区域能源-经济-环境系统耦合协同度实证研究

顾馨 GU Xin；侯强 HOU Qiang

（沈阳工业大学管理学院，沈阳 110870）

0 引言

绿色与可持续发展已成为当今经济社会发展的主题，能源、经济、环境的协同对这一主题有着重大的影响，三者间的耦合协同度测算与提升成为当前理论研究和实践管理关注的重点。Xianzhong Mu，Li Kong 采用灰色关联分析与熵权法测算北京市能源、经济、环境三者间的协同程度[1]。Wang Q，Zhan L 对选定的18 个欧洲国家可持续性进行系统和定量评估[2]。Francesco Fuso Nerini 认为想要坚持可持续发展要采取相应行动[3]。Yasmeen H 主要研究巴基斯坦能源、经济、环境三者间的冲突，提供了可持续发展的政策见解[4]。Cruz L 研究俄罗斯能源与气候之间的关联，评估社会经济和环境目标之间的权衡取舍[5]。Carlos Andrés Tavera Romero 认为循环经济（CE）与工业4.0 之前存在一定的协同关系[6]。Riovaldo Lopes de Carvalho 通过借助混合输入输出多目标模型，研究了巴西能源-经济-环境评价的协调关系[7]。Xin Yan 通过分析澳大利亚数据认为三者耦合情况良好是合理使用能源、经济以及保护生态的重要关键[8]。Delu Wanga 认为综合承载力是衡量资源型城市可持续发展的重要指标[9]。

王欢采用熵值法对新疆地区数据进行测算分析，表明新疆地区从勉强协调调整到初级协调[10]；陈丹临采用层次分析法对长三角地区在开放环境下的能源-经济-环境系统协调度水平进行测算，提出提高协调度的方法[11]；李国柱采用熵值法对京津冀能源、经济、环境和科技面板数据进行预测[12]；杨志清采用熵值法对河南能源、经济与环境总体水平进行分析和评估[13]；赵慧采用熵值法构建模型测算内蒙古地区能源-经济-环境系统耦合度[14]；刘志雄采用熵权法实证研究了黄河流域能源、经济与环境三系统的发展状况、协调关系及其关联度[15]；张雨采用主成分分析计算能源-经济-环境系统协调度评价指标体系并进行评价[16]；曹成龙采用主成分分析法测算能源-经济-环境系统的指标体系，探讨3 个系统之间的耦合协调性[17]。

不同专家学者们采用不同测算方法对能源-经济-环境系统的耦合协同程度进行计算，以此为背景，对全国30个省份数据采用不同标准组合评价方法进行测算研究，并进行一致性和区域间均衡分析。

1 研究方法

1.1耦合协同度评价指标选取 结合我国现有发展阶段特点，综合国内学者研究成果[12，13，16-20]，遵循科学性、客观性、系统性与可操作性原则的基础上考虑数据可获得性选取耦合协同度评价指标体系，具体如表1 所示。

表1 耦合协同度评价指标体系框架

1.2耦合协同度测算方法设计

1.2.1常用度量方法比对与选择 系统耦合协同度测算时常用方法有主成分分析法、熵权法或典型相关分析等。主成分分析法计算规范，但意义界定模糊；熵权法能够反映出指标的区分能力，可信度和精确度较高，但过度依赖样本；典型相关分析方便计算多变量之间的相关性，反映整体关系，但数据要求高。基于方法优缺点对比，选取熵权法进行分析。

1.2.2方法设计流程

①数据标准化处理：

②结构比重计算：

③熵值计算：

④信息冗余度指标计算：

⑤指标权重计算：

⑥系统综合发展水平测算：

⑦系统耦合度计算：

⑧系统耦合协同度计算：

将上述熵值与耦合度计算方法两两组合，可排列组合出共计4 种测算方式，记为方法一（（4）1）与（8）1）组合），方法二（（4）1）与（8）2）组合），方法三（（4）2）与（8）1）组合），方法四（（4）2）与（8）2）组合）。

1.3能源-经济-环境系统耦合度水平判断标准

耦合协同度的高低反映了能源、经济、环境三者的协同发展水平，根据目前发展情况，结合相关研究[11、15、21-25]可知，耦合协同评价体系可分为7 个梯度与4 个耦合程度，如表2 所示。

表2 耦合协同度评价的标准取值及各协同等级

2 实证分析

2.1数据来源

本文将30 个省份（在数据收集过程中未能获取到关于西藏地区的全部数据，因此本次研究将其从样本中剔除）2016-2021 年的能源经济环境系统作为研究对象，数据来源于EPS 数据官网以及各省份统计年鉴等。

2.2能源、经济、环境水平测度

由表3 可知，我国各省份耦合协同度处在[0.2，0.6]，多处在低水平耦合与拮抗阶段，中度失调与轻度失调状态，耦合协同度呈现上升趋势。多省份系统耦合协调度呈现上升趋势得益于子系统协同度的提升，同时我国积极引进先进的生产技术和管理经验，提升企业的科技创新能力也是重要因素。

表3 方法一至方法四2016-2021 年30 个省份总体耦合协同度

3 结果分析

3.1一致性检验

采用Kendall W 协调系数与ICC 组内相关系数对我国耦合协同度结果排序进行测算。Kendall 协调系数中，测算结果若p＜0.05 则数据显著，相关系数大于0.6，认为一致性较强；ICC 组内相关系数中，相关系数大于0.4，认为一致性较强。由表4 与表5 可知，两种一致性检验结果一致，证实结果具有较强一致性，不同方法的结果能够反映出我国30 个省份目前的实际情况。

表4 Kendall W 协调系数

表5 ICC 组内相关系数

3.2区域间差异分析

采用泰尔熵对我国能源-经济-环境系统耦合协同度的区域差距进行分析。由表6 可知，就总体趋势来看，我国整体发展呈现波动上升态势，东中西部间差距较为稳定，组内差距成为造成我国整体发展态势不均衡的主要原因造成。

表6 泰尔熵区域差距分析

3.3能源、经济、环境子系统与系统耦合协同度相关性分析

以2021 年测算方法四为例，我国能源、经济、环境子系统与整体系统耦合协同度如图1 所示。以2021 年方法四测算数据为例，采用Pearson 相关分析检验测算能源、经济、环境子系统对整体耦合协调度的相关系数。

图1 2021 年（以方法四为例）能源、经济、环境、耦合协同度折线图

根据表7 可知，三个子系统与系统耦合协调度Pearson 检验相关系数超过0.5，具有显著相关性，且经济子系统的影响程度高于环境子系统高于能源子系统。

表7 能源、经济、环境子系统与系统耦合协调度相关系数

4 结论

能源-经济-环境系统耦合协同度是一项具有重要研究意义与应用价值的科学研究。采用熵权法构建数学模型对我国2016-2021 年30 个省份能源、经济、环境的面板数据进行分析。在此基础上，将计算结果排序后进行一致性检验，而后将结果进行泰尔熵测算，经过数据测算与分析，主要结论如下：①根据我国各省份耦合协同度测算结果可知，目前均处在中度失调与低度失调状态，耦合协同度呈上升的趋势。增强战略认识，转变部分传统观点，以绿色经济提升为导向，推行能源阶梯使用政策，谋求多种类产业融合是目前阶段发展的重点。②通过对耦合协同度测算结果的一致性检验可知，方法一-方法四的测算结果能够通过一致性检验，不同方法具有一定一致性与稳定性。③通过对我国区域差异分析可知，各地区对于能源使用情况各异是造成我国各地区内部发展态势不均衡的主要原因。需要因地制宜制定计划，对不同地区进行差异化推进，降低区域内部差距。