基于能值分析的山西省生態經濟系統可持續發展評價

王偉， 郭曉佳

山西師范大學地理科學學院， 山西 臨汾 041000

1 研究區概況

中華人民共和國成立以來，山西省依托豐富的煤炭資源，發展煤炭、電力等重工業，成為我國重要的能源基地，支撐著中國四分之一的煤炭輸出.21世紀以來，山西省的經濟建設取得了長足發展，經濟總量不斷擴大，經濟地位不斷增強，百姓的生活狀況也日益不斷的改善.但是，為了保障國家社會經濟的持續穩定增長，山西長久以來穩定不斷地輸出著資源，走的是最低層次的發展道路.煤炭、焦化、冶金、電力、裝備制造、煤化工等產業占工業主導地位，為此山西省付出了環境，社會等方面的一系列慘重代價[1].山西省(34°34′～40°44′N，110°14′～114°33′E)，位于我國二級階梯與三級階梯交界處，黃河的中段，全省總面積15.67 萬km2，人口3 648萬.氣候條件為典型的溫帶大季風氣候.年平均降雨量在400 mm到600 mm之間[2].山西省煤鐵儲藏量極其豐富且質地優良，新世紀以來山西省經濟發展迅速，但近年來受國際能源價格暴跌的影響，煤鐵等能源價格持續走低，山西省經濟呈下行態勢，財政收入為負指數，全國31省市墊底.GDP增速也嚴重下滑，產業結構轉型升級勢不可擋.所以本文運用能值分析的方法演繹山西省進入新世紀，17年來的生態經濟系統運行發展狀況，分析山西省的社會經濟發展的實際情況與生態可持續性狀況之間的相互關系.

2 研究方法

2.1 能值分析理論

本文采用的能值分析法是由美國科學家Odum H T在20世紀后期創立的一種統計比較方法.它把某種物質里所包含的能量轉化成統一的能量流，再通過能值轉換率這一度量標準，將生態經濟系統中參與運行的所有物質與產品所包含的能量轉化成統一的度量單位——太陽能焦耳(sej)，再進行定量分析[3]，公式：能值(sej)= 能值轉換率(sej/j)× 能量(j)[4]，為定量研究生態系統對社會經濟發展的貢獻程度提供了新的方法.能值分析理論與方法在20世紀90年代被引入我國，被學者們廣泛應用于城市，農業、礦業、生態、經濟、旅游等諸多領域(表1).

2.2 國內研究現狀

表1 CNKI能值分析類文獻數量情況統計Tab.1 CNKI Energy analysis class literature statistics

其中，王衛文和曹福祥等其他學者對江西省的農業生態系統進行了綜合能值分析，表明江西省農業生態系統在能值利用技術上不斷提高，同時所面臨的環境壓力卻越來越大，從而指導江西省農業系統作整體性的提升，改變粗放的農業發展模式，促進其向現代高科技農業，集約型農業的方向發展[5].孫鑰、周建和甘卓亭等分別對遼寧省、河南省以及陜西省生態經濟系統作了以能值分析為基礎的可持續性研究，提出了針對研究區內部的可持續發展對策[6～8].王楠楠、章錦河等針對九寨溝自然保護區的旅游系統進行了多種能值體系的研究，得出九寨溝的可持續發展能力處于中等水平[9].孫玉峰、張小洪等對礦區循環經濟系統以及城市污水生態處理系統進行了能值分析系統研究，研究結果與各自研究區實際發展趨勢基本一致，對礦區發展循環經濟，提高生態效率有重要指導意義，對城市污水處理系統的加強與改善以及區域的可持續性健康發展有高度的意義[10，11].因此，能值分析法的廣泛應用與研究對地區發展甚至產業的可持續戰略的制定，有著重要的價值[12].

3 實證分析

本文通過對CNKI關于能值分析類文獻梳理情況(表1)并遵循科學性、可操作性、時效性的原則，結合山西省資源環境、社會經濟實際情況構建了山西省經濟系統能值評估體系.

表2 山西省生態經濟系統能值評估體系Tab.2 Shanxi Province eco-economic system emergy evaluation system

注：本文的相關原始數據來自于山西省統計年鑒(2001-2017)以及其他相關資料[13].

表3 山西省生態經濟系統能值指標匯總表Tab.3 Shanxi Province eco-economic system emergy index summary table

3.1 山西省主要能值流量

從圖1可以看出，在山西省的整個生態經濟系統能值當中，從2000年到2016年可更新資源能值波動幅度較大，在2003年達到了17年來的峰值，其余年份的變化情況也沒有穩定的規律.不可更新資源能值17年來一直處于持續上升態勢，近兩年有下降趨勢出現.輸出能值和反饋輸入能值二者2012年之前一直都呈波動性上升態勢，但是2012年之后開始出現下降趨勢，這是由于2012年之后能源價格暴跌并且山西省經濟轉型的原因造成的.從圖1和圖2幾種主要的能值量當中可以看出，山西省的生態經濟系統中，不可更新資源能值和工業系統輸入能值的占比很大，經濟發展狀況屬于高污染，高耗能的發展模式，從可持續發展的角度，經濟發展急需轉型，需要走循環經濟的道路，從而擺脫依賴消耗型工業發展經濟的不可持續道路.

圖1 生態經濟系統的能值流量Fig.1 Emergy flow of Eco-economic system 圖2 生態經濟系統的工業能值流量Fig.2 Industrial emergy flow of Eco-economic system

3.2 山西省社會亞系統評價

人均能值量(EPP)是區域經濟質量好壞的關鍵性指標，也是居民生活水平質量好壞的重要標志.能值密度(EPA)可用來評價能值集約度的強度.人口承載量(PCC)指某地區，在特定的時間段內，依據區域的地理狀況，利用自然資源、生產條件、智力因素等多方面能夠容納的合理人口數量.從2000年到2013年，山西省的人均能值量，一直處于持續上升態勢，近三年來上升趨勢減緩并在2013年開始出現緩慢下降趨勢,人口承載量從2000年到2016年經歷了上升、下降、緩慢上升、快速上升的變化歷程，表明千禧年以來隨著國內能源市場的火熱，山西省大力發展能源產業，山西省的人口承載能力隨著資源的消耗在降低，與持續上漲的人口數量不相匹配，而后，隨著政策的調整，山西產業結構優化升級，PCC在逐漸回升.山西省近些年來的經濟增長模式就是依賴能源礦產開發，重化工業帶動的方式.山西省能源資源儲有量必然下降，而人口數量以及人均消耗的能值量卻在上升，圖3、圖4充分反映了山西省的實際狀況.

圖3 生態經濟系統的社會亞系統評價指標Fig.3 The social subsystem assessment index of Eco-economic system圖4 生態經濟系統的社會亞系統評價指標Fig.4 The social subsystem assessment index of Eco-economic system

3.3 山西省經濟亞系統評價

能值產出率(NEYR)是經濟系統產出的能值與投入的能值之比，是產業效益好壞的重要指標，它的值越高表明產業效益越高，反之效益越低.從圖5可以明顯看出，山西省17年來，凈能值產出率在下降，從2.5～3之間下降到2以下保持平穩.表明投入相同能值的基礎上，得到的產出較之以前發生了明顯的下降，這主要是由于山西從過去的純資源輸出型工業系統逐漸轉型，向今天的綜合型工業過渡的結果.近年來，國際能源價格大幅度下滑，而單一的不可持續輸出能源型工業是極度不可取的，一方面污染環境，破壞生態，另一方面，這種傳統工業經濟發展方式的不可持續性給山西省的經濟發展埋下重大隱患，而山西省經濟業結構轉型尚未取得成功，所以導致近些年來山西省經濟走勢持續下滑.

能值交換率(EER)是指經濟系統運行過程中對外貿易能值的得失情況，值越大，在對外貿易中越有利，從圖5可知，山西省17年來EER值始終處于比較低的水平且還在持續的下降，表明山西省對外貿易處于弱勢地位，經濟發達程度低.這是由于山西省企業效益值低下，低附加值產品占出口產品比重大，這與山西省的產業結構層次太低有直接關系，社會在進步，而山西省卻被落下了.

能值貨幣比率(EDR)是從能值角度來衡量經濟系統中所取得財富所花費的能值流量，值越低，說明獲得相同量的經濟產出的能值量代價越低，也就代表經濟水平相對過去越發達.從圖6可知，自2000年以來山西省能值貨幣比率一直在波動下降，說明雖然產業結構落后，但是山西省的經濟發展依然取得了很大的成果.

能值投資率(EIR)為社會經濟系統反饋能值與自然環境系統的投入能值之比，是用來衡量經濟活動的競爭力程度和資源環境負載程度的指標.從圖中可以看出，2000年到2016年，整體上呈增長趨勢，其值從0.6提升到1.1，從2000年到2002年處于快速增長階段，之后，一直持續性上升.能值投入的增加表明山西省的經濟呈發展態勢，而近幾年來，漲幅下降的原因主要是山西經濟結構正在進行轉型，對煤鐵資源進行限制性開采以及傳統能源市場的不景氣.所以山西的經濟轉冷是山西省經濟結構轉型必須要面對的陣痛.

圖5 生態經濟系統的經濟亞系統評價指標Fig.5 The Index of economic subsystem evaluation of Eco-economic System圖6 生態經濟系統的經濟亞系統評價指標Fig.6 The Index of economic subsystem evaluation of Eco-economic System

3.4 山西省自然亞系統評價

廢棄物能值(EMW)指工業經濟系統運行中所產出的廢棄物的能值量.廢棄物能值比率(EWR)是指經濟系統對于廢棄物的利用率.山西省17年來，廢棄物能值一直呈加速上升趨勢，增長量特別大，上升幅度達到好幾倍，而廢棄物能值比率也在相應提高，與廢棄物能值的增長趨勢大致吻合，說明山西省工業實力越來越強.節能減排意識提高的同時，技術力量和環保手段也在提高.同時應該針對不同的廢棄物采用不同的利用方式，并且對廢棄物能值指標體系進行改善，從廢棄物處理的角度去提升生態經濟發展的可持續性[10].

圖7 生態經濟系統的自然亞系統評價指標Fig.7 Natural subsystem evaluation index of Eco-economic system圖8 生態經濟系統的自然亞系統評價指標Fig.8 Natural subsystem evaluation index of Eco-economic system

環境負荷率(ELR)為不可更新資源能值總量及生態經濟當中輸入能值總量之和與可更新資源能值總量之比.從圖中看出17年來，山西省環境負荷率從0.77上升到1.74,增長幅度達到2000年時的2.5倍左右，期間趨勢呈波動性上漲，但漲幅巨大，說明山西省這17年來的不可更新資源消耗量極大，工業經濟發展對能源的依賴性極大，能值可持續指標(ESI)為凈能值產出率(NEYR)與環境負荷率之比.山西省能值可持續指標17年來逐年降低，且降低幅度較大，能值可持續指標從大約3.5下降到大約1左右,表明山西省的生態經濟系統效益逐漸提高，更富有潛力，過去的糟糕狀況日趨改善，可持續性逐步增強.

3.5 山西省生態經濟系統可持續發展區際比較

由表4可以看出，山西省人均能值量要遠低于中國的其他幾個省區，甚至低于全國09年的平均水平，而人均能值量從生態經濟能量學角度來衡量人們的物質豐富程度以及生活水平的優劣.表明山西省老百姓的平均生活質量要低于其他省區，山西省的可持續發展指標為1.11.根據前人的論證說明，ESI值在1～10之間說明區域經濟系統富有發展潛力，而ESI>10是經濟欠發達的象征，表明對資源深層次的開發利用不夠，當ESI<1時，經濟系統特征為消費型經濟系統，此時系統的進口資源和勞務能值量在總能值使用量當中所占比重特別大[14].表明山西省生態經濟系統的發展富有潛力，可持續性在增強.說明自2008年以來，受國際能源市場影響以及山西省主動進行的對產業結構的轉型和企業的深化改革還是卓有成效的.

表4 山西省經濟系統指標與其他地區的比較Tab.4 Comparison of economic system indicators in Shanxi with other areas

4 結論與建議

4.1 基本結論

依據山西省新世紀17年來的能值流量以及能值指標情況可以看出，環境負荷率(ELR)指數，在2000年到2016年期間飛速攀升，說明山西省這17年來的不可更新資源消耗量極大，第二產業經濟發展對資源的依賴性極大.山西省能值可持續指標(ESI)17年來逐年降低，表明隨著科技的發展，生產工藝的改進，山西省的生態經濟系統效率逐漸提高.2016年山西省能值可持續指標(ESI)為1.11，相比其他省份區域經濟系統富有潛力，雖然山西省主動進行的對產業結構的轉型和企業的深化改革已經取得了一定成績，但是多年來粗放型的發展方式帶來的一系列環境問題短時間內不可能徹底的扭轉，山西省發展改革的任務依然艱巨.

4.2 政策建議

(1)重點打造有區域特色的綠色產業，提高山西省生態文明建設的水平和層次.努力降低不可更新資源投入，從山西省實際出發，圍繞資源開發，資源利用，廢棄物再生，社會消耗等四個環節重點打造清潔能源，非耗能型，可持續性的服務產業等領域循環產業鏈整體提升全省生態文明的建設水平.

(2)實施創新驅動，提升可持續發展水平.加大科學技術力量投入和努力引進先進的生產工藝以及管理理念，培育自主創新能力，提高企業的科技競爭力，圍繞山西省現代產業體系建設規劃，優化產業布局，目的在于降低能源資源的浪費，實現山西經濟可持續性水平的快速發展.

(3)實施品牌戰略，依據山西省的資源以及文化優勢，重點打造一批涵蓋裝備制造，能源，特色農業產品，文化旅游項目等全方位，多領域的優秀帶頭企業，將零散的旅游資源整合成系統的旅游產品，形成有山西特色的旅游一條龍產業，如晉南歷史文化一條龍旅游等，真正打造有競爭力的旅游產業，為山西省社會經濟發展打造良好氛圍.

(4)積極踴躍參與“一帶一路”的國家戰略規劃，搭乘國家戰略快班車，優化產業結構，輸出過剩的產能.實施積極的開放政策，加強與外省之間的全方位合作，加強與外部的交通和信息聯系，進而實現基礎設施的互聯互通以及人才、信息、資金等要素的高效配置，帶動山西大融入、大發展.

5 討論

生態環境等要素比如廢棄物能值等被建設性的納入能值分析的參考范圍內,能夠對研究區的具體發展情況作出生態范疇的參考及其對經濟發展的影響，彌補了傳統方式對研究區經濟發展研究唯GDP論的不足.但是能值分析法還存在著許多難以解決的問題.

文章的絕大多數數據都來自于中國及各省區的統計數據,而不同年份的統計數據其統計口徑和統計內容都可能有差異,給得出的研究結果帶來不確定性.

能值轉換率是純理論性的范疇,其正確性需要打一個問號,在具體的運用過程中,往往會借鑒前人的研究數據和結果,而不同區域的不同物質的能值轉換率會受到區域差異比如自然、經濟、社會等的影響,能值轉換率的糾正使用是嚴重的問題.

能值分析指標體系作為定量分析的結構表征,關鍵在于建立一個科學合理的可根據研究區、研究內容的具體差異可調整參數的科學指標體系,這樣能值分析法才能放心、合理的使用,以便于發揮其優勢,這是研究者應該深入考慮探討的問題.