基于突變理論的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)
——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(lái),氣候變暖及其引發(fā)的各種極端氣候事件已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類的可持續(xù)發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中國(guó)近年來(lái)消耗大量能源,已經(jīng)成為世界上碳排放量最多的國(guó)家。因此,促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展已成為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)。自2003年英國(guó)政府在《我們未來(lái)的能源:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》白皮書中首次提出低碳經(jīng)濟(jì)概念以來(lái)[1],低碳經(jīng)濟(jì)越來(lái)越受到各國(guó)政府關(guān)注。低碳經(jīng)濟(jì)以“低能耗,低污染,低排放”為基本原則,被國(guó)際社會(huì)廣泛接受和推廣。京津冀是中國(guó)經(jīng)濟(jì)、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(jìn),既要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的發(fā)展,也要實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的突破。目前,國(guó)外相關(guān)研究主要集中在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑、低碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)與能源以及碳排放的實(shí)踐性等方面[2-4],而國(guó)內(nèi)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)研究較多。下文采用突變級(jí)數(shù)法和熵值法對(duì)京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)[5-11],以促進(jìn)京津冀低碳發(fā)展。

一、京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

低碳經(jīng)濟(jì)就是指低能耗、低污染和低排放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。京津冀地區(qū)在推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中采取了多種舉措減少碳排放量,如加快能源消費(fèi)和生產(chǎn)方式的調(diào)整、升級(jí)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(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,而且有助于實(shí)現(xiàn)全國(guó)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。下文通過(guò)測(cè)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(jìn)而對(duì)京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

(一)京津冀地區(qū)碳排放總量的測(cè)算

京津冀的碳排放主要來(lái)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(huì)(IPCC)的碳排放計(jì)算指南測(cè)算京津冀2010-2019年碳排放量。計(jì)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(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)取0.583[12]。根據(jù)各地年鑒和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)獲得石油、煤炭和天然氣資源的消耗量,計(jì)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(wàn)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(shuō)明河北省的碳排放形勢(shì)依然險(xiǎn)峻,仍需要大力整改;但河北省碳排放量的增長(zhǎng)速度已經(jīng)減緩,說(shuō)明低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展也取得了一定的進(jìn)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(jì)發(fā)展的單位能耗有所降低的,碳排放量的增速放緩,整個(gè)京津冀區(qū)域的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了一定成果。

二、研究方法與模型結(jié)構(gòu)

當(dāng)前,低碳經(jīng)濟(jì)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(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)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(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

(一)低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

根據(jù)京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合指標(biāo)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(xiàn),最終建立了京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[13-16](表2)。

表2 京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(二)突變級(jí)數(shù)綜合評(píng)價(jià)方法和模型

突變級(jí)數(shù)法運(yùn)用的是突變理論,該理論主要依據(jù)勢(shì)函數(shù)將臨界點(diǎn)分類,在處理不連續(xù)性特征時(shí)不涉及任何特殊的內(nèi)在機(jī)制。勢(shì)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(gè)數(shù)一般不超過(guò)4個(gè)。

1.突變級(jí)數(shù)評(píng)價(jià)方法

突變級(jí)數(shù)法的基本原理是落在分叉集團(tuán)內(nèi)的控制變量取值會(huì)使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變,據(jù)此來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)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(shì)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(jí)數(shù)模型

由于低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的兩個(gè)一級(jí)指標(biāo)都包含兩個(gè)子指標(biāo),因此突變模型為尖點(diǎn)型,且在進(jìn)行賦權(quán)時(shí)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?yàn)樵诘吞冀?jīng)濟(jì)發(fā)展中,低碳的發(fā)展更為重要。對(duì)于4個(gè)二級(jí)指標(biāo)B和三級(jí)指標(biāo)C的排序,文章采用熵值法計(jì)算權(quán)重并進(jìn)行排序。在確定了各個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性之后,參照表2構(gòu)建的指標(biāo)體系,最終提出指標(biāo)逐級(jí)集成的突變模型(圖1)。

圖1 突變模型構(gòu)建

3.確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在利用突變級(jí)數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),當(dāng)某個(gè)上級(jí)指標(biāo)包含多個(gè)下級(jí)指標(biāo)時(shí),需要對(duì)各個(gè)下級(jí)指標(biāo)進(jìn)行重要度排序。運(yùn)用熵值法對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán),可以減少主觀對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。計(jì)算出指標(biāo)的權(quán)重之后,判斷出指標(biāo)所屬的突變模型,根據(jù)對(duì)應(yīng)突變模型的歸一化公式計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的得分。在計(jì)算指標(biāo)得分時(shí),要分析指標(biāo)之間的相互關(guān)系。若為互補(bǔ)性指標(biāo),則通過(guò)“大中取小”的原則計(jì)算最終得分;若為非互補(bǔ)性指標(biāo),則采用指標(biāo)平均值計(jì)算最終得分。

(1)首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化和標(biāo)準(zhǔn)化處理。正負(fù)指標(biāo)的計(jì)算公式為

當(dāng)指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí):

(2)

當(dāng)指標(biāo)為負(fù)指標(biāo)時(shí):

(3)

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

(2)第i個(gè)年份第j個(gè)指標(biāo)的比重

(4)

(3)計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的熵值

(5)

(4)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的差異性dj

dj=1-ej

(6)

(5)計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)數(shù)為Wj

(7)

利用公式(2)到公式(7)計(jì)算各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重(表4)。

表4 京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

三、突變級(jí)數(shù)綜合評(píng)價(jià)

文章基于突變級(jí)數(shù)法以及指標(biāo)的權(quán)重和歸一公式計(jì)算2010-2019年京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)的最終得分,并深入分析京津冀區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。

(一)計(jì)算結(jié)果

依據(jù)突變模型中的歸一公式對(duì)以上熵值法計(jì)算權(quán)重時(shí)得到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,得到2010-2019年京津冀地區(qū)的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)的最終得分(表5)。

表5 2010—2019年京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)價(jià)最終得分

(二)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

由于突變級(jí)數(shù)法歸一公式計(jì)算出的最終評(píng)價(jià)值均較高,因此需要制定適合突變級(jí)數(shù)法的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),而不是用常規(guī)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)去判定評(píng)價(jià)值。為此,在常規(guī)狀態(tài)下,文章將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)等級(jí),并依據(jù)底層指標(biāo)的隸屬值,按以上構(gòu)建的突變模型求出相應(yīng)上層指標(biāo)值,最終得到突變級(jí)數(shù)法的相對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[17](表6)。

表6 京津冀低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),將京津冀2010-2019年的最終得分進(jìn)行等級(jí)劃分,最終得出京津冀2010-2019年低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等級(jí)(表7)。

表7 2010—2019年京津冀低碳發(fā)展水平等級(jí)

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(píng)價(jià)得分柱狀圖(圖2)。

圖2 京津冀綜合評(píng)價(jià)得分

綜上可見,京津冀低碳經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展水平的評(píng)分近年來(lái)不斷增加,且從“差”的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平過(guò)渡到了“良好”的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,但距離優(yōu)秀的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還存在差距。北京市的低碳經(jīng)濟(jì)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(shuō)明北京市在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面進(jìn)步顯著。天津市近年來(lái)整體處于良好的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,發(fā)展穩(wěn)定,但評(píng)分存在波動(dòng)。河北省的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果顯著,雖然進(jìn)入“良好”發(fā)展階段比較晚,但低碳狀況改善非常大。

下文對(duì)京津冀地區(qū)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。北京市2018年的評(píng)分有所降低,2019年又有回升,但并未超越2017年的綜合評(píng)分。通過(guò)對(duì)各級(jí)子指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致北京市評(píng)分降低的原因是從2018年開始北京市的每萬(wàn)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(yùn)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(lái),天津市低碳發(fā)展水平評(píng)分波動(dòng)比較明顯,分析得知,除了共享單車的投入對(duì)評(píng)分產(chǎn)生影響外,還有治理廢氣投資指標(biāo)完成和能源消耗總量降低帶來(lái)的影響。且在“十三五”期間,天津市實(shí)現(xiàn)了能源消費(fèi)總量和能耗強(qiáng)度的“雙控”目標(biāo)。河北省在2016年評(píng)分明顯降低,通過(guò)對(duì)一級(jí)指標(biāo)得分和二級(jí)指標(biāo)得分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致河北省2016年評(píng)分較低的原因是廢氣污染治理投資的減少,進(jìn)而使一級(jí)指標(biāo)低碳發(fā)展的得分降低,因此影響了低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總評(píng)分。

通過(guò)上述分析可以看出,京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷提高,個(gè)別評(píng)分降低的指標(biāo)也并非完全不利于低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展,如共享單車的投放就對(duì)低碳發(fā)展作出較大的貢獻(xiàn)。但也有很多方面需要繼續(xù)改善,如生活垃圾無(wú)公害化處理,合理地處理垃圾不僅能減少污染,還可以對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用。除此以外,大部分指標(biāo)都在向利于低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向發(fā)展,京津冀的低碳經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展突變級(jí)數(shù)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)京津冀地區(qū)2010—2019年的低碳經(jīng)濟(jì)作出綜合評(píng)價(jià),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(jì)發(fā)展水平進(jìn)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(jì)發(fā)展階段沖刺。第二,京津冀的碳排放量依舊居高不下,對(duì)廢氣的投資治理還是十分必要。近年來(lái),北京市在對(duì)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(duì)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(jì)發(fā)展之間的關(guān)系,減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能耗,通過(guò)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(lái)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(gè)方面提升京津冀低碳經(jīng)濟(jì)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(shí),由于汽車會(huì)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?gòu)U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(wèn)題。首先,京津冀要引進(jìn)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(duì)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(yùn)用。只有將低碳技術(shù)發(fā)揮到實(shí)處,才能實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能減排,降低碳排放量。最后,鼓勵(lì)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(jìn)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(jí)數(shù)法對(duì)京津冀的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),為京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了實(shí)證依據(jù)。在全球氣候變化日益加劇的背景下,低碳經(jīng)濟(jì)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(gè)人等各方力量,共同推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。