能源与环境的关系范文

导语：如何才能写好一篇能源与环境的关系，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词] 农村 可持续发展 环境保护 可再生能源

一、我国农村能源的现状和问题

目前我国农村能源存在的问题归纳起来主要有以下几方面：

1.农村能源消费对生态与环境的压力大

农村能源对生态与环境的压力来自开采和使用两个方面。目前煤炭在农村能源中占有很大比例，而农村一些小煤矿的开发不当给当地造成环境破坏的情况屡屡发生。薪柴作为农村生活用能最主要的来源，目前仍占20%左右，其过度采集是导致森林植被破坏的原因之一。在使用能源方面，燃煤烧柴释放出大量温室气体和污染物，也使得农村环境污染问题越发严重。

2.农村能源可持续发展机制仍不完善

解决农村能源问题必须加快农村能源可持续发展建设的步伐。中国在建立农村能源可持续发展机制方面，进行了大量的工作，但仍然存在很多问题。从政府到农民和相关企业，能源意识不强，造成了农村能源利用的低效和浪费。农村能源宏观管理体系不健全、管理混乱的问题，仍然比较严重。有利于农村能源可持续发展的多元融资机制还没有形成，农村能源建设的投入严重不足。

二、可再生能源在农村发展中的作用

我国的可再生能源资源绝大部分资源分布在农村。大力发展农村可再生能源不对农村建设具有重要意义。

1.改善农村生活环境，提高农民的生活质量

我国农村商品能源地供给一直比较低，农民的很多家用电器因为电力供应不足而闲置，从而不利于各种科技信息在农村的传播和农村精神文明建设。发展农村可再生能源有利于提高农村能源的自供率，农村能源供应的可靠性和稳定性，促进农村精神文明建设。

2.发展生态农业，实现农业生产的可持续发展

生态农业建设已成为各地实现农业可持续发展的必然选择。大力发展的农村可再生能源技术，如沼气发酵技术作为生物质能开发利用的一种主要技术，在我国己得到较为广泛的开发利用，取得了很好的经济、社会和环境效益。沼气作为一种可再生洁净能源，不仅可以燃烧，而且可以用于照明；沼肥可以回田，增加土壤肥力；沼液可以浸种，还可以预防虫害。因而，可再生能源建设有利于农业生产的可持续发展。

三、农村可再生能源发展存在的问题及对策分析

1.我国农村可再生能源建设存在的问题

1.1技术开发体系与服务网络尚未形成

从事农村能源工作人数少，缺少专业科技队伍，可再生能源技术在农村的推广困难，好的可再生能源项目由于技术难以消化而难以进行实施；技术推广服务网络尚未形成，可再生能源资源一般较为分散，必须就地开发，就地使用，必须有技术服务、物资器材供应功能齐全、覆盖面广的专业服务网络。

1.2可再生能源开发尚未纳入法制管理轨道，缺乏相应的保障激励政策

农村能源机构所遵循的总体方针和相关政策、规划、计划都属于指导性质，缺乏相应的法规条例的强制作用，主管部门没有强制监督依据，其发展只能更多地取决于各方面的认识，因而发展缓慢；对可再生能源建设的战略地位缺乏足够认识，保障措施力度不够，致使丰富的可再生能源资源效益没有得到充分发挥；农村能源产品的生产经营比较混乱，质量低劣的农村能源产品充斥市场，损害了消费者利益。对可再生能源技术推广工程、产品质量监督检测缺乏手段和法规依据，从而不能实施有效的监督管理，影响了可再生能源事业的健康发展。

2.加快开发利用农村可再生能源的措施

我国农村地区可再生能源资源丰富，开发利用农村可再生能源是一项很有前景的事业。为了有效地促进可再生能源在农村的推广应用，加快农村可再生能源建设步伐，应该采取以下措施：

2.1建立技术保障和服务体系

农村可再生能源开发涉及面广，任务繁重，是为农民办好事、办实事的复杂的系统工程。要抓好这项工作，必须建立和加强市、县、乡可再生能源建设管理机构，形成一个比较系统的管理体系。可再生能源资源由于资源分散，不便于大规模集中开发，一般是上门服务，就地建设，就地开发，就地使用。项目的实施必须有覆盖面广，功能齐全的服务网络支撑。因此，乡镇农村能源服务站的建立健全，在技术推广服务中至关重要。服务站负责组织农村能源建设工程施工，物质、器材和产品的就地供应，产品工程的安装和维护等，更重要的一个职责就是对民间技术队伍的管理。

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关键词:环境;能源;沼气;混凝土渗漏;预防措施

中图分类号:[S210.3] 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-06-0143-1

1 农村环境治理的整体设施到实施

农村环境保护治理主要包括:农村清洁能源、农村改厕、村屯环境治理。发展农村沼气,对于开发新型清洁能源、缓解国家能源压力、促进环境建设,治理农村“脏乱差”,改善人居环境、保护林草植被、维持生态平衡等都具有十分重要意义。在宣传手段上,强化宣传培训,建立农村自我服务,自我管理的长效运行机制。防治农业面源污染的有效手段,是推进节能减排和建设社会主义新农村的重要举措。

2 农村能源的整体分析

秸秆的综合利用是目前农村能源的一大主要问题。大多数农民进行焚烧,严重地污染环境,我们要以教育为主,利用途径广泛宣传,让大家充分认识到焚烧的危害性和利用的重要性。一是用作农机肥,二是用作工业原料,三是用作育姑机料,四是用作动物饲料。农村清洁能源的主要工程之一是农村沼气池工程。将农厕、畜禽舍建在沼气池上,实现粪便自流入内,通过发酵所产生的沼气作为农户的优质燃料,沼液和沼渣作为优质有机肥料,使农村畜禽养殖的畜粪逐步实现无害化,处理和资源化利用,从根本上改善农民的生产生活条件和农村环境卫生条件,可以节省大量薪柴,减少森林植被破坏,防止水土流失,保护生态环境。发展农村沼气具有经济效益、生态效益、和社会效益,有利用改善农民家居环境和农村的卫生状况,提高生活质量,促进农村精神文明建设。

3 村沼气建设中防水混凝土渗漏分析

农村沼气池的建设过程中,存在严重的渗漏问题,所以在沼气池建设中,防水混凝土渗漏分析非常重要。在现代建筑工程建造中,建筑物大多采用钢筋混凝土结构作为主要结构形式。混凝土结构具有强度高、刚度大、可塑性、耐久性以及较好经济等特点,同时又具有抗渗防水性能,在实际施工过程中,防水混凝土要真正起到防水作用,除混凝土本身具有较高的密实性、抗渗性以外,还要求混凝土施工完毕后不开裂,特别是不能产生贯穿裂缝。因此,要真正起到防漏水的功能,必须找出所有可能产生渗漏的原因:

3.1 设置不规范

混凝土的抗渗性是用抗渗等级(p)或渗透系数来表示的。抗渗等级是以28d龄期的标准试件,按标准试验方法进行试验时所能承受的最大水压力来确定,如果抗渗等级的确定值偏低,将是混凝土渗漏的致命因素。主要预防措施:防水混凝土的抗渗等级不能小于p6,且考虑到农村各地分部不同,土质不同,施工条件比实验室差,所以,抗渗压力还应比设计要求相应提高0.2mpa。

3.2 材料不合标

防水混凝土的防水主要包括两部分内容:结构主体防水和细部构造防水。主要预防措施:水灰比:适宜的水灰比应为0.45-0.55之间,这样可保证混凝土具有良好的抗渗性及适宜的和易性,配制普通抗渗混凝土的水泥,要求抗水性好,泌水性小,水化热低并具有一定的抗侵蚀性。普通硅酸盐水泥,早期强度增长快,泌水性好,干缩性较小,但抗水性和抗酸盐侵蚀能力较差。矿渣硅酸盐水泥,水化热度低,抗硫酸盐侵蚀能力好,但泌水性较大,抗渗性差。因此,普通防水混泥土应优先采用硅酸盐水泥,而矿渣水泥在采取相应措施的情况下,(掺高效减水剂)也可使用。砂率宜为35-40%,且砂宜用中砂,石子最大粒径不宜大于40mm。掺加引气剂或减水剂等外加剂,其品种和掺和量应经过试验确定。

3.3 措施不合理

如果施工缝、变形缝、后浇带、穿墙管、埋设件等细部构造的防水措施不合理,将会造成这些部位出现所谓“十缝九漏”的现象。主要预防措施:防水混凝土应该连续浇灌,宜少留施工缝;变形缝、后浇带的防水处理与施工缝相似,后浇带宜采用掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土。

3.4 管理不善

由于混凝土的抗拉性能对混凝土本身的均质是非常敏感的,如果混凝土均质较性差,其内部会出现应力集中,从而降低混凝土的抗拉性能而产生裂缝。所以在混凝土搅拌、运输过程中,都要加强管理,如果混凝土在浇筑时不能严格控制下料高度,加强振捣等,就会降低混凝土的抗渗性能。主要预防措施:防水混凝土拌和物必须采用机械搅拌,时间不应小于2分钟,当掺有外加剂时,应根据外加剂的技术要求来确定时间;防水混凝土拌合物在运输过程中如果出现离析现象,必须进行二次搅拌;必须采用高频机械捣密实,应不漏振、欠振。

3.5 混凝土裂缝

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关键词：低碳经济；3E系统；系统仿真；产业结构；能源结构；系统动力学；污染物排放；环境承载能力；可持续发展

中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2013）05-0084-06

全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战是“低碳经济”提出的大背景。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳（CO2）浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。中国作为一个能源生产和消费大国，如何保持能源、经济和环境协调可持续发展是摆在我国面前的一项重大战略课题。我国能源—经济—环境系统总体协调程度比较低，能源、环境、经济三者之间的矛盾比较突出。从能源结构上看，我国的一次能源储量、能源生产和能源消费间的结构性矛盾，随着中国工业化进程和城市化进程的推进越来越突出，国内石油和天然气的生产供需缺口越来越大，使我国日渐成为石油天然气的进口大国。从产业结构看，我国的产业结构呈现出以工业，尤其是以碳基为主的重工业化的突出特点。从生态环境看，以化石能源为主的传统能源结构导致能源生产和消费中排放大量的烟尘、废水以及固体废物等污染物引发环境质量的急剧恶化，由能源消费结构和方式造成的严重环境污染带来的经济损失占GDP的2%～3%。鉴于我国能源—经济—环境系统发展中存在的这些问题，迫切要求对经济增长方式、能源开发利用、环境保护等可持续发展问题进行科学研究，制定切实可行的经济发展规划、能源替代战略、环境保护措施，为能源—经济—环境系统提供理论支持。

一、文献综述

近年来，越来越多的学者意识到能源、经济以及环境之间的相互作用对于解决能源问题的重要影响，开始将三者结合起来综合考虑能源问题，从而形成了3E系统理论的研究框架，并取得大量的理论与实践成果。能源问题的研究涉及多个学科领域，不同专业的学者选择了不同的研究视角与方法，得到的结论也有所差别，然而，他们的研究大多使用数量经济学、系统工程以及运筹学的方法对能源、环境、经济三者之间的关系和内部规律进行定量分析。

日本长冈理工大学从3E的理论框架出发提出了3Es-Model，模型描述了能源、环境和宏观经济之间的数量关系，可以在给定节能、碳税、促进能效等减排方案的条件下，预测经济、能源、环境三者的发展趋势，为决策者制定相关政策提供参考。国外的一些学者和机构深入研究了能源问题与可持续发展的能源—经济—环境3E体系，例如，联合国开发计划署、世界能源理事会以及联合国可持续发展委员会等国际机构都曾经以可持续发展理论为指导，对世界面临的能源现状、发展趋势以及能源与经济、社会、环境的协调发展等问题进行了深入的分析和讨论。

随着我国经济的发展，相关政府部门也意识到了能源、经济、环境协调发展对我国实现可持续发展的重要意义。1984年，原国家计委和国务院能源办公室牵头，组织了我国相关领域近70名专家，花费五年的时间，完成了我国“广义能源效率战略工程”项目的研究，这是我国首次组织如此多的科研人员探讨能源、经济、环境三者间的协调发展问题。万红飞等人（2000）在John Byrme研究的基础上，分析了能源、环境、经济三者之间的关系，并选择二氧化碳和二氧化硫的排放量作为主要指标，构建了能源、经济、环境三者的关联模型。王俊峰（2000）的研究首先探讨了自然资源与经济、人口、环境之间的关系以及3E系统内各子系统之间的矛盾规律，并在此指导下提出了能源结构优化的原理和计算方法。迟春洁从3E系统的角度来研究能源安全问题。可见，国内外的众多学者对能源—经济—环境系统从多个角度进行了有益探索，取得了大量的理论成果，对缓解和解决我国的能源、经济、环境问题具有重要意义。

二、能源-经济-环境系统构建

（一）能源—经济—环境系统的界定

能源—经济—环境系统是指在社会、经济、文化、生态背景下，各种系统要素有机结合在一起所形成的能源—经济—环境复合系统，该系统包含若干个子系统，这些子系统分别拥有不同的属性。在能源—经济—环境系统内部，子系统是相互作用、互为影响的，系统内部也同时和系统外部的环境发生着交换关系，可以表示为：

MSIS？奂{S1S2……Sm，Ei，Ci，Fi，Rel，O，Rst，T，L}（m？叟2）（1）

公式（1）中Sm表示第m个子系统；Ei、Ci、Fi分别表示第i个子系统的要素、结构和功能；Rel是系统的关联集合，是能源—经济—环境系统（MSIS）的相关关系集，Rel包括了能源—经济—环境系统各个子系统之间的关联关系、各个子系统内部要素之间的关联关系，以及能源—经济—环境系统（MSIS）与国民经济可持续发展系统之间的关联关系；O是能源—经济—环境系统的系统目标集；Rst是系统的限制约束集；T、L分别为时间向量、空间向量；m是子系统的数目。

（二）能源-经济-环境系统的构成

根据系统的层次性，将能源—经济—环境系统分解为经济驱动子系统、能源支持子系统、环境承载子系统、社会发展子系统和政策调控子系统五个子系统。每一个子系统内部又包含着若干要素，各要素在系统运行中分别发挥着不同作用。能源—经济—环境系统并不是一个封闭的系统，在分析时不能离开国民经济这个大系统去分析，必须考虑整个系统各环节之间、系统与国民经济各部门之间的相互关系。能源系统与环境、技术水平和生态系统有密切关系，在当前资源、环境与发展之间矛盾日益突出的情况下，能源—经济—环境系统承载着经济增长、能源利用和环境保护的多重压力。研究系统时必须统筹考虑能源与社会经济、技术、环境等诸多因素，不仅研究各因素之间的相互联系、相互依存、相互制约，而且要将其形成的有机整体作为一个完整的、处于运动变化中的大系统。

三、能源—经济—环境系统因果关系分析

本文引入系统动力学（System Dynamics简称“SD”）来描述能源—经济—环境系统各子系统间的因果关系。因果关系是系统动力学方法建模的基础，是对能源—经济—环境系统要素与关系的一种真实写照。

（一）因果关系的总体描述

整个系统中，经济驱动子系统对整个系统的发展起推动作用，能源支持子系统起支持作用，环境承载子系统起缓冲作用，社会发展子系统起能动作用，政策调控子系统起引导、管理和监督的作用。整个系统协调、有序的运行，通过系统内各要素的相互作用和配置使系统实现最优。这就要求首先必须要建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系，能源发展必须和经济发展、资源开发利用、生态保护相适应，相协调。其中，资源开发利用主要包括资源的进一步勘探开发、资源利用技术的进步、利用效率的提高、发展和利用替代能源、利用进口资源等。能源增长必须维持在资源承载能力内，在能源发展的同时，自然资源基础得到维持和加强，对可再生资源利用的前提是不破坏其再生机制。能源发展对环境改变要在环境承载极限内同步进行能源建设与环境保护，恢复并维护好自然生态系统的良性循环。通过国家政策、法律、法规和市场机制等有效调控，弱化甚至消除系统内各子系统间的消极影响，充分利用和促进系统内各子系统间的积极关系，实现系统的良性循环。根据以上描述，能源—经济—环境系统各子系统关系如图1所示。

（二）因果关系涉及的宏观变量

能源—经济—环境系统模型的建立涉及的因素很多，对这些因素加以分析将成为构建能源-经济-环境系统模型的基础。在建立能源—经济—环境系统因果关系模型的过程中，可分别以各子系统的发展为主线来确定系统模型涉及的变量。能源—经济—环境系统模型涉及的主要变量有以下几个方面：

1. 经济驱动子系统涉及的变量。经济驱动子系统涉及的变量主要包括：GDP、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、工业增加值、资本形成总额、人均社会消费品零售额、货物与服务净出口、财政收入、国内旅游收入、外商直接投资、城乡居民人均可支配收入、最终消费支出、固定资本形成总额等。

2. 能源支持子系统涉及的变量。能源支持子系统涉及的变量主要包括：能源生产总量、能源消费总量、煤炭生产量、煤炭消费量、石油生产量、石油消费量、天然气生产量、天然气消费量、单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、能源加工转换效率、储采比、能源消费弹性系数、能源生产弹性系数等。

3. 环境承载子系统涉及的变量。环境承载子系统涉及的变量主要包括：二氧化硫（SO2）排放量、二氧化碳（CO2）排放量、废水排放量、工业废水排放量、工业废水排放达标率、工业烟尘排放量、工业烟尘排放达标率、工业粉尘排放量、工业粉尘排放达标率、工业固体废物产生量、工业固体废物处置量等。

4.社会发展子系统涉及的变量。社会发展子系统技术模块涉及的变量主要包括：科学家和工程师数、研究与试验发展经费支出、技术市场成交额、人才密度指数、R&D经费支出占GDP比重、科技活动经费筹集总额等；人口模块主要包括：人口总量、出生率、死亡率、自然增长率、人口增加数、人口减少数、迁出人口、迁入人口、就业人员、第一产业就业人员、第二产业就业人员、第三产业就业人员等。

5. 政策调控子系统涉及的变量。政策调控子系统涉及的变量主要包括一些政策性参数：环保投资、科技投资、科技投资比例、环保投资比例、第一产业投资比例、第二产业投资比例、第三产业投资比例工业固体废物综合利用率、工业环境污染治理投资总额、工业污染治理投资等。

（三）因果反馈回路分析

系统的行为模式与特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[7]。本文在系统综合分析的基础上，确定系统的结构层次，结合整个系统自身的结构特点，在确定了各子系统的层次结构之后，建立的能源—经济—环境系统因果反馈回路，如图2所示。

四、系统仿真与预测

（一）系统仿真

本文运用系统动力学方法对能源—经济—环境系统进行仿真和预测。系统动力学是处理信息反馈系统的动态行为的方法论。作为其研究对象的实际系统一般都是高阶次、非线性、多重反馈的复杂系统。它把研究对象划分为若干子系统，并且建立起各个子系统之间的因果关系网络，立足于整体以及整体之间的关系研究。系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型——流图和构造方程式，进行仿真试验，由此来验证模型的有效性，从而为战略与决策的制定提供依据。被称为“政策实验室”。本文即运用系统动力学将能源—经济—环境系统划分为五大子系统，分析系统结构与行为模式之间的关系，以采取相应的策略调整系统结构，起到干预和控制系统，改善系统行为模式的作用。

本文以河北省为例对能源—经济—环境系统SD模型的检验，选取了模型回路中重要指标，GDP、能源消费量、人口数量和污染物排放量等进行仿真值和实际值的比较，来检验模型与河北省能源—经济—环境系统实际运行的拟合程度。在仿真过程中，取DT=1年，初始时间为2000年，仿真的完成时间为2009年，共计10年。通过VENSIM PLE软件编写仿真程序，模拟河北省能源—经济—环境系统运行情况，得到2000—2009年河北省GDP、人口总量、能源消费量、工业固体废弃物排放量等指标的仿真值、实际值及误差值如图3所示。

（二）参数检验与灵敏性分析

根据前文选定的系统输出和响应指标，对所建立的能源—经济—环境仿真模型进行了检验，变量仿真值误差率基本控制在-10%～10%。检验结果显示模型与河北省能源—经济—环境系统运行实际的拟合程度较高，因数据选取时间区间仅为10年，个别变量短期内有较大幅度的波动，所以出现个别变量模拟结果误差超过10%的情况，这是一种正常现象，因为能源—经济—环境系统本身就存在许多不确定性因素，有时由于国家政策、自然灾害或其他外部环境的影响，导致有些变量的统计数据在某一时点上波动较大；在用线性回归的方法确定变量关系时，表现在模型中就会出现个别误差较大的情况。可以说，系统仿真结果能够达到理想状态，数据结果有效可信，说明本文所建立的能源—经济—环境系统仿真模型成立。

灵敏性分析是指当系统中某个影响因素发生较小变化时，某效果指标发生较大变化，这时我们说该效果指标对此因素敏感；反之，当系统中影响因素发生大变化时，其效果指标发生较小变化，这时我们称某效果指标对此因素不敏感。那么，当影响因素发生同样变化时，效果指标变化大的方案就是敏感性强的方案，效果指标变化小的方案为敏感性弱的方案。本文能源—经济—环境系统模型建立的最终目的就是通过调试寻找模型中较为灵敏的参数，从而帮助我们找到政策作用点，为制定最佳政策提供参数依据。为测试系统的灵敏度，通过改变模型中计划生育率、能源消费弹性系数、GDP增长率等常数参数-5%～5%的变化幅度显示：模型的行为曲线在振幅大小上有所改变，但模型的行为变化趋势并未出现大的变动，对GDP、能源消费量、人口总量、污染物排放量的灵敏度都在合理的范围之内。其中人口总量对于各指标的灵敏度较低，其他因素变化不会对人口数量产生较大影响。三次产业能源消费、单位工业增加值能耗、三次产业万元单位增加值对能源消费弹性系数灵敏度较高。能源消费相对于二氧化碳排放量、人口总量较灵敏，这是由于能源消费量和污染排放量会随着GDP的变化而发生较大调整，环境污染治理量则与每万元投资污染治理系数密切相关，敏感度值较高。而人口数量对于各项指标的灵敏度均极低，接近于0，人口模型相对具有更高的稳定性，因此灵敏度会偏小。

（三）系统分析与预测

通过参数检验与灵敏性检验后，可以运用该模型对河北省能源—经济—环境系统的未来运行情况进行预测，从而为政府经济决策提供有效的依据。根据河北省能源—经济—环境系统模型的仿真，预测在其他条件不变的情况下，河北省“十二五”及2020年河北省GDP、人口总量、能源消费量及工业固体废弃物将会不断提高，其结果如图4所示。

五、情景分析与政策模拟

系统动力学作为一种仿真结构模型，可以测试各种虚拟假设条件的变更对系统行为产生的影响，它既能预测出主要变量的发展趋势，还可以为科学决策提供参考。它能很好地展示在各种不同政策下，模型所代表的真实系统将产生何种行为模式。在能源—经济—环境系统中，经济的快速发展必然会导致对能源需求的增加，高耗能产业的扩张又会加剧环境的进一步恶化，而政府的政策调控在一定程度则会对经济、能源、环境起到一定的积极作用，从而使整个系统良性运行，系统内部不断优化和完善，子系统有序平衡发展，使整个能源—经济—环境系统协调发展。

（一）情景分析

能源—经济—环境系统是一个复杂的巨系统，很多因素会使整个系统的变化具有不确定性。在能源—经济—环境系统分析方面，传统的趋势外推的预测方法只能预测当影响因素按过去的轨迹变化时的需求，无法考察过去发生过或将来要发生的情况，预测结果往往具有片面性。而情景分析法与一般的趋势外推的预测方法的不同在于：它并不是要预测未来，而是设想哪些类型的未来是可能的，通过描述在不同的发展路线下各种“可能的未来”，可以考虑影响能源—经济—环境系统动态变化的各驱动因素的不确定性。本文设置四种情景：

1. 基准情景。此情景是用来作为仿真实验的对照。该情景是指对系统当前的发展模式不作干涉，系统中的所有模型、参数都不改变，在计算机上运行仿真实验并以此来设计调控参数。

2. 高速发展情景。经济发展速度在基础情景之上加速增长3%，2009年增速为15%，能源消费弹性系数增长至8%，原煤占比增加95%。在此情景下讨论能源消费量、经济发展速度对能源消费的变化影响。

3. 缓慢发展情景。经济发展速度在基础情景之上减速3%，2009年降至8%，能源消费弹性系数降低0.1，降至0.6，原煤占比降至80%。在此情景下讨论能源消费量，经济发展速度对能源消费的变化影响。

4. 可持续发展情景。此情景下2020年GDP比照2000 年翻两番，能源生产及消费按照规划发展进程发展。在此情景下将经济增长速度、能源消费弹性系统等指标设定为：GDP增速9%，原煤占比80%，能源消费弹性系数0.65。

针对以上四种情景，利用系统动力学模型对河北省GDP、能源消费总量、工业废水排放量、工业SO2排放量等参数进行模拟研究，讨论经济发展速度对能源效率、能源消费量、国内生产总值等指标的变化影响。经过系统在计算机上进行反复的调试和运行后，得到在不同方案下的系统运行情况，如图5所示。

（二）政策模拟

在能源—经济—环境系统中，政策是由系统的结构与参数组成，而政策的变化通常情况下只改变信息影响与行动的程度。政策发生变更，这时系统中大多数状态变量的值只发生微小变化，这时如果对系统中的政策作用点施加影响其结果并没有什么改变。也就是说，如果一个系统对大多数参数的变化都不敏感，就意味着系统对政策变动不敏感。但是，通常情况下，在任何系统中，我们总能找到少数参数或政策作用点，这些参数的变化对系统的行为会产生很大的影响。一旦作用于这些作用点之一的政策发生变化，那么其作用将会在系统中进行放射性传播。

本文设定河北省国内生产总值增速在可持续发展情景下保持9%的增速，因为自2003年以来，河北省GDP年增长率始终保持在10%～12%，变化幅度不大。因为受到多种因素的影响和限制，河北省GDP增长不会发生太大变化。从长远来看，由于经济惯性在一定时期内长期存在，这个速率仍将会保持相当长的一段时间，这是符合经济系统实际运行情况的。在四种情景设定下，可以看出：污染物在环境中的积累量以指数形式增长而非线性增长，这说明每年环境污染治理量的增速小于排放量的增速。现实中，由于生产不断扩大、治理不完善、政策存在漏洞等原因，虽然政府对环境污染治理投入越来越多的资金，但治理结果却不尽如人意，污染排放量始终大于污染治理量。可以说，我们每年正在将越来越多的污染物投放到自然中。如果环境污染积累量不断增长，能源的开发不顾资源的承载力，这种发展是不科学、不协调的。

六、能源—经济—环境系统协调发展对策建议

随着河北省经济社会的快速发展，能源需求增长也在急剧加大，能源的瓶颈制约矛盾越来越突出，能源长期稳定地供给成为敏感问题和政府制定能源政策的基点。但能源特别是不可再生能源对人类来说是稀缺的、有限的，因此在一定程度上影响着人类的经济发展方式。长期以来，河北省粗放型的经济发展方式使得对能源利用不合理，造成大量二氧化碳、二氧化硫、工业烟尘、粉尘的排放，全省范围内的资源开发和污染物排放已经超过了环境的承载能力。因此，制定科学合理的能源—经济—环境协调发展战略，使有限的能源发挥最大的效应，为全面建设小康社会提供支持和保障。

1. 优化经济驱动子系统。应进一步调整产业结构，转变经济发展方式；改造传统产业，促进节能环保，同时加速整合高耗能产业，构建淘汰落后产能的长效机制。

2. 深化能源支持子系统。降低煤炭消费量，增加清洁能源消费，同时优化调整能源结构，积极开发利用生物质能和太阳能。

3. 改善环境承载子系统。应不断强化社会公众的环保意识，大力发展循环经济，全面加强资源节约和环境保护，同时拓宽融资渠道，加大环保资金的投入。

4. 改进社会发展子系统。提升科学技术水平，加快发展新兴产业；加大科技开发，进一步改善能源消费的品种构成。

5. 强化政策调控子系统。强化能源、环境的规划约束和管理机制，建立资源使用权的交易机制和排污权交易制度，提高环境治理投资效果。

总之，优化能源结构、产业结构是实现低碳背景下能源—经济—环境系统协调的重要保证，也是河北省能源—经济—环境系统实现协调可持续发展的必由之路。调整经济结构，转变经济发展方式，提高能源生产利用效率则是实现节能降耗的直接途径。因此，应进一步加强政策激励和制约两方面的调控作用，为实现能源—经济—环境系统协调发展创造良好的制度环境。

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篇4

关键词 能源生态足迹；能源消耗弹性系数；环保投资弹性系数；灰色关联度

中图分类号 X24 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）11-0157-08 doi：103969/jissn1002-2104201211024

人与生态系统是共轭关系，人类活动必须在生态系统可承受范围内，同时，人的行为作用于生态系统，时刻影响其阈值变化。不受外力和人为干扰情况下，生态系统因自校稳态机制而无需外界控制，承载力一定。当受到干扰超过稳态阈值后，生态系统走向另一种稳态，承载力也随之变化。人类常常忽视约束自身行为对生态阈值的巨大作用，攻克一项艰难的技术瓶颈（2007年中国财政支出235亿主要用于支持企业节能技术改造项目）的效果，完全可以通过减少人的一次浪费行为而获得；同样，如果人类一直放任粗放的生产和生活方式，再多的新能源和新技术也无法挽救地球一天天“消失”。2011年结束的南非德班气候大会，不仅讨论了全球气候变暖是否陷入失序的困境，更释放出环境保护已经从地区结构调整向全球政治博弈深化的明显信号，标志着对于生态保护和环境可持续发展的研究不得不从防止和缓解人类活动对环境的影响转向研究如何适应全球环境变化的重大转折。约束人类行为是主动适应全球环境变化，促使生态系统恢复或发展到高级状态的有效途径，为实现生态系统的持续安全提供了长效机制。

生态阈值的测度和评价是当前国内外研究的热点，也是生态学的关键科学问题。目前常用的能值分析法、生命周期分析法（SETAC）、生态系统服务功能法和自然资源评价法、生态足迹（ecological footprint， EF）评价法、环境容载力、环境可持续性指标（ESI）等评价方法分别从能流、信息流、物流、资金流以及时间、空间尺度上研究和分析人类活动影响下的生态过程。测度方法的重点和标准不尽相同，结果较难比较和转换，尚无法确切得出生态系统阈值的具体数量，但相关研究均表明，全球生态系统压力巨大，生态安全受到严重威胁[1]。生态足迹指标作为一种衡量自然资本可持续利用的生物物理定量评价工具，将人类对各种资源和能源的消费折算为6类主要的生物生产性土地（指具有生态生产能力的土地或水体）：化石能源地（fossil energy land）、可耕地（arable land）、林地（forest）、草场（pasture）、建筑用地（builtup areas）和海洋（sea），研究维持个人、地区、国家和全球的生存或吸纳人类排放废物的具有生物生产力的地域面积（biologically productive areas）[2]，揭示了人类持续生存的生态阈值。已有研究表明，我国人口密集区均存在明显的生态赤字[3-4]。该方法在水资源、大气成分稳定性以及生态系统美学服务功能等方面的核算存在不足。

自然资源的价值水平与减少人类影响的方法存在显著的相关关系，限制某些人类活动可以提高自然资源的安全性。全球变化人类行为计划（IHDP）从社会科学角度研究全球变化的人类原因，提出全球变化的根源在于人为，高度关注全球化引起的社会安全问题[5]。人的行为方式及构成的行为关系受利益驱动，表现为对需求的满足，生态问题则表现为社会利益结构所决定的均衡、冲突和再均衡的过程。博弈理论常用来分析各利益群体的自然观、环境伦理观及人类价值观，研究公共资源与环境公平性、主体利益关系及各主体行为对环境的影响等问题。管理人类活动是提高社会—生态系统恢复力的有效策略，调整人类活动要比调节影响生态系统结构和功能的自然因素更加实际[6]。通过合理安排和有序组织人类活动，能够使生存环境的总体和尽可能多的局部在人类可以预见的时间尺度上不发生显著退化，甚至持续好转，同时又能够满足当时社会经济发展对自然资源需求，是人类适应全球变化的重要途径[7]。通过环境经济投入产出表，可以反映经济活动对环境所造成的负面影响以及社会为消除这些影响而进行的各种活动[8]。

经济社会发展的行为者是人，承受者虽直接表现为生态系统，但其最终承受者还是人本身。将人为作用下的生态系统可持续性问题凝练为生态阈值的人类行为影响和约束问题，厘清生态子系统和人类行为子系统的相互作用关系，试图回答两个基本问题：①生态阈值与人类行为之间的相互影响关系确实存在吗？②生态系统可持续能力的提高，究竟是减少消极行为（例如，能源消耗的节约）的直接结果，还是人类增加积极行为（例如，环境保护投入的增加）的间接反应？

1 研究指标设计及其遴选依据

人是可持续发展过程中最直观、复杂和能动的关键要素，也是最难衡量和控制的环节，人类行为对生态环境的影响复杂而深远。由于我国尚未形成完善的环境投入产出核算体系，人类对生态环境的正、负行为及其影响难以简单界定。例如，为了保护环境而进行的国家或地区政府财政投资可以计算，而用于宣传环保的社会投入和个人支出很难统计；环境污染所产生的经济损失和治理成本可以计算，而浪费等个体行为加总成为社会行为后的影响鲜有研究。因此，在本研究中，仅选取“环境保护”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，选取“能源消耗”代表人类对生态系统施加干预的负行为，对应地，以人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究人类行为对生态系统的作用方式和影响程度。

11 能源消耗弹性系数（Elasticity Coefficient of Energy Consumption，ECEC）

能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，能源消费是经济持续稳定增长的重要推动力。工业化时代以来，人类活动对化石能源的大量需求所引致的温室气体排放增加已成为导致全球气候变暖的主要原因[9]。工业化和城市化的发展需要耗费大量的能源，特别是化石能源的大量消耗将直接导致环境的严重污染[10]。中国正处于高速工业化和城市化的进程当中，因能源消费而产生的污染排放中工业部门占80%以上[11]，且高耗能产业消耗资源（水电、煤、石油、天然气等自然资源以及物耗等）的速度最快，对能源的需求量较大，污染排放占据了工业部门排放的90%以上[12]。因此，以“能源消耗”作为代表人类对生态系统施加的各种负行为的系统集成指标，是有科学依据的。

能源消耗的总量反映一个社会经济组织发展中对自然资源的使用数量。相比于总量指标，以能源使用效率来衡量经济增长和能源消费之间的关系，更加具有现实意义。经济增长与能源消费之间存在以下4种关系：①从经济增长到能源消费的单向因果关系，即非能源依赖型经济，经济增长会带来能源消费的增加，但能源消费的增加不会带来经济增长。对于这种经济类型，节能政策的实施对经济增长的负面影响可能就很小[13]；②从能源消费到经济增长的单向因果关系，即能源依赖型经济，依靠能源消费增加拉动经济的增长。节能政策所导致的能源消费的降低可能会显著影响经济增长[14]；③经济增长与能源消费之间不存在因果关系，没有必然的联系；④能源消费与经济增长之间存在双向因果关系，即经济增长与能源消费互相依赖型的。能源消耗弹性系数反映能源消费增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标，等于能源消费量年平均增长速度与国民经济年增长速度之比。选择能源消费弹性系数作为人类负行为的代表指标，说明由于人类经济社会发展过程中生产生活的能源消耗给生态系统带来的负面影响程度。

12 环保投资弹性系数（Elasticity Coefficient of Environmental Investment，ECEI）

2008年，中国统计的名义环境保护投资已经达到4 490 亿元，占当年GDP 的149%。但是，多年来环保统计中存在的一些基础性问题尚未解决，突出表现在环保投资的内涵界定不清。一般来说，中国的环保投资主要包括工业和区域污染防治、环境基础设施（如城市污水处理厂）建设以及环境保护机构能力建设等内容，通常不包括生态建设的投资[15]。因此，中国的环保投资通常也称为环境污染治理投资，是指在工业污染源治理和城市环境基础设施建设的投资中，用于形成固定资产的资金，包括工业新老污染源治理工程投资、建设项目“三同时”环保投资和城市环境基础设施建设所投资的资金。

根据我国统计年鉴的数据口径，从1996年开始引入统计“环保投资”总量指标。同样，为了更加客观地反映环保投资在经济社会发展中的作用和效率，参考能源消费弹性系数来构造环保投资弹性系数。环保投资弹性系数反映环保投资增长速度与国民经济增长速度之间比例关系的指标，等于环保投资年平均增长速度与国民经济年增长速度之比。选取环保投资弹性系数代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，说明由于人类经济社会发展过程中通过环境保护和污染治理等积极行为，给生态系统带来的正面影响程度。

13 人均能源足迹（Percapita Energy Ecological Footprint，Percapita EEF）

自然资本管理是可持续发展的核心，有效的管理依赖于对自然资本的准确度量。研究表明，能源足迹在生态足迹中占很大比重[16-17]，是影响生态足迹大小的最主要因素。如美国与德国都是发达国家，1999年美国人均生态足迹（97全球公顷，ghm2）是德国（47 ghm2）的206倍，主要是因为生活方式和能源消费不同的结果[18]。WWF等最新的《2006地球生命力报告》指出，人类的能源足迹增长最快，2003年超过1961年的10倍，几乎占到6类总生态足迹的一半（48%）[19]。由于社会、经济、科技、生产、日常生活等众多因素的变化影响着人们的能源消费、决定着能源足迹的大小，揭示能源足迹的变化规律和影响因子，找出影响能源足迹增长的主要因子，为人类降低能源足迹、减少环境影响（生态足迹）提供可行的途径和方法很有必要。

以人均能源足迹为目标序列，代表生态系统阈值的变化趋势，以能源消费弹性系数和环保投资弹性系数作为参考序列，通过关联分析研究生态子系统和人类行为子系统发展趋势的相似或相异程度，研究人类行为对生态阈值的影响程度以及约束人类行为的效率。

2 上海市Percapita EEF、ECEC、ECEI计算

上海作为高度城市化和工业化的区域，属于典型的人工自然生态系统，人类各种生产生活行为对自然生态系统的影响最为显著。

21 Percapita EEF的两种算法

采用碳汇法[20-21]计算上海市1978-2010年的人均能源足迹，即每消费单位化石能源所释放的二氧化碳所需要的林地吸收面积（水电不释放二氧化碳，其生态足迹计算是以建设水电站等设施所淹没的土地面积计算）。由于森林对温室气体吸收能力是以热量为表征的，需要先将化石能源消费量按其燃烧效率转化为热量[22]。在计算不同能源消费项目的生态足迹时，采用Wackernagel[23]等所确定的煤、石油、天然气和水电的全球平均土地产出率：55 GJ/hm2、71 GJ/hm2、93 GJ/hm2、1 000 GJ/hm2，将能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源地面积。按照能源消耗统计口径的不同，采用以下两种方法计算并分析上海市的人均能源足迹。

算法一：

根据统计年鉴数据，选取工业能源终端消费量的数据，将所有能源转换为标准煤进行能源足迹测算。折算系数及转化标准如下：1 t原煤=0714 3 t标准煤，1 t原油=1428 6 t标准煤，1 m3油天然气=133 kg标准煤，1 kWh电力=0229 kg标准煤。测算的结果见图1。

根据上海市能源消费种类的不同，按照电力、燃料油、焦炭和原煤四种主要能源分类，根据不同能源的全球平均土地产出率系数，计算1978-2010年的上海市分账户能源足迹并加总，作为上海市的人均能源足迹。测算的结果见图2。

上海市人均能源足迹的变化趋势可以归纳为：①人均

能源消费足迹存在阶段性特征。20世纪80年代至90年代初逐步增加，90年代中后期平稳下降，近5年有所上升。②人均能源足迹的构成发生了变化，由原煤足迹为主，逐渐向以焦炭为主、燃料油减少、电力增加的能源足迹结构转变。③电力的全球平均土地产出率系数比原煤高，此类能源消耗所占比例越多，人均能源足迹的数值越小。研究期内，上海市四种主要能源消耗中，只有电力消耗量保持持续上升，随着能源消耗结构的进一步转变，电力足迹将会继续增加。

22 能源消耗弹性系数（ECEC）的计算

能源消费弹性系数代表人类对生态系统产生消极作用的负行为，说明人类经济社会发展过程中由于生产生活的能源消耗，给生态系统带来的负面影响程度。根据上海市统计年鉴，以1978-2010为研究期间，计算能源消耗弹性系数（见图3）。

研究期间，上海市能源消耗弹性系数呈现周期波动趋势，表现出明显的阶段性特征：①改革开放之初，能源消耗弹性系数小于1，能源消耗的增长速度慢于经济增长速度；②20世纪80年代中后期至90年代初期，能源消耗弹性系数多次大于1，我国经济增长对能源消耗的依赖最为显著。特别是1986年，能源消耗系数为205，说明GDP增加1个百分点，需要增加2个百分点的能源消耗；③90年代中后期，伴随着经济的快速增长（平均增速1257%），能源消耗的增长速度持续下降（平均增速443%），能源消耗弹性系数平稳下降；④2000年以后，由于经济增长速度逐步放缓，能源消耗弹性系数呈现上升趋势。

23 环保投资弹性系数（ECEI）的计算

环保投资弹性系数代表人类对生态系统产生积极作用的正行为，说明人类经济社会发展过程中由于环境保护和污染治理，给生态系统带来的正面影响程度。由于我国对环保投资在统计口径上的数据收集较晚，选取1996-2010年作为研究期间，计算环保投资弹性系数（见图4）。

研究期间，上海市大部分年份的环保投资弹性系数大于1，相比于经济增长的速度，环保投资的增长速度更快。但是，环保投资弹性系数的数值越来越小，从1996年的367，即GDP增长1个百分点，环保投资增加367个百分点，到2010年的103，可以看出，上海市用于环境保护的资金投入的实际增长速率是下降的。这与上海市逐渐调整产业结构有着密不可分的关系，通过产业升级将资源消耗和环境破坏的落后产业转移或淘汰，是造成主要用作污染治理费用的环保投资增长速度放缓的可能原因之一；但对比同时期能源消耗弹性系数的增加趋势，不能排除城市在经济发展中过早享用环境改善的红利，忽视或减少对环境保护的持续投资，采用加大能源的消耗拉动经济的快速增长的可能性，迫切需要引起高度的重视。

3 上海市Percapita EEF、ECEC和ECEI的灰色系统分析

31 灰色关联度

灰色系统分析用灰色关联度来描述系统要素间关系的强弱、大小和次序，从而分清主导要素和潜在要素，分清优势和劣势，为分析评价系统发展提供相关的信息。灰色关联度反映两个系统或系统内各要素间变化的方向和速度的关联程度。如果样本数据反映出两要素变化的发展态势基本一致，则关联度大，表明该要素是系统发展的主要影响因子；关联度小，说明系统发展不受或少受此要素影响[24-25]。

根据前文分析，以人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究人类行为对生态系统的作用方式和影响程度，组成一个母要素Y0（t）（参考数列）。

Y0（t）的样本值：Y0（t）={ y0（1），y0（2），…，y0（t）}，t=1，2，…，n （n为时间序列个数）

以“环保投资弹性系数”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，以“能源消费弹性系数”代表人类对生态系统施加干预的负行为，组成两个子要素Yi（t）（比较数列）。

Y1（t）的样本值：Y1（t）={y1（1），y1（2），…，y1（t）}，Y2（t）的样本值Y2（t）={y2（1），y2（2），…，y2（t）}。

能源消费弹性系数与人均生态足迹是正向变动的，能源消费弹性系数越大，对能源的使用数量和速度越高，对生态系统的占用也越大，即人均能源生态足迹越大。需要注意的是，环境保护作为人类干预生态系统的积极影响，随其数量的增加，通常会给生态系统带来正面的作用。也就是说，环保投资的越多，生态系统的承载能力趋向改善，人类能源消耗占用的生态足迹相应地减少，即环保投资弹性系数与人均能源足迹之间是反向变化趋势。故在灰色关联度计算中，需要对环保投资弹性系数取倒数进行研究，才能科学地考察数据之间的相关关系和经济社会发展中的实际意义。

将原始数据进行无量纲处理，以减少随机要素的干扰。设X0（t），Xi（t）分别为经过无量纲均值化处理的母要素和子要素的样本值，表示为：

X0（t）={x0（1），x0（2），…，x0（t）}，Xi（t）= {xi（1），xi（2），…，xi（t）}；t=1，2，…，n， i=1，2。

X0（t）与Xi（t）在第t点的关联系数可以由公式（1）计算。

ξ0i（t）=minimint|x0（t）-xi（t）|+ρmaximaxt|x0（t）-xi（t）|

|x0（t）-xi（t）|+ρmaximaxt|x0（t）-xi（t）|

（1）

式中|x0（t）-xi（t）|=Δi（t）成为第t点X0（t）与Xi（t）；mint|x0（t）-xi（t）|为第1级最小差；

minimint|x0（t）-xi（t）|为第2级最小差；maximaxt|x0（t）-xi（t）|为两级最大差；ρ∈（0，1），为分辩系数，通常取ρ=0.5。

用公式（2）计算灰色关联度。

γ0i=1n∑ni=1ξ0i（t）（2）

32 人均能源足迹X0（t）与能源消耗弹性系数X1（t）的灰色关联分析

1978-2010年期间，将所有能源消费折算为标准煤后得到的单一帐户人均能源足迹与能源消耗弹性系数之间的灰色关联系数为0710 3，两个因素的变化方向相同，趋势基本一致，有密切的相关关系。事实上，能源消耗弹性系数体现着能源消耗的速度领先或落后于经济增长的速度，是相对指标，能源消耗弹性系数越大，经济增长对能源的依赖程度越高，势必会导致人均能源足迹的生态占用越大。

按照原煤、焦炭、燃料油和电力等4类上海市工业企业主要消耗的能源种类，建立人均能源足迹帐户，构成上海市的人均能源足迹与能源消费弹性系数的灰色关联矩阵（见表1）。

1978-2010年期间，上海市人均能源足迹与能源消费弹性系数之间的灰色关联系数为0603 9。由于燃料油和电力的全球平均土地产出率系数比原煤高，在分帐户人均能源足迹的计算和汇总过程中，这两类能源消耗所占比例越多，相比单一帐户，人均能源足迹的数值越小，对应地，与能源消耗弹性系数的关联度也会偏小。根据表1，对上海市人均能源足迹影响最大的是原煤足迹（0904 5），其次为焦炭（0892 0），电力最小（0654 8）。研究期内，上海市能源消费结构以原煤消耗为主，而原煤的全球平均土地产出率最低，为55 GJ/hm2，以原煤消费为主的能源结构导致人类经济社会发展对生态系统的资源占用较大。与能源消费弹性系数的关联度最为密切的能源足迹为电力足迹（0739 0），是与能源消费弹性系数变化趋势最相似的，对其影响最显著的能源消费类型，说明电力消费是拉动上海市能源消费增长的最主要因素和推进经济增长的最依赖能源。

33 人均能源足迹X0（t）与环保投资弹性系数X2（t）的灰色关联分析

1996-2010年期间，将所有能源消费折算为标准煤后算得到的单一帐户人均能源足迹与环保投资弹性系数之间的灰色关联系数为0667 1。由于对环保投资弹性系数采用取倒数计算灰色关联度，结果说明环保投资弹性系数与人均能源足迹两个因素的变化方向相反，即环保投资弹性系数越大，人均能源足迹的生态占用越小，加快环保投资对能源消耗的减少起了一定的作用（见表2）。

1996-2010年期间，分帐户的人均能源足迹与环保投资弹性系数之间的灰色关联系数为0638 7。将表2和表1对比分析发现，上海市的人均能源足迹构成发生了一定的变化，对其影响最大的是焦炭足迹（0948 8），其次为原煤足迹（0931 3），电力足迹最小（0702 7）。人均能源足迹与各能源足迹的关联度均大于1978-2010年时间尺度下的数值，说明人均能源足迹与各能源足迹的变化趋势更加一致，相互关联更加密切。焦炭取代原煤成为与人均能源足迹变化趋势一致性最显著的能源种类，随着能源消耗结构的转变，电力足迹将会进一步增加。与环保投资弹性系数变化趋势最相似、关联最密切的能源消费类型是电力足迹（0685 3），由于对环保投资弹性系数取倒数计算灰色关联度，说明环保投资增长越快，电力消耗的生态占用越小，电力是上海市环境保护和污染治理投入产出效率最高的能源种类。

34 X0（t）与X1（t）、X2（t）的灰色关联分析

以人均能源足迹X0（t）作为参考数列，以能源消费弹性系数X1（t）和环保投资弹性系数X2（t）组成比较数列，通过灰色关联系数，可以反映生态系统和人类行为系统内各要素间变化的趋势，从而找到影响生态系统发展的主要因素（见表3）。

根据表3，人均能源足迹与能源消耗弹性系数的关联度均大于其与环保投资弹性系数的关联度，这说明，与生态系统的变化趋势更为一致的行为系统因素是能源消耗。能源消耗比环境保护对生态阈值和承载能力的影响更为显著，是影响生态系统可持续发展的主要因素。

目前，中国的环保投资主要用于环境污染治理，属于典型的“终端治理”模式和“事后控制”策略，由于环保投资作用于生态系统的路径长、层次多、时间滞后和传导损耗等原因，虽然会对生态环境的改善产生积极的作用，但直接影响有限。

4 结论与讨论

通过选取“环境保护”代表人类对生态系统产生积极影响的正行为，“能源消耗”代表人类对生态系统施加干预的负行为，人均能源足迹代表生态系统的阈值变化，研究生态系统和人类行为系统的相互作用关系和影响程度，可以得出以下结论：

（1）生态阈值和人类行为之间的相互影响关系是确实存在的。生态系统的承载能力受到人类各种行为的影响。虽然生态承载力在一定时间内处于相对稳态，但通过灰色关联度的分析表明，无论是人类对生态系统的污染、破坏和消耗，还是对于环境的保护、治理和恢复，都会引起生态系统承载力的动态变化。

（2）人类生产生活中的资源消耗对生态系统的作用是直接而显著的，生态系统可持续发展能力的提高，受到人类积极行为（环境保护）增加的影响较弱，直接减少人类的消极行为（能源消耗）是约束人类行为有效率的方式。保护环境和恢复生态健康有效的方式是从根本上减少资源的消耗数量和消费速度，从这个意义上，“节能”的效果大于“减排”。

（3）进入21世纪以来，上海市的能源消费总体呈现加速趋势，环境保护资金投入的实际增长却放缓，而人均能源消费足迹有所增加。城市发展过程中，特别是在产业结构升级期间，经济快速增长需要新的动力源，可能导致对环境保护的持续投资减少，对能源消耗依赖性增强的粗放式发展模式很可能卷土重来，削弱甚至威胁生态系统可持续能力。

（4）上海市人均能源足迹的各种能源种类中，电力足迹与能源消费弹性系数和环保投资弹性系数的变化趋势最相似，关联度最高，相互影响最显著。电力既是上海市能源消费增长的最主要因素，也是环境保护的资金投入产出效率最高的能源。目前，上海市人均能源足迹构成中电力足迹所占的比重最小，增加电力消耗以代替原煤等初级能源是上海市能源结构调整和环境保护的方向。

（5）人类行为对生态环境的影响复杂而深远，正、负行为的内容、判断标准及其影响范围难以简单界定。有些负行为的影响是显性的，可以即时发现并约束；更多的影响则是隐性的，需要经过较长的时间，经过复杂的路径作用到生态系统中。而环境保护的资金投入、技术创新和政策导向等积极行为对生态系统的影响效率，也缺乏有效的评估机制。同时，国家和各级政府的环保支出便于统计，而公共组织、企业和个人的行为对生态系统的影响缺乏基础数据收集和统计调查，使得一些环保公共政策的实施效果缺少科学的预测。构建完善的国家、地区、部门和企业环境投入产出核算体系，为约束人类行为、制定生态管理公共政策提供科学的、量化的方法和依据。

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Grey System Analysis of Energy Consumption， Environmental Protection and Ecological Footprint

LIU Huimin

（School of Economics and Management，Tongji University，Shanghai 200092，China）

Abstract

篇5

关键词：能源消费；经济增长；灰色关联分析

一、引言

能源是推动经济增长很重要一个因素，同时能源紧缺等问题对经济增长起着制约作用。中国粗放式经济增长方式使得经济增长依靠大量的能源消耗，导致能源供求问题突出、能源安全问题日渐被人们所重视，截止到2012年中国石油对外依存度达到了57%。新疆目前处在经济高速增长的阶段，新疆2010年GDP是5437.47亿元，比上年增长了10.6%，而新疆能源消费量也逐年上升，2010年能源消费总量达到8290.2万吨标准煤，比2009年增长10.16%。新疆经济的高速增长，使得能源消费需求大幅上升、能源供应日趋紧张。因此，研究新疆能源消费与经济增长的关系对于新疆乃至全国都有其现实的经济意义。

近年来国内对能源消费与经济增长的关系研究的较多，李晓燕（2010）以中国1997～2007年的GDP及能源消费数据为基础，对中国能源消费总量与经济增长的关系进行实证分析并分产业研究了各产业与能源消费间的关系，就相关问题提出相应对策。[1]汪东等（2010）以2001～2008年天津市GDP、能源消费数据为基础，分析了天津市经济增长与能源消费之间的关系。[2]刘朝明、曾胜、刘博（2006）利用C-D生产函数建立经济模型分析了经济增长与能源消费之间的关系，并提出了能源消费增长要与经济增长保持合理的比例。[3]刘爱芹（2008）以山东1998～2006年的能源消费、工业GDP序列数据为基础，分析了能源消费与工业经济增长之间的关系。[4]目前，国内全面研究能源消费与经济增长关系的较少，本文利用灰色关联度分析方法，从能源消费总量、能源利用效率、三次产业能源消费量、能源消费种类几个方面全面分析了新疆能源消费与经济增长之间的关系，并进一步提出相应的对策建议。

二、新疆能源消费与经济增长的灰色关联分析

（一）能源消费总量、能源利用率与经济增长的灰色关联分析

三、对策建议

（1）转变经济发展方式，提高能源利用效率。新疆自西部大开发以来经济增长迅速，但长期以来粗放式的经济增长方式必将制约新疆经济健康发展，同时也会给环境带来巨大污染。因此，新疆要转变经济发展方式，走集约化发展道路，提高能源利用效率，强化能源利用效率对经济增长的贡献，大力发展低碳经济、循环经济。

（2）调整能源消费结构，提高天然气、风能在能源消费中的比重。天然气污染小，发热值高，新疆作为西气东输的天然气输出地，应大力发展天然气能源，以气代煤，降低煤炭占能源消费中的比重。而且新疆风能和水能储量丰富，要大力发展风电和水电，提高水电和风电在能源消费中的比重。

（3）增加科技投入，积极发展清洁煤技术。目前来看，新疆煤炭消费短期内仍将占能源消费的很大比例，而煤炭对环境的污染严重，清洁煤技术可以减少污染排放、提高燃烧效率。应加大在净化燃烧技术、燃烧后净化处理技术、煤炭液化技术等方面的科技投入，降低煤炭消耗对环境的污染。

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篇6

④在探索三系统耦合协调的持续发展路径时，需重点引导三系统打破固有束缚，通过有秩序的相互配合产生单个系统所不具备的发展能力。而从现实状态看，在当前面临经济下行、资源环境不可持续以及区域发展差异扩大等问题的严峻挑战，各省区需结合本区域实际发展状况和比较优势制定发展规划。东部需以雄厚的经济实力为基础强化技术创新，以带动能源高效利用和环境保护；中部和东北需调整能源消费结构并提高能源利用效率；西部则应将重点放在绿色发展和防范环境风险两方面。

关键词 能源；经济；环境；耦合

中图分类号 F224.0 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2017）02-0060-09 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.02.010

改革开放以来，中国经济历经三十多年高速增长的同时，能源和环境状况也发生了巨变，粗放发展模式所依赖的“高投入”、“高能耗”、“高污染”造成了持续的能源紧缺与严重的环境退化。一方面，长期高强度的能源投入为粗放型经济的高速增长提供了支撑，但长期以煤炭为主的能源消费结构和低效的能源利用效率引致了自然环境的快速退化；反过来，其又对经济和能源发展形成制约，一些地区甚至陷入“环境贫困陷阱”，由此形成的不良循环模式不断加剧着能源、经济与环境三者之间的矛盾。另一方面，我国地域辽阔，各地区经济基础、发展模式和自然资源分布差异明显，从而使得上述矛盾显现出区域间的显著差异。我国面临日益严重的能源、经济与环境的可持续发展困境。

1 文献综述

随着“可持续发展”理念的逐步成型，其在世界范围内被广泛接受，并在理论与实践当中有机地将能源、经济与环境三大系统（下文简称3E）密不可分地联系在一起，从而成为考量3E关系的标准出发点。目前，有关3E的研究目标非常明确，其中一个主要的研究分支在于揭示三大系统及其各自子系统内部众多要素之间的交互作用程度，进而由此全面评判三大系统之间的综合平衡水平。

既有研究从多视角对3E系统的内在联系及其相互作用的逻辑关系做出了基本陈述与判断。部分研究以时间序列数据为样本，运用协整分析和因果检验，讨论了能源与经济的二元关系。各国学者对二者的相互作用具有较为统一的认识，认为能源消费与经济增长之间具有稳定的长期双向因果关系，且存在明显的区域差异[1-5]。就能源与环境系统而言，有学者研究认为能源生产和消费的增加已成为导致环境质量退变的重要原因[6-9]。关于环境与经济关系的研究则大多从环境库兹涅茨曲线假说入手，但研究结论存在分歧，一方面，支持论者从经济增长、贸易和政策等方面研究EKC形成的内在动因[10-12]，并以不同国家的数据为样本得出了基本一致的结论：环境质量随经济发展程度提升先退化后改善；另一方面，一些学者对EKC提出了质疑，他们认为，经济与环境的关系曲线存在多种形态，包括U型、N型、同步型等[13-15]。

另有研究展开了对3E系统的综合讨论，但研究时序和方法选择有所不同，主要包括3E系统协调度的测算与评析[16-20]，应用动态CGE模型[21]和内生增长模型[22]，以及使用计量模型分析和阐述能源、经济与环境的投入产出关系以及相关关系[23-25]等。现有文献中涉及3E系统协调性分析的结论基本一致，大都认为中国3E协调水平仍处于较低等级。此外，魏一鸣、范英等将人口系统纳入研究范围，组成动态开放复杂系统，构建多目标规划和集成模型反映子系统协调发展的制衡关系[26]，这一研究具有较为新颖的分析视角。

深入考查现有研究可知，目前仍有以下方面有待深化与完善：一是在两系统关系研究基础上，需要3E综合于系统耦合分析框架下，从多系统协调和发展视角展开理论与实证分析；二是从时空两个维度测度3E耦合演化规律，并从省域层面展开比较分析；三是加深对耦合边界与层次的确定。解决上述问题对进一步全面认识3E系统的变动规律具有重要的理论与实际意义。

2 系统耦合机制的理论解析

2.1 二元系统耦合

本文的两系统耦合度模型源于廖重斌[27]的研究成果，其主要的计算过程由如下方程构成：

其中，X、Y为两系统各自的综合指数；C 表示协调度，可由两系统的偏离差系数推导得到；T 表示两系统的综合发展水平，可由等产量线推得；D 为耦合度。α、β 为表示两系统重要程度的权重，以能源、环境两系统为例，笔者认为二者同等重要，因此，可设定α=β=1/2。

2.2 三元系统耦合

首先，三系统协调度的离差系数可设定为[28]：

2.3 三元系统耦合的理论解析

假设三系统的耦合跃迁演化路径满足S形周期波动变动机制，且系统发展呈周期性变化，则可将图1中三个发展圈看作三个依次提升的耦合发展层次。这里可以假定，图1中VC和VT为协调水平和发展水平在受自身和外界条件影响下的演化速度。在每一个发展周期内，整个系统经历四个发展阶段：Ⅰ区为协调共生阶段，X、Y、Z三系统之间不存在相互约束和限制，VT和VC随子系统发展而增加。Ⅱ区为协调发展阶段，经济的快速增长将对能源环境显现出胁迫作用，进而资源环境退化开始制约经济发展，系统间矛盾日渐显露但并不突出，VT继续增加而VC下降。Ⅲ区为极限发展阶段，这一时期子系统间形成负反馈关系，能源和环境问题日趋严峻，同时对经济发展产生副作用，导致VT和VC均下降。Ⅳ区为螺旋式上升阶段，依靠资本和技术积累，将有力推动环保、资源开采与利用的技术创新，从而促使能源产业向清洁高效转变；同时源于经验积累而引致的3E政策调整亦出现优化与升级，从而三系统由相互制衡转为相互促进并实现跃迁。

从I至III，3E系统的协调与发展水平经历了逐渐衰退的过程。假设处于III区域的耦合水平为图1中的M，则如果不采取任何干预措施，演化路径将极有可能演变为曲线MQ，这意味着实际耦合水平将偏离最佳演化路径的程度越来越大。而如果进行资金、技术投入或政策干预，演化路径将可能变为曲线MA，则三元耦合关系将向正反馈方向发展，最终实现整个系统向更优质的耦合水平跃迁的态势，M点移至A点，进入下一个演化周期。

3 指标体系与数据说明

3.1 指标体系

分别对能源、经济和环境领域相关概念进行明确界定，综合考虑各方面因素，借鉴已有研究成果[16-20]，遵循科学性、动态性、数据可得性和层次性原则[29]，本文从总量、结构、效益三个方面考察能源和经济系统，同时将环境系统分解为环境污染程度、环境治理与环境质量三个方面。这一指标体系较为全面的展现3E系统的综合内涵。指标分类见表1。

3.2 数据来源

本文的研究时序为1995―2014，以我国30个省区作为研究对象，、港澳台地区因数据缺失未纳入研究对象。文中数据来源于历年《中国统计年鉴》、各省统计年鉴、《中国能源统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》以及WIND数据库等。部分缺失数据统一采用线性拟合法估算而得。

3.3 实证

（1）指标值的标准化处理。3E指标具体数据的量级和量纲差异较大，因此可对数据进行标准化处理。本文采用组间极差值公式进行处理。

正向指标：Xij′=Xij-minXijmaxXij-minXij，负向指标：Xij′=maxXij-XijmaxXij-minXij

（2）指标权重的确定。本文采用熵值法确定各项指标的权重值。限于篇幅，权重值不再列出。

（3）综合指数和耦合度的测算。综合指数可测度各子系统发展水平与状况，其计算公式如下：

式中Wi、Wj、Wk分e表示能源、经济与环境指标的权重；Xn、Yn、Zn分别为能源、经济与环境综合指数；Iin、Ijn、Ikn分别表示各指标的标准化数值。以此为基础，即可计算二元和三元系统的耦合度。

（4）耦合发展类型的判断。具体划分类型如表2所示[29]。

4 实证分析

4.1 综合指数

依据（9）式可得三系统的综合指数值，限于篇幅不再列出。观察指数计算结果可知，一方面，从全国整体看，能源综合指数的总体均值在0.47左右波动，表明1995―2014年间我国能源整体发展水平较为稳定；经济综合指数的总体均值从0.1上升至0.33，呈缓慢上升态势；环境综合指数的总体均值从0.3变动至0.61，总体上保持良好态势。

另一方面，综合来看，能源、经济与环境之间存在一定的联系。首先，2000―2008年经济发展综合指数快速上升时期，我国产业结构的重型化发展趋势明显，四大区域能源综合指数均出现过不同程度下降；但2008年后，能源综合指数保持平稳，说明伴随经济开始转型和经济增速的回落，能源的优化配置和高效利用一定程度上得以落实。其次，经济与环境系统二者间总体呈同向

变动趋势，虽然环境综合指数在个别年份出现下降，但从长期趋势看，存在环境质量缓慢改善的趋势，这与我国整体经济发展水平趋稳，增长方式转变以及经济结构稳步调整有关，与此相伴随，无论是积极的推进，还是倒逼机制的作用，污染治理强度逐年提升，均与生态环境改善密切相关。

4.2 系统耦合分析

4.2.1 二元系统耦合

由（1）、（2）、（3）式可得三类二元系统的耦合度值，限于篇幅，计算结果未列出。依据计算结果，并结合图2ac可得如下规律：

（1）近20年来，从全国均值看，能源与经济的耦合水平较低，仅从严重失调转变为轻度失调，且耦合度的提升主要由经济增长带动。从四大区域看，上述特征也较为明显。东部、东北、中部和西部分别从0.17、0.16、0.16、0.15变动至0.46、0.36、0.37、0.34，均未实现由失调向协调发展的跨越，且与经济增长时序变动规律基本一致，耦合度由东至西依次递减，经济发展水平越高，能源与经济耦合水平越高。二者之间的协调发展大致可分为三个阶段：2000年之前，四大区域均在0.15―0.2区间内微幅上升；2001―2008年，东部地区率先实现跃迁，耦合优势逐步突显，与其他区域耦合水平差异呈扩大态势；2008年后耦合度继续稳步上升，区域间差距保持在一定水平不再扩大。

（2）能源与环境的耦合变动较为平稳，二者耦合水平持续递增，总体均值从0.39上升至0.57，增幅较小，仅由轻度失调转变为勉强协调，但整体上呈趋向于耦合优化的态势。从各区域看，耦合度亦持续提升。东部、东北、中部、西部分别从0.45、0.43、0.37、0.34变动至0.6、0.55、0.54、0.55，增幅分别为33%、28%、46%、62%，增幅由西向东逐次降低。具体来看，1995年四大区域均为轻度失调状态，且东部和东北部相对较高；2001年东部率先实现向勉强协调发展的跃迁，同时西部耦合值加速提升并超越中部和东北。目前，除东部外三大区域间耦合差距正逐步缩小，未来可能呈现趋同态势。

（3）从全国均值看，经济与环境耦合水平在2000年之后保持上升的良好态势，1995―2014年耦合度从轻度失调的0.39变动至勉强协调的0.56。分区域看，东部、东北、中部和西部的耦合均值分别从0.45、0.43、0.37、0.33变动至0.6、0.55、0.54、0.54，东部在2005年之后与其他区域间的一直保持较为明显的差距，而西部增速较快，截止2014年，其耦合水平与东北部和中部基本持平。

4.2.2 3E系统耦合

表3给出了1995―2014年各省区耦合度的计算结果，图2d描绘了3E耦合时序变动的动态演化趋势，可以发现：

（1）从各年度全国均值看，耦合总体呈缓慢上升态势，从0.26上升至0.48，增幅为85%，由中度失调转变为濒临失调，耦合绝对水平较低，截止2014年仍未实现由失调衰退向协调发展的跨越。

（2）从四大区域看，东部、中部、西部、东北的耦合度分别从0.3、0.28、0.25、0.23变动至0.56、0.46、0.46、0.44，增幅分别为87%、64%、84%、91%，各区域耦合水平均保持逐步上升且呈“U”型状态，其中东北增幅最低，而中部和西部一直低于全国平均水平，但增幅较大。此外，除东部外三大区域耦合差距逐年缩小，目前均处于濒临失调状态。东部地区在2014年率先实现由濒临失调向勉强协调的跃迁，领先优势越来越明显。

（3）从省域层面看，各省耦合度均呈上升趋势，省域间耦合水平差异明显。东部的北京、上海、山东、江苏、浙江和广东进入勉强协调发展阶段，但耦合水平较低，其余各省均属于濒临失调衰退区间。东北三省差异较大，辽宁省最高，属于勉强协调发展状态，吉林和黑龙江属于轻度失调衰退类。中部地区各省的差异最小，各省均在处于濒临失调衰退状态。中部和东北部能源型城市经济发展滞后，资源环境压力较大，有待突破发展瓶颈。西部地区耦合态势不容乐观，仅内蒙古为勉强协调，其余省份均属于轻度失调和濒临失调状态。

（4）从起止两个年度看，所有省区3E的耦合协调性水平都有绝对提升，但相对关系并没有发生根本变动，从东至西依次减弱的态势依旧明显。由此可以明确，除个别省份外，三大区域之间的相对差异没有根本性改观。

4.2.3 2E与3E系统耦合关联性分析

由于能源、经济与环境三系统耦合水平的变化趋势与每个二元系统的耦合度密切相关，因此，可以通过比较上述四类耦合值，明确他们之间的关系。图3给出了四大区域三类二系统耦合度和三系统耦合度的时序拟合线及函数。通过观察可以发现：

（1）东部和东北的能源-环境线性M合的斜率为正但数值较小，整体变化幅度较小，同时2014年耦合值的下降表明二者耦合水平可能呈逐步衰减趋势，进而拉低3E耦合。这一趋势可能主要与两地区能源综合指数递减趋势相关。两地区能源的供求矛盾一直比较突出，能源的可持续利用与发展能力令人堪忧。

（2）东北、中部和西部经济-环境拟合曲线在2002年之后由平稳转为上升趋势，但增幅均落后于东部。原因可能有两个方面，一是东部原本就具有自然环境的优势用以承载高速经济增长；另一方面，考虑到东部在“率先发展战略引导下”进行了经济结构调整和发展方式转型的先试先行，其产业发展的整体水平要明显优于其它三个地区。这两个方面为环境问题的解决提供了基础性保障。而中西部经济发展起步晚基础薄弱，且在生态保护和环境污染治理方面存在明显劣势，因此这一现象当属正常。

（3）东北和中部两地区能源―经济耦合变动趋势具有相似性，1995―2002年历经了一段较长时间的停滞不前，在2002年后开始表现出较为明显的上升趋势。两区域各省区的资源与能源型城市较多，但长期依靠高开采、高能耗、高污染支撑的粗放型发展模式，并未将资源优势转化为经济发展优势，反而加重了环境破坏与众多资源枯竭型城市的衰退，导致区域经济增长动力不足，由此严重阻碍环境与经济以及3E系统的良性协调发展态势。

5 结 论

各省区经济和环境综合指数呈现出持续上升的良好态势，而能源综合指数在小幅波动中保持了较为稳定的发展状态，此外三类指数的变动具有正或负向的相关性。虽然三系统之间具有相对独立性，且三者的发展并不总能保持一致，但提升各自的发展水平却是它们的共同导向，而这一点将有助于保持三者之间的协调共进。

各大区域3E系统耦合交互作用中经济系统均表现出主导作用，为此，保持合理的经济增速十分必要。考察期内，2E与3E系统耦合度均保持不断递增的演化趋势，但绝对耦合水平较低，实现协调可持续发展任重道远。

无论是三类综合指数、还是几类系统耦合度，在区域之间和区域内部均表现出明显的差异。东部地区两类耦合优势突出，但内部省际差异比中西部更为明显，而中西部多数地区的3E耦合仍处于失调状态，耦合水平和增幅均远落后于东部。这表明近年来中国的区域发展差异仍旧明显。

在系统耦合演化过程中，3E系统耦合水平的变化趋势与三类二元系统的耦合水平密切相关。这一点表现出新的现实信号是，各省区在探索耦合发展的有效途径时，还需重点关注三系统打破原有束缚组成的综合有机体将如何通过有秩序的相互配合产生单个系统所不具备的功能，实现和谐统一、繁荣共生。长久以来，社会各界大都关注区域间经济发展水平差异，殊不知，能源生产和使用的效率、环境破坏与保护的博弈、以及3E协调共进与否，都已成为区域之间更为广泛而深刻的差异表现。关注于此，将会更为有效地检测与制定区域发展政策。

3E系统耦合演化进程中，系统耦合值的持续上升趋势较为明显，这表明未来3E系统将趋于向更优质的耦合层次跃迁，据此可知，系统耦合的增长趋势与波动规律，耦合值极限的到来以及由极限突破引致的跃迁方式，将为“环境负载”、“增长极限”、“瓶颈突破”等问题的解决提供明确而新颖的审视视角和与政策引导。

依据上述结论，笔者认为，为有效提升我国3E系统耦合水平并缩小地区间的差距，各省区在探索3E良性耦合发展路径时，需结合本区域实际发展状况和比较优势，本着因地制宜与科学规划的思路制定相关政策。具体选择时，东部应以雄厚的经济实力为基础，发挥比较优势，强化技术创新以带动能源高效利用和环境保护；东北和中部地区应调整能源消费结构并提高能源利用效率，将资源优势转化为经济优势，这将有助于两地区切实摆脱高污染、高能耗以及低附加值的粗放式发展模式；而西部地区在追求经济增长的同时必须坚持绿色发展导向，特别是、青海、云南、四川、甘肃等环境与生态脆弱省区，为有效防范环境与生态风险，不应片面强调GDP、投资等生产性指标。此外，考虑到我国地域辽阔，经济增长和能源分布存在严重的空间错位现象，故应利用灵活的市场机制，展开区域间有效的经济协作和资源整合。

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篇7

关键词 环境公平；环境基尼系数；锡尔系数

中图分类号 X820.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2008）05-0118-05

构建社会主义和谐社会已成为指导我国社会经济发展的指导思想。和谐的基本要义即在于协调“人与人”之间的关系。伴随我国经济的高速增长，“人与人”在收入分配上的差距不断拉大。同时，由于经济与环境的密切关系以及环境问题的特殊性，“人与人”在环境资源使用方面差距的重要性不断显现。“人与人”在收入分配与环境资源使用上的不公平成为构建和谐社会过程中两个重要问题。然而，目前学术界更多关注收入分配差距，而对环境资源使用的差距关注较少。事实上，环境资源配置的公平性问题已成为我国目前迫切需要面对的现实问题［1，2］。

1 环境公平与环境资源使用公平

公平是人类社会追求的核心价值目标之一。在环境领域，由于环境资源具有与社会财富不同的特性，环境资源“市场”很不完善，不公平问题尤为突出。当社会经济活动对环境资源的需求在自然供给能力范围内时，环境资源使用同时具有非排他性和非竞争性两个特点，是典型的公共物品，人与人在环境资源使用上的公平问题不太凸显。随着社会经济的发展，对环境资源的需求逐渐增加。当超过自然供给能力范围时，环境资源的稀缺性使得人与人在环境资源上存在了竞争关系，环境资源使用的公平问题需要特别关注。

环境公平具有不同的理解角度。较难给于一个明确的界定。目前，较多学者强调环境公平［3～5］是每一个个体都有平等地使用或者享受环境资源的权利。在环境资源的使用上，所有主体享有同等的权利和义务。本文界定环境资源使用公平为人均环境资源使用量相等。在现实过程中，各主体在环境资源使用上存在着差异，差异大小就反映了环境资源使用的公平程度。

作为一种生产要素参与经济活动，环境资源的分配很大程度上意味着地区经济发展权的分配，这在我国污染物排放总量控制过程中分配给各省的排放限额尤为突出。本文以二氧化硫为例，视大气对二氧化硫污染的消纳能力为全国共有的公共资源，各省二氧化硫污染的排放构成了对公共资源的竞争性使用，于是产生了分配上的矛盾以及由此导致的公平问题。可见，环境资源使用公平问题是人们在开发利用环境资源的过程中产生的，反映了人与人在环境资源分配的关系。需要说明的是，此处的环境公平实质上是人们对环境“破坏”程度的公平。

2 以二氧化硫排放为例分析我国环境资源使用公平状况的定量评估

近年来，学术界开始运用定量方法分析环境资源使用的不平等，并且多借用经济 领域衡量收入分配不公平的基尼系数来衡量环境资源使用的不平等程度。1997年Heil and Wodon［6］借用基尼系数对各国的二氧化碳排放进行了研究，2000年的研究发现人均排放的不平等程度缓慢下降［7］。List［8］利用环境基尼系数考察全美二氧化硫、氮氧化物排放的不平等程度。Millimet and Slottje［9］采用Paglin的PaglinGini方法，对美国各州1988-1996年大气与水污染排放的不平等程度进行了计算。国内学者王金南［10］等人分析了2002年中国各省SO2、COD、水资源消耗、能源消耗等环境要素的基尼系数。吴悦颖等［11］运用基尼系数法分析了人口、国内生产总值、水资源量、环境容量等流域排污量分配的影响。

2.1 环境基尼系数的构建

首先，定义环境洛伦茨曲线为反映不同社会主体（个人）使用的环境资源量的一 条曲线。图1中，横轴OX表示累积人口比重，纵轴OZ表示累积环境资源使用量比重，连接对角直线即45°线ON为环境资源使用量绝对平均线。OGN曲线是环境资源使用绝对不平均线，即除一个人外其余人使用的环境资源量都是零。而实际曲线OBN表示实际人均使用环境资源的不平等程度。

参照经济学一般以基尼系数判定分配不平等关系，构造环境基尼系数Ge：

Ge=E/(E+F)（1）

上式中，E为图中的阴影部分面积，F为OBN曲线下方与横轴间的面积。与基尼系数判定分配不平等关系一样，Ge越小，其所反映的人均环境资源使用量差别越趋于平均。反之，则越趋于不平均。

本文所采用的数据来源为1995-2004年的《中国统计年鉴》和《中国环境年鉴》。选择二氧化硫排放量为研究对象，以省、市、自治区一级的行政区域作为研究样本（港澳台除外）。

2.2 环境基尼系数的调整

在经济基尼系数的统计与计算中，对应的样本单位是单个的个人或家庭户。而在环境领域，统计样本仅仅具体到省而没有单个家庭户的统计资料，因此，本文以省为单位统计环境资源的使用量。

这样做忽略各省内部环境资源使用差异而只考虑省际差异，计算出的基尼系数偏小，低估了环境资源使用的不公平状况。为此，需要对计算的基尼系数进行校正。方法是首先计算以省为单位的经济基尼系数，然后与以个人或家庭户为单位统计得到的经济基尼系数进行比较，得到二者的相关关系，并用来校正真实的环境基尼系数。[KG)]我国经济基尼系数的研究有较多不同的结果。这里我们选择国家统计局出版的《中国国情国力》［12］中的研究成果，得到1995-2004年间以家庭户为单位的全国经济基尼系数；同时，本文计算了期内以省为单位的全国经济基尼系数，两组数据见表1。

对两组基尼系数进行数据回归分析，得出两种算法所得到的基尼系数之间的关系：

y=1.8877x-0.0796R2 = 0.7652（2）

[KG(*25]其中，y为以家庭户为单位计算的基尼系数，x为以省为单位计算的基尼系数。这样 就建立起了两种基尼系数间的对应关系，可以将以省为单位计算出的环境基尼系数转化为与以家庭户为单位计算的基尼系数可比的数值。[KG)]2.3 我国二氧化硫排放量公平状态评估

利用上述方法计算我国1998-2004二氧化硫排放总量的基尼系数，结果见表2。

由下图可知，1998-2004年我国经济基尼系数总体上呈逐渐上升趋势，从2001年开始均超过了国际公认的警戒线0.4。同期，二氧化硫排放量的基尼系数的变化趋势与经济基尼系数相反，自1998年以来稳步下降。事实上，我国的二氧化硫排放总量自1998年以来的变化趋势并不是持续下降的，总体上呈现先下降后上升的趋势，2002年以后持续上升。这说明1998年以来，各省人均二氧化硫排放量的差异虽然减小了，但总体趋势仍然是排放量持续增加，也就是说，总体上各省破坏环境的程度仍在加剧，只是各省的破坏程度更加接近了。

3 我国环境资源使用公平状况的影响因素

我国各省二氧化硫排放量的不公平程度实际上由社会经济发展中的多种因素导致 ，例如技术水平、产业结构、经济总量、发展阶段、环境政策等。这里将构建一个分析框架来探究我国二氧化平排放量不平等的各种原因。[KG)]

3.1 影响因素分析数量方法的选择

基尼系数只能反映多种因素的集合作用和各个部分收入差距的综合结果，要辨别和分析各因素对环境资源使用总体的影响，必须将总的不公平进行分解。我们选取锡尔系数［13］这个指标来分解影响环境不公平的因素。

用Ci代表第i个省的人均污染物排放量。各省间污染物排放的差异可以用锡尔系数表示为：

T(c,p)=∑iPiln(cci)（3）

其中，pi是i省人口占全国人口的比重，c是全国人均污染物排放量的均值。锡尔系数的取值最低为零，表征最公平的状况，即各省人均污染物排放量均相等；锡尔系数最高值取决于样本自身，其值为lnN，表征最不平等的状况，即某一个省排放了所有的污染物而其它省均未排放污染物。基于锡尔系数，可以构建分析污染物排放变化原因的分解模型［14］。

3.2 二氧化硫排放差异的影响因素分析

人均二氧化硫排放量可以表示为如下定义性恒等式：

ci=ai•bi•yi（4）

其中，ci为其人均二氧化硫排放量，ai为第i省人均GDP，代表经济水平水平，bi为第i省能源消耗与其GDP的比值，代表经济的能源强度；yi则为第i省单位能耗的二氧化硫排放量，代表能源的环境消耗强度。

为了分析经济发展水平、经济的能源强度与能源的环境消耗强度等三个因素对人均SO2排放量的影响，定义三个虚拟排放量cai,cbi和cyi。以cai为例，它表示在相同的经济的能源强度和能源的环境消耗强度条件下，单纯由于经济发展水平差异带来的排放量差异，其表达式如下：

cai=ai•b•y（5）

式中，b 、y分别表示全国平均经济的能源强度和能源的环境消耗强度。进一步得到ai的锡尔系数如下：

Ta=∑iPi[WTBZ]ln[WTBZ]([SX(]c[TX-][]Cai)=∑i[WTBZ]Piln(cai×b×y)=∑i[WTBZ]P[WTBZ]iln(aai)（6）

同理可得其它两个因素对应的虚拟排放量及其锡尔系数，此不赘述。

将经济发展水平、经济的能源强度与能源的环境消耗强度三者的锡尔系数加和，得到二氧化硫排放的总锡尔系数T：

T=Ta+Tb+Ty=∑iPiln(cCai)+ln(cCbi)+ln(cCyi)

=∑iPiln(c-3Cai×Cbi×Cyi)=∑iPiln(cci)（7）

至此完成了二氧化硫排放公平程度影响因素的分析框架，将二氧化硫排放的不公平分解为经济水平、经济的能源强度和能源的环境强度共三个因子。分别计算2004年我国各省这三因子的锡尔系数，结果见表3。

项目经济水平经济的能源强度能源的环境强度总值T值0.172 50.210 50.052 90.435 8贡献率%404812100

结果表明，我国各省二氧化硫排放的差异主要由各省经济的能源强度的差异所致，贡献率高达48%；其次，各省经济水平的差异也有显著贡献，贡献率占40%；而能源的环境强度贡献率最小，仅为12%。因此，我们可以看出各省人均二氧化硫排放量的差异主要与各省经济的能源强度以及经济水平的差异相关。

3.3 不同因素对我国各省二氧化硫排放差异变化的影响

在上面的研究中，主要对2004年的环境锡尔系数进行分解并探讨环境不公平的原因。现在运用1998-2004年的相关数据分析我国环境资源使用不公平变化的原因。

经济的能源强度反映的是各省的产业结构及技术水平的差异。利用1998-2004我国各省单位GDP能耗与人均GDP的面板数据可以看出（见表3），经济越发达的地区，相应的单位经济产出的能耗越低，原因在于发达地区的产业结构中第三产业的比重较高，同样的经济产出相对来说能耗较低；另外，发达地区的技术进步也提高了能源使用效率。

考察经济水平与能源的环境强度的关系发现（见图4），两者呈现负相关关系，说明越发达的省份能源消耗带

由此可见，虽然1998年以来我国各省经济水平差距的不断拉大可能造成二氧化硫排放的差异增大，但由于发达省份经济的能源强度和能源的环境强度不断下降，在一定程度上抵消甚至超过前者的作用力度，使得二氧化硫的基尼系数出现与经济基尼系数相反的趋势，各省二氧化硫排放水平的差距逐渐缩小。

4 结 语

以二氧化硫排放为例，借助基尼系数分析方法定量评估我国环境资源使用的公平状况。虽然我国二氧化硫排放量总体上呈现不断增加的趋势，但是表征其结构的基尼系数从1998年的0.50下降至2004年的0.38，在某种意义上表明各个省份破坏环境的差距在缩小。

为分析二氧化硫排放量不公平的影响因素，将二氧化硫排放量分解为经济水平、经济的能源强度、能源的环境强度三个因子的乘积。分析表明，三者对二氧化硫排放不公平的贡献率分别为40%、48%、12%。与不发达省份相比，发达省份经济能源强度和能源的环境强度都较低，发达省份的人均二氧化硫排放量增长较慢，开始出现下降趋势，这是我国二氧化硫排放差异缩小的直接原因。事实上，发达省份经济能源强度和能源的环境强度较低的原因除技术进步外，可能还存在着对不发达省份的污染产业转移，同时不同省份发展阶段的不同也有相当影响。

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篇8

关键词：碳税；财政宪法；税收国家；能源税法

一、德国碳税在宪法层面的实现

（一）在财政宪法层面实现德国碳税

1．税收国家的法律冲突

碳税的引入意味着税收客体的变迁。碳税需要解决税收与纳税义务人的纳税能力之间的关系。这儿要关注的不是排放者的支付能力而是能源消耗者的排放强度。碳税的征收会违反税收国家原则。这里涉及到税收国家性、税收干预以及纳税人能力的基本法律问题。

（1）税收国家的概念。税收国家是指国家依靠市场经济手段建立的并以财产的私有利益为基础的经济实体来实现自己的财政需求。在税收和国家公民的个人纳税能力之间存在一个原则性的基本的关系。国家保障公民个人的公共利益与安全。公民个人的经济利益必须服从于国家公共利益。

（2）税收国家的法律冲突。根据德国基本法第106条现有的税种都与财政纳税能力紧密相连。可以将其分为三个部分，即进入资本（所得税，遗产税，赠与税），资产基础（财产税，房产税）和资产使用（消费税，交通税等）。进入资本的赋税直接关系到纳税人的经济状况，资产使用仅仅见解关系到经济的纳税能力，因为收入使用税会在消费层面影响进入市场的利益。

2．碳税在税收国家原则方面的违法阻却性

一种税收不遵循纳税能力原则而追求社会效应就意味着对税收国家根本的法律冲突。这种冲突适用于碳税。因为：第一，碳税是根据污染者二氧化碳的排放程度而不是根据纳税能力来赋税。第二，碳税的主要目的并不是增加国家收入，而是保护环境的社会目的。这样一种税收就需要违法阻却性，来允许这种违反纳税能力原则情况的存在。这种违法阻却性必须进行利益的衡量并且要服务于社会公共利益。

（二）在一般宪法层面实现碳税

1．碳税符合一般宪法原则

带有控制目的的碳税会影响宪法保护的公民基本权利。而这种碳税的影响只有在法律认为必要且措施适当的时候才具有违法阻却性。因此立法者在设立环境税的时候必须考虑比例原则。因此碳税必须满足一些条件：第一，环境税需要为了公共利益而不是追求无关的目的。第二，法律上规定的碳税必须是为实现法律目的可行并适当的措施。第三，法律规定的措施必须仅仅温和地影响基本权利具有采取该措施的必要。也就是说碳税必须符合宪法的一般性原则。

2.具体问题探讨

在涉及到可能违反宪法一般性原则的问题上碳税也具有合法性。

（1）纳税能力分化问题。根据Kirchhof 教授的理论，碳税对于有支付能力的纳税人来说是一种建议，但是对于穷人来说却是不可违抗的指令。因为穷人收入很少，为了不增加自己的负担，他们必须注意实施符合环境法律的理想行为。这种评价对于碳税的实现非常重要，因为即使穷困的能源消费者也需要日常能源消耗，没有能源的生活是不可想象的。在这方面，碳税就需要从社会问题的角度来处理，碳税的征收应当充分考虑社会分配。

（2）纳税人逃避环境义务问题。有纳税义务的人有可能通过缴纳碳税来逃避保护环境，减少二氧化碳排放的法律目的。这种税收制度与法律目的的偏离性是不可避免的，因为碳税必须提供纳税义务人选择的可能性，要么其为自己破坏环境的行为支付额外的税收，要么就约束自己的行为减少二氧化碳的排放。在这方面碳税的税率机制就显得非常重要，为了实现保护环境的公共利益，就必须为碳税制定一个最优的税收额度。碳税应当对大量排放二氧化碳的企业征收高额碳税，对超标的排放量采取惩罚措施。

二、德国碳税的具体法律层面的实现

为促进能源节约和环境保护，并通过将增加的税收收入用于补贴养老金支出，达到降低劳动成本、增加就业岗位的目的，德国从1999年4月1日开始征收碳税。首先，德国对矿物油征收销售税。从1999年4月起，对采暖用油每升加收2．05欧分生态税。1999年和2003年，两次对燃用液化气加收生态税，累计每公斤加收3．48欧分。从1999年4月起，每度电加收1．02欧分生态税，2000年至2003年，又先后4次对每度电每年加收0．26欧分生态税，累计每度电加收2．05欧分。

而这些碳税措施中最重要的还是2006年颁布实施的德国《能源税法》，其中规定为鼓励使用低硫燃料，对每公斤含硫量超过50毫克的汽油、柴油每升再加收1．53欧分碳税，又将含硫量标准调整为每公斤10毫克，使超过该标准的汽油、柴油每升加收的生态税累计达到16．88欧分。

三、德国碳税体制对中国的借鉴意义

碳税制度的引入与实现不仅是环境问题，也涉及到经济、政治和社会等各个方面，甚至还涉及部门利益。从本质上看，碳税制度就是一个利益的协调问题， 鉴于欧洲的经验，我国在开征碳税时应切实做好宣传工作，提高信息的透明度；广泛地听取社会各界的意见，让民众理解政策，支持改革；另外，充分做好各方思想认识的统一和工作的协调，避免部门间相互推诿等现象的出现，从而保证碳税制度的顺利实现。

首先，专门性的碳税征管有利于改善我国税收多头征管的局面。德国从2006年颁布《能源税法》和《能源税实施细则》迄今逾6年的能源税课征司法实践证明，专门性的能源税收立法可以更为有的放矢地抑制能源的过渡消费和提高能源的使用效率，在有效控制国家环境政策的同时提高本国的财政收入。由于我国目前并不存在统一的碳税法律，针对各种能源课征的税收(比如增值税、消费税和资源税等等)并不能明显地体现国家保护环境和节约能源的财政目的。未来我国的能源税收征管应该实行统一的立法，可以从宏观发展的角度综合审视我国的能源特征、藉此合理系统地调节我国能源消费结构，保持社会的可持续发展。

其次，德国关于能源税纳税义务人确定的法律规范对我国具有重要的借鉴意义。关于能源税纳税义务人的确定，一直是国际上能源税税收征管环节中的难题。能源税的目的是为了影响能源的消费行为。所以德国关于能源税纳税义务人税收关系确立的首要条件是能源消费事实的成立，规定只有生产或者销售应税能源的一方才应该履行纳税义务。

此外。能源在消费者之间的再度流通，也不会引起重复征税。这些经验可以帮助我国确立纳税义务人，简化代扣代缴纳税义务人的纳税程序与规定，有效地实现对能源税收的征收与管理。我国的碳税征收应该符合我国的国情，充分考虑我国的能源分布以及能源使用情况。对于稀缺的不可再生的且污染程度严重的资源可以实行高税率，对于日常能源的消费可以考虑低税率来真正促进我国经济的可持续发展。

篇9

关键词：节能减排；产业结构调整；研究综述

中图分类号：F260 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）07-0053-02

一、引言

改革开放以来，中国经济快速增长，各项建设取得巨大成就。但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，快速增长的能源消耗造成有害气体及温室气体排放增大，环境污染加剧给人民的生产生活带来巨大损失，这些问题引起党和政府的高度重视。2011年7月，主持召开国家应对气候变化及节能减排工作领导小组会议，审议并原则同意“十二五”节能减排综合性工作方案，强调“要继续把节能减排作为调结构、扩内需、促发展的重要抓手，作为减缓和适应全球气候变化、促进可持续发展的重要举措”。具体来说，要推进重点领域节能减排、进一步调整优化产业结构、实施节能减排重点工程、推广使用先进技术、完善节能减排长效机制、加强节能减排管理。如果说产业结构优化是转变发展方式的重要内容，节能减排则是这个过程中的重要手段。产业结构的优化旨在解决经济运行过程中的深层矛盾，通过拓展空间，提升经济体发展的长期动力，把传统意义的经济增长赋予结构优化的新要求，从而增强可持续性。节能减排措施和相关政策则是从解决资源人口矛盾中寻求突破口，优化要素投入结构，从根本上改变中国经济粗放的增长方式，进而破解可持续发展难题。

二、国内外研究现状

（一）国外研究现状

诺贝尔经济学奖获得者Arrow在1995年发表“经济增长与环境承载力”一文，由此引起了国际上关于节能减排研究的新热潮。Meadows认为应该把可持续发展观作为全人类的发展观，加强环境保护，减少污染排放，促进经济、社会、生态的可持续发展。Urne、Steiner、Brandt等人发表声明认为依赖当地资源发展经济的地区，其资源性经济将难以持续，因为资源型经济对当地环境产生大量的污染排放，环境将难以持续。

国际上对产业结构的研究以日本最为突出，其产业结构调整经验对中国具有典型借鉴意义。经过20世纪60年代的发展，日本经济进入起飞阶段，工业化与环境保护、经济发展与社会成本的矛盾日益突出。为了解决这些矛盾，日本产业结构审议会提出主导产业选择的过密环境基准，以缓解发展与环境、经济与社会的矛盾。过密环境基准要求选择能满足提高能源利用效率，强化社会防止和改善社会公害的能力、并具有扩充社会资本能力的产业作为主导产业。

近年来，国外学者对节能减排与产业结构优化作出了大量的相关研究。Saeed Kalid用系统动力学的方法，对菲律宾、印度、越南、印度尼西亚等发展中国家的可持续发展问题进行研究，分析了社会制度、经济增长、自然资源及环境污染之间的关系，并且对自然资源的运用从技术进步和环境保护角度进行了研究。Meadows认为应该把可持续发展观作为全人类的发展观，加强环境保护，减少污染排放，促进经济、社会、生态的可持续发展。Urne、Steiner、Brandt等人发表声明认为依赖当地资源发展经济的地区，其资源性经济将难以持续，因为资源型经济对当地环境产生大量的污染排放，环境将难以持续。

B.Wang提出了无残差指数分解方法来研究能源强度变化问题，并运用拉氏指数分解方法（LMDI）研究了有关能源强度变化的影响因素问题，并用此方法在多国比较的基础上，系统地分析了能源强度变化对产出的影响。Maria.LioP研究西班牙1995—2000年污染物排放情况，运用投入产出法分析西班牙经济结构与污染强度之间的关系，得出西班牙需要调整经济结构进而减少环境污染物排放的对策。Chunbo Ma、David I.stern指出，之前的大多数研究认为，能源强度降低主要由于技术变动造成，但是对能源之间替代效应的作用未进行因素分解。利用拉氏指数分解方法（LMDI）技术对中国1980—2003年能源强度变动进行因素分解，发现2000年以来中国能源强度增加源于负的技术进步，能源内部的替代效应对能源强度变动的贡献不大。

Michael Dalton 建立了一种动态的普通均衡模型，实证分析二氧化碳排放量的能源消耗与技术发展和经济的变化的速度和方向之间的联系。Stela Z.Tsani 研究了希腊1960—2006时期内能源消耗和经济增长的因果关系，指出对能源和环境问题的解决不影响经济的增长，应该重视能源需求，提高能源利用效率。E.A.Abdelaziz从管理、技术和政策三方面提出工业节能评估综述，并分别进行分析检验，提出节能减排相关建议。Coelli介绍了DEA软件的基本知识与应用，数据包络分析的产生和发展过程，目前的研究应用领域，对科学发展的贡献和影响，基础模型及各种衍生模型，用实例介绍了数据包络分析在财务分析、管理科学等方面的具体应用，并对计算机操作做了示范，将理论与实际应用相结合。

（二）国内研究现状

王立甲建立了Shift-Share Method模型研究了河北省经济增长与能源环境之间的关系，确立了以自然工业协调发展，能源合理充分利用的原则，建议进行农业产业化信息化建设，走科技化的工业道路，大力发展第三产业中的重点行业。曲宁、张丽恒等人根据天津市能源环境状况，从调整能源结构、加强人力资本积累等方面提出了利于节能减排的产业优化措施。卢霜、赵忠恒等人选择工业废水、工业废物、工业废气等为环境指标，建立计量模型进行分析，得出环境影响下的库兹涅茨曲线，并提出科技与产业有机结合等对策。刘珊参考中国产业部门的投入产出和能源消费情况，将节能减排效率最优化模型和投入产出技术相结合，建立了中国各部门减排比例的最优化模型和各个不同部门的能源结构的最优化模型，发现中国制造业、采掘业为节能减排工作的重点，提出了整合资源，提高技术含量等建议。张丽霞研究山西省三次产业比例不合理，工业不同行业间能源消耗差异大，且不利于生态环境，在此基础上提出了意见及建议。卓锰刚运用Shift-share Method模型，对浙江基于节能减排的产业结构优化进行实证分析，建议优化农业结构，做强、做精传统特色产业，走新型工业化道路，大力发展第三产业中新生基础产业和现代服务业。宿永铮结合循环经济、产业经济等理论，分析了产业结构和节能减排之间的关系，并运用SWOT分析法结合产业结构优化，提出了控制高耗能企业等具体措施。

另外，马立杰介绍了DEA模型和方法的经济背景和管理背景，给出了综合DEA模型下影响因素分析，研究了资源的有效分配问题，并将其运用到投资领域。宋马林结合国内外节能减排的实践，构建评价指标体系，并运用超效率数据包络模型，探讨了社会协同地区的节能减排评价模式。李芳切实了解目前江苏省的能源消耗情况，对江苏省能源效率先进行单要素框架的分析再进行全要素框架的分析，得到江苏省能源效率都和技术进步因素呈正向变动的关系，开放本身对于提高能效是有利的，在短期利用外资有外溢效应等结论。傅丽芳等人运用DEA的理论与方法对区域农业产业结构调整方案进行综合评价与优选，其研究方法和研究成果，对于当前区域农业产业结构调整具有一定的现实意义和参考价值。徐华峰、李玲玲采用DEA综合评价理论和方法，并利用DEA相对有效性评价数学模型，对农业产业结构的几个不同调整方案的综合农业生产能力及生产效率做出合理评价，为科学决策提供依据。周虹、林梨运用DEA方法分析出中国第二、三产业的投入产出效率存在较大差距的原因。贺丹从生态环境的角度对产业结构优化进行了研究。吴海民等人根据产业运行的DEA有效基准选择主导产业，就是把蕴藏在产业运行各环节的效率能力综合成一个可观测的指标值，根据该效率指标相对有效生产前沿面的位置，判断是否实现DEA有效，进而决定能否成为有效生产前沿面中的主导产业。

三、结束语

综上所述，目前国内外学者在研究产业结构、节能减排相关问题时，大体有以下三种类型。第一种即运用数量经济学、运筹学等方法，对能源、经济、环境间的关系进行系统研究。第二种即通过借鉴国外先进经验，讨论适合中国国情的产业结构调整、节能减排措施。第三种即在了解能源发展、节能减排宏观情况的基础上，细化到产业和具体行业进行研究，普遍关注的是第二产业中重点行业对于能源环境的影响等。从目前研究文献来看，国内外学者将节能减排和产业结构这两个热点结合起来的论文数量有限，具体到某个国家或区域的产业行业的研究则更少，因此迫切需要大量的理论与实证研究予以探索，这将成为本领域未来研究的一个新方向。

参考文献：

[1] Arrow K.Economic growth，carrying capacity and the environment[J].Science，1995，（268）：520-521.

[2] 水.产业经济学[M].北京：高等教育出版社，2005：169-191.

篇10

关键词:STSE;物理教学;核心素养

一、STSE教育理念融入高中物理教学的意义

(一)使物理课堂更贴近生活实际

物理知识最早起源于人类对自然现象的观察与在生产劳动中的经验累积，前人总结出的知识与规律引领着人类对自然世界的探索，极大地促进了社会的发展，不断开拓着人类对新世界的认知。STSE教育理念中的重要思想就是理论联系实际，因此，STSE教育理念与中学物理教学相结合应该是天衣无缝的［6］。在中学物理教学中巧妙融入STSE教育理念，将学生从枯燥的课堂模式中解放出来，以生活实际作为学生学习的新环境，将目光聚焦于生活中的热点话题，联系生活、技术、社会实际，将书本里冷冰冰的文字描述转变为学生感兴趣的生活实例与现象，让学生认识到科学贴近生活实际与应用的一面，并对其产生亲切感，这不但能吸引学生主动探索，激发学生的参与热情和学习欲望，而且能使学习过程变得更为轻松灵活，知识掌握更加牢固持久。

(二)提升学生探究能力与创新意识

单纯的物理知识学习以及利用物理知识解决生活中的常见问题，已经不能满足当下的教育与人才需求，新时代的人才需要具备创新思维与探究能力，STSE教育理念提倡开放性教育和参与性教育［7］。教师组织学生积极进行探究研讨，鼓励学生在探究中发现问题，通过对问题的追本溯源以及模拟解决方案，提出自己的见解，设计实验制定方案，将分析综合、推理论证、构建模型等方法运用于解决问题的过程中，培养学生辩证性看待问题的能力，提升发散性思维的同时也有利于激发学生的创造精神。

(三)培养核心素养下高素质人才

教师围绕科学、技术、社会、环境四方面进行物理课堂教学设计，可在学习物理与科技的过程中培养学生现代科技意识，提升民族自豪感;在学习物理与社会的过程中，提高学生利用物理知识观察解决实践问题的能力;在学习物理与环境时，提升学生的环保意识。通过不断的渗透教学，激发学生的学习热情，使其更加关心科技和社会的发展问题，形成正确发展观，培养核心素养要求的高素质人才。

二、“能源与可持续发展”教学设计

以人教版普通高中物理教科书中“能源与可持续发展”一节为例，在学生学习能量转化的基础上，结合社会生活实际，紧密联系当今能源开发与环境保护的热点议题，在课堂教学设计中融入STSE教育理念，使学生在掌握知识的同时提升自身素养。

(一)教学设计思路

在新课标中，对“能源与可持续发展”一节的教学内容要求包括以下四点:(1)了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式，初步了解核裂变与核聚变。(2)知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总和保持不变，能量转化具有方向性。(3)清楚可再生能源和不可再生能源的分类，认识能源的过度开发和利用对环境的影响。(4)认识环境污染的危害，了解科学、技术、社会、环境协调发展的重要性，具有环境保护的意识和行为［3］。值得注意的是，在分析教学内容要求的过程中，不能将其片面地理解为:为了在发展的同时保护环境，就应该避免过度开发不可再生能源而更多的开发可再生能源。这样的理解是片面的，问题的关键在于应该如何正确的看待可再生能源的开发与利用，这是在教学时需要引导学生思考的重点问题之一。在教材内容的编排上，能量转移与能量转化的方向性、能源的分类与应用、能源与社会发展是“能源与可持续发展”一节的三部分内容。通过先前的课程学习，学生已经掌握了能量及能量转换的基本概念，对本节知识的学习具有一定基础。因此在新课讲授时，可按顺序进行教学，由浅入深、逐层递进。本节教学的重点聚焦于能量转移转化的方向性和能源与社会发展两部分，结合社会生活实际，紧密联系当下能源开发与环境保护的热点话题，在教学设计中渗透STSE教育理念，通过教学达到以下目标:首先，使学生掌握能量的转移、转化、耗散等基本物理概念，知道能量在转化和转移的过程中不仅在数量上守恒且发生方向上不可逆，从而揭示能源危机的深层含义;其次，了解水能、风能、太阳能与核能的工作方式及应用转换技术，明白能源发展对社会发展的意义，通过对能源的分类与应用的探索过程，发展学生的科学思维与科学探究能力;最后，认识能源利用对环境产生的负面影响，通过讨论能源与社会发展培养学生的科学态度和责任。在教学中采用小组讨论探究的教学模式，重点探讨对不可再生能源的过度开发利用给社会环境带来的负面影响，以及如何合理开发与利用可再生能源，让学生了解科学、技术、社会、环境协调发展的重要性，培养学生辩证性看待问题的能力，组织讨论生活中能源利用产生的负面效果，并提出改善建议，培养学生思考问题的科学思维和环境保护理念，形成对社会的科学态度与责任意识［8］。

(二)教学过程设计

1.新课引入环节教师提问:同学们，在前面的课程学习中，我们已学习了多种形式的能量并知道不同形式的能量之间是可以相互转化的，回想一下生活中有哪些能量转化或转移应用的事例?生:电灯照明时将电能转化为光能;煮鸡蛋时，燃料燃烧释放能量使水升温，水中的热量再传递到鸡蛋上使它变熟;汽车行驶时，发动机将燃料内能转化为汽车的动能。设计意图:复习旧知，培养学生利用物理知识解释生活现象的能力。教师活动:将学生所举实例中涉及的不同能量进行总结，引导学生梳理出能量关系转化图，如图1教师提问:通过刚才的梳理，我们得出能量转化的关系图，由图可以看出，在涉及能量转化或转移的反应前后，能量形式改变而总和保持不变，既然如此，为什么仍然要节约能源呢?设计意图:通过对已有结论进行反问使学生产生前后知识矛盾，激发学生的好奇心与学习积极性，为后续教学内容开展做铺垫。2.新课教学环节知识点一:能量转化或转移的方向性师:刚才我们列举了生活中能量转化和转移的事例，现在将它们的发生过程翻转，这些能量能自动反过来转化或转移吗?原因是什么?生:不能发生。因为能量的转化具有方向性，是不能逆转的。师:虽然反过程的能量转化也遵循能量守恒定律，但科学研究表明，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，在转化过程中产生的热量一旦释放出去，便很难对它们进行收集利用，而且无法自动发生转换，只能以热量的形式存在于环境中，这种现象就称为能量的耗散。虽然能量在整体数量上没变，但是可供利用的部分却越来越少，这也是能源危机的深层次含义，同时也回答了为什么我们仍然要提倡节约能源这个问题。设计意图:教师通过能量转化与转移的方向性帮助学生建立能量耗散的物理概念，使学生理解科学知识内涵并引发对能源危机的思考。知识点二:能源的分类与应用师:能源的开发与利用一直是社会发展的推动力，请列举出你目前所知的能源。生:煤炭、太阳能、风能、水能、核能等。师:上述这些能源大都来自自然界，仔细思考，其中有哪些是可以源源不断获得的，哪些是现阶段能够使用，但是不能无节制从自然界获取的?学生在教师的引导下，将能源进行可再生与不可再生分类。设计意图:在对能源分类的过程中，使学生认识到能源并不是取之不尽、用之不竭的，为新能源教学的引入做铺垫。师:近些年，我国致力于新能源的开发，并取得了很大的成就。比如，我国具有完全自主知识产权的三代百万瓦级核电技术电站———华龙一号，其安全指标和技术性能已达到国际第三代核电技术水平。我国的核能发电技术已居于世界领先地位。同时，对太阳能、水能、风能的利用效率也均处于世界先列。那么是通过怎样的技术手段将这些能源转变成我们需要的形式呢?(在课前请学生分组探究)结合课堂展示的工作原理图分组进行汇报。设计意图:通过对我国新能源开发方面成就的介绍，提升学生的民族自豪感。通过分组探究各能源的工作原理，提高学生之间的合作探究能力，在探究过程中让学生认识到，以科学知识为基础制造出先进的技术设备，又以先进技术设备为工具探索新的科学知识，科学与技术之间的关系是相辅相成的，使学生意识到学习知识的重要性，激发学生的学习热情。思考与讨论:与煤炭、石油这种不可再生能源相比，新能源具有怎样的优势?如何看待可再生能源的开发，是否因为其可再生的特质就能够无节制地开发和利用可再生能源呢?设计意图:使学生了解新能源对推动社会进步、保护环境、解决能源危机的意义，同时做到理智对待新能源的开发与利用，不盲目推崇，培养学生辩证性看待问题的能力。知识点三:能源与社会发展师:人类大致经历了柴薪、煤炭与石油三种能源的使用阶段，每一次能源利用技术的提升，都会极大地推动社会发展，现如今，对能源的利用也正在由单一化逐步朝着多结构化方向前进。但是利与弊是共存的，不能只看科技社会进步的一面而忽略了科技发展对自然环境造成的影响。请同学们思考，生活中有哪些由发展带来的环境污染问题?生1:汽车的喇叭声音太吵，影响日常的生活。生2:煤炭、石油燃烧产生的二氧化硫形成酸雨，腐蚀建筑物、酸化土壤。设计意图:使学生认识到科学技术的突破对人类社会进步的意义，引导学生从不同角度看待能源开发利用带来的影响，思考科学、技术、社会、环境四者之间的关系，加深学生的深层次认识，培养学生透过现象看本质和辩证性思考问题的思维能力。师:同学们列举的很全面，小组讨论交流，该怎样做可以改善这些问题，做到可持续发展呢?生1:大力发展新能源，减少对不可再生能源的开采与使用。师:这位同学从人类今后发展的大方向给出了建议，那么我们自身在平时的生活中应该怎样做呢?生2:可以减少使用一次性用品，去超市买菜时自己带购物袋。生3:家里使用节能型的家电，平时生活中注意节约用水用电。师:大家的提议都很好，要实现能源的可持续发展，就需要树立新的能源安全观，大力提倡节能并付诸实践，从生活的点滴小事做起，只有全民行动，注重细节，社会才能够与科技共同进步，人与自然才能真正和谐发展。设计意图:通过讨论生活中的节能方式，使学生意识到节约能源要从生活中的一点一滴做起，避免空谈理论、不切实际，要树立节能环保的生态文明理念与社会责任感，提升学生物理学科核心素养。3.巩固与提升通过习题的布置对本节的知识进行巩固，使学生能够利用能量转化转移的知识解释生活中的现象，养成节约资源、保护环境的生活习惯。

三、融入STSE教育理念的教学设计与传统课堂教学的对比

与传统“能源与可持续发展”的教学设计对比，融入STSE教育理念的新教学设计具有以下优点:(1)在教学过程中增加小组合作探究环节，培养学生的合作学习能力与分享精神，并在探究问题的过程中提升科学思维与探究能力。(2)在授课过程中增加学生汇报环节，给学生更多的发言机会，汇报内容围绕科学与技术开展，让学生认识到科学与技术的相互关系，并从中总结自己学到的知识。(3)在教学过程中多次强调科学、技术、社会、环境之间的复杂关系，不再单一关注学生的知识学习，从多个方面培养学生的物理学科素养。

参考文献:

［1］张健，王华，李春密．促进科学本质认识的HPS教学过程构建———以“牛顿第一定律”教学为例［J］．物理教师，2021，42(2):12—16．

［2］廖伯琴．《普通高中物理课程标准》(2017年版)要点解读［J］．物理教学，2020，42(2):2—5．

［3］中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准［M］．北京:人民教育出版社，2018(10):43—46．

［4］陶梦雨，陆建隆．高中物理原子能教学渗透STSE教育的路径探讨［J］．物理教师，2019，40(3):23—25．

［5］李思源，刘小兵，陈艳峰．基于“STSE”教育理念的教学设计———以“自由落体运动”为例［J］．中学物理教学参考，2020，49(4):60—62．

［6］张智博，田勇．基于STSE教育理念的中学物理教学应用研究［J］．中学物理，2018，36(22):7—9．

［7］林丛．高中物理课堂渗透STSE教育的实践探究［J］．考试周刊，2019(50):154．