基于全排列多邊形圖示指標法的山東省低碳經濟發展評價

郝增亮+王冠文

摘要：將全排列多邊形圖示指標法引入低碳經濟發展評價中，從經濟、產業、科技、社會、環境五個方面出發，了解“十二五”期間山東省低碳經濟發展情況，對山東省低碳經濟發展做出綜合評價。結果表明，山東省低碳經濟處于越來越好的發展態勢，但是總體上仍處于一般發展水平，產業優化轉型慢、技術創新能力低、生態環境得不到有效保護等問題尤為嚴重。因此，山東省應抓住機遇加大科技投入，加快傳統產業轉型，保護生態環境，促進低碳經濟的發展。

關鍵詞：低碳經濟；山東省；全排列多邊形圖示指標法

中圖分類號：F0615

文獻標識碼：A

文章編號：16735595（2017）01001806

一、引言

低碳經濟是指通過技術創新和制度創新，減少自然資源消耗和環境污染，獲得更多的經濟產出，促進人類的可持續發展。[12]2010年起，中國大力發展低碳經濟，向低能耗、低污染、低排放和高效能、高效益和高效率的經濟發展方式轉變，建設生態經濟和生態文明。山東省作為中國經濟發展大省，經濟發展迅速，但能源消耗量大，碳排放量高，2014年山東省GDP增加至59 42659億元，居全國第三位，但能源消耗總量增加至35 3266萬噸，碳排放量達147 26795萬噸，位居全國第一。“十二五”期間，山東省致力于打造“生態省”，低碳建設步伐加快，但是山東省城鎮化、工業化發展迅速，全省能源需求呈剛性增長，排污處理總量的壓力加大，節能減排需求日趨強化，發展低碳經濟形勢不容樂觀。

為了解“十二五”期間山東省低碳經濟發展狀況，本文嘗試將全排列多邊形圖示指標法引入山東省低碳經濟發展績效評價中，從經濟、社會、產業等方面對對山東省2010—2014年的低碳經濟發展情況進行綜合評價，以了解山東省低碳經濟發展的問題與潛力，為山東省發展低碳經濟提供理論依據，為有關部門制定低碳經濟發展目標提供參考。

二、研究方法

對于低碳經濟的研究，近年來眾多學者提出了多種方法。主要分為兩類方法：一類是建立評價指標體系，采用層次分析法、TOPSIS法建立發展評價函數[35]；另一類是通過DEA、Kaya等數學方法進行績效評判[67]。但是，這些評價方法多從單一視角入手，缺少對“時間維度”的考量，無法反映各評價指標的動態變化，且評價結果依賴于權重，導致評價缺乏客觀的科學依據，評價結果不能反映研究對象的實際情況。采用全排列多邊形圖示指標法，既有靜態指標，又有動態趨勢；既有指標數值，又有圖示解析；同時減少專家評判系數的主觀性，從動態的角度對山東省目前的低碳經濟發展狀況進行評價。

全排列多邊形圖示指標法是吳瓊等在對生態城市進行評價的時候提出的，是一種多指標綜合評價方法。[8]既包括對單個指標的比較，又包括對綜合指標的測量；既有代數解析式，又有幾何圖示，不需要專家判斷權重系數，只需確定相關指標的上限、下限與臨界值，能減少評價的主觀性。該方法的基本原理為：設有n個指標，以這些指標的上限值為半徑構成一個中心n邊形，各指標值的連線構成一個不規則的中心n邊形，其頂點是n個指標首尾相接的全排列，n個指標總共可以構成（n-1）！/2個不同的不規則的中心n邊形。綜合指數為所有這些不規則多邊形面積的均值與中心多邊形面積的比值。

指標值標準化采用雙曲線標準化函數：

F（x）滿足：F（U）=1，F（T）=0，F（L）=-1，其中，U為指標值x的上限，L為指標值x的下限，T為指標值的臨界值，臨界值可以用指標均值表示。根據上述條件可得：

由F（x）的表達式可以看出：標準化函數F（x）把位于[L，U]的指標值映射到[-10，10]上，映射后的值改變了指標的增長速度，當指標值位于臨界值以下時，標準化后的指標增長速度逐漸降低，當指標位于臨界值以上時，標準化后的指標增長速度逐漸增加，即指標由沒有標準化以前的沿 x 軸的線性增長變為標準化后的快—慢—快的非線性增長，臨界值為指標增長速度的轉折點。

對于第i個指標，標準化公式表示為：

利用n個指標可以做出一個中心正n邊形，n邊形的n個頂點為Si=10時的值，中心點為Si=-10，各指標標準化后的值落在中心點與n邊形的頂點的連線之間，即落在[-10，10]的區間內，Si=0構成多邊形指標的臨界值，各指標值若在臨界值以上，其值為正；若在指標值以下，其值為負。以相應指標的最小值作為指標的下限，指標的最大值作為上限，臨界值可根據相應指標的平均值確定。

全排列多邊形綜合指標的計算公式為：

式中，S為綜合指標；Si為單項指標。

三、山東省低碳經濟發展綜合評價

（一）構建評價指標體系

對于低碳經濟評價指標體系的構建目前還沒有統一界定。低碳經濟評價指標體系一般包含多個子系統、多個層次，因此，區域低碳經濟研究的本質就是根據研究區域低碳經濟建設的實際情況，建立區域低碳經濟發展評價指標體系，將評價指標轉換成實際綜合指數，進而對發展狀況進行綜合評價。袁曉玲等從低碳排放和發展能力兩個層面構建評價指標體系[9]；屈小娥等從產出、排放、消費、資源、人民生活五個方面計算并評價了低碳經濟發展水平[10]；吳雪等將指標細分為能源、建筑、交通等七個方面，更為詳細地從多方面構建評價指標體系[11]。參照國際能源局2009年二氧化碳報告（CO2 Emissions from Fuel Combustion Highlights 2009 Edition）和國際上評價低碳經濟發展的各種可能的指標[1213]，借鑒國內外相關研究以及專家的意見，依據指標的代表性及數據的可獲得性原則，本文從經濟、產業、科學技術、社會及環境五個方面構建山東省評價指標體系，見表1。

1.經濟指標

經濟指標的選取應體現經濟的發展程度。人均GDP和GDP增速分別反映經濟發展的絕對水平和相對水平；第三產業比重反映地區經濟增長方式，第三產業和高新技術產業對化石燃料的依賴性較低，其所占比重越高，低碳發展程度越高。高新技術是低碳經濟發展的重要支撐。

2.產業指標

碳生產力是地區GDP與碳排放量的比值，是衡量低碳經濟發展的核心指標，碳生產力越高，表明用較少的碳消耗會產生更多的財富；萬元GDP能耗，即單位GDP能耗，其值越大，表明經濟發展越依賴能源消耗；工業廢棄物綜合利用率與工業污染治理投資占GDP比重則反映地區產業發展的同時對環境保護的重視程度；煤炭是山東省主要的消費能源，且煤炭的碳排放系數較高，計算煤炭消費量在能源消費總量中的占比，可衡量山東省產業發展對高碳排放量資源的依賴程度。

3.科技指標

科技的發展是地區低碳經濟轉型的潛力。科學技術投入占GDP比重可衡量低碳化的創新能力，反映地區對低碳經濟轉型的主動性；專利授權數是規模以上企業有效專利數，專利數越多，工業企業低碳化轉型的潛力越大，轉型速度越快；山東省風能、水能、海洋能等新能源與再生能源豐富，應用程度越高，減少地區碳排放的能力就越強。

4.社會指標

恩格爾系數反映人民生活的富裕程度；城鎮化率是人民生活方式和生產方式轉變程度的重要標志；每萬人擁有公交車數衡量一個地區的公共服務水平，能體現地區公共設施建設程度。

5.環境指標

經濟與環境要協調發展，地區的碳匯建設是關鍵。碳匯，是從空氣中處理二氧化碳的過程，主要是森林、綠地吸收二氧化碳的能力。選取建成區綠化覆蓋率、森林覆蓋率及人均綠地面積作為評價指標，其數值越高，碳匯建設能力越強，二氧化碳吸收能力也越強。在指標中納入濕地面積占比，是因為山東省擁有豐富的濕地資源，對發展地區碳匯建設起重要作用。

（二）評價結果分析

選取2010—2014年作為研究時段，數據來源于中國統計年鑒和山東省統計年鑒（下文所用數據均來源于中國統計年鑒和山東省統計年鑒），經過整理得到各低碳經濟評價指標的原始數據，依據式（3）求出各三級指標的評價結果（見表2），并繪制全排列多邊形，觀察各指標的發展變化情況，通過測算獲得二級指標及一級指標的綜合指標值（見表3）。把各數據資料變為具有時間維度的立體數據集，可掌握山東省低碳經濟發展的動態變化過程。

通過參考相關文獻并結合全排列多邊形算法的內涵，對綜合指數分布進行4級區間劃分（見表4），以評判發展效果[8]。

1.經濟指標

實現經濟和諧持續發展是發展低碳經濟的核心目的。由表3中可以看出，經濟指標指數持續上升，到2013年達到較高水平（050）。由圖1可知，從各分指標來看，人均GDP（Z1）雖然逐年增長，但GDP增速（Z2）從2011年開始降低，到2014年下降至760%，達到最低水平，經濟發展相對水平降低。隨著山東省“黃”“藍”戰略的實施，高新技術產業占GDP比重（Z3）和第三產業比重（Z4）每年都有所上升，全排列多邊形圖形具有一致性傾向，2012年后指標值均接近臨界點00，2013年指標值突破05達到較高發展水平，帶動了經濟指標增長。

2.產業指標

從2010年到2014年，產業指標指數雖然上升，但到2014年產業發展水平僅達到一般水平（04）。由圖2可知，各分指標發展波動趨勢大，碳生產力（Z5）、

工業污染治理投資占GDP比重（Z8）、生活垃圾處理率（Z9）都在2014年達到指標值上限10，工業廢棄物綜合利用率（Z7）呈“U”型發展趨勢，在2012年指標值降至最低點（-10），工業廢棄物利用處于不效率的狀態。山東省的能源消費以煤炭消費為主，消費占比（Z10）保持70%以上，雖然比重逐年下降，但下降幅度很小，經濟發展仍過分依賴煤炭資源。2010—2014年碳生產力（Z5）逐年增長，2013年增長最為迅速，指標值突破臨界值05，到2014年碳生產力（Z5）上升至192萬元/噸，萬元GDP能耗（Z6）指標逐年下降，在2014年降到最低水平（-10）。綜上所述，山東省的能源消費結構不合理，產業發展依靠高碳排放量能源的情況并沒有得到有效改善。

3.科技指標

由表3和圖3可知，山東省低碳科技指標在2010—2013年呈上升趨勢，在2014年出現大幅回落，指數從2013年的較高發展水平059降至033。主要原因是，山東省科學技術投入占比（Z11）呈現“M”型，變化幅度較大，2011、2013年投入占比最大，為22%，2014年投入占比下降至20%。專利授權數（Z12）在2014年達到26122項，雖專利數逐年增加，但排名僅居全國第六位。山東省低碳技術研發能力較弱，這反映目前政府對低碳經濟轉型重視程度不夠。新能源及再生能源的應用可以減少各種污染物的排放，新能源的應用比重可以體現科技的發展狀況。

2014年山東省新能源及再生能源比重（Z13）為398%，遠低于全國9%的平均水平，這說明山東省在發展低碳經濟中對技術投資的重視程度不夠，經濟轉型速度較慢。

4.社會指標

由表3、圖4可知，社會指標指數呈“先增長后降低”的特點，在2012年指標值達到最高044，在2014年指標值有所降低但仍保持03左右，發展水平一般。2010—2011年居民消費的恩格爾系數 （Z14）小幅度上升，2010年最高值為3316%，2011年以后指數逐漸下降，2014年降至-10，說明山東省居民消費結構良好。城鎮化率（Z15）在2010—2014年保持每年10%增速，到2014年增長至44%，但是仍低于全國（5477%）的城鎮化率水平。每萬人擁有公交車數（Z16）反映城市公共交通發展水平和交通結構狀況，指標值增長穩定，2011年后均大于零，說明社會基礎設施建設發展良好。

5.環境指標

由表3、圖5可知，2010—2014年山東省環境指標指數圍繞03波動，處于一般發展水平。建成區綠化覆蓋率（Z17）和人均綠地面積（Z18）穩定增長，發展模式相似，2012年接近于00，2013年指標值達到05以上，處于發展較高水平，對低碳環境的發展具有積極作用。2010—2014年，山東省森林覆蓋率（Z19）一直保持167%不變，低于全國森林覆蓋率1821%，山東省森林資源豐富程度和綠化程度仍然較低，說明對森林資源的開發不夠重視。山東省擁有豐富的濕地資源，濕地面積占比（Z20）在2010—2012年維持在147%，在2013—2014年濕地面積降至119%，指標值呈現極端波動。在山東省第二次濕地資源調查中，自然濕地減少近四成，濱海濕地破碎化程度嚴重。綜合各環境指標可知，山東省生態效率低，不利于山東省低碳經濟的持續發展。

6.綜合指數變化

山東省低碳經濟發展綜合評價指數平均值為04，處于一般（Ⅲ級）發展水平，2013 年綜合指數水平最高，達到048，各年度綜合評價指數由低到高依次為：2010、2011、2012、2014、2013年（見表3），低碳經濟發展總體呈逐年改善、緩慢上升、趨于平穩的趨勢。2010—2013年綜合評價指數上升較快，綜合指數保持平均038的增長速度，這得益于2010—2013年低碳經濟、產業、科技、社會和環境的全面發展。2014年，由于GDP增速、科技投入占比、每萬人擁有公交車數、森林覆蓋率、濕地面積占比的降低，導致山東省低碳經濟發展綜合評價指數出現小幅度回落，表明山東省技術創新投入不夠，社會轉型速度放緩，生態保護績效低。運用EXCEL構建2010—2014年低碳經濟發展指數變化的多項式擬合曲線，R2=0878 5，擬合優度較好，說明山東省低碳經濟發展趨勢與實際情況較符合。對綜合評價指數與各分指標的相關性進行分析得到，綜合評價指數與經濟、產業、科技、環境指標高度相關，與社會指標中度相關，低碳經濟發展的綜合指數與經濟指標、科技指標的相關性系數最高（0972和0905，見表5），在三級指標中與人均GDP（Z1）、高新技術產業產值占GDP比重（Z3）、碳生產力（Z5）、生活垃圾處理率（Z9）、每萬人擁有公交車數（Z16）的相關度最大，達到095以上。因此，在“十三五”期間，山東省為促進低碳經濟的全面發展，應保持經濟增長的勢頭，保持人均GDP的增長，加大科技投入，減少碳消耗，提高碳生產力，帶動山東省產業、社會和環境朝著低碳模式轉變。

四、山東省低碳經濟發展建議

抓住政策機遇，促進經濟科學發展。

穩定的經濟增長是實現經濟轉型和保持社會穩定的基礎，“十三五”期間，山東省在保持人均GDP增長的同時，應保持GDP增速。山東省應繼續推進區域發展戰略，堅持東部提升、中部崛起、西部跨越的策略，促進區域融合發展。主動對接“一帶一路”、京津冀協同發展、長江經濟帶戰略，全面融入環渤海地區合作發展。大力發展高新技術產業、服務業等低能耗產業，提高高新技術產業、服務業在生產總值中的比重，把生態建設和經濟社會發展結合起來，推動發展方式的根本性轉變，促進山東省經濟的科學發展。

加大科技投入，促進傳統產業轉型。

目前山東省的工業發展主要以化工、冶金、建材、機械等工業為主，為實現產業低碳化、減少工業污染物排放水平，應加強工業領域節能減排建設，改變能源消費結構，減少煤炭的使用量。應加大科技投入力度，注重引入國內外先進能源技術，加強自主研發節能減排技術，促進低碳技術創新，提高新能源與可再生能源的應用程度。山東省應抓住“黃”“藍”戰略實施的機遇，建設國家級高效生態經濟區和具有國際先進水平的海洋經濟改革發展示范區，加快經濟增長方式的轉變及高端產業的發展。

保護生態環境，建設綠色宜居城市。

山東省在推進低碳經濟發展的過程中要促進城鄉一體化發展，提高居民的生活水平，健全城市公共服務體系，建設和完善城市公用設施，建設生態城市。加強山東省碳匯建設，加快實施森林、濕地等生態資源的修復，完善重點防護林體系，重點保護山東省自然濕地，尤其是濱海濕地，建設濕地自然保護區和濕地公園。山東省應保持城建綠化發展，展現城市綠色新形象。

五、結論

本文通過構建低碳經濟發展評價指標體系，運用全排列多邊形圖示指標法對山東省低碳經濟發展水平進行評價，得出如下結論：一是山東省低碳經濟呈現越來越好的發展趨勢，但是總體發展水平一般。二是當前山東省經濟和社會都處于快速發展階段，但是由于傳統產業所占比重大、技術創新緩慢、生態環境破壞等問題，山東省的低碳經濟發展還面臨嚴峻挑戰。

全排列多邊形圖示指標法可以通過幾何直觀圖示動態地展現各指標的變化過程，算法簡單，評價結果客觀，既包含單要素，也能反映綜合指標，是評價低碳經濟發展較為理想的方法。因數據來源有限，本文只對山東省2010—2014年的低碳經濟發展情況進行評價。由于全排列多邊形圖示指標法在區域空間分析方面有所欠缺，以省域作為評價對象，還不能全面反映地區間的發展差異。

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責任編輯：張巖林