù)各地年鑒和國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)獲得石油、煤炭和天然氣資源的消耗量,計算獲得京津冀的碳排放量(表1)。

表1 2010-2019年京津冀碳排放量 單位:萬噸

(二)京津冀地區(qū)碳排放量的分析

從表1可以看出,京津冀地區(qū)中河北省的碳排放量最高,而北京市和天津市的碳排放量基本持平,這說明河北省的碳排放形勢依然險峻,仍需要大力整改;但河北省碳排放量的增長速度已經(jīng)減緩,說明低碳經(jīng)濟發(fā)展也取得了一定的進展。此外,從表1可以看出北京市和天津市近幾年的碳排放量雖然有所降低,但總體而言變化不明顯。因此,北京市和天津市還要加快碳排放總量的下降速度。綜上,京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展的單位能耗有所降低的,碳排放量的增速放緩,整個京津冀區(qū)域的低碳經(jīng)濟發(fā)展取得了一定成果。

二、研究方法與模型結(jié)構(gòu)

當前,低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為全球發(fā)展的重要方向,構(gòu)建科學(xué)完整的低碳經(jīng)濟評價指標體系是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的重要手段之一。因此,在已有的研究成果上,構(gòu)建更加客觀科學(xué)的京津冀低碳經(jīng)濟評價指標體系,對推動低碳經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

(一)低碳經(jīng)濟評價指標體系的構(gòu)建

根據(jù)京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合指標的科學(xué)性、系統(tǒng)性、代表性、可操作性和可比性原則,并參考相關(guān)文獻,最終建立了京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系[13-16](表2)。

表2 京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系

(二)突變級數(shù)綜合評價方法和模型

突變級數(shù)法運用的是突變理論,該理論主要依據(jù)勢函數(shù)將臨界點分類,在處理不連續(xù)性特征時不涉及任何特殊的內(nèi)在機制。勢函數(shù)中的狀態(tài)變量反映了系統(tǒng)的行為狀態(tài),而它的控制變量則是影響狀態(tài)變量的因素,控制變量的個數(shù)一般不超過4個。

1.突變級數(shù)評價方法

突變級數(shù)法的基本原理是落在分叉集團內(nèi)的控制變量取值會使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變,據(jù)此來構(gòu)建評價模型。在突變模型中,x為狀態(tài)變量,V(x)為狀態(tài)變量x的勢函數(shù),u1和u2為狀態(tài)變量x的控制變量。常見的突變系統(tǒng)類型及相關(guān)公式見表3。

表3 突變模型相關(guān)公式

2.突變級數(shù)模型

由于低碳經(jīng)濟發(fā)展評價指標體系中的兩個一級指標都包含兩個子指標,因此突變模型為尖點型,且在進行賦權(quán)時采用低碳系統(tǒng)大于發(fā)展系統(tǒng)的主觀賦權(quán)方法,這是因為在低碳經(jīng)濟發(fā)展中,低碳的發(fā)展更為重要。對于4個二級指標B和三級指標C的排序,文章采用熵值法計算權(quán)重并進行排序。在確定了各個指標的相對重要性之后,參照表2構(gòu)建的指標體系,最終提出指標逐級集成的突變模型(圖1)。

圖1 突變模型構(gòu)建

3.確定評價指標權(quán)重

在利用突變級數(shù)法進行評價時,當某個上級指標包含多個下級指標時,需要對各個下級指標進行重要度排序。運用熵值法對低碳經(jīng)濟發(fā)展的指標進行賦權(quán),可以減少主觀對評價結(jié)果的影響。計算出指標的權(quán)重之后,判斷出指標所屬的突變模型,根據(jù)對應(yīng)突變模型的歸一化公式計算每個指標的得分。在計算指標得分時,要分析指標之間的相互關(guān)系。若為互補性指標,則通過“大中取小”的原則計算最終得分;若為非互補性指標,則采用指標平均值計算最終得分。

(1)首先對數(shù)據(jù)進行無量綱化和標準化處理。正負指標的計算公式為

當指標為正指標時:

(2)

當指標為負指標時:

(3)

其中,Xij是原始數(shù)據(jù),表示第i個年份,第j個指標的數(shù)據(jù);Zij為無量綱處理之后的指標數(shù)據(jù),min{Xij}和max{Xij}分別指所有年份中第j個指標的最小值和最大值。

(2)第i個年份第j個指標的比重

(4)

(3)計算各個指標的熵值

(5)

(4)計算第j項指標的差異性dj

dj=1-ej

(6)

(5)計算第j項指標的權(quán)數(shù)為Wj

(7)

利用公式(2)到公式(7)計算各級指標的權(quán)重(表4)。

表4 京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展評價指標權(quán)重

三、突變級數(shù)綜合評價

文章基于突變級數(shù)法以及指標的權(quán)重和歸一公式計算2010-2019年京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展評價的最終得分,并深入分析京津冀區(qū)域低碳經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀。

(一)計算結(jié)果

依據(jù)突變模型中的歸一公式對以上熵值法計算權(quán)重時得到的標準數(shù)據(jù)進行計算,得到2010-2019年京津冀地區(qū)的低碳經(jīng)濟發(fā)展評價的最終得分(表5)。

表5 2010—2019年京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展評價最終得分

(二)評級標準

由于突變級數(shù)法歸一公式計算出的最終評價值均較高,因此需要制定適合突變級數(shù)法的等級標準,而不是用常規(guī)的等級標準去判定評價值。為此,在常規(guī)狀態(tài)下,文章將評價標準劃為差(0～0.25)、一般(≥0.25～0.5)、良好(≥0.5～0.75)和優(yōu)秀(≥0.75～1)4個等級,并依據(jù)底層指標的隸屬值,按以上構(gòu)建的突變模型求出相應(yīng)上層指標值,最終得到突變級數(shù)法的相對評價等級標準[17](表6)。

表6 京津冀低碳經(jīng)濟評價標準

(三)結(jié)果分析

根據(jù)表5的各地區(qū)最終得分和表6的評價標準,將京津冀2010-2019年的最終得分進行等級劃分,最終得出京津冀2010-2019年低碳經(jīng)濟發(fā)展水平等級(表7)。

表7 2010—2019年京津冀低碳發(fā)展水平等級

為更直觀看到京津冀地區(qū)的綜合得分,下文根據(jù)表7繪制京津冀綜合評價得分柱狀圖(圖2)。

圖2 京津冀綜合評價得分

綜上可見,京津冀低碳經(jīng)濟整體發(fā)展水平的評分近年來不斷增加,且從“差”的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平過渡到了“良好”的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平,但距離優(yōu)秀的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平還存在差距。北京市的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平,從2010年的“差”變?yōu)?019年的“良好”,情況改善非常顯著,這說明北京市在低碳經(jīng)濟發(fā)展方面進步顯著。天津市近年來整體處于良好的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平,發(fā)展穩(wěn)定,但評分存在波動。河北省的低碳經(jīng)濟發(fā)展成果顯著,雖然進入“良好”發(fā)展階段比較晚,但低碳狀況改善非常大。

下文對京津冀地區(qū)分別進行評價。北京市2018年的評分有所降低,2019年又有回升,但并未超越2017年的綜合評分。通過對各級子指標分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致北京市評分降低的原因是從2018年開始北京市的每萬人擁有公交車輛數(shù)減少,結(jié)合背景了解到在2018年共享單車大量投放上市,影響了公交的客運量,公交車輛的投入減少。同樣的情況也出現(xiàn)在了河北省和天津市,即共享單車的投入影響了公交車輛的投入。從表7可以看出,自2015年以來,天津市低碳發(fā)展水平評分波動比較明顯,分析得知,除了共享單車的投入對評分產(chǎn)生影響外,還有治理廢氣投資指標完成和能源消耗總量降低帶來的影響。且在“十三五”期間,天津市實現(xiàn)了能源消費總量和能耗強度的“雙控”目標。河北省在2016年評分明顯降低,通過對一級指標得分和二級指標得分進行分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致河北省2016年評分較低的原因是廢氣污染治理投資的減少,進而使一級指標低碳發(fā)展的得分降低,因此影響了低碳經(jīng)濟發(fā)展的總評分。

通過上述分析可以看出,京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展水平在不斷提高,個別評分降低的指標也并非完全不利于低碳經(jīng)濟發(fā)展,如共享單車的投放就對低碳發(fā)展作出較大的貢獻。但也有很多方面需要繼續(xù)改善,如生活垃圾無公害化處理,合理地處理垃圾不僅能減少污染,還可以對低碳經(jīng)濟發(fā)展起到促進作用。除此以外,大部分指標都在向利于低碳經(jīng)濟發(fā)展的方向發(fā)展,京津冀的低碳經(jīng)濟發(fā)展取得了顯著成果。

四、結(jié)論與建議

文章在構(gòu)建京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展突變級數(shù)模型的基礎(chǔ)上,對京津冀地區(qū)2010—2019年的低碳經(jīng)濟作出綜合評價,得出如下結(jié)論和建議。

(一)結(jié)論

第一,京津冀的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平進入良好狀態(tài),需要繼續(xù)保持并不斷地發(fā)展,向優(yōu)秀的低碳經(jīng)濟發(fā)展階段沖刺。第二,京津冀的碳排放量依舊居高不下,對廢氣的投資治理還是十分必要。近年來,北京市在對廢氣的投資較往年已經(jīng)減少,但碳排量并沒有明顯降低。因此,對廢氣污染的治理十分必要。第三,能源消耗是碳排放量增加的主要原因,要合理調(diào)整能源碳排放和經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系,減少經(jīng)濟發(fā)展的能耗,通過科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施來提升能源利用率。

(二)建議

根據(jù)上述結(jié)論,應(yīng)從以下幾個方面提升京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展水平。

1.增加低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

增加低碳交通工具,倡導(dǎo)低碳出行;大力推廣和倡導(dǎo)以公交、地鐵和共享單車等低碳工具為交通工具的出行方式。同時,由于汽車會排除較多污染氣體,而提高綠化覆蓋率可以吸收部分碳排放氣體,減少廢氣污染,因此要不斷增加綠化建設(shè)。

2.加大技術(shù)研發(fā)投入

要加大技術(shù)研發(fā)投入有效解決碳排放問題。首先,京津冀要引進和培養(yǎng)相關(guān)人才,豐富低碳技術(shù)的研究方式。其次,不僅要加大對低碳技術(shù)研發(fā)的投入力度,還要注重技術(shù)的推廣和運用。只有將低碳技術(shù)發(fā)揮到實處,才能實現(xiàn)真正的節(jié)能減排,降低碳排放量。最后,鼓勵綠色低碳技術(shù)研發(fā),圍繞大氣污染治理和清潔能源代替等關(guān)鍵領(lǐng)域開發(fā)技術(shù)。

3.加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

目前,京津冀地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)仍占較大比重,其中不乏高污染企業(yè)。因此,加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整十分必要。要引導(dǎo)企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,大力發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè),提升第三產(chǎn)業(yè)占比。

綜上,文章基于突變級數(shù)法對京津冀的低碳經(jīng)濟發(fā)展進行綜合評價,為京津冀低碳經(jīng)濟發(fā)展提供了實證依據(jù)。在全球氣候變化日益加劇的背景下,低碳經(jīng)濟發(fā)展已成為人類不可回避的責(zé)任與使命。因此,需要協(xié)同政府、企業(yè)和個人等各方力量,共同推動低碳經(jīng)濟發(fā)展。