京津冀能源承載力評價與分析
——基于2007—2011年數據

彭 璇，祝 輝，祝爾娟

(首都經濟貿易大學 城市經濟與公共管理學院，北京 100070)

京津冀能源承載力評價與分析
——基于2007—2011年數據

彭 璇，祝 輝，祝爾娟

(首都經濟貿易大學 城市經濟與公共管理學院，北京 100070)

能源是社會經濟系統運作中重要的物質基礎，其支撐社會經濟系統運作的能力是有限度的，區域能源系統負荷過高，會給區域造成巨大的環境壓力。作為區域層面的能源承載體系，其結構主要包括三個方面，即能源載體、生態環境載體、承載客體，在此基礎上，可構建能源承載力評價體系并對2007—2011年間京津冀三地能源承載力進行評價。研究發現：北京能源承載力逐年穩步提升，天津能源承載力雖然呈上升態勢，但其能源系統一直處于高負荷狀態，而處于工業化中期的河北的能源承載力急劇下降。

京津冀；能源；承載力

引言

承載力一詞最早為工程地質領域中的專業術語，隨著世界范圍的人口膨脹、資源緊缺、環境惡化等現象的日益加劇，人類逐漸意識到無論是自然資源還是社會資源，稀缺性都是其固有的本質屬性，其滿足人類社會可持續發展需要的能力從數量到質量都是有一定限度的，因而承載力一詞也逐漸被應用到生態、環境、人口、城市等學科領域的研究。從相關研究成果來看，學者們關注的主體主要有兩類：一是將涉及區域資源、環境的多種要素進行綜合考量，即某區域的綜合承載力、生態承載力等[1-9]；二是某單一要素的承載力，如人口承載力、土地承載力、水資源承載力等[10-13]，而對于能源這一社會發展的支柱性要素，其承載力的研究卻略顯不足[14-15]。

能源是社會經濟系統運作中重要的物質基礎，從理論上來看，特別是非再生能源，其支撐社會經濟系統運作的能力是有限度的，區域能源系統負荷過高，會給區域造成巨大的環境壓力。京津冀地區作為中國第三增長極，在快速發展的同時也無可避免地面臨其能源短板帶來的挑戰，近年來最為堪憂的霧霾污染在京津冀地區大范圍、持續、高頻度地發生，與其能源結構不合理、能源利用效率偏低、能源消費總量大等問題有著密不可分的聯系。在此背景下對京津冀能源承載力進行研究，對于該區域健康、可持續的發展有著重要的意義。

一、區域能源承載體系的結構及其特點

(一)區域能源體系的結構

能源承載力是在一定的能源開發和利用技術條件約束下，某國或某區域在一定時期內可供生產和消費活動使用的能源量，及其對能耗排放污染物的容納和處理能力。作為區域層面的能源承載體系，其結構主要包括三個方面，即能源載體、生態環境載體、承載客體。所謂能源載體，即能源本身作為載體，承擔區域內經濟活動動能的功能。所謂承載客體，即區域內人口的經濟社會活動。文中能源主要包括煤炭能源、石油能源、天然氣能源等一次能源。所謂生態環境載體，指的是生態環境除了承載人類其他經濟活動外，還要承載人類因能耗而排放的污染物。如圖1所示。

(二)綜合能源承載體系特點

主要體現在雙重性、可移動性和瞬間破壞性三個特性上。

1.雙重性

能源在承載體系中，既是承載體，也是被承載客體。這一特性決定了區域經濟社會發展需要能源的支撐，但過度的能耗又將導致生態體系的破壞，反過來影響經濟社會的發展，許多發達國家和地區為了經濟發展往往都走過了一條“先發展再治理”的路徑。同時，這一特性也決定了目前狀態下的能源載體不像其他載體可以多多益善，而是應該在能源適度供給條件下強調能源結構優化實現節能減排[16]。

2.可移動性

這也是能源載體與其他載體的一大區別。不同于土地載體、交通載體、基礎設施載體，能源載體具有可移動性、可交易性。目前，大部分發達區域都非能源原產地，需通過交易、運輸來實現能源的供給。而能源供給的大小取決于區域的經濟實力和運輸能力。因而，經濟越發達區域越能獲得更多的能源，而為了維持經濟的發達狀態，又需要更多的能源供給。

3.瞬間破壞性

不同于其他載體，對被承載物的承載能力具有一定的彈性，能源載體具有瞬間破壞性。一旦某一能源供給不上，整個區域的運轉將瞬間陷于癱瘓狀態。如紐約歷史上的幾次大規模停電，以及中國2008年南方雪災所導致的部分城市停電，都給整個城市或區域造成難以挽回的損失。

二、京津冀地區能源承載力評價體系的構建

(一)構建原則

由于能源承載力具有以上特性，導致能源承載力測度的難度較大。因而，目前專門針對能源承載力測度和評價的相關文獻較少。已有的研究文獻，主要通過指標體系法，構建能源承載力的壓力指標(負向指標)體系和支撐力指標(正向指標)體系[14-15]。然后通過壓力指標和支撐力指標的比值獲得能源承載系數，從而判斷某一區域的能源承載狀態。根據能源承載力的特點，按照科學性、動態性、可行性原則，在借鑒前人的基礎上構建了能源承載力評價指標體系。

參考生態承載力的內涵[4,8]，定義區域能源承載負荷度=區域能源承載壓力/區域能源承載支撐力，即C=P/B。若C=1，則表明該區域能源系統處于平衡狀態；若C>1,該區域能源系統則處于超載狀態；若C<1，該能源系統處于低載狀態。故區域能源承載力RECC(regional energy carrying capacity)=1-C=1-P/B。分層模型把能源需求、環境排放等作為對區域能源承載系統的壓力，將能源供給、環境保護力度等作為對區域能源承載的支撐力，反映區域與能源系統彼此制約而又相互支撐的關系。該公式也可定性理解為，某一個特定區域社會經濟發展水平越高、人民生活水平越高，該區域的能源承載體系中需求壓力及環境壓力也越大。但從另一方面來看，某區域社會經濟發展水平越高，則該區域能源開采、開發和利用的效率就越高，能源基礎設施亦會相對完善，可以支撐更多的能源消耗所帶來的能源承載壓力。

(二)指標體系的構建

本研究所構建的指標體系共分為三個層次，即目標層、狀態層和指標層。其中，能源承載壓力目標層下兩個狀態層分別為能源使用壓力和能耗物排放壓力，能源承載支撐力目標層下兩個狀態層分別為經濟支撐力和環境支撐力。

能源使用壓力的指標主要從能源消耗強度、能源消費結構及人口壓力的角度選取了相關的代表性指標。能源消耗強度越大、能源消費結構越差、人口規模越大則區域能源承載的使用壓力越大。各指標之間的相關性主要從定性的角度分析。

能耗物排放壓力指標主要考慮大氣環境質量，指標值越小則大氣環境質量越好，進而能耗物排放壓力越小，所選取的S02排放總量、煙塵排放總量等指標多為污染單因子指標。

經濟支撐力指標主要從社會經濟進步和區域的能源供給能力考慮。一般來講，該狀態層的指標值越大越好，社會經濟進步為環境治理提供資金和技術上的支持，從而承載更多能耗物。能源供給情況直接反映了區域滿足能源需求的能力。

環境支撐力分別從環境建設與管理水平與區域生態綠化水平選取，注重人類對污染排放控制、污染治理和生態建設的支持。環境建設與管理類指標主要為污染處理水平的考核類指標，包括污水處理率、工業固廢綜合利用率、生活垃圾無害化處理率等。生態綠化水平指標包括城市綠化覆蓋率、人均森林面積等。這方面指標的改善，一方面可以減少能源消耗對環境的污染，另一方面可以提高環境對能耗物的承載能力(表1)。

(三)京津冀能源承載力模型的構建

根據能源承載力指標體系建立綜合承載力模型：

RECC=1-C=1-P壓/B支

其中，C為區域能源承載負荷度，P壓為區域承載體系壓力指數，B支為承載力支撐力指數。Wi、Wj分別為第i項、第j項指標的權重，Pi、Pj分別為第i項、第j項指標的標準化值。Wi、Wj數值越大，代表指標權重越大，表明該因子對承載力評價系統的貢獻率越大。

當C=1時,能源系統處于平衡狀態;當C>1時,系統處于超載狀態;當C<1時,系統處于低載狀態。

三、京津冀能源承載力評價與分析

(一)數據來源與評價方法

本文中所用數據主要根據2008—2012年的中國能源統計年鑒、北京統計年鑒、天津統計年鑒和河北經濟統計年鑒整理、計算所得，在研究京津冀能源承載力時主要運用主成分分析法進行評價分析。

(二)能源供給與消費結構特征分析

1.北京能源自生供給力差，能源消費結構日趨合理

能源供給方面，北京能源自產率極低，大部分能源需從外省市調入，外供能源供給比例由2007年的89.72%上升至2011年的93.16%。原油、天然氣產量為零，焦炭產量也從2007年的176.99萬噸，下降到2011年的0萬噸。這與北京產業結構調整和節能減排政策強力執行息息相關。受人口增長的帶動，北京發電總量由2007年的228.08億千瓦時上升到2011年262.98億千瓦時。

能源消費方面，北京能源消費有升有降，煤炭消費總量從2007年的2 984.67萬噸下降到2011年的2 366.00萬噸，這與北京近年來產業結構調整和節能減排措施的實施密切相關。但原油消費由2007年的950.91萬噸上升到2011年的1 105.08萬噸，天然氣消費總量由2007年46.64億立方米上升到2011年的73.56億立方米，電力消費總量由2007年的667.01億千瓦時上升到2011年的821.71億千瓦時。以上三項指標說明：由于北京總人口的增加，導致北京非工業能源的需求上漲。北京煤炭和石油消費比例逐年降低，而天然氣和電力消費比例呈上升趨勢，說明2007至2011年間北京能源消費結構發展趨于合理化。

2.天津能源供給抗風險能力有待提高，天然氣供應不足

天津基礎能源以煤炭、石油和電力為主，其中原油產量占一次能源產量的90.93%；天然氣產量占一次能源產量的8.73%。2011年，天津能源消費量為7 598.45萬噸標準煤，一次能源產量為4 883.59萬噸標準煤，占全社會能源消費比例的63.6%。能源消費結構方面，仍是煤油占主導地位，其中煤炭消費比例有所下降，石油消費比例呈上升趨勢，而天然氣和電力消費水平未表現出明顯變化且消費水平不高。

天津能源供給的對外依賴性較強，易受外部能源供應環境變化的影響，整體抗風險能力尚顯不足。石油供給主要依靠中海石油和大港油田所產石油，煤炭完全依靠外省調入，原煤調入量近幾年以10%左右的速度增長。而石油和煤炭都屬于國家統一調配的資源，資源供給得不到充分保障，受全國性煤電緊張局面影響，冬季部分企業容易出現電煤短缺的情況。在電力和天然氣供應方面，由于建設投資增長相對較慢，且投資主要用于更新改造項目，新的基建項目較少，導致電力供應缺口增長；雖然隨著西氣東輸工程的開通，天津天然氣供應得到一定提升，但燃氣供應難以適應天津經濟發展的整體步伐，天然氣供應已經連續出現冬季“壓工保民”問題，造成一定經濟損失和社會影響。

3.河北煤炭消費比例居高不下，電力缺口較大

盡管河北能源自生供給能力在京津冀三地中處于最高水平，但省內能源消費仍難以自足。電能方面，河北的發電量和用電量居三地之首，近幾年用電量增速也最高，這與河北近幾年經濟增速與產業結構調整相關。但河北發電量增速高于北京，低于天津。2011年，河北發電總量為2 298.08萬千瓦，超過北京257.30萬千瓦和天津619.00萬千瓦的總和。用電量為2 984.90萬千瓦，超北京821.71萬千瓦和天津695.15萬千瓦的總和。從2011年數據看出，河北自發電與電力需求缺口達到686.82萬千瓦，自身發電能力遇到瓶頸，需要依靠區域電力市場輸入外來電力維持。

煤炭石油方面，河北電煤難以自足，需從山西、陜西、內蒙古調入，受鐵路、公路運力影響，河北電煤供應量受到約束，從而制約自發電能力的提高。煤炭需求方面，隨著近年來節能減排政策的實施，河北2009—2011年單位GDP能耗由1.64噸標準煤每萬元下降到1.3噸標準煤每萬元。但是通過2007—2011年能源消費結構比較可知，河北能源消費結構長期以煤炭為主，煤炭消費比例除2011年為89.61%，其余年份均高于90%。

(三)能耗污染物排放特征分析

2007—2011年，北京能耗污染物排量呈總體下降趨勢。特別是2008年奧運會后，北京能耗污染物排放治理取得了明顯的成效。可吸入顆粒物年日均值從2007年的0.148毫克每立方米下降到2011年的0.114毫克每立方米，二氧化硫排放總量由2007年15.2萬噸降低到2011年的9.8萬噸。二氧化硫年日均值從2007年的0.047毫克每立方米下降到2011年的0.028毫克每立方米。二氧化氮年日均值由2007年的0.066毫克每立方米下降到2011年的0.055毫克每立方米。空氣質量二級及好于二級的天數從2007年的246天增加到2011年的286天。

天津能耗污染物排放治理方面，取得一定進展，但進展步伐相對北京較慢。2011年，天津市可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮3項指標年均值全部達到國家二級標準。天津二氧化氮排放量由2007年0.043 毫克每立方米下降到2011年0.038毫克每立方米，空氣中二氧化硫含量由2007年0.062毫克每立方米下降到2011年0.042 毫克每立方米,空氣中可吸入顆粒物含量由2007年0.094 毫克每立方米下降到2011年的0.093毫克每立方米。2011年與2007年天津空氣質量達到二級以上的天數卻持平，為320天。

受節能減排壓力的影響，河北能耗污染物排放治理取得一定進展。河北二氧化硫排放總量由2007年的1 492 479.99噸下降到2011年的1 412 128.73噸。其中，工業二氧化硫排放總量由2007年工業二氧化硫排放達標量由2007年的129.4 萬噸下降到2010年的99.4 萬噸。118.6 萬噸下降到2011年的99.3萬噸。工業煙塵排放達標量由2007年的44.8 萬噸下降到32.0萬噸。

(四)京津冀能源承載力評價結果

1.北京能源承載力由負轉正，逐年提高

隨著社會經濟的發展,北京市能源基礎設施逐漸完善,支撐力增加,單位GDP能耗逐年降低,環境質量呈改善趨勢,壓力降低,但天然氣耗量大大超過全國其他城市,電力最高負荷和人均用電量逐年增加。2007—2011年北京能源承載力大幅提高，2007年能源使用壓力為0.93，能源支撐力僅為0.34，能源承載力為負值，能源系統呈嚴重超載狀態。而在2008年能源承載力迅速提升，由-1.75上升至0.16，可見在奧運會的巨大推動作用下，其能源系統壓力得到緩解。2011年北京的能源壓力下降到0.2，能源支撐力提高至1.0，能源承載力為0.8，能源系統負荷度呈低載狀態為0.2，現有的能源系統基本能滿足能源負荷及城市發展的需求。根據對所選取指標的計量分析可知，北京能源承載力之所以能夠在5年時間內迅速提高，這一變化主要取決于能耗污染物排放治理力度加大和能源使用效率的提高，二氧化硫排放量、二氧化氮年日均濃度、單位GDP能耗2007年至2011年分別下降35.6、16.7、32.8個百分點，使得北京的能源壓力大大減少，另一方面，環境治理力度加大和較高的經濟實力分別從環境和經濟兩方面增強了北京能源系統的支撐力。

2.天津能源承載力低水平緩慢增長，能源系統持續高負荷狀態

天津工業發達，是中國重要的老工業基地和中國傳統與當前重要的工業城市，這造成天津能源消費量巨大，2011年天津能源消費總量為7 598.45萬噸標準煤，人均能源消費量為5.61 噸標準煤每人，高于北京的3.47噸標準煤每人和河北的4.07噸標準煤每人。高能源消費量又會造成高能耗污染物排放壓力，2011年天津二氧化硫日均濃度值為0.042毫克每立方米，煙塵排放量為75 923萬噸，兩項指標均高于北京。高能耗和高污染物排放使得天津能源壓力迅速增加，2010年甚至達到0.9。能源支撐力方面，天津一次能源生產力尤其是原油生產力較強，2011年達到3 193.83萬噸，除滿足自身需求之外還可向外省市輸出。天津市的環境治理也為能源支撐力做出貢獻，2007—2011年天津市平均每年投資163 925 萬元用于環境治理，生活垃圾無害化處理率和工業固體廢物綜合利用率亦達到較高水平，2011年上述兩項指標分別為100%和99.12%。2007—2009年天津能源壓力迅速增加，由0.09增至0.61，而2009年天津能源支撐力僅為0.4，因此這一階段天津能源系統負荷呈超載狀態，能源承載力為負值，2010年天津能源承載力由-0.55增至0.2，但2011年能源承載力又跌至0.0014，基本處于滿載狀態，說明天津能源承載力在2007—2011年僅是低水平的緩慢增長且不穩定，并未改變能源系統高負荷的狀態。

3.河北能源系統負荷由低載轉為超載，能源承載狀況逐年惡化

2007—2011年河北能源壓力由0.02增至0.82，而能源支撐力卻由0.86下降到0.29，導致能源承載力大幅度下降，甚至由正轉負，2007年河北能源系統尚處于低載狀態，能源承載力為0.97，而2011年河北能源系統嚴重超載，能源承載力為-1.79，平均每年減少71個百分點。河北能源壓力劇增，一方面由于河北目前正處于工業化中期，采取粗放型經濟發展，重工業和高耗能產業所占比重大，煤炭消費比例高，使得能源消耗總量大，結構不合理。同時低能耗效率造成的單位GDP能耗過高，2007—2011年河北單位GDP能耗呈下降趨勢，但仍處于較高水平，平均值為1.62，這一數值是北京的3倍、天津的2倍。能源支撐力減小，由于高能耗對環境的破壞，造成河北森林退化，森林面積由5 063 700公頃減少到4 875 300公頃，同時伴隨著較高的常住人口自然增長率，人均森林面積減少了7.7個百分點。

四、結論與建議

研究表明，京津冀三地能源承載力呈現出不同的變化態勢：

(1)處于工業化后期的北京市，隨著產業結構調整、能耗污染物排放治理力度加大以及奧運會帶來的環境正效應，其能源消費結構日趨優化，能源系統負荷下降較快，能源承載力逐年穩步提高；

(2)同是處于工業化后期的天津，其能源承載力的增幅較之北京稍顯遜色，天津雄厚的重工業基礎帶給其能源結構的優化上帶來不小的阻力，盡管五年間天津的能源承載力總體上呈上升趨勢，但其能源系統一直處于高負荷狀態，僅是由超載降為滿載；

(3)由于河北當前正處于工業化中期，采取粗放型經濟發展模式，重工業和高耗能產業所占比重大，煤炭消費比例高，能源消耗總量大、結構不合理致使河北能源承載力急劇下降，從高值跌至負值。

從總體上來看，在2007到2011年間，京津冀能源承載力情況并不樂觀。在過去很長一段時間內,京津冀地區主要是靠成倍增長能源供應的外延方式來發展經濟，這種粗放型發展方式的弊端越來越凸現，將受資源、環境、資金等多方面的制約。在未來京津冀城市群的建設中，應注意以下幾點：一是加大京津冀地區產業結構優化力度，穩步提升高新技術產業在工業中的比重，使其逐步成為京津冀地區經濟發展的主導產業和支柱產業，以從根本上減少能源消費，促使產業結構向著低碳、高級、有序、合理的方向發展；二是依托包括太陽能在內的新能源技術和煤炭能源清潔技術在內的能源技術創新與升級，對能源綜合開發利用、實施生產與服務活動全過程中能源消耗和污染源削減是解決當前京津冀能源發展矛盾的關鍵；三要推進京津冀城市群能源發展戰略一體化，可以參照發達國家設立新能源管理機構的經驗，組建相應的機構統籌三地能源產業發展和資源配置，統籌管理與服務職能并制定相關政策法規。

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(責任編輯：高立紅)

Evaluation and Analysis of Energy Bearing Capacity in Beijing-Tianjin-Hebei Region：Based on data from 2007 to 2011

PENG Xuan，ZHU Hui，ZHU Erjuan

(School of Urban Economics and Public Administration,Capital University of Economics and Business，Beijing，100070)

Energy is the important material foundation in the operation of social economic system,its ability to support the operation of the social and economic system is limited.Once the regional energy system load is too heavy,it will bring great environmental pressure to the region.The study suggests that on the regional level,as the energy bearing system,it mainly includes three aspects,namely the energy carrier,the ecological environment carrier,and the carrying object.Based on this opinion,the paper constructs the energy bearing capacity evaluation system and evaluates the energy bearing capacity from 2007 to 2011 in Beijing-Tianjin-Hebei region.The study firds that the energy bearing capacity of Beijing steadily improved,Tianjin’s energy capacity increased,but its energy system was in a state of high load,and a sharp decline of Hebei’s energy bearing capacity happened in its industrialization.

Beijing-Tianjin-Hebei region；energy；bearing capacity

2015-04-09

北京市社會科學基金重大項目“京津冀區域協同發展研究——全面推進中的戰略重點研究”(14ZDA23)；北京市社會科學基金特別委托項目“北京城市功能疏解與首都圈城鎮體系研究”(13JDFXC007)；首都經濟貿易大學產學研聯合培養研究生基地項目“中國新型城鎮化與土地、房地產市場研究”;首都經濟貿易大學特大城市經濟社會發展研究院資助項目

彭璇(1990—)，女，首都經濟貿易大學城市經濟與公共管理學院碩士研究生，研究方向為首都圈經濟；祝輝(1978—)，男，首都經濟貿易大學城市經濟與公共管理學院博士研究生，研究方向為特大城市、都市圈；祝爾娟(1953—)，女，首都經濟貿易大學城市經濟與公共管理學院教授，博士生導師，研究方向為區域經濟理論與首都圈發展戰略。

F062.1

A

1008-2700(2015)04-0015-08