基于PSR模型的煤炭资源型城市低碳生态发展水平测度研究

袁 媛，白 林，朱扬宝

（淮南师范学院 经济与管理学院，安徽 淮南 232038）

一、引言

近年大范围雾霾天气频发。2016年12月20日中国23个城市发布重污染天气红色预警，启动一级应急响应措施，卫星显示超过七分之一国土面积被雾霾覆盖①刘天思，屈冠华，于慧施，等：《我国超七分之一国土被雾霾笼罩部分城市PM2.5指数一度破》，http://www.cnr.cn/china/yaowen/20161220/t20161220_523363259.shtml,2016-12-20.。雾霾严重影响居民身体健康和出行安全。霾以PM2.5为主要污染成分，PM2.5的源解析得出主要污染物三大来源：燃煤源、工业源和生活源②马丽梅，刘生龙，张晓：《能源结构、交通模式与雾霾污染——基于空间计量模型的研究》，《财贸经济》2016年第1期，第147-160页。。

从发展实践来看，煤炭资源型城市因城市发展与资源的开发利用呈强相关关系，在燃煤污染物排放量和工业污染物排放量超过同区域其他城市，又因长期的粗放型资源开发利用，生态环境比同区域其他城市恶劣，面临着经济增长和环境保护的双重压力。而推进节能减排，加快产业转型升级，建设低碳生态城市，是破除煤炭资源型城市能源、经济和环境问题的关键所在。

低碳生态城市是综合低碳化和生态化两种理念的城市发展模式，是生态文明建设的具体表现形式。低碳生态城市即在城市建设中发展低碳经济，建立资源节约型和环境友好型社会，并创造出一个可持续发展的低碳生态体系。

本文的研究旨在建立科学的煤炭资源型城市低碳生态发展水平评价指标和测度方法，定量测度煤炭资源型城市的低碳生态发展水平，对我国煤炭资源型城市在生态低碳发展中的水平进行测度，从而为煤炭资源型城市的低碳生态城市建设提供理论依据和数据支撑。

二、文献综述

低碳发展是能源高效利用的发展模式，具有两个要点：一是节约能源；二是减少碳排。学者李江苏等(2017)①李江苏，王晓蕊，苗长虹：《基于两种DEA模型的资源型城市发展效率评价比较》，《经济地理》2017年第4期，第99-106页。、Abigail(2008)②Abigail L,Miles Tight,Alison Primrose,et al.Developing pathways to low carbon land-based passenger transport in Great Britain by 2050,Energy Policy,Vol.36,2008,pp.3427-3435.就资源型城市发展效率评价、低碳经济发展路径等进行了研究。Edward(2009)③Edward L.Glaser,Joshua Gottlieb.The Wealth of Cities:Agglomeration Economies and Spatial Equilibrium in the United States,Journal of Economic Literature,Vol.47,2009,pp.983-1028.组织系统研究城市碳排的计算方法和应用分析。日本学者大西隆、小林光（2010）④大西隆，小林光:《低碳城市——今后的城市建设》，京都：学芸出版社，2010年。倡导“2050年气候变暖社会项目”并提供国家战略建议。英国伦敦、美国西雅图、日本东京相继成为世界低碳城市建设典范。中国科学院低碳城市研究中心主任李克欣（2010）⑤李可欣：《低碳化生存——城市更美好》，上海:上海辞书出版社，2010年。分析中国城市化低碳战略的发展路径并提出中国碳生态评价思路。李志强（2011）⑥李志强，赵守艳：《基于Kaya模型的高能耗产业低碳发展研究——以山西省为例》，《经济问题》2011年第8期，第59-68页。通过模型分解高耗能企业碳排得出技术更新对碳排的量化抑制效益。《中国城市“十二五”核心问题研究报告》将低碳城市建设列为十二五时期城市发展的重要导向。

文献检索发现，近三年知网数据库收录以“低碳经济”为研究主题的资料6857篇，以“资源型城市”为研究主题的文献2161篇，将“资源型城市”和“低碳”相联系的学者多研究低碳经济下资源型城市的产业结构调整问题，煤炭资源型城市这一典型高碳化城市的低碳生态进程研究的相关文献鲜少可见，实践研究成果更是缺乏。

当前,我国的低碳生态城市实践仍具有零散性和尝试性的特点,尚未形成系统的建设方法和框架。然而对其发展水平进行评价，是促进城市低碳生态发展的基础性工作。

在现有文献研究的基础上，本文研究的进展包括：第一，基于PSR模型，针对我国煤炭资源型城市的特征，从经济发展、社会和谐和低碳生态角度建立了其低碳生态发展水平的评价指标体系；第二，在评价测度方法方面，首先采用层次分析法等方法评价指标数据进行预处理，再采用空间向量法测度城市的低碳生态发展实现度。建立的测度指标和方法具有可操作性强、简洁性等特点，使得测度结果更具客观性和全面性，可以实现对煤炭资源型城市低碳生态发展水平的有效测度。

三、评价指标与方法

煤炭资源型城市低碳生态发展现状如何？这需要合理有效的评价体系评判、分析。研究从经济发展、社会和谐和低碳生态三大系统出发，通过压力-状态-响应 （Pressure-State-Response）PSR 模型，设计基础评价指标，计算单项评价指标和综合评价指标，使用系统分解法、层次分析法、专家打分法、空间向量法和栅栏评价法对低碳生态城市建设展开相关评价。

压力-状态-响应(PSR)模型是环境生态质量评价学科中科学的评价模型，由经济合作发展组织（OECD）和联合国环境规划署（UNEP）共同开发和倡导使用。

（一）评价指标设计

运用PSR模型原理，结合中国社科院发布的低碳城市评价指标体系和国家环境保护总局发布的生态市建设指标体系，本文建立了包含压力指标体系、状态指标体系和响应指标体系三项二级指标和35项三级指标的煤炭资源型城市低碳生态发展评价基础指标体系，如表1所示。

表1 淮南市低碳生态发展基础评价指标及实证分析数据

（注：▲表示压力指标，■表示状态指标，●表示响应指标；数据来源于《2016年淮南市统计年鉴》，《2015年淮南市统计年鉴》）

表1中，压力（P）是指经济发展和社会需求必然给城市低碳生态发展造成压迫的因素；状态（S）是指城市低碳生态发展特定考核阶段内经济、社会和生态的实际数据；响应（R）是指城市低碳生态发展进程中，可能会正向或负向影响高碳城市低碳生态转化的因素①钟永德，石晟屹，罗芬，等：《杭州低碳生态城市评价体系设计及实证研究》，《中南林业科技大学学报》2014年第 6期，第117-123页。。

（二）评价方法构建

1.煤炭资源型城市低碳生态发展三级评价指标是指城市发展评价年份基础指标的现状值相对于目标值的实现情况。计算方法如式（1）所示：

式（1）中i表示二级指标序数，j表示三级指标序数；Sij表示基础评价指标起点值，Cij表示基础评价指标目标值；Cij表示基础评价指标现状值；CIij表示单项指标建设实现水平。

2.煤炭资源型城市低碳生态发展综合评价指标包括：综合体系发展水平和发展实现度、发展有效度、发展持续度和发展协调度。

综合体系发展水平是指特定时间的煤炭资源型城市经济发展、社会和谐、低碳生态的综合发展水平评价。本文采用层次分析法计算综合体系发展水平。计算方法如式（2）所示：

式（2）中，ωij表示单项评价指标权重，CGIi表示综合体系发展水平，其他参数意义同公式（1）。

研究采用空间向量法计算煤炭资源型城市低碳生态发展的发展实现度、发展协调度、发展持续度和发展有效度。发展实现度是指相比城市最终低碳生态建设目标的煤炭资源型城市现有低碳生态已实现程度；发展有效度是指煤炭资源型城市低碳生态PSR指标实施相对建设目标实现有效性的度量；发展持续度是指煤炭资源型城市的PSR指标对经济发展、社会和谐和低碳生态体系可持续发展作用的度量；发展协调度是指煤炭资源型城市低碳生态发展最优路径拟合程度的度量。其计算方法分别如下：

式（3）中，GD表示城市低碳生态发展实现度；式（4）中，GS表示城市低碳生态发展持续度；式（5）中，GC表示城市低碳生态发展协调度；式（6）中，GV表示城市低碳生态发展有效度。

（三）评价结果分级

对于基于PSR模型的煤炭资源型城市低碳发展单项、综合评价指标需进行分类定级，以便于具体考核，分级标准应遵循科学性、合理性、系统性、可测性原则，还应依据城市建设目标进行弹性调整和变化。研究综合赵国杰、郝文生（2011）②赵国杰，郝文生：《低碳生态城市：三维目标综合评价方法研究》，《城市发展研究》2011年第6期，第31-36页。和杨文培、王建民（2015）③杨文培，王建民：《低碳交通论》，北京:中国环境出版社，2015年。设置的低碳生态城市建设评价分级标准，结合煤炭资源型城市低碳生态发展目标进行科学调整。调整后的评价结果分级标准如表2所示。

表2煤炭资源型城市低碳生态发展评价指标的分级标准

四、实证研究

（一）样本城市选择与数据来源

我国各煤炭资源型城市在低碳生态城市建设中处于不同的发展阶段，但建设生态文明城市，促进城市实现低碳发展，是我国资源型城市建设的发展趋势和要求。

淮南为中国亿吨煤基地、华东火电基地和煤化工基地的“三大基地”，华东地区的工业“心脏”。2016年，三次产业结构由上年的12.4:48.1:39.5调整为12.3:47.2:40.5，其中工业增加值占GDP的比重为39.8%。经济以重工业为主，煤工业为支柱产业，已探明的煤炭储量为444亿吨。

淮南市作为典型的煤炭资源型城市，面临着产业转型升级和环境保护的双重压力。在推进节能减排，加快产业转型升级，建设低碳生态城市方面，淮南市有代表性意义。因此，本文选择淮南市作为样本城市进行实证研究。

以淮南市为实证研究对象的煤炭资源型城市低碳生态发展基础评价指标及分析数据见表1。

表1中，指标设定起点值、现状值和目标值。其中，鉴于煤炭资源型城市低碳生态发展的状况，未采纳国际先进低碳生态城市考核标准，而采用国内低碳生态城市建设典范杭州市低碳生态发展初期数据对比煤炭资源型城市低碳生态发展现状数据，并合理考虑城市间土地面积和人口数量的差异而设置。指标的权重分配由专家访谈打分法和层次分析计算法得出。

（二）实证结果

将相关指标数据输入计算软件SPSS19.0，根据式1-6计算公式，可以得到淮南市低碳生态发展水平相关指标的评价测度结果，如表3所示。

表3 淮南市低碳生态发展水平评价实证数据分析

如表3所示，作为“十三五”发展初期的淮南市的经济发展、社会和谐和低碳生态综合体系的实现水平分别是 0.0239、0.4658、0.1073；通过式 3、4、5、6的计算，淮南市低碳生态城市建设的发展实现度、发展持续度、发展协调度和发展有效度分别为0.4786、1.4266、43.93o、0.3447。

按照栅栏法五级评判标准，对淮南市低碳生态发展的单项、综合评价指标逐一定级，可知：35项单项指标中有2项评判为第一级，5项评判为第三级，9项评判为第四级，14项评判为第五级；淮南市低碳生态发展实现度评判为第三级；淮南市低碳生态发展持续度、发展协调度和发展有效度均评判为第四级。

（三）结果分析

通过淮南市低碳生态发展的评价和定级结果可知：

1.就整体而言，淮南市作为煤炭资源型城市发展低碳生态面临巨大压力。

淮南市的低碳生态发展实现度一般，发展有效度、发展持续度、发展协调度均较低，且测评的35个指标中有10个指标出现倒退。通过对各综合体系发展水平进行比较。可以发现：社会和谐体系发展水平（0.4658）＞低碳生态体系发展水平（0.1073）＞经济发展体系发展水平（0.0239）。社会和谐体系发展水平得分较高和淮南市房屋均价和新增保障性住房相关，但随着三、四线城市房价的上涨和保障性住房建设计划的逐步完成，此项正向助推力量正逐年削弱，与此同时经济发展体系中的10项指标有5项出现衰退，这和近年来煤炭经济的下滑直接相关，煤炭资源型城市产业结构失衡和城市主体经济的非可持续性与煤炭资源型城市低碳生态持续度和协调度的降低构成恶性循环发展关系。

2.就局部而言，淮南市低碳生态发展单项指标评价集中于第四级，即淮南市低碳生态发展水平较低。从三大体系指标的得分来看，经济发展体系单项指标评价等级较为集中，而社会和谐体系和低碳生态体系单项指标评价等级则较为分散。具体而言，饮用水源水质达标率达到了国家标准；大气总悬浮微粒排放控制、二氧化硫排放控制、低碳生态宣传教育普及处于一般水平；氨氮排放控制、区域环境噪音控制、森林蓄积量、公共交通工具普及和公众对低碳经济认知度处于较低水平；能源消耗总量控制、能源消耗水量控制，工业固体废物综合利用处于很低水平，特别是工业污染治理投资、城市污水集中处理和固体污染物综合利用水平还出现倒退现象。

五、研究结论

环境污染逼迫人类思考低碳可持续发展问题。各地低碳转型的进程有很大不同，煤炭资源型城市由于产业结构的影响处于不稳定的转型关键期，所以这就需要紧密结合评价城市的实际情况，设计科学合理有益的评价体系，分析煤炭资源型城市低碳经济发展转型的薄弱环节和必经关键点。研究以淮南市为煤炭资源型城市的实证研究对象，结合低碳、生态城市国家评价标准和煤炭资源型城市发展实际，对淮南市低碳生态城市建设现状进行评价。

研究发现，淮南市现有低碳生态建设水平和国内先进低碳生态城市建设初期水平相比仍有较大差距。差距主要体现在经济发展综合领域和低碳生态建设领域，且经济发展综合领域中经济产业结构的失衡、主体经济发展低迷和经济态势转型缓慢会持续恶化其他领域指标。淮南市低碳生态城市建设的基础建立在产业结构转型和经济升级优化上，这也是其他煤炭资源型城市低碳生态发展的必经之路。