能源—經(jīng)濟—環(huán)境耦合協(xié)調度研究

汪振雙　趙寧　蘇昊林??

摘要：以山東省水泥行業(yè)為例，對水泥行業(yè)的能源、經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展問題進行深入研究。首先構建能源、經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展評價指標體系，然后利用熵權法確定評價指標的權重，對水泥行業(yè)的能源、經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展水平進行計算，并根據(jù)耦合發(fā)展度模型對水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展程度進行測算。結果顯示，2005～2010年山東省水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境整體耦合協(xié)調度呈上升態(tài)勢，然而能源與經(jīng)濟、能源與環(huán)境、經(jīng)濟與環(huán)境耦合協(xié)調度出現(xiàn)波動。

關鍵詞：能源；經(jīng)濟；環(huán)境；耦合協(xié)調度；水泥行業(yè)

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.02.08

中圖分類號：F205 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）02-0033-04

Abstract：This paper makes a deep research on the coupling development issues between energy， economy and environment in cement industry. At first， the evaluation index system be established for the sustainable development of energy， economy and environment， and then the objective analytical methods are used to determine the weight of indexes， and calculate coupling coordination degree of energy， economy and environment in cement industry. According to the model of the coupling development level， the result reveales that coupling coordination degree of energy， economy and environment in cement industry improved obviously， and the coupling coordination degree of energy and economy， economy and environment is in unharmonious status.

Key words：energy； economy； environment； coupling coordination degree； cement industry

引言

水泥行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分，水泥混凝土產(chǎn)品是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展最重要的基礎材料。至今為止，尚未發(fā)現(xiàn)有其他材料能完全取代其重要位置。近年來，我國水泥行業(yè)的從業(yè)人數(shù)均居于世界首位[1]。然而，水泥混凝土產(chǎn)品屬于“三高一低”，即高成本、高污染、高能耗和低附加值，嚴重依賴石灰石礦山資源，消耗著大量的資源和能源，污染環(huán)境，每生產(chǎn)1噸水泥熟料，向大氣中排放的CO2約為1噸。水泥行業(yè)的發(fā)展所面臨的能源、經(jīng)濟和環(huán)境問題矛盾日益突出。資源方面，水泥行業(yè)消耗大量的砂石，資源日益枯竭；能源方面，水泥行業(yè)一直是高耗能行業(yè)；環(huán)境方面，非潔凈能源的使用，產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和固體廢棄物，會導致環(huán)境惡化。當前，我國宏觀經(jīng)濟調控的質量和水平進一步提高，強調改善發(fā)展環(huán)境，促進轉型升級，大力提倡發(fā)展節(jié)能環(huán)保型循環(huán)經(jīng)濟，已成為企業(yè)未來發(fā)展強弱存亡的關鍵。由于國家基礎設施和城鎮(zhèn)化建設的需求，水泥工業(yè)在未來較長一段時間內(nèi)還將保持較高的產(chǎn)能。因此，促進水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟以及環(huán)境之間的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展是擺在我們面前的重大戰(zhàn)略問題。

1998年，Venkateswaran和Lowitt[2]發(fā)表了研究報告“從能源視角看美國的水泥混凝土產(chǎn)業(yè)”，從能源消費和能源保護的角度對美國水泥混凝土制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了調查，提出了美國水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的建議。2003年9月，在英國鄧迪大學召開的“水泥科學在可持續(xù)發(fā)展中的作用”國際研討會上，Thielen[3]等提出了“水泥生產(chǎn)和使用的可持續(xù)發(fā)展的貢獻”。Deussner[4]對現(xiàn)代水泥生產(chǎn)和水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提出了倡議。Howard和Elaine Coles[5]在研究水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展中指出，水泥行業(yè)可以通過改變它的業(yè)務方式來對可持續(xù)發(fā)展做出響應，進而負起環(huán)境保護的社會責任。葛建波[6]利用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的技術思路，對水泥行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈間的循環(huán)模式進行了初步探索。韓仲琦[7]指出應加強水泥行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整，淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。劉志江[8]對中國水泥行業(yè)正面臨的資源、環(huán)境與社會進步矛盾，指出了當前水泥行業(yè)發(fā)展必須合理地利用資源，最大限度地降低資源能源消耗，減少污染物排放，滿足與社會協(xié)調發(fā)展的生態(tài)要求。趙蔚[9]指出我國水泥行業(yè)應提高資源和能源的利用效率，充分利用廢棄物，減少或者避免污染物產(chǎn)生，水泥清潔生產(chǎn)技術不僅是防治污染，保護環(huán)境的環(huán)保措施，而且也是節(jié)約能源、降低成本、提高產(chǎn)品質量的經(jīng)濟措施。劉成[10]在歸納國內(nèi)外水泥行業(yè)發(fā)展特性的基礎上，探討了我國水泥行業(yè)的發(fā)展趨勢，并重點分析了新疆水泥行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的問題，從可持續(xù)發(fā)展的角度提出了通過實施循環(huán)經(jīng)濟推進新疆水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的具體戰(zhàn)略和政策建議。

可以看出，水泥行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展涉及到能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個方面。構建能源-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)是對可持續(xù)發(fā)展思想很好的詮釋。白華[11]、李善同[12]等從理論的角度研究了區(qū)域“經(jīng)濟、資源、環(huán)境”復合系統(tǒng)的協(xié)調機理，指出資源的配置應滿足經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調性，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？陆13]、李勇[14]等從實證角度出發(fā)，對國內(nèi)資源、環(huán)境與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展狀況進行了研究。本文在資源、能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基礎上[15～17]，將水泥行業(yè)與資源、經(jīng)濟和環(huán)境結合起來綜合分析，實證研究山東省水泥行業(yè)資源、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調度，以期為相關部門更好地引導水泥行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展提供理論參考和決策支持。

1耦合度測度方法

本文綜合考慮能源、經(jīng)濟與環(huán)境之間的相互作用機理，借鑒廖重斌[18]提出的協(xié)調耦合度計算模型，對水泥行業(yè)的能源、資源和環(huán)境之間的協(xié)調耦合度進行評價研究。

11構建指標體系

從水泥行業(yè)的能源、經(jīng)濟和環(huán)境視角出發(fā)，結合數(shù)據(jù)選取滿足科學性、可操作性、廣泛性和完備性的原則，從能源子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)三個方面選取14個指標，構建水泥行業(yè)能源-經(jīng)濟-環(huán)境耦合協(xié)調發(fā)展指標體系，如表1所示。

13耦合度模型

利用耦合協(xié)調度模型可定量化分析水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調情況。水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個子系統(tǒng)的綜合效益評價函數(shù)為：u（x）=∑ni=1aixi，v（y）=∑ni=1biyi和h（z）=∑ni=1cizi。式中，u（x），v（y），h（z）分別表示水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展水平，ai，bi和ci為指標權重。參照物理學中耦合系數(shù)模型，則水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境耦合度計算模型可表示為：

C=u（x）×v（y）×h（z）u（x）+v（x）+h（z）3313（4）

式中，C為反映經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展的重要指標。容易證明，0≤C≤1，當C=0，說明水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展不協(xié)調，當C=1，說明水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展呈現(xiàn)最佳協(xié)調狀態(tài)。C值越大說明能源、經(jīng)濟和環(huán)境三者越協(xié)調，反之，則越不協(xié)調。當能源、經(jīng)濟和環(huán)境綜合發(fā)展水平相接近且數(shù)值較小的情況下，有可能出現(xiàn)協(xié)調度C較高的錯誤結論。因此，為了真實地反應能源、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調發(fā)展水平的高低，定義了系統(tǒng)耦合發(fā)展度作為度量指標，它綜合反映了水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個子系統(tǒng)的耦合作用[20]。

2水泥行業(yè)能源-經(jīng)濟-環(huán)境耦合關系的實證研究

21數(shù)據(jù)來源與處理

本文所用指標數(shù)據(jù)主要來源于《山東統(tǒng)計年鑒》和山東省環(huán)境保護廳數(shù)據(jù)庫，所有指標數(shù)據(jù)均為政府部門公開發(fā)表數(shù)據(jù)，保證了指標數(shù)據(jù)的權威性與可信性。

由于水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個子系統(tǒng)內(nèi)以及系統(tǒng)間指標的量綱和對系統(tǒng)的指向不同，此外，為了消除能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個子系統(tǒng)指標數(shù)據(jù)間的屏蔽效應和量綱差異，需要對指標數(shù)據(jù)進行標準化處理：

22結果分析

水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個系統(tǒng)的綜合效益函數(shù)值、協(xié)調度及耦合協(xié)調發(fā)展度計算結果如表4所示。

221水泥行業(yè)綜合效益分析

從能源、經(jīng)濟和環(huán)境綜合效益函數(shù)值來看，一方面，水泥行業(yè)能源和經(jīng)濟系統(tǒng)呈現(xiàn)出上升的態(tài)勢。在2005～2010年度間山東省水泥行業(yè)能源和經(jīng)濟基本保持同一增長速度穩(wěn)定增長。另一方面，水泥行業(yè)環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展情況呈現(xiàn)出波動狀態(tài)，在2007年環(huán)境系統(tǒng)效益值最大。在近幾年水泥行業(yè)消耗能源和發(fā)展經(jīng)濟的同時，與水泥行業(yè)相關的環(huán)境保護并沒有得到最優(yōu)的發(fā)展，在降低水泥行業(yè)的能源消耗和發(fā)展經(jīng)濟的同時，更要關注水泥行業(yè)廢棄物的排放和對環(huán)境的污染，在環(huán)境保護能力方面還需要進一步加強，使水泥行業(yè)的發(fā)展兼顧能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個方面，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

222協(xié)調度和耦合協(xié)調發(fā)展度分析

從水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個系統(tǒng)的協(xié)調度來看，2005～2010年間水泥行業(yè)的能源與經(jīng)濟協(xié)調度、能源與環(huán)境協(xié)調度呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的態(tài)勢，經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調度總體上呈上升態(tài)勢，在2008年和2009年略有下降，而能源、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調度在2005～2010年間呈現(xiàn)波動狀態(tài)，水泥行業(yè)2007年的能源、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調度最低。相比較能源與經(jīng)濟協(xié)調度、能源與環(huán)境協(xié)調度和能源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展度而言，山東省水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調度數(shù)值較大，在考慮到水泥行業(yè)發(fā)展的同時，關注了能源和環(huán)境的約束作用。

從水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個系統(tǒng)的耦合協(xié)調度來看，經(jīng)濟與環(huán)境，能源與環(huán)境，能源、經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調度發(fā)展態(tài)勢相同，能源與經(jīng)濟耦合協(xié)調度呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的態(tài)勢。山東省水泥行業(yè)能源經(jīng)濟耦合度2005～2010年間為極度失調型；2010年為嚴重失調型。山東省水泥行業(yè)經(jīng)濟與環(huán)境耦合度2005～2010年間出現(xiàn)波動，在嚴重失調型與輕度失調型之間波動。山東省水泥行業(yè)能源與環(huán)境耦合度2005～2010年間與經(jīng)濟和環(huán)境耦合度變化態(tài)勢相同，在嚴重失調型與輕度失調型之間波動。2005年山東省水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境耦合度數(shù)值為0172，耦合度等級為嚴重失調；2005～2010年，耦合度等級為中度失調；2010年為輕度失調?？梢钥闯?，山東省水泥行業(yè)的發(fā)展在保護環(huán)境方面加入了投入，只關注“三廢”的排放，沒有注重行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三者協(xié)調發(fā)展。

3促進水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調發(fā)展的建議

31轉變生產(chǎn)觀念和政府調控

轉變傳統(tǒng)生產(chǎn)觀念，注重水泥生產(chǎn)與社會環(huán)境協(xié)調發(fā)展，加強環(huán)境監(jiān)督和保護，建立適應我國市場經(jīng)濟的新型環(huán)境和資源管理機制。大力推動水泥行業(yè)的自主創(chuàng)新，制止犧牲生態(tài)環(huán)境來換取眼前經(jīng)濟利益的粗放式發(fā)展，實施相關法律法規(guī)保護生態(tài)環(huán)境，強化人們的環(huán)境意識，不斷完善和調整水泥行業(yè)稅收政策。對水泥行業(yè)實行差別稅收，用政府的稅收杠桿，鼓勵水泥企業(yè)淘汰落后生產(chǎn)工藝和產(chǎn)能。

32發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，開展清潔生產(chǎn)

水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展要做到能源、經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，利用工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾。開展清潔生產(chǎn)，將環(huán)境保護策略應用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品消費之中，減少“三廢”的排放量，控制水泥生產(chǎn)過程中的碳排放。研發(fā)水泥產(chǎn)品種類，加大特種水泥的開發(fā)，提高水泥強度和質量。通過資源的綜合利用，節(jié)約原材料和能源，減少對環(huán)境的危害性。對水泥行業(yè)來說，要嚴格實行資源回采率控制，杜絕石灰石開采過程中采富棄貧的行為。

33延伸水泥行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，加強管理

要實現(xiàn)水泥行業(yè)能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個方面的可持續(xù)發(fā)展，還要轉變傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)和經(jīng)營理念，有效整合資源，構建水泥行業(yè)生態(tài)工業(yè)園區(qū)，建立水泥行業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟，改造和延伸水泥行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，走集團化發(fā)展的道路。此外，應建立合作共贏的經(jīng)營模式，加強服務創(chuàng)新，實現(xiàn)共贏。企業(yè)應該加強管理，樹立客戶至上的服務理念。采取多樣化的服務競爭策略，根據(jù)生命周期的原理，將水泥生產(chǎn)分解到水泥產(chǎn)品全生命過程，全面提高水泥行業(yè)生產(chǎn)技術和經(jīng)營管理水平，建立標準化管理體系，為水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展積累經(jīng)驗。

4結論

水泥行業(yè)是一個高污染、高能耗的行業(yè)，污染環(huán)境，對資源和能源的依賴性強，根據(jù)2005～2010年山東省水泥行業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從能源、經(jīng)濟和環(huán)境三個方面去研究水泥行業(yè)的耦合度。倡導綠色經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟，增加環(huán)保投資，實施相關法律法規(guī)保護生態(tài)環(huán)境，為水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展決策提供理論依據(jù)和參考意見，做到水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。由于數(shù)據(jù)獲取方面的因素，本文研究的跨度僅為6年，可能會對研究結果產(chǎn)生一定的影響，選取全面指標對水泥行業(yè)的能源、經(jīng)濟和環(huán)境三者耦合協(xié)調度的研究是今后努力的方向。

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（責任編輯：李映果）