基于能值分析的山西省生态经济系统可持续发展评价

2019-11-29王伟郭晓佳

山西师范大学学报（自然科学版） 2019年4期

王伟，郭晓佳

山西师范大学地理科学学院，山西临汾 041000

1 研究区概况

中华人民共和国成立以来，山西省依托丰富的煤炭资源，发展煤炭、电力等重工业，成为我国重要的能源基地，支撑着中国四分之一的煤炭输出.21世纪以来，山西省的经济建设取得了长足发展，经济总量不断扩大，经济地位不断增强，百姓的生活状况也日益不断的改善.但是，为了保障国家社会经济的持续稳定增长，山西长久以来稳定不断地输出着资源，走的是最低层次的发展道路.煤炭、焦化、冶金、电力、装备制造、煤化工等产业占工业主导地位，为此山西省付出了环境，社会等方面的一系列惨重代价[1].山西省(34°34′～40°44′N，110°14′～114°33′E)，位于我国二级阶梯与三级阶梯交界处，黄河的中段，全省总面积15.67 万km2，人口3 648万.气候条件为典型的温带大季风气候.年平均降雨量在400 mm到600 mm之间[2].山西省煤铁储藏量极其丰富且质地优良，新世纪以来山西省经济发展迅速，但近年来受国际能源价格暴跌的影响，煤铁等能源价格持续走低，山西省经济呈下行态势，财政收入为负指数，全国31省市垫底.GDP增速也严重下滑，产业结构转型升级势不可挡.所以本文运用能值分析的方法演绎山西省进入新世纪，17年来的生态经济系统运行发展状况，分析山西省的社会经济发展的实际情况与生态可持续性状况之间的相互关系.

2 研究方法

2.1 能值分析理论

本文采用的能值分析法是由美国科学家Odum H T在20世纪后期创立的一种统计比较方法.它把某种物质里所包含的能量转化成统一的能量流，再通过能值转换率这一度量标准，将生态经济系统中参与运行的所有物质与产品所包含的能量转化成统一的度量单位——太阳能焦耳(sej)，再进行定量分析[3]，公式：能值(sej)= 能值转换率(sej/j)× 能量(j)[4]，为定量研究生态系统对社会经济发展的贡献程度提供了新的方法.能值分析理论与方法在20世纪90年代被引入我国，被学者们广泛应用于城市，农业、矿业、生态、经济、旅游等诸多领域(表1).

2.2 国内研究现状

表1 CNKI能值分析类文献数量情况统计Tab.1 CNKI Energy analysis class literature statistics

其中，王卫文和曹福祥等其他学者对江西省的农业生态系统进行了综合能值分析，表明江西省农业生态系统在能值利用技术上不断提高，同时所面临的环境压力却越来越大，从而指导江西省农业系统作整体性的提升，改变粗放的农业发展模式，促进其向现代高科技农业，集约型农业的方向发展[5].孙钥、周建和甘卓亭等分别对辽宁省、河南省以及陕西省生态经济系统作了以能值分析为基础的可持续性研究，提出了针对研究区内部的可持续发展对策[6～8].王楠楠、章锦河等针对九寨沟自然保护区的旅游系统进行了多种能值体系的研究，得出九寨沟的可持续发展能力处于中等水平[9].孙玉峰、张小洪等对矿区循环经济系统以及城市污水生态处理系统进行了能值分析系统研究，研究结果与各自研究区实际发展趋势基本一致，对矿区发展循环经济，提高生态效率有重要指导意义，对城市污水处理系统的加强与改善以及区域的可持续性健康发展有高度的意义[10，11].因此，能值分析法的广泛应用与研究对地区发展甚至产业的可持续战略的制定，有着重要的价值[12].

3 实证分析

本文通过对CNKI关于能值分析类文献梳理情况(表1)并遵循科学性、可操作性、时效性的原则，结合山西省资源环境、社会经济实际情况构建了山西省经济系统能值评估体系.

表2 山西省生态经济系统能值评估体系Tab.2 Shanxi Province eco-economic system emergy evaluation system

注：本文的相关原始数据来自于山西省统计年鉴(2001-2017)以及其他相关资料[13].

表3 山西省生态经济系统能值指标汇总表Tab.3 Shanxi Province eco-economic system emergy index summary table

3.1 山西省主要能值流量

从图1可以看出，在山西省的整个生态经济系统能值当中，从2000年到2016年可更新资源能值波动幅度较大，在2003年达到了17年来的峰值，其余年份的变化情况也没有稳定的规律.不可更新资源能值17年来一直处于持续上升态势，近两年有下降趋势出现.输出能值和反馈输入能值二者2012年之前一直都呈波动性上升态势，但是2012年之后开始出现下降趋势，这是由于2012年之后能源价格暴跌并且山西省经济转型的原因造成的.从图1和图2几种主要的能值量当中可以看出，山西省的生态经济系统中，不可更新资源能值和工业系统输入能值的占比很大，经济发展状况属于高污染，高耗能的发展模式，从可持续发展的角度，经济发展急需转型，需要走循环经济的道路，从而摆脱依赖消耗型工业发展经济的不可持续道路.

图1 生态经济系统的能值流量Fig.1 Emergy flow of Eco-economic system 图2 生态经济系统的工业能值流量Fig.2 Industrial emergy flow of Eco-economic system

3.2 山西省社会亚系统评价

人均能值量(EPP)是区域经济质量好坏的关键性指标，也是居民生活水平质量好坏的重要标志.能值密度(EPA)可用来评价能值集约度的强度.人口承载量(PCC)指某地区，在特定的时间段内，依据区域的地理状况，利用自然资源、生产条件、智力因素等多方面能够容纳的合理人口数量.从2000年到2013年，山西省的人均能值量，一直处于持续上升态势，近三年来上升趋势减缓并在2013年开始出现缓慢下降趋势,人口承载量从2000年到2016年经历了上升、下降、缓慢上升、快速上升的变化历程，表明千禧年以来随着国内能源市场的火热，山西省大力发展能源产业，山西省的人口承载能力随着资源的消耗在降低，与持续上涨的人口数量不相匹配，而后，随着政策的调整，山西产业结构优化升级，PCC在逐渐回升.山西省近些年来的经济增长模式就是依赖能源矿产开发，重化工业带动的方式.山西省能源资源储有量必然下降，而人口数量以及人均消耗的能值量却在上升，图3、图4充分反映了山西省的实际状况.

图3 生态经济系统的社会亚系统评价指标Fig.3 The social subsystem assessment index of Eco-economic system图4 生态经济系统的社会亚系统评价指标Fig.4 The social subsystem assessment index of Eco-economic system

3.3 山西省经济亚系统评价

能值产出率(NEYR)是经济系统产出的能值与投入的能值之比，是产业效益好坏的重要指标，它的值越高表明产业效益越高，反之效益越低.从图5可以明显看出，山西省17年来，净能值产出率在下降，从2.5～3之间下降到2以下保持平稳.表明投入相同能值的基础上，得到的产出较之以前发生了明显的下降，这主要是由于山西从过去的纯资源输出型工业系统逐渐转型，向今天的综合型工业过渡的结果.近年来，国际能源价格大幅度下滑，而单一的不可持续输出能源型工业是极度不可取的，一方面污染环境，破坏生态，另一方面，这种传统工业经济发展方式的不可持续性给山西省的经济发展埋下重大隐患，而山西省经济业结构转型尚未取得成功，所以导致近些年来山西省经济走势持续下滑.

能值交换率(EER)是指经济系统运行过程中对外贸易能值的得失情况，值越大，在对外贸易中越有利，从图5可知，山西省17年来EER值始终处于比较低的水平且还在持续的下降，表明山西省对外贸易处于弱势地位，经济发达程度低.这是由于山西省企业效益值低下，低附加值产品占出口产品比重大，这与山西省的产业结构层次太低有直接关系，社会在进步，而山西省却被落下了.

能值货币比率(EDR)是从能值角度来衡量经济系统中所取得财富所花费的能值流量，值越低，说明获得相同量的经济产出的能值量代价越低，也就代表经济水平相对过去越发达.从图6可知，自2000年以来山西省能值货币比率一直在波动下降，说明虽然产业结构落后，但是山西省的经济发展依然取得了很大的成果.

能值投资率(EIR)为社会经济系统反馈能值与自然环境系统的投入能值之比，是用来衡量经济活动的竞争力程度和资源环境负载程度的指标.从图中可以看出，2000年到2016年，整体上呈增长趋势，其值从0.6提升到1.1，从2000年到2002年处于快速增长阶段，之后，一直持续性上升.能值投入的增加表明山西省的经济呈发展态势，而近几年来，涨幅下降的原因主要是山西经济结构正在进行转型，对煤铁资源进行限制性开采以及传统能源市场的不景气.所以山西的经济转冷是山西省经济结构转型必须要面对的阵痛.

图5 生态经济系统的经济亚系统评价指标Fig.5 The Index of economic subsystem evaluation of Eco-economic System图6 生态经济系统的经济亚系统评价指标Fig.6 The Index of economic subsystem evaluation of Eco-economic System

3.4 山西省自然亚系统评价

废弃物能值(EMW)指工业经济系统运行中所产出的废弃物的能值量.废弃物能值比率(EWR)是指经济系统对于废弃物的利用率.山西省17年来，废弃物能值一直呈加速上升趋势，增长量特别大，上升幅度达到好几倍，而废弃物能值比率也在相应提高，与废弃物能值的增长趋势大致吻合，说明山西省工业实力越来越强.节能减排意识提高的同时，技术力量和环保手段也在提高.同时应该针对不同的废弃物采用不同的利用方式，并且对废弃物能值指标体系进行改善，从废弃物处理的角度去提升生态经济发展的可持续性[10].

图7 生态经济系统的自然亚系统评价指标Fig.7 Natural subsystem evaluation index of Eco-economic system图8 生态经济系统的自然亚系统评价指标Fig.8 Natural subsystem evaluation index of Eco-economic system

环境负荷率(ELR)为不可更新资源能值总量及生态经济当中输入能值总量之和与可更新资源能值总量之比.从图中看出17年来，山西省环境负荷率从0.77上升到1.74,增长幅度达到2000年时的2.5倍左右，期间趋势呈波动性上涨，但涨幅巨大，说明山西省这17年来的不可更新资源消耗量极大，工业经济发展对能源的依赖性极大，能值可持续指标(ESI)为净能值产出率(NEYR)与环境负荷率之比.山西省能值可持续指标17年来逐年降低，且降低幅度较大，能值可持续指标从大约3.5下降到大约1左右,表明山西省的生态经济系统效益逐渐提高，更富有潜力，过去的糟糕状况日趋改善，可持续性逐步增强.

3.5 山西省生态经济系统可持续发展区际比较

由表4可以看出，山西省人均能值量要远低于中国的其他几个省区，甚至低于全国09年的平均水平，而人均能值量从生态经济能量学角度来衡量人们的物质丰富程度以及生活水平的优劣.表明山西省老百姓的平均生活质量要低于其他省区，山西省的可持续发展指标为1.11.根据前人的论证说明，ESI值在1～10之间说明区域经济系统富有发展潜力，而ESI>10是经济欠发达的象征，表明对资源深层次的开发利用不够，当ESI<1时，经济系统特征为消费型经济系统，此时系统的进口资源和劳务能值量在总能值使用量当中所占比重特别大[14].表明山西省生态经济系统的发展富有潜力，可持续性在增强.说明自2008年以来，受国际能源市场影响以及山西省主动进行的对产业结构的转型和企业的深化改革还是卓有成效的.

表4 山西省经济系统指标与其他地区的比较Tab.4 Comparison of economic system indicators in Shanxi with other areas

4 结论与建议

4.1 基本结论

依据山西省新世纪17年来的能值流量以及能值指标情况可以看出，环境负荷率(ELR)指数，在2000年到2016年期间飞速攀升，说明山西省这17年来的不可更新资源消耗量极大，第二产业经济发展对资源的依赖性极大.山西省能值可持续指标(ESI)17年来逐年降低，表明随着科技的发展，生产工艺的改进，山西省的生态经济系统效率逐渐提高.2016年山西省能值可持续指标(ESI)为1.11，相比其他省份区域经济系统富有潜力，虽然山西省主动进行的对产业结构的转型和企业的深化改革已经取得了一定成绩，但是多年来粗放型的发展方式带来的一系列环境问题短时间内不可能彻底的扭转，山西省发展改革的任务依然艰巨.

4.2 政策建议

(1)重点打造有区域特色的绿色产业，提高山西省生态文明建设的水平和层次.努力降低不可更新资源投入，从山西省实际出发，围绕资源开发，资源利用，废弃物再生，社会消耗等四个环节重点打造清洁能源，非耗能型，可持续性的服务产业等领域循环产业链整体提升全省生态文明的建设水平.

(2)实施创新驱动，提升可持续发展水平.加大科学技术力量投入和努力引进先进的生产工艺以及管理理念，培育自主创新能力，提高企业的科技竞争力，围绕山西省现代产业体系建设规划，优化产业布局，目的在于降低能源资源的浪费，实现山西经济可持续性水平的快速发展.

(3)实施品牌战略，依据山西省的资源以及文化优势，重点打造一批涵盖装备制造，能源，特色农业产品，文化旅游项目等全方位，多领域的优秀带头企业，将零散的旅游资源整合成系统的旅游产品，形成有山西特色的旅游一条龙产业，如晋南历史文化一条龙旅游等，真正打造有竞争力的旅游产业，为山西省社会经济发展打造良好氛围.

(4)积极踊跃参与“一带一路”的国家战略规划，搭乘国家战略快班车，优化产业结构，输出过剩的产能.实施积极的开放政策，加强与外省之间的全方位合作，加强与外部的交通和信息联系，进而实现基础设施的互联互通以及人才、信息、资金等要素的高效配置，带动山西大融入、大发展.