基于DPSIR模型的哈尔滨市低碳城市发展评价初步研究*

王静静，王 康，赵婧宇，刘学荣，周 嘉，李志学

(哈尔滨师范大学)

0 引言

城市是人口集中，工商业发达，产业经济活动中心，同时也是化石能源燃烧，温室气体高排放的重点地区和重要来源.据统计，尽管城市总面积占地球面积不到1%，但能源的消耗、资源的使用却是世界消耗能源的75%，而且温室气体的排放量高达全球的80%[1-2].2016年，中国城市化率已经达到57.35%，近300个地级以上的城市能源消费量达到全国总量的四分之三及以上. 据估计，2050年中国城市化率会提高到75%[3]左右.为此，围绕低碳城市建设、城市节能减排研究不仅仅关系到人类的生存环境，而且直接影响到一个国家的现代化与其可持续发展进程[2].而在保持社会经济增长、国家持续发展的同时，转变资源利用方式、提高利用效率、开发清洁式能源，是我国学界探索减少温室气体的排放，减轻全球变暖趋势的重要内容.2010年国家发改委正式确定了5省8市为低碳城市试点城市倡导低碳绿色生活，发展低碳建设产业体系，建设绿色低碳城市[24].截止2017年，我国确定了第三批低碳城市试点城市，目前我国低碳城市已达到了45个城市.因此，推动低碳城市健康有序的发展，建立和完善权威、统一的低碳城市评价指标系统，对城市低碳发展、城市低碳建设进行科学评估有重大的理论和实践意义.

目前，由于复杂多样的指标，在不同的角度、对于不同的衡量标准等方面均对低碳城市建设具有不同的影响，因而难以且尚未形成权威、统一的评价指标体系，来指导低碳城市建设.目前，学术界对于城市低碳经济发展水平的评价研究尚处于探索阶段，尚无权威的、统一的评价体系.马军，等从5个方面(经济、产业、科技、社会和环境)构建了城市低碳经济评估指标体系，以东部地区6个沿海省市为例进行其低碳经济发展水平评价[4].朱婧等构建了济源市的低碳城市评价体系，并分析在“十一五”时期济源市低碳城市建设情况[5]；王学军等采用主客观赋权法，基于TOPSIS评价模型从经济和社会转型、环境、资源、低碳技术、能源消耗、政策7个方面，共36项指标构建了资源型城市低碳转型评价指标体系[6]；陈瑶则设定了22个指标，从经济、能源、社会、环境四方面出发，构建了南京市的城市低碳发展水平评价体系，运用层次分析法(AHP)和实例研究法，评价了南京市低碳发展水平，并提出了政策建议[7].谢文婷采用得是中国社会科学院评价体系，从低碳产出、消费、资源和政策四方面评价了南京市低碳城市发展现状，并且将其与低碳试点城市评价数据对比分析，找出差距和不足，并构建南京的低碳发展水平模式，提出合理化的建议[8].该研究基于DPSIR模型，采用22个指标，对哈尔滨市低碳城市建设及低碳发展水平进行评估，为建设哈尔滨市低碳城市发展，低碳经济可持续提供建议决策.

1 低碳城市发展评价指标体系的构建

1.1 DPSIR概念模型

DPSIR模型(如图1所示)[(驱动力(Driving forces)、压力( Pressure)、状 态(State)、影 响( Impact)和响 应( Responses)]是广泛应用在环境系统中的评价指标模型.最初由OECD(经济合作发展组织)[9]1933年提出，涵盖了经济、社会、资源和环境四大方面[10-13]，后由欧洲环卫组织(EEA)发展成为了衡量可持续发展水平及环境系统的指标模型系统.驱动力(Driving forces)：是由人类生产活动促进社会和经济的发展，是资源环境发展变化的潜在原因；压力(Pressure)：是人类活动对周围环境、资源等造成的影响，在驱动力指标作用下表示为排放量、资源能源消耗及相关类信息的指标；状态(State)：是指在生态环境的各种压力下，发生物理、化学、生物等性质变化的指标，是在驱动力和压力的下环境资源所处的状况；影响(Impact)：是指那些受到上述指标因素对人类活动及社会经济发展造成的影响；响应(Response)：人类在提高社会经济发展水平，促进可持续发展进程所采取的对策及积极政策.

图1 DPSIR概念模型

1.2 构建低碳城市评价指标

低碳城市发展水平衡量的关键是拥有准确完善的低碳城市发展评价指标体系，设计指标体系首先要反映城市低碳建设的内涵特点，其次城市的低碳经济发展水平必须要客观反映，最后在选取的指标上，一要明确指标选取概念，二要考虑当前现有的人力、材料和技术支持的水平，三量化指标的数据要易于操作理解和测量.因此，该研究在构建指标体系时遵循了系统性、科学性、可操作性、层次性等原则，借鉴相关成果，结合哈尔滨市经济社会发展实际，构建了哈尔滨市低碳城市发展水平综合评价指标体系.该评估系统中含有22个指标包括目标层，系统层，指标层三个层次.其指标属性分为两类：正向和反向. 前瞻指数对评估结果的积极影响是，值越大，积极效果越大.反向指数是相反的，见表1.

2 实证分析

2.1 数据来源与整理

该研究数据来源于《哈尔滨市统计年鉴》、《黑龙江省统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》，整理得到哈尔滨市自2007～2014年8年间的城市低碳发展情况指标评价数据.

2.2 评价方法

低碳城市发展评价指标体系中涉及经济、社会、资源和环境等多方面的众多的评价指标，由于采用的指标不同，其权重值也不同，不确定性大，加之采用的方法不同，更加加重了其不确定性.对构建评估体系进行确权评价多采用AHP(层次分析)和主成分分析等方法[14-16].主成分分析是将多重指标转变为单一或多个综合指标的降维思想的多元统计方法，信息丢失非常小；通常转换为的综合指数为主要成分，其中每个成分间彼此无关，是原始变量的线性组合，使得主成分(综合指标)原始变量相比具更优越的性能[17].

该研究基于DPSIR模型的低碳城市发展水平评价系统，每个指标层内部指标的主成分分数用主成分分析方法确定，然后将每个主成分的方差贡献率作为权重，对每个系统层的指标加权综合得出得分，然后采用线性加权法综合评估低碳城市发展水平.

表1 低碳城市发展评价指标体系

2.3 指标权重与分值计算

(1)标准化处理

在低碳城市评价指标体系中，由于指标的维度不同，其量纲也不同；指标有积极(正向)和消极(反向)指标，城市低碳发展前瞻指标(正向指标)值越大，低碳发展就越好，反向指标则是相反的.为提高分析结果的准确性，消除数据间的不可比性.首先将反向指标的原始数据正向化转化，并运用SPSS软件将数据进行Z—Score的标准化处理为平均值为0，方差为1的无量纲数值.

(2)权重计算及重点指标计算

①根据主成分分析方法，运用SPSS软件，确定每个指标层的主成分数量和得分(特征值λ ≥1，累计方差贡献率≥85%)；然后根据每个准则层主成分的方差贡献率作为权重计算系统层的综合分数.该研究借鉴了众多城市低碳评价研究[5,14,16,18,19]及询问专家意见，确定系统层中各权重值：驱动力0.23、压力0.22、 状态0.17、影响0.16和响应0.22 .线性加权法:

(1)

式中UESDI为评价城市低碳发展水平的综合指数；wi为各系统层对目标层权重；ai表示各指标层对系统层评估值.

②哈尔滨市碳排放核算：基于因素分解原理，以Kaya模型表达式为基础，根据哈尔滨市人口规模、社会经济状况、GDP(国内生产总值)等基础数据核算了2007到2014年间的碳排放量.Kaya模型：

CO2=P×(GDP/P)×(E/GDP)×(CO2/E)

(2)

其中，P为城市人口数，GDP/P为人均GDP，E/GDP为能源强度，CO2/E为碳排放系数(2.45t/吨标准煤)[5]，主要与能源利用结构有关.

(3)结果判断

由于评估指标的复杂性和不确定性，国内外低碳经济可持续发展尚未形成权威的、统一的评价标准.该文在参考国内外相关研究数据资料的基础上[4,22-23]，将低碳城市发展水平分为6个等级，见表2.

表2 低碳经济可持续发展评价标准

2.4 结果分析与讨论

根据表2中的评价标准结合该研究计算的哈尔滨市的低碳经济发展综合指标值，得到2007～2014年哈尔滨市低碳经济发展类型，见表3.

(1)哈尔滨市的低碳城市建设水平总体呈上升趋势，低碳竞争力也在不断的提高.但仍处于中高碳经济类型发展水平，距步入低碳经济发展水平城市还有很长的路要走.这与其他学者[20,21]在省域层面上对黑龙江省整体的研究相适应.

(2)驱动力指数持续升高，社会经济驱动力逐年增强.表明哈尔滨市的社会经济的发展逐步提高，经济规模逐年扩大，城镇居民人均可支配收入在2007年的12772元/人，到2014年28816元/人，增加了125%，城市居民的生活水平不断提高，城市居民恩格尔系数保持稳定且有所下降，城市居民生活质量得到改善，表明哈尔滨市社会经济状况呈良性健康发展.

表3 哈尔滨市低碳经济可持续发展综合指标及各分指标评价值

(3)压力指标整体表现为上升趋势.单位GDP能耗、单位增加值能耗则相反，呈下降趋势，表明哈尔滨市能源利用效率得到提高，碳生产力(单位二氧化碳排放所产出的GDP)不断的提高，哈尔滨市经济的发展对能源消耗的依赖程度在不断下降，不再是以破坏生态环境和消耗大量资源能源的不可持续的发展.

(4)状态指标在2007～2011年持平稳状态，2011年之后则表现为上升状态.2007～2014年第二产业占GDP比重为由35.9%下降到33.4%，而第三产业占GDP的比重则由50.6%上升到54.9%，化石能源的使用占比重降低，说明哈尔滨市生态环境逐年好转，产业结构在慢慢的转变.

(5)影响指标波动较大且总体呈下降趋势，特别是在2012年到2013年间，波动最大.主要是因为哈尔滨单位土地面积上的碳排放量由2007年的2687t/hm2增加到5497.15t/hm2，增加了近49.1%，可吸入颗粒物的年日均值在2013年骤然上升造成的；且空气质量达到及好于二级的天数由2007年的301天下降到2014年的241天，空气质量状况减弱.

(6)响应指标2010年到2014年上升速度显著比2007年到2010年慢，总体上是上升趋势.主要得益于哈尔滨市城市绿地面积的增加，政府对环境保护财政的支出及哈尔滨市森林面积覆盖率的保持，使得城市生态环境趋于良好，大大促进了低碳城市建设.

如图2所示是各指标指数超势图.

图2 哈尔滨市2007～2014年驱动力、压力、状态、影响、响应和评估指数趋势图

3 结论与对策

根据以上分析2007～2014年哈尔滨市的低碳城市经济发展水平总体较低，对此该研究分别在产业结构、能源利用、技术水平、碳汇、公众和政府政策6个方面提出合理化建议：

(1)优化产业结构，加快传统产业的改造升级

目前，哈尔滨市四大主导产业装备制造业、医药、食品和石化占比重大，第二产业地位依然突出.发展低碳经济，不可能在短时间内抛弃所有的传统产业.因此，要科学地对传统产业进行升级转型，加大技术引进，依托哈尔滨市强大的科技平台，大力发展高新低碳产业.推动传统产业的改造升级

(2)提高能源利用效率，加快发展清洁代替能源和可再生能源

哈尔滨市由于纬度高，冬半年供暖期使用大量的煤炭，在冬季供暖期长达6个月，是该市重要的能源消耗领域，应重点通过鼓励能源利用的技术进步和技术创新，促进节能减排.提高能源的生产、加工、使用效率，发展清洁可再生能源，提升煤炭能源利用率减少二氧化碳的排放量.

(3)积极引进和发展低碳技术，加快科技基础设施建设

哈尔滨市教育科技综合实力位于全国大中城市前列.应构建基础性和创新性前沿技术平台，发挥其科技综合实力的优势，有针对性的培育与发展低碳经济高度相关的人才.

(4)加大碳汇建设，提高城市绿化面积，加快培育碳排放交易市场

2014年，哈尔滨市森林覆盖率比2007年上升了1.48个百分点，达到45.88%，哈尔滨市应发挥碳汇优势，继续保持扩大森林面积，提高城市绿化面积.逐步建立碳排放交易市场，把碳汇优势转变为经济优势，促进哈尔滨市的经济发展，加快建设低碳城市进程.

(5)增强公民低碳意识，倡导绿色低碳生活方式，完善低碳城市建设

加强舆论宣传工作力度，提高公众对低碳工作方式、低碳生活水平的认知，增强公众的低碳意识，提高对低碳城市建设的关注度，并鼓励公众公交出行，绿色出行，推广节能产品的使用，逐步提高哈尔滨市低碳经济发展水平.

(6)制定合理有效的低碳经济发展规划，提高废弃物处理处置率

政府和其他有关部门应当统筹规划合理有效的发展低碳经济的总方案；建立规划实施的监督机制，完善法律法规；发展循环经济，提高对金融投资环境的保护；提高垃圾处理率，减少对环境的负面影响.