基于突變理論的低碳經濟發展綜合評價
——以京津冀地區為例

梁 毅,徐超飛

(河北地質大學 管理學院,河北 石家莊 050000)

近年來,氣候變暖及其引發的各種極端氣候事件已經嚴重影響到人類的可持續發展。隨著經濟的發展,中國近年來消耗大量能源,已經成為世界上碳排放量最多的國家。因此,促進低碳經濟發展已成為國家發展的重點。自2003年英國政府在《我們未來的能源:創建低碳經濟》白皮書中首次提出低碳經濟概念以來[1],低碳經濟越來越受到各國政府關注。低碳經濟以“低能耗,低污染,低排放”為基本原則,被國際社會廣泛接受和推廣。京津冀是中國經濟、科技和文化發展的核心區域。但京津冀地區的低碳發展還亟待向更高水平邁進,既要實現經濟上的發展,也要實現低碳發展的突破。目前,國外相關研究主要集中在低碳經濟發展路徑、低碳經濟技術與能源以及碳排放的實踐性等方面[2-4],而國內對低碳經濟發展的綜合評價研究較多。下文采用突變級數法和熵值法對京津冀低碳經濟發展進行評價[5-11],以促進京津冀低碳發展。

一、京津冀低碳經濟發展現狀

低碳經濟就是指低能耗、低污染和低排放的經濟發展模式。京津冀地區在推進低碳經濟發展過程中采取了多種舉措減少碳排放量,如加快能源消費和生產方式的調整、升級與轉型,優化能源結構等。這些舉措不僅可以減輕環境壓力,促進地區經濟可持續發展,而且有助于實現全國碳達峰和碳中和目標。下文通過測量京津冀2010—2019年碳排放總量了解其碳排放的發展現狀,進而對京津冀地區低碳經濟發展進行評價分析。

(一)京津冀地區碳排放總量的測算

京津冀的碳排放主要來自于煤炭、石油和天然氣資源的消耗。文章根據京津冀這3種資源消耗數據和政府間氣候變化委員會(IPCC)的碳排放計算指南測算京津冀2010-2019年碳排放量。計算公式如下:

(1)

其中,A為二氧化碳的總排放量;Bi為能源i的消耗數,單位為萬噸標準煤;Ci為能源i的平均碳排放系數,即煤炭0.755 9、天然氣0.443 8,石油的碳排放系數按照參考文獻取0.583[12]。根據各地年鑒和國家統計局的數據獲得石油、煤炭和天然氣資源的消耗量,計算獲得京津冀的碳排放量(表1)。

表1 2010-2019年京津冀碳排放量 單位:萬噸

(二)京津冀地區碳排放量的分析

從表1可以看出,京津冀地區中河北省的碳排放量最高,而北京市和天津市的碳排放量基本持平,這說明河北省的碳排放形勢依然險峻,仍需要大力整改;但河北省碳排放量的增長速度已經減緩,說明低碳經濟發展也取得了一定的進展。此外,從表1可以看出北京市和天津市近幾年的碳排放量雖然有所降低,但總體而言變化不明顯。因此,北京市和天津市還要加快碳排放總量的下降速度。綜上,京津冀低碳經濟發展的單位能耗有所降低的,碳排放量的增速放緩,整個京津冀區域的低碳經濟發展取得了一定成果。

二、研究方法與模型結構

當前,低碳經濟已經成為全球發展的重要方向,構建科學完整的低碳經濟評價指標體系是實現可持續發展目標的重要手段之一。因此,在已有的研究成果上,構建更加客觀科學的京津冀低碳經濟評價指標體系,對推動低碳經濟發展具有重要意義。

(一)低碳經濟評價指標體系的構建

根據京津冀低碳經濟發展現狀,結合指標的科學性、系統性、代表性、可操作性和可比性原則,并參考相關文獻,最終建立了京津冀低碳經濟發展評價指標體系[13-16](表2)。

表2 京津冀低碳經濟發展評價指標體系

(二)突變級數綜合評價方法和模型

突變級數法運用的是突變理論,該理論主要依據勢函數將臨界點分類,在處理不連續性特征時不涉及任何特殊的內在機制。勢函數中的狀態變量反映了系統的行為狀態,而它的控制變量則是影響狀態變量的因素,控制變量的個數一般不超過4個。

1.突變級數評價方法

突變級數法的基本原理是落在分叉集團內的控制變量取值會使系統狀態發生突變,據此來構建評價模型。在突變模型中,x為狀態變量,V(x)為狀態變量x的勢函數,u1和u2為狀態變量x的控制變量。常見的突變系統類型及相關公式見表3。

表3 突變模型相關公式

2.突變級數模型

由于低碳經濟發展評價指標體系中的兩個一級指標都包含兩個子指標,因此突變模型為尖點型,且在進行賦權時采用低碳系統大于發展系統的主觀賦權方法,這是因為在低碳經濟發展中,低碳的發展更為重要。對于4個二級指標B和三級指標C的排序,文章采用熵值法計算權重并進行排序。在確定了各個指標的相對重要性之后,參照表2構建的指標體系,最終提出指標逐級集成的突變模型(圖1)。

圖1 突變模型構建

3.確定評價指標權重

在利用突變級數法進行評價時,當某個上級指標包含多個下級指標時,需要對各個下級指標進行重要度排序。運用熵值法對低碳經濟發展的指標進行賦權,可以減少主觀對評價結果的影響。計算出指標的權重之后,判斷出指標所屬的突變模型,根據對應突變模型的歸一化公式計算每個指標的得分。在計算指標得分時,要分析指標之間的相互關系。若為互補性指標,則通過“大中取小”的原則計算最終得分;若為非互補性指標,則采用指標平均值計算最終得分。

(1)首先對數據進行無量綱化和標準化處理。正負指標的計算公式為

當指標為正指標時:

(2)

當指標為負指標時:

(3)

其中,Xij是原始數據,表示第i個年份,第j個指標的數據;Zij為無量綱處理之后的指標數據,min{Xij}和max{Xij}分別指所有年份中第j個指標的最小值和最大值。

(2)第i個年份第j個指標的比重

(4)

(3)計算各個指標的熵值

(5)

(4)計算第j項指標的差異性dj

dj=1-ej

(6)

(5)計算第j項指標的權數為Wj

(7)

利用公式(2)到公式(7)計算各級指標的權重(表4)。

表4 京津冀低碳經濟發展評價指標權重

三、突變級數綜合評價

文章基于突變級數法以及指標的權重和歸一公式計算2010-2019年京津冀地區低碳經濟發展評價的最終得分,并深入分析京津冀區域低碳經濟發展現狀。

(一)計算結果

依據突變模型中的歸一公式對以上熵值法計算權重時得到的標準數據進行計算,得到2010-2019年京津冀地區的低碳經濟發展評價的最終得分(表5)。

表5 2010—2019年京津冀低碳經濟發展評價最終得分

(二)評級標準

由于突變級數法歸一公式計算出的最終評價值均較高,因此需要制定適合突變級數法的等級標準,而不是用常規的等級標準去判定評價值。為此,在常規狀態下,文章將評價標準劃為差(0～0.25)、一般(≥0.25～0.5)、良好(≥0.5～0.75)和優秀(≥0.75～1)4個等級,并依據底層指標的隸屬值,按以上構建的突變模型求出相應上層指標值,最終得到突變級數法的相對評價等級標準[17](表6)。

表6 京津冀低碳經濟評價標準

(三)結果分析

根據表5的各地區最終得分和表6的評價標準,將京津冀2010-2019年的最終得分進行等級劃分,最終得出京津冀2010-2019年低碳經濟發展水平等級(表7)。

表7 2010—2019年京津冀低碳發展水平等級

為更直觀看到京津冀地區的綜合得分,下文根據表7繪制京津冀綜合評價得分柱狀圖(圖2)。

圖2 京津冀綜合評價得分

綜上可見,京津冀低碳經濟整體發展水平的評分近年來不斷增加,且從“差”的低碳經濟發展水平過渡到了“良好”的低碳經濟發展水平,但距離優秀的低碳經濟發展水平還存在差距。北京市的低碳經濟發展水平,從2010年的“差”變為2019年的“良好”,情況改善非常顯著,這說明北京市在低碳經濟發展方面進步顯著。天津市近年來整體處于良好的低碳經濟發展水平,發展穩定,但評分存在波動。河北省的低碳經濟發展成果顯著,雖然進入“良好”發展階段比較晚,但低碳狀況改善非常大。

下文對京津冀地區分別進行評價。北京市2018年的評分有所降低,2019年又有回升,但并未超越2017年的綜合評分。通過對各級子指標分析發現,導致北京市評分降低的原因是從2018年開始北京市的每萬人擁有公交車輛數減少,結合背景了解到在2018年共享單車大量投放上市,影響了公交的客運量,公交車輛的投入減少。同樣的情況也出現在了河北省和天津市,即共享單車的投入影響了公交車輛的投入。從表7可以看出,自2015年以來,天津市低碳發展水平評分波動比較明顯,分析得知,除了共享單車的投入對評分產生影響外,還有治理廢氣投資指標完成和能源消耗總量降低帶來的影響。且在“十三五”期間,天津市實現了能源消費總量和能耗強度的“雙控”目標。河北省在2016年評分明顯降低,通過對一級指標得分和二級指標得分進行分析發現,導致河北省2016年評分較低的原因是廢氣污染治理投資的減少,進而使一級指標低碳發展的得分降低,因此影響了低碳經濟發展的總評分。

通過上述分析可以看出,京津冀地區低碳經濟發展水平在不斷提高,個別評分降低的指標也并非完全不利于低碳經濟發展,如共享單車的投放就對低碳發展作出較大的貢獻。但也有很多方面需要繼續改善,如生活垃圾無公害化處理,合理地處理垃圾不僅能減少污染,還可以對低碳經濟發展起到促進作用。除此以外,大部分指標都在向利于低碳經濟發展的方向發展,京津冀的低碳經濟發展取得了顯著成果。

四、結論與建議

文章在構建京津冀地區低碳經濟發展突變級數模型的基礎上,對京津冀地區2010—2019年的低碳經濟作出綜合評價,得出如下結論和建議。

(一)結論

第一,京津冀的低碳經濟發展水平進入良好狀態,需要繼續保持并不斷地發展,向優秀的低碳經濟發展階段沖刺。第二,京津冀的碳排放量依舊居高不下,對廢氣的投資治理還是十分必要。近年來,北京市在對廢氣的投資較往年已經減少,但碳排量并沒有明顯降低。因此,對廢氣污染的治理十分必要。第三,能源消耗是碳排放量增加的主要原因,要合理調整能源碳排放和經濟發展之間的關系,減少經濟發展的能耗,通過科技創新、產業優化和能源結構調整等措施來提升能源利用率。

(二)建議

根據上述結論,應從以下幾個方面提升京津冀低碳經濟發展水平。

1.增加低碳基礎設施建設

增加低碳交通工具,倡導低碳出行;大力推廣和倡導以公交、地鐵和共享單車等低碳工具為交通工具的出行方式。同時,由于汽車會排除較多污染氣體,而提高綠化覆蓋率可以吸收部分碳排放氣體,減少廢氣污染,因此要不斷增加綠化建設。

2.加大技術研發投入

要加大技術研發投入有效解決碳排放問題。首先,京津冀要引進和培養相關人才,豐富低碳技術的研究方式。其次,不僅要加大對低碳技術研發的投入力度,還要注重技術的推廣和運用。只有將低碳技術發揮到實處,才能實現真正的節能減排,降低碳排放量。最后,鼓勵綠色低碳技術研發,圍繞大氣污染治理和清潔能源代替等關鍵領域開發技術。

3.加快產業結構調整

目前,京津冀地區第二產業仍占較大比重,其中不乏高污染企業。因此,加快產業結構的調整十分必要。要引導企業進行產業結構調整,大力發展低碳產業、高新技術產業和服務業,提升第三產業占比。

綜上,文章基于突變級數法對京津冀的低碳經濟發展進行綜合評價,為京津冀低碳經濟發展提供了實證依據。在全球氣候變化日益加劇的背景下,低碳經濟發展已成為人類不可回避的責任與使命。因此,需要協同政府、企業和個人等各方力量,共同推動低碳經濟發展。