我國3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度及其影響因素分析

陳黎明，鄧玲玲

（湖南大學(xué)金融與統(tǒng)計學(xué)院，長沙410079）

0 引言

“十二五”時期既是中國實現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵時期，也是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高城市化水平、優(yōu)化居民消費結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境與公眾健康的重要階段，這都需要以能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相互支持、相互融合、協(xié)調(diào)發(fā)展為保證。

在此背景下，對我國能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)（簡稱3E系統(tǒng)）的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行研究有著重要的現(xiàn)實意義。國內(nèi)關(guān)于3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的研究主要集中在對各省市區(qū)3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的評價方面，而對影響3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的具體因素進(jìn)行定量研究的還很少。由于我國正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型重要機(jī)遇期，相對于對各地區(qū)3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度進(jìn)行評價，更為重要的任務(wù)是，明確影響我國各省市區(qū)3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的主要因素，這一問題對于實現(xiàn)我國各省市區(qū)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展具有更為現(xiàn)實的意義。基于此，首先構(gòu)建3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度模型，并利用該模型測算出各省市區(qū)的3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，然后運用嶺回歸方法綜合分析影響我國3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的主要因素。

1 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的測算

1.1 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的內(nèi)涵

能源工業(yè)為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)，而能源工業(yè)又是環(huán)境的重要污染源之一，經(jīng)濟(jì)發(fā)展則是解決能源與環(huán)境矛盾問題的重要保障。任何以犧牲環(huán)境為代價來發(fā)展能源的方式難以持久，而孤立地討論環(huán)境問題，社會經(jīng)濟(jì)就難以發(fā)展，能源的發(fā)展必受影響，環(huán)境保護(hù)也缺少物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源使用、環(huán)境保護(hù)之間構(gòu)成一個互相作用、互為矛盾的三元系統(tǒng)[1]。

鑒于上述能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者之間的關(guān)系，能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)應(yīng)該按系統(tǒng)論的概念加以協(xié)調(diào)。3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度從定量的角度描述能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)之間或子系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過程中彼此協(xié)調(diào)的程度，是評價3E系統(tǒng)整體效能好壞的質(zhì)量指標(biāo)。

1.2 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度指標(biāo)體系

本文以能源子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)作為考察對象，遵循基于系統(tǒng)功能和效益（率）選取評價指標(biāo)的準(zhǔn)則，建立如下3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度指標(biāo)體系[2][3](見表1)。

表1 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度指標(biāo)體系

1.3 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度模型

首先，利用功效函數(shù)測度子系統(tǒng)中單個指標(biāo)的變化對該系統(tǒng)的影響[4]。設(shè)Xij為第i（i=1,2,3）個子系統(tǒng)中的第j個指標(biāo)，則Xij對系統(tǒng)i的功效系數(shù)uij可表示為：

式中，uij表示指標(biāo)Xij對系統(tǒng)i的影響程度，αij、βij是系統(tǒng)i達(dá)到穩(wěn)定臨界點時指標(biāo)Xij的上、下限值，Mij為適度指標(biāo)的參考值。uij反映了各指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)的滿意程度，uij=0時為最不滿意，uij=1時為最滿意，所以0≤uij≤1。

對能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)內(nèi)各個指標(biāo)的“總影響”可通過線性加權(quán)求和實現(xiàn)：

式中，Ui（i=1,2,3）表示能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)對3E系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，λij為各個指標(biāo)的權(quán)重，本文采用變異系數(shù)客觀賦權(quán)法予以確定。

然后，根據(jù)3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度定義，借鑒物理學(xué)中的耦合度函數(shù)來計算3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度[4]。

假定U1、U2、U3分別為能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)對3E系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，則3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度模型可表示為：

式中，C為3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度統(tǒng)計測度變量，其取值在0到1之間，越接近于1，說明3E系統(tǒng)中能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度越高；越接近于0，說明3E系統(tǒng)中能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度越低。

1.4 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度結(jié)果

1.4.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取內(nèi)地27個省市區(qū)（不含西藏、山西、寧夏、青海）作為分析樣本。實證部分所需數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒2010》、《中國能源統(tǒng)計年鑒2010》和《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒2010》。由于我國煤碳資源分布不均勻，上海、廣東、海南的原煤生產(chǎn)量數(shù)據(jù)缺失，用原煤生產(chǎn)量指標(biāo)數(shù)據(jù)中的最小值替代。

對于功效系數(shù)函數(shù)中的指標(biāo)上、下限值，本文選取指標(biāo)的最大值、最小值代替。特別地，人均能源消費量為適度指標(biāo)，則采用“十二五”規(guī)劃中提出的2015年能源消費總量40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤為標(biāo)準(zhǔn)，換算出人均能源消費量參考值。

1.4.2 測度結(jié)果

利用上述3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度模型計算出我國27個省市區(qū)的3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，其結(jié)果見表2。

表2 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度測度結(jié)果

從表2看出，可將我國27個省市區(qū)劃分為兩大類。第一類地區(qū)的協(xié)調(diào)度水平在0.3和0.5之間，該類地區(qū)的特點是經(jīng)濟(jì)發(fā)展強勁，能源需求不斷上升，導(dǎo)致能源供給和需求的缺口越來越大，此外，其經(jīng)濟(jì)主要以工業(yè)為主，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期缺乏環(huán)境保護(hù)意識，對環(huán)境造成很大的壓力。其中，內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，能源利用率低，大量低效的燃煤設(shè)備、傳統(tǒng)的用煤方式以及污染治理力度不夠致使環(huán)境不斷惡化，因而3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度也較低。第二類地區(qū)的協(xié)調(diào)度水平在0.5和0.8之間，雖然其中某些地區(qū)能源利用效率較低，如貴州、甘肅，但其能源供給能夠滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。并且，該類地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在環(huán)境可承載范圍內(nèi)，因而3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度相對較高。

2 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度影響因素分析

2.1 影響因素選取

本文選取以下九個影響因素，考察其對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的影響程度與作用方向。

X1：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)總值占GDP的比重，%）；X2：工業(yè)結(jié)構(gòu)（工業(yè)從業(yè)人員占第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的比重，%）；X3：環(huán)保政策（環(huán)境保護(hù)財政支出占GDP的比重，%）；X4：能源建設(shè)（電力、燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)投資占全社會固定資產(chǎn)投資的比重，%）；X5：人口規(guī)模（年末總?cè)丝跀?shù)，萬人）；X6：消費水平（人均每年消費支出，元）；X7：汽車消費（城鎮(zhèn)居民家庭平均每百戶擁有量，輛）；X8：城鎮(zhèn)化，代表城鎮(zhèn)化發(fā)展水平的指標(biāo)（工業(yè)總產(chǎn)值占農(nóng)工業(yè)總產(chǎn)值的比重、城鎮(zhèn)就業(yè)人口占總就業(yè)人口比重、燃?xì)馄占奥省⒐┧占奥省⒚咳f人擁有公共車輛）具有較強相關(guān)性，因此，運用SAS程序?qū)@五個指標(biāo)做主成分分析，選用第一、第二主成分F1、F2，以其方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重綜合出城鎮(zhèn)化水平變量，即X8=0.526F1+0.474F2，(F1=0.703x81+0.916x82+0.23x83+0.384x84+0.787x85，F(xiàn)2=0.441x81+0.172x82+0.936x83+0.85x84+0.343x85）；X9：技術(shù)進(jìn)步，代表技術(shù)水平的六個指標(biāo)（R&D研究人員、R&D經(jīng)費、R&D項目數(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品經(jīng)費、申請專利數(shù)、有效發(fā)明專利數(shù)）具有強相關(guān)性，同樣，對技術(shù)的六個指標(biāo)做主成分分析，最終選用第一個主成分F1作為技術(shù)因素變量 X9，其表達(dá)式為：X9=0.177x91+0.175x92+0.175x93+0.175x94+0.171x95+0.163x96，方差貢獻(xiàn)率為93.253%。

2.2 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度影響因素分析模型

設(shè)被解釋變量3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度（Y）與各解釋變量（Xi）（i=1,2,3,…,9）之間的回歸模型為：

其中，k為嶺參數(shù)，反映嶺回歸估計量的偏差程度[5]。當(dāng)k=0時，即為最小二乘估計量；當(dāng)k＞0時，嶺回歸系數(shù)是有偏的，但往往比普通最小二乘估計量更加穩(wěn)定。要得到嶺回歸方程，首先要確定嶺參數(shù)k的值。

本文根據(jù)嶺跡圖確定k。經(jīng)驗表明，在嶺跡圖上，當(dāng)k稍微離開零時，回歸系數(shù)的估計值可能發(fā)生劇烈的波動，甚至可能改變正、負(fù)符號；但是，當(dāng)k進(jìn)一步增大時，回歸系數(shù)估計值的大小變化則趨于緩慢。由于嶺回歸估計是有偏估計，因此，需要選擇一個盡可能小的k值，使得回歸系數(shù)變得比較穩(wěn)定[6]。

2.3 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度影響因素實證分析

2.3.1 普通最小二乘回歸

對第二部分測算出的3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度數(shù)值以及9個影響因素的數(shù)據(jù)作相關(guān)分析，運用SAS程序計算Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣。由計算結(jié)果可知，3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與各影響因素之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，因此，首先利用普通最小二乘法做3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度與其影響因素之間的多元線性回歸分析，所得回歸方程如下（括號內(nèi)為相應(yīng)自變量t檢驗的P值）：

回歸方程顯著性檢驗F=3.96，p=0.0071，說明回歸方程在統(tǒng)計上顯著，但是偏回歸系數(shù)的t檢驗除X1外在統(tǒng)計上都不顯著。此外，X3和X8與Y的相關(guān)系數(shù)分別為0.63、-0.508，而它們的回歸系數(shù)符號卻相反，與經(jīng)濟(jì)意義不符。

2.3.2 多重共線性診斷

以上結(jié)果顯示變量之間可能存在多重共線性問題，為了證實這一點，運用SAS程序?qū)ι鲜龆嘀毓簿€性問題進(jìn)行診斷，部分結(jié)果如表3所示。

表3 共線性診斷

由表3可以看出，變量X9的特征值為0.00228，非常接近0，并且條件指數(shù)為55.06995，超過30，說明自變量之間存在嚴(yán)重的共線性關(guān)系。在這種情況下，若運用普通最小二乘回歸分析方法，則可能會出現(xiàn)模型結(jié)論與現(xiàn)實相差較大的情形。因此，下面運用嶺回歸方法進(jìn)行分析。

2.3.3 嶺回歸估計

運用SAS程序，得到如圖1所示的嶺跡圖。

圖1 嶺跡圖

從圖1可以看出，各條嶺跡在k≥0.18時處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，即k≥0.18時，嶺回歸系數(shù)趨于平穩(wěn)。因此，取k=0.18，得到如下嶺回歸方程：

嶺回歸結(jié)果分析：

①環(huán)保政策X3和能源建設(shè)X4對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度具有正影響，而其他變量對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度具有負(fù)影響，這與Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣所得的結(jié)果相一致，說明采用嶺回歸克服了解釋變量之間共線性問題，使得模型更加可靠，同時使得回歸系數(shù)的符號也符合客觀實際。

②這些影響因素，按影響程度從大到小依次是：消費水平（X6）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（X1）、汽車消費（X7）、人口規(guī)模（X5）、技術(shù)進(jìn)步（X9）、能源建設(shè)（X4）、工業(yè)結(jié)構(gòu)（X2）、環(huán)保政策（X3）、城鎮(zhèn)化（X8）。

3 結(jié)論

(1)由嶺回歸分析可知，環(huán)保政策、能源建設(shè)投資對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度具有正向作用，即加大環(huán)境保護(hù)力度和增加能源建設(shè)投資有利于提高3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度。環(huán)境質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)力最活躍的因素——勞動者的身心健康，所以說改善環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力，而經(jīng)濟(jì)的增長又可以促進(jìn)能源發(fā)展。粗放式的生產(chǎn)經(jīng)營活動已經(jīng)嚴(yán)重破壞了我國的生態(tài)環(huán)境，減少污染物排放量會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，因而企業(yè)缺乏保護(hù)環(huán)境的積極性。因此，政府必須介入到環(huán)境保護(hù)中來，擔(dān)當(dāng)管制者和監(jiān)督者的角色，與企業(yè)一起進(jìn)行環(huán)境治理。政府不僅要制定科學(xué)合理的環(huán)境保護(hù)制度，而且要增加環(huán)境保護(hù)支出，防治結(jié)合，防止環(huán)境污染的產(chǎn)生和蔓延，為經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供良好的物質(zhì)條件。目前，我國面臨能源資源供應(yīng)壓力增加、能源利用效率低下、能源發(fā)展與環(huán)境保護(hù)矛盾突出等重大挑戰(zhàn)。能源供給短缺以及能源粗放使用所帶來的環(huán)境問題都將降低3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，因此，必須堅持“節(jié)約優(yōu)先、多元發(fā)展、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、電為中心、環(huán)境保護(hù)”的能源發(fā)展戰(zhàn)略，通過增加能源工業(yè)投資，以電力建設(shè)、發(fā)展優(yōu)質(zhì)清潔能源為重點，提高能源使用效率，廣開能源供應(yīng)渠道，加強能源污染控制，實現(xiàn)能源與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、能源產(chǎn)業(yè)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)、對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度具有反向作用。在我國三大產(chǎn)業(yè)中，第二產(chǎn)業(yè)能源消費量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一、三產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)能源消費的變動趨勢決定了我國能源消費總量的變動趨勢。管我國已步入現(xiàn)代工業(yè)化階段，但是煤炭、鋼鐵、機(jī)械、化工、紡織等傳統(tǒng)工業(yè)仍然是工業(yè)經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)，以“高能耗、高物耗、高污染”的重工業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)結(jié)構(gòu)，仍然是環(huán)境污染的主要原因之一。技術(shù)進(jìn)步與3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度呈反向變動關(guān)系，即技術(shù)進(jìn)步?jīng)]有促使3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的提高。現(xiàn)階段，技術(shù)進(jìn)步主要通過影響勞動手段、勞動對象和勞動力等生產(chǎn)力諸要素，推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展、變化，極大地提高了三大產(chǎn)業(yè)的勞動生產(chǎn)率，為經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長提供動力和源泉。但對能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)的促進(jìn)作用還不明顯，在技術(shù)投入較多、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)，忽視在能源建設(shè)和環(huán)境保護(hù)上的技術(shù)投入，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平超過了能源供給水平和環(huán)境承載能力，3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度降低。因此，必須調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化工業(yè)結(jié)構(gòu)，強化企業(yè)在自主創(chuàng)新中的主體地位，提升產(chǎn)業(yè)層次和技術(shù)水平；建立政策激勵機(jī)制，鼓勵企業(yè)在能源、環(huán)境方面的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)以較少的能源消費完成經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。

(3)城鎮(zhèn)化、汽車消費、人口規(guī)模、消費水平對3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度具有負(fù)向影響。城鎮(zhèn)的快速擴(kuò)張使農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)聚集，第二、三產(chǎn)業(yè)不斷向城鎮(zhèn)聚集，極大地促進(jìn)了工業(yè)化、經(jīng)濟(jì)市場化和現(xiàn)代化的發(fā)展，但并非所有的城市化都有益無害，當(dāng)城鎮(zhèn)化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境不相匹配時，則會加劇經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。隨著城市化水平的提高，汽車消費在我國正成為一種時尚，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人們生活水平的同時，也帶來了能源短缺、環(huán)境污染等諸多問題。消費水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，消費取自自然界，取自資源環(huán)境，是資源環(huán)境變化的主要終端驅(qū)動因素。人口規(guī)模越大，消費水平越高，消費的物質(zhì)品種、數(shù)量越多，從而排放給自然界的廢物越多，給環(huán)境造成的污染越大，可再生資源的生產(chǎn)能力則會越低。因此，必須立足現(xiàn)有的環(huán)境承載能力，科學(xué)規(guī)劃城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程，著力推進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展模式由粗放型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變，從片面追求數(shù)量擴(kuò)張向追求質(zhì)量提高轉(zhuǎn)變；控制人口數(shù)量，提高人口質(zhì)量，確保人口增長、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境之間相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展；科學(xué)引導(dǎo)家用汽車的發(fā)展，引導(dǎo)人民合理消費，推行可持續(xù)的生產(chǎn)和消費模式，盡快轉(zhuǎn)變到同大自然協(xié)調(diào)一致、和睦相處的軌道上來。

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