區域能源-經濟-環境系統耦合協同度實證研究

顧馨 GU Xin；侯強 HOU Qiang

（沈陽工業大學管理學院，沈陽 110870）

0 引言

綠色與可持續發展已成為當今經濟社會發展的主題，能源、經濟、環境的協同對這一主題有著重大的影響，三者間的耦合協同度測算與提升成為當前理論研究和實踐管理關注的重點。Xianzhong Mu，Li Kong 采用灰色關聯分析與熵權法測算北京市能源、經濟、環境三者間的協同程度[1]。Wang Q，Zhan L 對選定的18 個歐洲國家可持續性進行系統和定量評估[2]。Francesco Fuso Nerini 認為想要堅持可持續發展要采取相應行動[3]。Yasmeen H 主要研究巴基斯坦能源、經濟、環境三者間的沖突，提供了可持續發展的政策見解[4]。Cruz L 研究俄羅斯能源與氣候之間的關聯，評估社會經濟和環境目標之間的權衡取舍[5]。Carlos Andrés Tavera Romero 認為循環經濟（CE）與工業4.0 之前存在一定的協同關系[6]。Riovaldo Lopes de Carvalho 通過借助混合輸入輸出多目標模型，研究了巴西能源-經濟-環境評價的協調關系[7]。Xin Yan 通過分析澳大利亞數據認為三者耦合情況良好是合理使用能源、經濟以及保護生態的重要關鍵[8]。Delu Wanga 認為綜合承載力是衡量資源型城市可持續發展的重要指標[9]。

王歡采用熵值法對新疆地區數據進行測算分析，表明新疆地區從勉強協調調整到初級協調[10]；陳丹臨采用層次分析法對長三角地區在開放環境下的能源-經濟-環境系統協調度水平進行測算，提出提高協調度的方法[11]；李國柱采用熵值法對京津冀能源、經濟、環境和科技面板數據進行預測[12]；楊志清采用熵值法對河南能源、經濟與環境總體水平進行分析和評估[13]；趙慧采用熵值法構建模型測算內蒙古地區能源-經濟-環境系統耦合度[14]；劉志雄采用熵權法實證研究了黃河流域能源、經濟與環境三系統的發展狀況、協調關系及其關聯度[15]；張雨采用主成分分析計算能源-經濟-環境系統協調度評價指標體系并進行評價[16]；曹成龍采用主成分分析法測算能源-經濟-環境系統的指標體系，探討3 個系統之間的耦合協調性[17]。

不同專家學者們采用不同測算方法對能源-經濟-環境系統的耦合協同程度進行計算，以此為背景，對全國30個省份數據采用不同標準組合評價方法進行測算研究，并進行一致性和區域間均衡分析。

1 研究方法

1.1耦合協同度評價指標選取 結合我國現有發展階段特點，綜合國內學者研究成果[12，13，16-20]，遵循科學性、客觀性、系統性與可操作性原則的基礎上考慮數據可獲得性選取耦合協同度評價指標體系，具體如表1 所示。

表1 耦合協同度評價指標體系框架

1.2耦合協同度測算方法設計

1.2.1常用度量方法比對與選擇 系統耦合協同度測算時常用方法有主成分分析法、熵權法或典型相關分析等。主成分分析法計算規范，但意義界定模糊；熵權法能夠反映出指標的區分能力，可信度和精確度較高，但過度依賴樣本；典型相關分析方便計算多變量之間的相關性，反映整體關系，但數據要求高。基于方法優缺點對比，選取熵權法進行分析。

1.2.2方法設計流程

①數據標準化處理：

②結構比重計算：

③熵值計算：

④信息冗余度指標計算：

⑤指標權重計算：

⑥系統綜合發展水平測算：

⑦系統耦合度計算：

⑧系統耦合協同度計算：

將上述熵值與耦合度計算方法兩兩組合，可排列組合出共計4 種測算方式，記為方法一（（4）1）與（8）1）組合），方法二（（4）1）與（8）2）組合），方法三（（4）2）與（8）1）組合），方法四（（4）2）與（8）2）組合）。

1.3能源-經濟-環境系統耦合度水平判斷標準

耦合協同度的高低反映了能源、經濟、環境三者的協同發展水平，根據目前發展情況，結合相關研究[11、15、21-25]可知，耦合協同評價體系可分為7 個梯度與4 個耦合程度，如表2 所示。

表2 耦合協同度評價的標準取值及各協同等級

2 實證分析

2.1數據來源

本文將30 個省份（在數據收集過程中未能獲取到關于西藏地區的全部數據，因此本次研究將其從樣本中剔除）2016-2021 年的能源經濟環境系統作為研究對象，數據來源于EPS 數據官網以及各省份統計年鑒等。

2.2能源、經濟、環境水平測度

由表3 可知，我國各省份耦合協同度處在[0.2，0.6]，多處在低水平耦合與拮抗階段，中度失調與輕度失調狀態，耦合協同度呈現上升趨勢。多省份系統耦合協調度呈現上升趨勢得益于子系統協同度的提升，同時我國積極引進先進的生產技術和管理經驗，提升企業的科技創新能力也是重要因素。

表3 方法一至方法四2016-2021 年30 個省份總體耦合協同度

3 結果分析

3.1一致性檢驗

采用Kendall W 協調系數與ICC 組內相關系數對我國耦合協同度結果排序進行測算。Kendall 協調系數中，測算結果若p＜0.05 則數據顯著，相關系數大于0.6，認為一致性較強；ICC 組內相關系數中，相關系數大于0.4，認為一致性較強。由表4 與表5 可知，兩種一致性檢驗結果一致，證實結果具有較強一致性，不同方法的結果能夠反映出我國30 個省份目前的實際情況。

表4 Kendall W 協調系數

表5 ICC 組內相關系數

3.2區域間差異分析

采用泰爾熵對我國能源-經濟-環境系統耦合協同度的區域差距進行分析。由表6 可知，就總體趨勢來看，我國整體發展呈現波動上升態勢，東中西部間差距較為穩定，組內差距成為造成我國整體發展態勢不均衡的主要原因造成。

表6 泰爾熵區域差距分析

3.3能源、經濟、環境子系統與系統耦合協同度相關性分析

以2021 年測算方法四為例，我國能源、經濟、環境子系統與整體系統耦合協同度如圖1 所示。以2021 年方法四測算數據為例，采用Pearson 相關分析檢驗測算能源、經濟、環境子系統對整體耦合協調度的相關系數。

圖1 2021 年（以方法四為例）能源、經濟、環境、耦合協同度折線圖

根據表7 可知，三個子系統與系統耦合協調度Pearson 檢驗相關系數超過0.5，具有顯著相關性，且經濟子系統的影響程度高于環境子系統高于能源子系統。

表7 能源、經濟、環境子系統與系統耦合協調度相關系數

4 結論

能源-經濟-環境系統耦合協同度是一項具有重要研究意義與應用價值的科學研究。采用熵權法構建數學模型對我國2016-2021 年30 個省份能源、經濟、環境的面板數據進行分析。在此基礎上，將計算結果排序后進行一致性檢驗，而后將結果進行泰爾熵測算，經過數據測算與分析，主要結論如下：①根據我國各省份耦合協同度測算結果可知，目前均處在中度失調與低度失調狀態，耦合協同度呈上升的趨勢。增強戰略認識，轉變部分傳統觀點，以綠色經濟提升為導向，推行能源階梯使用政策，謀求多種類產業融合是目前階段發展的重點。②通過對耦合協同度測算結果的一致性檢驗可知，方法一-方法四的測算結果能夠通過一致性檢驗，不同方法具有一定一致性與穩定性。③通過對我國區域差異分析可知，各地區對于能源使用情況各異是造成我國各地區內部發展態勢不均衡的主要原因。需要因地制宜制定計劃，對不同地區進行差異化推進，降低區域內部差距。