能源-经济-环境系统耦合协调度分析--以江苏省为例

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能源-经济-环境系统耦合协调度分析
——以江苏省为例
李新颖 江苏大学 京江学院 212000
摘要:本文以2006-2016年江苏省能源、经济、环境相关数据为基础，利用主成分分析法和耦合协调度模型分析江苏省能源、经济、环境两两之间以及三者之间的综合协调关系，结论如下：江苏省在此期间，能源、经济、环境两两之间的耦合度相对稳定，均在2007年进入拮抗耦合阶段。

协调度不断提高， 2015年均达到0.6以上水平，进入协调发展阶段，但整体水平仍较低。

该结论有助于理性分析江苏省能源、经济、环境三者之间的发展状况与相互关系，为政府制定完备的经济、环保政策提供指导。

关键词:江苏省；3E系统；主成分分析法；耦合协调度
服务，再无“穷乡僻壤”之抱怨；将会有丰富的精神生活，再无“素质低下”之蔑视等。

用2017年中央农村工作会议文件的话讲，就是“让农业成为有奔头的产业，让农民成为有吸引力的职业，让农村成为安居乐业的美丽家园”，通过“三农”的振发兴举而促成农业强省。

七、强力促成融合的一二三产业关系，以“联”壮强
着眼农产品产业链整体竞争力的提升和优势产业带的打造，创新体制机制，优化发展环境，下决定弥合农村经济发展中第一产业、第二产业、第三产业人为割裂的不正常状态，下功夫促进农村第一产业、第二产业、第三产业“联姻”、“结盟”和融合发展，并通过顺向融合的“1+2+3”、“1+2”、“1+3”以及逆向融合的“3+2+1”、“3+1”、“2+1”等多种模式和具体形式，促进农产品生产、加工与营销一体化发展，培育一批农业产业集群，构建多层次、复合型现代农业产业体系，使农村第一产业、第二产业、第三产业之间形成紧密的产业链和经济利益共同体，不断拉长延伸产业链条，不断提升农村各产业间的紧密度，不断提高全要素生产率，不断激发
现代农业发展内生动力，不断增强农业经济发展活力，持续促进农业增效和农民增收，通过农村三产业“联手”、“联
袂”、“联合”而壮大农业强省。

参考文献：
[1]李铜山,周腾飞.河南建设现代农业强省的重点任务和举措[C].河南经济发展报告(2017):建设经济强省,社会科学文献出版社,2017
[2]李铜山.论乡村振兴战略的政策底蕴[J].中州学刊,2017(12)作者简介:
1.李铜山(1966-)，河南鄢陵人，博士，教授，博导，研究方向为农业经济和农村发展；
2.张迪(1994-),河南濮阳人，硕士生。

研究方向为农村与区域发展。

十九大提出了加快生态文明体制改革的目标，推动着关于能源、经济、环境相互关系的深入思考。

能源是经济发展的主要动力，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。

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。

只有三者相互作用，才能实现生态文明建设的可持续发展。

能源、经济、环境(3E系统)作为社会的热点话题，受到了国内外学者的广泛关注。

国外学者对于能源与经济的问题研究较早。

1978年Kraft J和Kraft A研究了美国GDP与能源消费之间的因果关系。

1985年Yu和Jin采用时间序列协整关系分析，对GDP与能源消费进行了因果关系检验。

Grossman和Krueger]提出“环境库兹涅茨曲线(EKC)”假说，对环境污染与经济增长之间的问题进行了深入研究。

在借助国外研究经验的基础上，国内对3E系统的研究着重于数理统计的实证分析。

林小娟发现了从经济增长到能源消费的单向因果关系。

马丽等通过建立关联度评价指标体系、系统关联度模型，发现我国的经济与环境之间整体上处于低关联、低协调水平。

曹瑞瑞、蒋震基于主成分分析法，建立了评价城市3E系统发展的指标体系，对上海2000-2012年间的能源-经济-环境系统综合发展指数进行计算，进而对3E系统的协调度进行了评价分析。

本文将利用主成分分析法构建江苏省3E系统耦合协调模型，通过对江苏省2006-2016年相关数据的综合统计，分析江苏省能源、经济、环境的耦合协调度变化。

一、江苏省3E系统评价
(一)3E系统相关性评价指标体系构建
对3E系统进行有效专业的评价分析，首先需要为3E系统建立可信的评价指标体系。

本文从总量指标、结构指标、质量指标三个方面综合考虑，结合江苏省资源经济特征，选取了能够反映江苏省能源、经济、环境状况的24个指标(见表1)，构建评价指标体系。

评价指标体系中的数据均来源于2007-2017年《江苏统计年鉴》。

(二)主成分分析法分析江苏3E系统各子系统
主成分分析法是一种分析、简化数据集的技术，主要利用降维思想，把多指标转化为少数几个综合指标(即主成分)，对于研究能
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源、经济、环境(3E)系统来说，全面不失便捷。

根据表1选取的24个评价指标，统计江苏省2006-2016年能源、经济、环境的相关数据，以能源系统为例，将统计数据进行0-1标准化处理，再运用数据分析软件SPSS将处理后的数据进行主成分分析，得出三个能源系统主成分表达式，令能源系统为A(x)，表达式
如下：
同理，令经济系统的表达式为B(y)，环境系统的表达式为C(z)，依据相同的测算方法，得出经济、环境主成分综合模型如
下：
最后分别将能源、经济、环境的0-1标准化数据带入主成分综
合模型中，得出3E系统的发展水平值，结果如图1所示：
图1 能源、经济、环境综合发展水平
结果显示：2006-2016年间，江苏省能源、经济、环境综合发展水平总体呈上升趋势。

能源系统从2006年的0.033上升为2016年的0.626；经济系统从2006年的0.001上升为2016年的0.889；环境系统从2006年的0.007上升为2016年的0.772。

其中经济的综合发展水平
呈直线增长态势，2006-2008年间其综合发展水平低于能源与环境的综合发展水平；2009-2011年其低于能源发展水平，高于环境发展水平；2013-2016年其发展水平明显高于能源、环境系统的整体发展水平。

能源系统和环境系统则是呈现有下降的增长态势，且两者的波动基本趋向一致，可见能源与环境之间的制约与联系关系。

二、3E系统耦合协调度分析
(一)评价模型
能源、经济、环境三者之间拥有超强的相互依存关系，仅通过简单的加权平均不能充分说明3E系统之间的协调度。

通过构建耦合协调度模型，能全面测度3E系统协调度。

上文已运用主成分分析法分别求出3E系统各子系统的评价函数A(X)、B(Y)、C(Z)，则可以得出能源、经济、环境两两之间的耦合度O，其中分别令、、为能源-经济、能源-环境、经济-环境的耦合度，以能源-经济耦合度为例，计算公式如下:
(7)
复合系统的耦合度分为4个等级：0＜C≤0.3时，系统处于低耦合阶段；0.3＜C≤0.5时，系统处于拮抗耦合阶段；0.5＜C≤0.8时，系统处于良性耦合阶段；当0.8＜C≤1.0时，系统处于高耦合阶段。

然后通过耦合度得出耦合协调度,分别令能源、经济、环境的
耦合协调度为，以能源系统为例得出公式：
(8)
T＝ａA(X)＋ｂB(Y) (9)
其中，T为综合效益系数；a、b为待定系数，在式中均定为0.5。

3E系统的耦合协调度评价标准如下表所示:
表2 3E系统耦合协调度评级标准
协调度D 协调等级协调度D 协调等级0≤D＜0.1极度失调0.5≤D＜0.6勉强协调0.1≤D＜0.2严重失调0.6≤D＜0.7初级协调0.2≤D＜0.3中度失调0.7≤D＜0.8中度协调0.3≤D＜0.4轻度失调0.8≤D＜0.9良好协调0.4≤D＜0.5濒临失调
0.9≤D＜1.0
优质协调
(二)结果分析
根据2006-2016年的相关数据，利用公式(7)-(9)对江苏省能源-经济、能源-环境、经济-环境的耦合度、协调度以及能源、经济、环境三者的综合协调度进行计算，具体结果如表3所示：
表3 2006-2016年江苏省耦合协调度变化表
年份能源-经济能源-环境经济-环境能源-经济-环境综合协调度2006年0.022420.019760.375590.087250.353330.037760.040232007年0.495080.202030.474250.255410.449640.238040.230732008年0.497090.257520.479510.314460.462590.297900.288942009年0.470270.271540.464980.270010.499740.329300.289022010年0.481160.326900.444790.363880.488730.418340.367822011年0.482120.383620.481330.384800.499990.440750.402202012年0.471660.402560.480510.390490.499070.463990.417832013年0.497430.508490.497960.505700.499970.532050.515282014年0.490360.549180.491100.547020.499980.603930.566112015年0.498710.629230.499900.613150.499330.635640.625942016年
0.49191
0.61239
0.49726
0.58950
0.49855
0.64539
0.61533
数据来源：作者计算得出
结合表2和表3，对江苏省3E系统的耦合协调度进行分析，得出
表1 3E系统评价指标体系
系统层
指标层
单位能源系统
X 1能源消费比上一年的增长率％
X 2能源生产总量万吨标准煤X 3能源消费总量万吨标准煤X 4电力消费总量
亿千瓦小时X 5电力消费弹性系数％X 6能源消费弹性系数％
X 7人均生活能源消费量万吨标准煤/人X 8能源加工转化损失量万吨标准煤经济系统Y 1地区生产总值指数\Y 2工业生产总值指数\Y 3居民消费水平元/人Y 4
政府消费
亿元Y 5第三产业贡献率％Y 6固定资产总投资
亿元Y 7地区生产总值最终消费率％Y 8人均地区生产总值指数\环境系统Z 1工业废水排放量万吨Z 2二氧化硫排放量万吨Z 3烟粉尘排放量
万吨Z 4
工业固体废物综合利用率
％Z 5城市建成区绿化覆盖率％Z 6工业废水排放达标率百分之Z 7人均公园绿地面积平方米/人Z 8节能环保财政投入
亿元
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如下结论：
首先，从能源-经济系统的相关数据来看，能源-经济的耦合协调度系统在2006年处于极度失调等级，2007-2009年处于中度失调等级，2012年处于濒临失调等级，2013-2014年处于勉强协调等级，2015-2016年处于初级协调等级。

从能源系统评价指标来看，2006-2014年间，江苏省能源生产总量逐年增加，一定程度上促进了经济增长，能源-经济协调度在2006-2014增长较快。

由于资源储备的减少以及生态文明建设带来的环保压力，能源生产总量在2015-2016 年骤减，使得能源子系统综合评价值在2014年后总体上呈现缓慢增长态势。

从能源-环境系统的相关数据来看，2006-2016年江苏省能源-环境的耦合协调度经历了由快速上升到缓慢上升的发展过程，2008-2009年急剧下降，2010年开始回升，此后协调度增长进入了平缓增长期。

依据能源、环境系统评价指标分析得出，能源系统中的逆指标“能源消费弹性系数”在2006-2009年逐年下降，2009年达到最小值，与能源生产总量指标相一致的；环境系统中的中的逆指标“工业废水排放量”“二氧化硫排放量”和“烟(粉)尘排放量”总体呈下降趋势。

在能源与环境的综合协调下，能源-环境协调度在2015-2016年达到初级协调等级。

从经济-环境系统的相关数据来看，经济-环境的耦合协调度从2006年的0.0402增长到2016年的0.6153，在2006-2014年间江苏省经济的发展、人们水平的提高使得对于生态文明建设的诉求越来越高，同时 “节能环保的财政投入”加大生态环境建设，环境与经济增长之间的耦合协调度快速上升。

但经济发展会给环境带来负外部性，并在 2014年超出了环境的承载阈值，经济与环境的耦合协调度在2014-2016 年间增长缓慢。

从协调度的时间演变轨迹看，经济-环境系统在2014年率先实现初级协调。

从总体来看，江苏省能源-经济-环境综合协调度在2006年处于极度失调阶段，2007-2009年处于中度失调阶段，2010年处于轻度失调阶段，2011-2012年处于濒临失调阶段，2013-2014年处于勉强协调阶段，2015-2016年处于初级协调阶段。

总的来说，地方的经济形态和国家政策向一致，2012年成为3E系统的转折点，是十八大“大力推进生态文明建设”战略决策推动的结果，对江苏省能源、经济、环境的政策调整具有深远的指导作用。

三、结论
本文通过选取能源、经济、环境相关指标的数据，利用主成分分析法分析权重，并采取耦合协调度模型对江苏省2006-2016年3E 系统进行综合评价分析，得出结论：
①2006-2016年的11年间，江苏省3E系统耦合协调度整体水平较低，能源、经济、环境综合协调度的平均值在0.4左右，处于评价标准体系中的濒临失调阶段。

但是从纵向来看，能源、经济、环境之间的综合耦合协调度总体呈上升趋势，协调度等级逐渐从失调向协调转变。

②就能源、经济、环境两两之间的对比分析来看，经济-环境的协调度优于能源-经济和能源-环境的协调度，可见江苏省的能源结构正在向能源集约型和节约型转变，但总体上能源系统与经济系统的发展滞后于环境系统，可见江苏省能源-经济-环境(3E)系统的协调类型还处于生态环境滞后型，这严重阻碍了江苏省生态文明建设的进程，所以要协调发展能源-经济-环境(3E)系统，促使江苏省
从环境滞后型向环境友好型转变。

参考文献：
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[8] 曹瑞瑞,蒋震.上海市能源-经济-环境(3E)系统协调发展的实证研究[J].统计与决策，2015,12:134-136.
作者简介：
李新颖，1995，籍贯：汉，江苏大学，学位：在读本科生。