基于能值分析的京津冀生态支撑区绿色可持续发展评价——以河北承德为例

成福伟，张月丛

(1.河北大学 经济学院，河北 保定 071002；2.河北民族师范学院 资源与环境科学学院，河北 承德 067000)



基于能值分析的京津冀生态支撑区绿色可持续发展评价
——以河北承德为例

成福伟1，2，张月丛2

(1.河北大学 经济学院，河北 保定 071002；2.河北民族师范学院 资源与环境科学学院，河北 承德 067000)

用能值分析方法核算近年来京津冀生态支撑区的承德绿色GDP，得出绿色GDP占传统GDP的74.29%，说明其经济活动中付出了资源耗减成本和环境降级成本，有进一步改善的空间。在此基础上通过计算系列能值指标的数值，并对2004—2011年相关数据进行比较、评价其可持续发展状况，测度后主要得出其可持续发展指数和可持续发展复合指数均有下降趋势，其生态环境负载率较大，产业科技含量较低，存在着资源浪费和破坏现象，不利于该区域的可持续发展，影响京津冀生态支撑区作用的发挥。

能值分析;京津冀生态支撑区;可持续发展;绿色GDP；承德

传统GDP主要反映区域经济增长总量，对经济增长以及对环境资源的负面影响考虑较少，因此不能准确反映经济发展质量。而绿色GDP是考虑财富创造过程对自然资源与环境影响后的经济活动的最终成果，即从传统GDP中扣除经济活动付出的资源耗减成本和生态环境降级成本。绿色GDP可以代表区域国民经济增长的净正效应，其占传统GDP的比重高低，反映区域国民经济增长正面效应的高低[1]。20 世纪中后期以来，一些国家和国际组织对绿色 GDP 着力进行研究[2-4]，目的在于通过生态资源环境指标核算，力求能够反映经济增长和资源环境压力的关系[5]。从研究方法来看，以往多是从经济学角度入手计算具有市场价格的环境资源资产，如石油资源、林木资源等，没有将具有非市场价值的生态环境资源，如水、空气、阳光等纳入核算体系，原因是这些生态资源所提供的服务目前还没有可计量的货币价格，而利用能值理论可以帮助解决这些难题。

能值理论是美国生态学家H.T.Odum于20世纪80年代创立的，已被应用在多个领域，如生态经济、 农业、资源评价及区域可持续发展、城市与人居环境等。将能值理论应用于绿色GDP的核算上，目前如张虹等对福建省绿色GDP[1]、康文星等[6]对怀化市绿色GDP、陈超等[7]对大连市绿色GDP进行了能值分析。河北承德是京津冀生态环境保护屏障和水源地，是京津冀生态功能支撑区，承德的资源利用和生态环境保护不仅关系到本区域的发展，也关系到京津冀地区的生态安全和水资源供给。本文将对近年来承德绿色GDP进行核算，在此基础上通过计算系列能值指标，体现承德生态资源利用效率，评价其可持续发展能力，为促进京津冀区域协调发展提供理论依据。

一、分析方法

(一)数据来源

本文采用《承德统计资料》中的数据，从中获得2004年—2011年承德市环生态经济系统消耗的资源，可更新环境资源包括太阳能、风能、雨水化学能、雨水势能、地球旋转能，不可更新环境资源包括表土层损耗，不可更新资源产品与消耗包括工业、农业、建筑业和居民生活消耗、进出口金额、境内外旅游收入、废弃物包括废气、废水和废渣。利用《河北年鉴》进行订正和查补数据，采用《中国统计年鉴》数据用于了解其它区域的能值情况分析。能值转换率引用Odum[8]和蓝盛芳等的《生态经济系统能值分析》[9]，能量折算标准主要参考北京大学赵志强[10]、高阳[11]等的研究成果。

(二)数据处理方法

根据能值计算方法对原始数据进行计算，将计算结果进行分类整理，算出能值总量、能值货币比率和能值—货币价值，制作能值分析表。

绿色GDP核算的表达式如下：

绿色GDP=GDP-∑A-∑B-∑C.

式中，∑A为系统中各种不可更新自然资源能值的货币价值之和，∑B为系统中实际消耗的不可更新资源产品能值的货币价值之和，∑C为系统中排放的各种废弃物能值的货币价值之和。

然后用能值分析方法计算出2004—2011年度能值/货币比率、能值自给率、能值密度、人均能值用量、环境负载率、可持续发展指数、能值可持续发展复合指数等指标。

二、京津冀生态支撑区绿色发展状况

本部分以京津冀生态支撑区承德2011年数据为例，说明社会—经济—自然复合生态系统投入的总能值、废弃物排放消耗能值分析、自然资源和自然资源产品的消耗、绿色GDP核算的指标来源，表征京津冀生态支撑区承德绿色发展状况，其他年度相应指标数值计算方法类同。

(一)社会—经济—自然复合生态系统投入的总能值

2011年承德社会—经济—自然复合生态系统能值投入总量为6.18×1022sej[9](sej为太阳能值符号)(表1)，包括可更新自然资源1.25×1021sej、不可更新自然资源1.89E×1020sej、不可更新资源产品5.31×1022sej和进口货币流7.28×1021sej。为了避免重复计算，同一性质能量投入只取其中最大值，雨水化学能、雨水势能、风能、地球循环能实质上都是太阳能的转化形式，因此只取其中最大的一项：雨水化学能。2011年承德GDP为7.60×106万元人民币，按当年美元汇率折算成美元为1.11×1010$。单位货币(通常转化成美元)相当的能值量为能值/货币比率，等于该年能值投入总量除以当年货币循环量。据此计算出2011年承德社会—经济—自然复合生态系统能值/货币比率为5.55×1012sej/$。

表1 承德社会—经济—自然复合生态系统能值分析表(2011)

续表1

项目原始数据(J/ag/a)能值转换率(sej/unit)太阳能值(sej)能值—货币价值($)不可更新资源产品与消耗工业工业企业用标煤(J)2.10×10171.06×1042.23×10214.01×108工业企业取水总量(J)9.53×10144.10×1043.91×10197.04×106主要建材消耗量钢材(g)3.33×10111.40×1094.67×10208.41×107木材(J)1.46×10153.49×1045.11×10199.20×106水泥(g)1.47×10123.30×10104.85×10228.73×109玻璃(g)4.15×1098.40×1083.49×10186.28×105铝材(g)8.75×1091.60×10101.40×10202.52×107农业柴油(J)4.69×10155.40×1042.53×10204.56×107农药(J)1.25×10141.97×1062.47×10204.44×107氮肥(g)5.66×10103.80×1092.15×10203.87×107磷肥(g)1.17×10103.90×1094.56×10198.21×106钾肥(g)7.30×1091.10×1098.03×10181.45×106复合肥(g)2.68×10102.80×1097.50×10191.35×107地膜使用量(g)2.07×1093.80×1087.86×10171.42×105用电量(J)5.22×10151.59×1058.30×10201.50×108小计5.31×10229.56×109进口流进口总额($)1.30×1085.79×10127.52×10201.35×108实际利用外资($)7.13×1075.79×10124.13×10207.43×107境外旅游外汇收入($)5.48×1075.79×10123.17×10205.71×107境内旅游收入($)1.00×1095.79×10125.80×10211.04×109小计7.28×10211.31×109出口流出口总额($)1.01×1085.79×10125.87×10201.06×108废弃物废气(J)4.09×10156.53×1052.67×10214.80×108废水(J)1.52×10166.53×1059.95×10211.79×109固体废弃物(J)8.99×10131.70×1061.53×10202.75×107小计1.28×10222.30×109总太阳能值6.18×10221.11×1010GDP($)1.11×10105.55×10126.18×10221.11×1010能值/货币比率(sej/$)5.55×1012

(二)自然资源和自然资源产品的消耗

从表1可知，承德社会—经济—自然复合生态系统中消耗可更新自然资源太阳能值1.25×1021sej，占能值总投入的2.03%，能值—货币价值为2.26×108$。消耗不可更新自然资源表土层损耗能值为1.89×1020sej，占能值总投入的0.31%，能值—货币价值为3.40×107$。可更新自然资源利用之后，系统可自然恢复，如太阳能、风能、雨水化学能、雨水势能和地球旋转能。不可更新自然资源表土层的形成是一个漫长的过程，损失后在短期内无法从自然环境中得到补偿。

承德社会—经济—自然复合生态系统中消耗不可更新资源产品的太阳能值5.31×1022sej，占能值总投入的85.89%，能值—货币价值为9.56×109$。包括工业能耗折合成的标煤和工业企业用水；建筑业消耗的钢材、木材、水泥、玻璃和铝材，农用柴油、农药、氮肥、磷肥、钾肥、复合肥、地膜使用量、农村用电量。它们相应的能值分别为工业消耗2.27×1021sej，占能值总投入的3.67%；建筑消耗4.92×1022sej，占能值总投入的79.51%；农业消耗1.67×1021sej，占能值总投入的2.71%。能值—货币价值分别为：工业消耗4.08×108$；建筑消耗8.85×109$；农业消耗3.02×108$。可见，2011年建筑业消耗能值比例较高，和当时的房地产业过热有关系。

2011年承德社会—经济—自然复合生态系统消耗的不可更新自然资源和不可更新资源产品之和为5.33×1022sej，占能值总投入的86.19%，能值—货币价值为9.60×109$。

2011年承德农业生态系统能值投入中，以用电量为主，占农业能值投入总量的49.59%。柴油、农药和化肥的能值投入分别占农业能值投入总量的15.11%、14.73%和20.53%。

(三)废弃物排放消耗能值分析

2011年承德统计工业废物排放量为：废气排放量1 738.6亿标立方米、废水排放量6 098万吨、固体废物排放量1.59万吨。其能值分别为2.67×1021sej、9.95×1021sej、1.53×1020sej，合计1.28×1022sej。能值—货币价值分别为4.80×108$、1.79×109$、2.75×107$，合计为2.30×109$。三者各占废弃物能值总量的20.88%、77.92%、1.20%，可见，废水污染带来的环境资源损耗最大，其次是废气。废弃物排放消耗能值相当于总能值投入的20.66%。

表2 承德2011年绿色GDP核算($)

注：不可更新资源产品能值为排除重复计算后的净能值投入

(四)绿色GDP核算

根据绿色GDP核算表达式计算2011年承德绿色GDP(表2)，不可更新自然资源损耗能值—货币价值3.40×107$，占GDP的0.31%，不可更新资源产品消耗的能值—货币价值5.27×108$，占GDP的4.74%；环境受到污染损失的能值—货币价值合计2.30×109$，占GDP的20.66%。绿色GDP为8.27×109$，占传统GDP1.11×1010$的74.29%。说明其经济活动中付出了资源耗减成本和环境降级成本，占25.71%，说明仍然有进一步改善的空间。将2011年承德绿色GDP占传统GDP的比重与其它区域做对比，康文星等用能值方法核算的湖南省怀化市2006年绿色GDP为传统GDP的30.71%。陈超等对大连市绿色GDP进行了能值分析，2001—2005年绿色GDP占传统GDP的比重在44.02%～53.25%之间。2011年承德绿色GDP占传统GDP的比重高于大连市、湖南省怀化市，其经济增长的正面效应相对较高。

三、京津冀生态支撑区绿色发展的测度与评价

仅用2011年数据不能充分说明京津冀生态支撑区绿色发展的趋势和潜力，下面运用能值分析方法从能值/货币比率、能值自给率、能值密度、人均能值用量、环境负载率、可持续发展指数、能值可持续发展复合指数七个能值指标评价承德生态经济系统可持续发展状况，并对比2004—2011年间各指数变化趋势，从而更深入了解承德的可持续发展状况。

(一)指标体系介绍

1.能值/货币比率是一个区域单位货币相当的能值量，即能值与货币的比率(emergy dollar ratio; EDR)，等于该区域全年能值投入总量除以当年货币循环量。

2.能值自给率(emergy self-sufficiency ratio; ESR)为系统自然环境投入能值与系统能值投入总量之比。反映区域资源丰富程度以及对内部资源的开发利用程度。

3.能值密度(emergy density; ED)为区域能值总利用量与该区域面积之比，反映区域经济发展强度和经济发展等级。

4.人均能值用量(emergy per capita; EPC)为区域总能值使用量与总人口数量之比，是评价居民生活水平的指标。

5.环境负载率(the environmental loading ratio; ELR)为购买的和非更新的本地能值与无偿的环境能值(可更新资源能值)之比。环境负载率越大，表明系统能值利用强度越高，环境压力较大。

6.能值可持续指数(emergy sustainable indices; ESI)为系统能值产出率与环境负载率之比。如果一个区域生态经济系统能值产出率高而环境负载率又相对较低时ESI较高，其发展是可持续的，ESI较低时系统是不可持续的。

7.能值可持续发展复合指数(emergy index for Sustainable development; EISD)为能值产出率与能值交换律的乘积除以环境负载率。此指数值越高，表示单位环境压力下的社会经济效益越高，区域系统可持续发展性能越好。此指数是一个可同时兼顾社会经济效益与生态环境压力的系统可持续发展性能的复合评价指标。

(二)2004—2011年度京津冀生态功能支撑区承德市生态经济系统主要能值指数

所选定的能值自给率、环境负载率、能值/货币比率、人均能值用量、能值密度、可持续发展指数、能值可持续发展复合指数7个能值指标2004—2011年度具体数值如表3所示。

(三)结果分析

本研究利用《中国统计年鉴》《河北年鉴》《承德统计资料》等资料，以2004—2011年京津冀生态功能支撑区承德的自然地理环境、经济和社会等方面的统计数据为基础，按照能值指标1～7，先将各项资源原始数据利用能值转换率转换成太阳能值，再计算出各项能值指标(表3)，据此进一步分析京津冀生态功能支撑区承德的生态经济也就是绿色发展状况。

表3 2004～2011年承德市生态经济系统能值分析指数摘要表

1.能值自给率(ESR)反映区域资源丰富程度以及对内部资源的开发利用程度，能值自给率越高，该系统资源越丰富，自给自足能力越强，对内部资源开发程度越高，反映该地区对外交流程度越差。京津冀生态支撑区承德的能值自给率2004年为0.83，然后开始逐年上升，到2009年达到最高值0.88，之后有所下降，2011年为0.84，总体变化程度不大。可见承德的资源较丰富，对自有资源的开发利用程度较高。

2.环境负载率(ELR)越大，表明系统能值利用强度越高，环境压力越大。京津冀生态支撑区承德的环境负载率2004年为3.34，然后开始逐年有增有减，螺旋上升，到2010年达到4.06，2011年激增到8.36。京津冀生态支撑区承德环境负载率(ELR)由2004年的3.34上升到2011年的8.36，增长了1.5倍，年均增长14%。可见承德的环境负载率较大，生产和管理中的科技含量较低，存在着资源浪费和破坏现象，系统对于生态环境有较大压力，不利于该区域作为京津冀生态功能支撑区的功能发挥和国际旅游名城建设目标的实现。

3.能值/货币比率(EDR)等于该区域全年能值投入总量除以当年货币循环量。发展中国家或地区具有较高的能值/货币比率[10]，发达国家或地区则相反。京津冀生态支撑区承德的能值自给率2004年为7.55×1012sej/$，之后逐年平稳上升，到2008年达到最高值11.55×1012sej/$，2009年降到5.55×1012sej/$。

4.人均能值(EPC)是评价居民生活水平的指标。2004—2011年承德社会—经济—自然复合生态系统人均能值均为1.62×1015sej /人·a，人均享受的能值用量水平很高，和其它一些欠发达地区相似，由于地域相对辽阔、人口密度较小，目前有大量自然资源可供利用，从生态经济学的观点看，这也是一种福利，属于生活水平高的一种类型，这一指标与社会学意义上的生活标准有所差异[12]。承德居民生活水平低于沿海同级区域，高于世界平均水平。

5.能值密度(ED)反映区域经济发展强度和经济发展等级。能值密度越大的区域，经济活动越频繁，经济越发达。2004—2011年承德社会—经济—自然复合生态系统能值密度均为1.56×1012sej/m2，说明经济发展水平相对稳定。此指标在国内高于2001—2006年西部相应级别地区，但低于沿海相应级别地区，也高于2001—2006年世界平均水平。

6.可持续发展指数(ESI)为系统能值产出率与环境负载率之比。ESI较高，其发展是可持续的，ESI较低时发展是不可持续的。但并非ESI值越大系统可持续性越强，ESI> 10则是经济不发达的象征，ESI值在1和10之间表明经济系统富有活力和发展潜力。Ulgiati认为当ESI<1时，为消费型经济系统[13]。2004—2010年间承德社会—经济—自然复合生态系统能值可持续指标(ESI)较为平缓，期间有较小的波动，而2011年突降到0.73，表明承德社会—经济—自然复合生态系统从经济不发达但富有活力和发展潜力，到消费型经济系统。可见其产业结构有待调整，可持续发展性有待提高。

图1 承德生态经济发展综合指数变化趋势

7.能值可持续发展复合指数(EISD)越高，表示单位环境压力下的社会经济效益越高，区域系统可持续发展性能越好。如图1所示，京津冀生态支撑区承德的能值可持续发展复合指数2004年为15.73，2005年上升至19.45，然后开始逐年下降，到2011年降到1.18的最低点。这与环境负载率(ELR) 2011年激增到8.36情况吻合，也与可持续发展指数的变动节奏一致。其可持续发展指数(ESI)和可持续发展复合指数(EISD)均呈下降趋势，年均降低12%和30.93%。可见承德的生态环境负载率较大，生产的科技含量较低，存在着资源浪费和破坏现象，系统对生态环境造成较大压力，不利于该区域的可持续发展，影响京津冀生态支撑区作用的发挥。

四、提升京津冀生态支撑区绿色发展程度的对策

综上分析，京津冀生态功能支撑区要具有生态支撑功能，需要不断增强其可持续发展能力，加快绿色可持续发展。针对上述分析结果，今后增强其可持续发展的建议是：

(一)注重发展生态高效产业，从区域间资源合作利用层面入手，通过产业结构转型升级优化发展，特别是以建设好国际旅游名城为目标，加快休闲旅游产业发展，发展现代服务业和高新技术产业，降低不可更新资源的消耗，继续改善生态环境，洁净水源，做好京津生态环境屏障。

(二)注重提升对外开放水平，加强区域间经济合作，不断提高输入能值比率的同时，善于加强资源合作，充分利用外部资源，提高经济活动频繁程度。重视区域生态资源的可持续利用，提高资源利用水平，提升可持续发展能力[14]。

(三)围绕优质农林资源高质利用、优势旅游资源深度开发，结合京津水源地与生态屏障建设要求，发展生态经济。加快生态资源资产化进程，以资源价值市场化程度的提高，增强区域生态资源的可持续发展能力。

总之，作为京津冀水源涵养区、生态服务功能区和环首都经济圈的组成部分，承德应主动接受首都辐射带动作用，以转型升级为目标，推动传统优势产业提升层次，战略性新兴产业建成规模，现代服务业提高水平，现代农业产品提高质量、增加效益。以提升可持续发展能力为核心，不断加强生态环境建设，水资源保护利用，发展健身、养老、休闲、医疗、文化融为一体的宜居生活基地，在京津冀之间建立互利共赢、长期稳定的战略合作机制，真正做到把绿水青山变成金山银山。同时，注重社会资源循环利用，实现经济效益，生态效益与社会效益的有机统一，以真正发挥京津冀生态功能支撑区作用。

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【责任编辑 王雅坤】

The Evaluation of Sustainable Development of Beijing-Tianjin-Hebei Ecological Supporting Area Based on Emergy Analysis ——Taking Chengde as an Example

CHENG Fu-wei1，2, ZHANG Yue-cong2

(1. College of Economics, Hebei University, Baoding, Hebei 071002; 2. College of Resources and Environmental Science, Hebei Normal University for Nationalities, Chengde, Hebei 067000, China)

By energy analysis method, the green GDP of Chengde, a Beijing-Tianjin-Hebei ecological supporting area is calculated and it accounts for 74.29% of the traditional GDP. The results show that the development of Chengde is at the cost of the natural resources depletion and environmental pollution and there is much room for improvement. By calculating part of emergy indices, carrying on the comparison to the related data from the year of 2004 to 2011, and evaluating its sustainable development, there is a downward trend as for EXI and EISD. The ELR of Chengde is high and technology contents of the industries of Chengde are low, resulting in the waste and destruction of natural resources, which is against the sustainable development of Chengde and plays a bad role in supporting the ecological development of Beijing-Tianjin-Hebei areas.

emergy analysis; a Beijing-Tianjin-Hebei ecological supporting area; sustainable development; green GDP; Chengde

2015-12-26

河北省社科基金年度项目“环京津河北北部地区生态恢复与居民福祉耦合关系研究”(HB14GL041)；河北省软科学重大项目“京津冀北部水源涵养区生态保护与南水北调响应对策研究”(15453612D)；河北省教育厅人文社会科学研究重大课题攻关项目“冀北地区生态恢复与居民福祉耦合关系研究”(ZD201462)

成福伟(1973—)，男，满族，河北丰宁人，河北民族师范学院副教授，河北大学在读博士研究生，主要研究方向：世界经济和经济统计。

F061.3

A

1005-6378(2016)04-0106-08

10.3969/j.issn.1005-6378.2016.04.015