陜西省能源消費轉型與環境可持續發展耦合協調度及影響因素研究

摘 要：協調推動能源消費轉型與環境可持續發展對推進中國式現代化有著重要的意義。從能源消費轉型和環境可持續發展兩個方面構建評價指標體系。運用熵權法和綜合評價法，構建了能源消費轉型和環境可持續發展系統的耦合協調度模型，分析了陜西省2015—2021年能源消費轉型和環境可持續發展的水平與耦合協調度。研究表明，陜西省能源消費轉型與環境可持續發展兩個子系統之間耦合程度高，能源消費轉型與環境可持續發展系統耦合協調程度不斷改善。按影響程度大小，影響陜西省能源消費轉型與環境可持續發展系統耦合協調度的主要因素依次為環境狀態、能源消費結構、終端用能、環境治理、能源消費強度、環境壓力和能源消費總量。

關鍵詞：能源消費轉型；環境可持續發展；耦合協調度；影響因素；陜西省

中圖分類號：F 426；X 22

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7312（2024）05-0514-07

Coupling Coordination Degree and Influencing Factors of Energy Consumption Transformation and Environmental Sustainable Development in Shaanxi Province

ZHAO Jing^1，2，LI Chenyue¹

（1.College of Marxism，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China；2.Research Center for Energy Economy and Management，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China）

Abstract：Coordinating the promotion of energy consumption transformation and environmental sustainable development is of great significance to the promotion of Chinese modernization.The evaluation index system is constructed from two aspects of energy consumption transformation and environmental sustainable development.Using the entropy weight method and comprehensive evaluation method，the coupled coordination degree model of energy consumption transformation and environmental sustainable development system is constructed，and the level and coupled coordination degree of energy consumption transformation and environmental sustainable development in Shaanxi Province from 2015 to 2021 are analyzed.The study shows that there is a high degree of coupling between the two subsystems of energy consumption transition and environmental sustainable development in Shaanxi Province，and the level of coupling and coordination between the energy consumption transition and environmental sustainable development system is constantly improving.According to the degree of influence，the main factors affecting the degree of coupling and coordination between energy consumption transformation and environmentally sustainable development system in Shaanxi Province are environmental status，energy consumption structure，end-use of energy，environmental governance，energy consumption intensity，environmental pressure and total energy consumption.

Key words：energy consumption transition；environmental sustainable development；coupling coordination degree；influencing factors；Shaanxi Province

0 引言

化石能源開發利用帶來的生態環境惡化，以及能源消費所導致的污染排放，正日益超出環境的承受能力^[1]。目前我國能源消費中傳統能源占70%以上，40.1%的城市環境空氣質量超標^[2]，傳統的能源消費方式與環境可持續發展之間矛盾突出。中國要“以能源綠色低碳發展為關鍵，堅持走生態優先、綠色低碳的發展道路”^[3]。2021年9月，習近平總書記在陜西榆林考察時強調，能源產業要繼續發展，否則不足以支撐國家現代化。煤炭能源發展要轉化升級，走綠色低碳發展的道路。這樣既不會超出資源、能源、環境的極限，又有利于實現碳達峰、碳中和目標^[4]。應深入推進能源消費革命，“以高品質生態環境支撐高質量發展，加快推進人與自然和諧共生的現代化”^[5]。

近年來，針對能源消費與生態環境之間的關系，國內外許多學者做了大量研究。國涓^[6]分析了能源消費對環境的影響以及能源活動的環境成本。ZHANG S等^[7]對環境壓力中污染物排放等不同要素間協同作用進行研究。DE CARVALHO A L等^[8]通過投入產出模型對巴西能源—經濟—環境系統的發展現狀、關聯特征以及子系統之間關系進行評估研究。SHAHBAZ M等^[9]通過使用1971—2011年間葡萄牙的相關數據，研究經濟增長、能源強度和碳排放之間的關系。吳鳴然等^[10]基于中國1990—2014年的數據，通過向量自回歸模型和方差分解函數等方法，證明了能源和環境兩系統之間存在長期穩定的關系。PAN X等^[11]基于2006—2015年中國省級面板數據，運用DAG圖和結構向量自回歸方法研究了環境規制、技術創新和能源效率之間的內在動態關系。逯進等^[12]基于中國四大區域的面板數據，測算能源、經濟與環境三系統間的耦合協調水平，并從不同角度對系統間關系進行了研究。WU D等^[13]通過構建系統動力學模型來探討經濟、能源和環境子系統間相互關系與影響因素。現有文獻多從國家層面對能源消費與環境污染的相關性進行定量研究。作為省域實證分析的對象，陜西省能源資源富集，化石能源在能源消費結構中長期占90%以上，2021年煤炭消費比重高于全國平均水平17.69%。2020年陜西省國考城市優良天數低于全國平均水平^[14]，6個城市被國務院印發的《空氣質量持續改善行動計劃》列入重點區域，“雙碳”目標任務艱巨。隨著經濟社會的高質量發展，陜西省在積極推動能源綠色低碳轉型的過程中，對環境可持續發展也產生了良性影響，具有一定的代表性。研究選取耦合協調模型，對陜西能源消費轉型與環境可持續發展的耦合協調關系進行研究，分析影響陜西省能源消費轉型與環境可持續發展的主要因素，為推動我國能源綠色低碳轉型和環境可持續發展提供參考。

1 評價指標體系構建與耦合協調模型選取

1.1 評價指標體系構建

1.1.1 數據來源

2015—2021年陜西省能源消費轉型評價指標的數據主要來源于《陜西省統計年鑒》以及國家統計局、陜西省人民政府、陜西省城市燃氣熱力協會等網站。環境可持續發展評價指標的數據主要來源于《陜西省統計年鑒》《陜西省水資源公報》等以及陜西省人民政府網站。個別缺失的數據采取線性插值法補齊。

1.1.2 指標選取

為綜合反映陜西省能源消費轉型和環境可持續發展的相互作用效果，以全面性、科學性與可行性為原則，參考《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》^[15]《新時代中國能源發展白皮書》^[16]《中國能源綠色發展指標體系》^[17]《綠色發展指標體系》^[18]，結合陜西省能源消費與環境可持續發展的實際，確定了能源消費總量、能源消費強度、能源消費結構、終端用能、環境狀態、環境壓力、環境治理七個維度，共計選取22個指標，搭建了能源消費轉型和環境可持續發展的指標體系。能源消費轉型從四個維度選取11個指標進行衡量，包括能源消耗總量、煤品消耗總量、單位GDP能源消耗、萬元工業增加值電耗量、單位GDP能源消耗降低、煤消費占比、油消費占比、天然氣消費占比、可再生能源消費占比、人均電力消費、新能源汽車保有量。

環境可持續發展從3個維度選取11個指標進行衡量。其中，環境狀態維度包括人均水資源、森林覆蓋率、地級及以上城市空氣質量優良天數比率、地表水劣V類水質斷面比例等指標。環境壓力維度包括萬元工業增加值SO排放、萬元工業增加值COD排放、萬元工業增加值耗水量、萬元工業增加值產生一般工業固體廢物等指標。環境治理維度包括工業廢水治理設施套數、工業廢氣治理設施處理能力、一般工業固體廢物綜合利用量等指標。

衡量陜西省能源消費轉型與環境可持續發展的各個指標，當指標數值越大越好時，為正向指標，反之為負向指標，并利用熵權法計算指標權重，見表1，三級指標熵權相加后得到相應二級指標熵權。

1.2 研究方法

1.2.1 數據標準化處理

采用歸一法對指標體系進行標準化處理。其中，y為第i個評價對象第j項指標的實際評價值；X為標準化后的指標值；maxX和minX分別為指標值的最大值和最小值。正向指標采用式（1），負向指標采用式（2）。為避免出現0值對后續計算產生影響，在處理后的數據上加0.001。

1.2.2 指標權重系數確定

熵權法的主要原理是指標值的差距越大，則該指標在綜合評價中所起的作用越大；如果某項指標全部相等，則該指標在綜合評價中不起作用。依次求矩陣y第i項指標下第j個年份的貢獻度p，計算公式如下

計算各指標的信息熵，計算公式如下

計算各指標的權重，計算公式如下

1.2.3 耦合協調度模型選取

耦合理論可被用來描述兩個或者兩個以上系統之間相互作用的程度^[19]。耦合度表示能源消費轉型與環境可持續發展兩個子系統之間的相互影響程度。以耦合度計算基礎，定量研究得出系統之間的耦合協調程度，能夠清晰地反映出系統之間相互作用、相互影響的協調程度，能夠判斷出系統之間是否和諧發展^[20]。

參考耦合協調理論與既有研究^[21-22]，耦合度C，綜合評價指數T，耦合協調度D的測算公式分別為

其中，耦合度C范圍在0到1之間，越接近于1，說明兩者關聯程度越高，整個系統越趨于有序發展。T為綜合評價指數，a和b為兩個子系統的待定系數，a+b=1，參考相關研究成果^[23-25]，將待定系數分別定為a=0.5、b=0.5。耦合協調度D范圍在0到1之間，D值越大說明兩個子系統耦合協調發展越好。D值為1時，兩個子系統之間達到理想狀態。

1.2.4 能源消費轉型和環境可持續發展耦合協調度評價標準確定

將兩個子系統的耦合度C與綜合評價指數T代入式（8）中，即可得到能源消費轉型和環境可持續發展的耦合協調度D。國內較多研究者采用了廖重斌^[26]所界定的協調等級的劃分標準，并推演出耦合協調度D的劃分標準。在此基礎上劃分出能源消費轉型和環境可持續發展耦合協調度的分類體系及判別標準，見表2。

2 實證分析

結合陜西省實際，通過構建能源消費轉型與環境可持續發展的評價指標體系，運用熵權法和綜合評價法，得到2015—2021年陜西省能源消費轉型綜合評價值和環境可持續發展綜合評價值，分析兩者之間的對比關系。在此基礎上，計算出能源消費轉型與環境可持續發展耦合協調系統的耦合度C、綜合評價指數T和耦合協調度D，分析陜西省能源消費轉型與環境可持續發展兩個子系統的耦合協調水平。

2.1 陜西省能源消費轉型與環境可持續發展水平評價

依據指標體系和測算模型，分別得出2015—2021年陜西省能源消費轉型與環境可持續發展的綜合評價值，見表3。

從變化趨勢來看如圖1，能源消費轉型水平在2015—2021年總體均呈現上升趨勢，由0.129 63增長至0.310 26，年均增長率為15.66%，但在2015—2016年降低3.7%，在2019—2020年降低34.09%，發展過程存在波動性。其中各二級指標權重排序為能源消費結構（0.206 741）>終端用能（0.116 129）>能源消費強度（0.105 896）>能源消費總量（0.060 468），能源消費結構對子系統影響較大。三級指標中天然氣消費占比、新能源汽車保有量、可再生能源消費占比、煤消費占比、單位GDP能源消耗降低對子系統影響較大。

環境可持續發展水平在2015—2021年增長較快，由0.117 96增長至0.476 67，年均增長率為26.21%。在2016—2017年降低2.25%，2019—2020年增長90.67%，各二級指標權重排序為環境狀態（0.305 647）>環境治理（0.115 437）>環境壓力（0.089 684），環境狀態對環境可持續發展子系統影響較大。三級指標中森林覆蓋率、人均水資源、一般工業固體廢物綜合利用量、地表水劣Ⅴ類水質斷面比例、工業廢氣治理設施處理能力對子系統影響較大。

綜合來看，2017年前，能源消費轉型水平和環境可持續發展水平綜合評價值二者增幅與差距較小。2017—2019年能源消費轉型水平高于環境可持續發展水平，二者綜合評價值增幅變大。2019—2021年環境可持續發展水平高于能源消費轉型水平。2020年二者差距顯著。2015—2021年7年中環境可持續發展水平綜合評價值較能源消費轉型水平綜合評價值增幅更大。

2.2 陜西省能源消費轉型與環境可持續發展耦合協調度分析

陜西省能源消費轉型與環境可持續發展的耦合度C值相對比較穩定，整個系統2015—2021年7年中有序發展如圖2。2015—2019年均在0.98以上，2020年小幅下降至0.929 84，2021年回升至0.977 38，見表4。整體處于高度耦合的狀態，說明能源消費轉型與環境可持續發展兩個子系統關聯性極強。

陜西省能源消費轉型與環境可持續發展的耦合協調度D在2015—2018年年均增長速度6.8%，在2019—2021年間年均增長速度10.24%，在2015—2021年間呈現逐年穩步上升的趨勢。從2015年的輕度失調衰退類型改善為2021年的初級協調發展類型，經歷了由輕度失調衰退類型（2015—2017），到瀕臨失調衰退類型（2018），再到勉強協調發展類型（2019—2020），最后到初級協調發展類型（2021）的改善過程，最低值0.351 65（2015年），最高值為0.620 13（2021年），2021年能源消費轉型與環境可持續發展的耦合協調水平達到了7年中最好的狀態。2015—2021年7年間，實現了“失調衰退”到“協調發展”的進步。

3 結語

1）運用耦合協調模型對陜西省能源消費轉型與環境可持續發展耦合協調度進行定量研究。研究結果呈現出陜西省能源消費轉型水平與環境可持續發展水平在2015—2021年間均有提升，證明2015年后陜西省貫徹新發展理念與能耗“雙控”目標任務效果顯現；影響陜西省能源消費轉型與環境可持續發展系統耦合協調度的主要因素按影響程度依次為環境狀態、能源消費結構、終端用能、環境治理、能源消費強度、環境壓力和能源消費總量；能源消費轉型與環境可持續發展長期處于高水平耦合狀態，耦合協調度穩步上升，7年間實現了從“輕度失調衰退”到“初級協調發展”的進步，能源消費轉型和環境可持續發展之間形成良性互動。

2）在環境可持續發展方面：守護水資源與森林資源，防止生態退化，鞏固環境狀態的現有成果；強化關中地區大氣治理重點區域的污染排放物考核，嚴格控制煤炭、鋼鐵、石化化工等重點工業部門等污染物排放；推廣高效節能的環保技術應用，提升環境治理能力。

3）在能源消費轉型方面：嚴格加強對能源消費總量尤其是對煤品消費總量控制；提升新能源在能源消費結構中占比，推廣清潔能源替代，鼓勵企業使用清潔能源進行生產經營，加快煤電“三改聯動”，增強電網對新能源的消納能力；保障民生用電需求，完善新能源配套基礎設施，保持新能源汽車的發展勢頭。

4）完善能源消費轉型激勵政策，加強綠色環保管理，進一步提高能源消費轉型與環境可持續發展的耦合協調程度。陜西省能源消費轉型和環境可持續發展的耦合協調處在初級協調發展階段，因此，陜西省政府相關部門應通力合作，加快推進經濟結構的轉型升級，針對性地制定相關激勵政策和管理措施，切實扭轉傳統能源消費模式，實現能源消費轉型與環境可持續發展的共同進步。

參考文獻：

[1] 肖宇，彭子龍，何京東，等.科技創新助力構建國家能源新體系[J].中國科學院院刊，2019，34（04）：385-391.

[2]生態環境部.生態環境部發布《2023中國生態環境狀況公報》[EB/OL].（2024-06-05）.https：//www.me-e.gov.cn/ywdt/hjywnews/202406/t20240605_1075-031.shtml.

[3]新華社.習近平在“領導人氣候峰會”上的講話（全文）[EB/OL].（2021-04-22）.http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2021-04/22/c_1127363132.htm.

[4]新華社.習近平談能源產業：走綠色低碳發展道路[EB/OL].（2021-09-14）.http：//www.news.cn/politics/leaders/2021-09/14/c_1127861100.htm.

[5]新華社.以高品質生態環境支撐高質量發展——習近平總書記在全國生態環境保護大會上的重要講話激勵廣大干部群眾全面推進美麗中國建設[EB/OL].（2023-07-20）.http：//www.news.cn/politics/leaders/2023-07/20/c_1129760512.htm.

[6]國涓.我國能源消費與環境污染關系的分析[J].商業經，2008（11）：8-9+56.

[7]ZHANG S，KHARRAZI A，WANG D，et al.Evaluating the synergy strength among environmental pressures at the sectoral level of China from the producer，consumer and supplier perspectives[J].Journal of Cleaner Production，2020：275（Dec.1）：124199.1-124199.9.

[8]DE CARVALHO A L，ANTUNES C H，FREIRE F，et al.A multi-objective interactive approach to assess economic-energy-environment trade-offs in Brazil[J].Renewable & Sustainable Energy Reviews，2016，54（FEB.）：1429-1442.

[9]SHAHBAZ M，JAM F A，BIBI S，et al.Multivariate Granger causality between CO emissions，energy intensity and economic growth in Portugal：Evidence from cointegration and causality analysis[J].Technological & Economic Development of Economy，2016，22（01）：47-74.

[10]吳鳴然，趙敏.能源消費、環境污染與經濟增長的動態關系——基于中國1990—2014年時間序列數據[J].技術經濟與管理研究，2016（12）：25-29.

[11]PAN X，AI B，LI C，et al.Dynamic relationship among environmental regulation，technological innovation and energy efficiency based on large scale provincial panel data in China[J].2019（07）：428-435.

[12]逯進，常虹，汪運波.中國區域能源、經濟與環境耦合的動態演化[J].中國人口·資源與環境，2017，27（02）：60-68.

[13]WU D，NING S.Dynamic assessment of urban economy-environment-energy system using system dynamics model：A case study in Beijing[J].Environmental Research，2018，164（JUL.）：70.

[14]陜西省人民政府辦公廳.陜西省人民政府辦公廳關于印發“十四五”生態環境保護規劃的通知[EB/OL].（2021-10-26）.http：//www.shaanxi.gov.cn/zfxxgk/zcwjk/szf_14998/qtwj/202208/t20220808_2235760.html.

[15]國家發展改革委.關于印發《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》的通知[EB/OL].（2016-12-29）https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201704/t20170425_962953.html

[16]國務院新聞辦公室.《新時代的中國能源發展》白皮書.[EB/OL].（2020-12-21）http：//www.scio.gov.cn/ztk/dtzt/42313/44537/index.htm

[17]印璽，胡健.中國省域能源綠色發展評價及時空特征研究[J].統計與信息論壇，2023，38（07）：75-86.

[18]國家發展改革委.發展改革委印發《綠色發展指標體系》《生態文明建設考核目標體系》[EB/OL].（2016-12-29）https：//www.gov.cn/xinwen/2016-12/22/content_5151575.htm.

[19]姜磊，柏玲，吳玉鳴.中國省域經濟、資源與環境協調分析——兼論三系統耦合公式及其擴展形式[J].自然資源學報，2017，32（05）：788-799.

[20]黨建華，瓦哈甫·哈力克，張玉萍，等.吐魯番地區人口—經濟—生態耦合協調發展分析[J].中國沙漠，2015，35（01）：260-266.

[21]王淑佳，孔偉，任亮，等.國內耦合協調度模型的誤區及修正[J].自然資源學報，2021，36（03）：793-810.

[22]趙建吉，劉巖，朱亞坤，等.黃河流域新型城鎮化與生態環境耦合的時空格局及影響因素[J].資源科學，2020，42（01）：159-171.

[23]王林鈺，陳浩，陳思源，等.城市層面能源—經濟—環境—社會耦合協調發展的動態演化與實證分析——以江蘇省為例[J].北京理工大學學報（社會科學版），2022，24（01）：51-64.

[24]洪雪飛，李力，王俊.創新驅動對經濟、能源與環境協調發展的空間溢出效應——基于省域面板數據與空間杜賓模型的研究[J].管理評論，2021，33（04）：113-123.

[25]馬麗，金鳳君，劉毅.中國經濟與環境污染耦合度格局及工業結構解析[J].地理學報，2012，67（10）：1299-1307.

[26]廖重斌.環境與經濟協調發展的定量評判及其分類體系——以珠江三角洲城市群為例[J].熱帶地理，1999（02）：76-82.

（責任編輯：王強）