城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展的動態(tài)演化與實證分析
——以江蘇省為例

王林鈺 ，陳 浩 ，陳思源 ，王玉昆

（1.國網（蘇州）城市能源研究院,江蘇 蘇州 215163；2.北京理工大學 管理與經濟學院,北京 100081）

黨的十九大報告指出，“中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段。”①習近平.決勝全面建成小康社會 奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利.中國共產黨第十九次全國代表大會上的報告.http://politics.people.com.cn/n1/2017/1028/c1001-29613514.html。當前中國經濟發(fā)展的空間結構正在發(fā)生深刻變化，為促進新形勢下區(qū)域協(xié)調發(fā)展，習近平總書記提出要“推動形成優(yōu)勢互補高質量發(fā)展的區(qū)域經濟布局?！雹诹暯?推動形成優(yōu)勢互補高質量發(fā)展的區(qū)域經濟布局.http://www.qstheory.cn/dukan/qs/2019-12/15/c_1125346157.html。顯然，高質量發(fā)展已成為新時代中國特色社會主義經濟建設面臨的重要議題。然而，中國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展階段，能源消耗巨大且供給持續(xù)緊張，相關統(tǒng)計數據表明，中國石油、煤炭、天然氣的儲采比率僅有9.9年、33年和29.8年[1]，遠不及歐亞國家的平均值（＞50年）。此外，中國能源對外依存度高，《中國能源大數據報告2020》指出，2019年中國原油凈進口量達5.06億噸，對外依存度為71%；天然氣凈進口量達1 333億立方米，對外依存度為43%③http://www.cinic.org.cn/sj/sdxz/shengchanny/817661.html。。與此同時，粗放的能源消費方式帶來的環(huán)境污染問題日趨嚴峻，不僅對人民生活和社會發(fā)展造成嚴重影響，也對經濟造成了巨大的損失。根據生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國經濟生態(tài)生產總值核算研究報告2015》，2015年中國生態(tài)破壞成本為0.63萬億元，污染損失成本為2萬億元④http://finance.people.com.cn/n1/2018/0827/c1004-30253942.html。。由此可見，現(xiàn)階段中國能源、經濟、環(huán)境和社會之間的關系日益復雜且矛盾愈發(fā)尖銳，如何協(xié)調這四個系統(tǒng)的發(fā)展，在能源消耗、經濟發(fā)展、環(huán)境污染和社會進步之間找到平衡點，是全面落實中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)高質量發(fā)展亟需解決的重大問題。

江蘇省作為中國東部沿海大省，自改革開放以來取得了長足發(fā)展，GDP長期穩(wěn)居全國前三，人均GDP、綜合競爭力、地區(qū)發(fā)展與民生指數（DLI）等指標均居全國前列。2020年江蘇省GDP占全國的10.11%，城鎮(zhèn)化率達到72%，遠超全國平均水平63.89%。江蘇省制造業(yè)極其發(fā)達，機械制造業(yè)總量連續(xù)多年排全國第一；同時，江蘇省外資規(guī)模占全國首位，僅2021年1—2月份，全省利用外資達57.1億美元，同比增長25%。作為長三角經濟帶的重要組成部分，近年來江蘇省各城市經濟也取得飛速發(fā)展，13個地市全部入圍全國百強城市，是中國先進城市發(fā)展的代表。在當前追求高質量發(fā)展的新形勢下，江蘇省發(fā)展仍存在一些薄弱環(huán)節(jié)。首先，能源自給率極低，江蘇省是能源消耗大省，據《江蘇省統(tǒng)計年鑒》，2002—2019年江蘇省能源消費量的年均增長率達7.24%，2019年能源消費總量占全國的6.68%；而全省92%以上的煤炭、94%以上的原油、99%以上的天然氣均依靠外部輸入①江蘇統(tǒng)計年鑒2002—2021.http://tj.jiangsu.gov.cn/col/col80733/index.html。。其次，江蘇省各城市經濟發(fā)展差距較明顯，尚未形成優(yōu)勢互補的區(qū)域經濟布局，以蘇州、南京和無錫為代表的經濟發(fā)達城市，其生產總值是以宿遷和連云港為代表的經濟欠發(fā)達城市生產總值的4倍左右。再次，江蘇省環(huán)境問題較為嚴重，如徐州市資源粗放型發(fā)展導致采煤區(qū)塌陷，常州市沿江開發(fā)強度過大超過生態(tài)環(huán)境承載能力。總體來看，江蘇省作為中國的經濟大省和人口大省，不僅是國家重要經濟中心，也是推動長三角區(qū)域一體化發(fā)展的重點功能區(qū)，應在中國城市高質量發(fā)展的實踐中積極發(fā)揮示范與標桿作用。因此，本文以江蘇省為研究對象，研究城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會的耦合協(xié)調發(fā)展及其動態(tài)演化特征具有較高的典型性和示范性，對中國城市實踐高質量、可持續(xù)發(fā)展具有較高的參考價值。

本文的邊際貢獻主要包括以下三個方面：首先，本文立足于城市層面，在已有能源—經濟—環(huán)境系統(tǒng)（3E系統(tǒng)）的基礎上引入社會系統(tǒng)，在傳統(tǒng)評價方法的基礎上，從高質量發(fā)展的視角創(chuàng)新性地構建城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會（3E+S系統(tǒng)）指標體系，為城市高質量發(fā)展評價提供新參考；其次，建立基于“存量”與“增量”的系統(tǒng)發(fā)展評價模型，具體分析江蘇省13個地級市的能源、經濟、環(huán)境、社會各系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展特征及驅動因素，為尋求城市下一步發(fā)展的著力方向提供對應的政策建議；再次，以時間和空間雙重維度作為切入點，考察能源—經濟—環(huán)境—社會系統(tǒng)的整體協(xié)調發(fā)展程度，分析能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調度的發(fā)展演變趨勢，并基于不同區(qū)域視角進行深入分析，對促進城市能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展具有重要理論價值。

一、理論梳理與機理分析

關于能源、經濟、環(huán)境和社會關系的研究，經歷了從“環(huán)境—經濟”“能源—經濟”等二元系統(tǒng)向多元系統(tǒng)逐漸演化的過程。1995年美國學者Grossman和Krueger[2]提出著名的環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC），反映了理想條件下環(huán)境質量與經濟發(fā)展程度之間存在“倒U形”的關系。之后，部分研究驗證了EKC曲線的真實存在[3-5]，但也有學者否認了EKC曲線的存在[6]。而針對能源—經濟的關系，Wang等[7]、楊紅亮和史丹[8]研究發(fā)現(xiàn)，經濟增長能夠提高能源效率，并促進節(jié)能技術的推廣與應用。隨著研究的深入，有學者逐漸發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實情況總是蘊含著更多系統(tǒng)的相互影響，此后，針對3E（Energy-Economy-Environment）系統(tǒng)的研究逐漸興起。蘭天陽[9]研究指出能源—經濟—環(huán)境構成的3E系統(tǒng)具有整體性、動態(tài)性、自律組織性的特點，各子系統(tǒng)間相互影響，具有動態(tài)相關性。畢宏杰和馮玉廣[10]應用耗散結構理論分析了能源—經濟—環(huán)境系統(tǒng)耗散結構特征及其子系統(tǒng)之間的相互作用機制，并在此基礎上構建了3E系統(tǒng)的Brusselator模型研究系統(tǒng)的演化規(guī)律，為3E系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展策略的制定與選擇提供了決策依據。李力等[11]在定性分析經濟、能源、環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調演化機理的基礎上，探討了中國省級經濟、能源、環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的空間分布特征、動態(tài)演化規(guī)律與空間集聚效應。劉志雄和陳紅惠[12]基于黃河流域9個?。▍^(qū)）的面板數據，分析了黃河流域能源—經濟—環(huán)境三系統(tǒng)的發(fā)展狀況、協(xié)調關系及其相互關聯(lián)度，并發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素與系統(tǒng)耦合協(xié)調度的關聯(lián)性最強，能源與經濟子系統(tǒng)次之。而現(xiàn)階段針對三元以上的多元系統(tǒng)的研究還較少，難以較為清晰地剖析多系統(tǒng)內的相互影響關系。楊夢欣和吳杰[13]探討了湖北省能源、經濟、環(huán)境、生態(tài)四個系統(tǒng)的協(xié)同作用，利用耦合協(xié)調模型測算了兩兩系統(tǒng)以及4E綜合系統(tǒng)的耦合協(xié)調度，得出湖北省4E系統(tǒng)整體處于中級協(xié)調狀態(tài)，同時能源與環(huán)境的矛盾較為突出的研究結論。安貴鑫等[14]借助系統(tǒng)動力學中復雜巨系統(tǒng)模型，通過仿真分析測算了中國能源、經濟、環(huán)境、社會系統(tǒng)現(xiàn)階段的協(xié)調度。通過對以上文獻的梳理總結，本文將城市能源—經濟—環(huán)境—社會的影響關系機制梳理如圖1所示：能源為經濟和社會提供物質支撐，同時經濟和社會的發(fā)展拉動了對能源的需求；能源利用和經濟活動會造成環(huán)境破壞，同時環(huán)境惡化會約束能源利用和經濟發(fā)展；社會為經濟發(fā)展提供了勞動力，同時經濟發(fā)展也驅動了社會進步；同時環(huán)境美化是社會的福利需求。由此可見，能源—經濟—環(huán)境—社會是一個相互影響的復雜系統(tǒng)。

圖1 城市能源—經濟—社會—環(huán)境影響關系

針對江蘇省能源、經濟、環(huán)境和社會關系的研究主要包括：薛靜靜等[15]運用DEA方法，測算得出江蘇省作為中國能源輸入大省，經濟績效好而環(huán)境績效較差，能源消費效率偏低且在2000—2010年呈下降趨勢的結論。尹敬東等[16]基于1985—2009年的數據進行了實證研究，發(fā)現(xiàn)經濟的持續(xù)增長仍是江蘇省能源消耗和碳排放的最主要驅動力量，江蘇省經濟與能耗、碳排放之間尚未實現(xiàn)強脫鉤。王遠等[17]研究發(fā)現(xiàn)，2000年之前江蘇省能源消費與GDP呈“弱”脫鉤，2000年之后呈現(xiàn)擴張性“復鉤”趨勢。趙媛和沈璐[18]測度了江蘇省能源與經濟系統(tǒng)的協(xié)調度，其中1999—2004年協(xié)調度同步發(fā)展，2005年短暫下降，之后又呈現(xiàn)出回升態(tài)勢；沈紅軍等[19]認為，江蘇省面臨環(huán)境承載能力薄弱、經濟結構偏重、能源消費不合理、區(qū)域發(fā)展不均衡等影響環(huán)境、社會、經濟協(xié)調發(fā)展的問題。

以上文獻皆是基于省級層面開展的研究，未細化江蘇省各城市的特殊性以及城市之間的異質性；現(xiàn)有研究大都側重于評價性分析，較少關注城市能源、經濟、環(huán)境和社會發(fā)展的驅動力和影響因素，因此分析過程存在一定的局限性；此外，已有的耦合研究大多圍繞3E系統(tǒng)展開，忽略了社會系統(tǒng)與3E系統(tǒng)之間的相互作用和耦合協(xié)調關聯(lián)程度，降低了結果的可解釋性。在當前實施區(qū)域協(xié)調發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，城市是實現(xiàn)高質量發(fā)展的重要基石，且社會與能源、經濟和環(huán)境之間的相互作用不容忽視。因此，本文在3E系統(tǒng)的研究基礎上提出了“3E+S”的復雜系統(tǒng)，在此基礎上利用耦合協(xié)調度模型，結合“存量”和“增量”理論深入探究了城市高質量發(fā)展的關鍵動力和因素。

二、研究設計

（一）指標體系構建

城市的耦合協(xié)調發(fā)展是多系統(tǒng)、多變量相互作用、相互影響的復雜迭代過程，僅依靠單個指標無法全面衡量能源、經濟、環(huán)境和社會子系統(tǒng)的發(fā)展水平，而選取過多指標又會忽視指標的重要性和實用性。已有研究中，蘭天陽[9]用萬元GDP能耗、煤炭在總能耗中的占比衡量能源系統(tǒng)，以GDP增速刻畫經濟系統(tǒng)，用萬元產值下廢水和二氧化硫排放量表示環(huán)境系統(tǒng)。崔立志[20]從能源生產、能源消費、能源建設、能源利用效率和能源結構五個方面設計能源子系統(tǒng)指標，從經濟規(guī)模、經濟結構和經濟支持等方面設計經濟子系統(tǒng)指標，從污染排放、治污投資和污染治理效果等方面設計環(huán)境子系統(tǒng)指標。此外，針對城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會發(fā)展的研究，應結合城市發(fā)展現(xiàn)狀，聚焦于各城市發(fā)展的特殊性與差異性。劉承良等[21]針對武漢城市圈內部社會經濟與資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，從人口發(fā)展、社會效益、生活水平三個方面建立了社會子系統(tǒng)指標，包括城鎮(zhèn)化率、常住人口、基建投資，就業(yè)率，人均可支配收入、職工平均工資等指標。鐘世堅[22]針對珠海市資源環(huán)境與經濟的協(xié)調發(fā)展，以人口密度、城鎮(zhèn)化率和居民可支配收入衡量社會發(fā)展水平，以人均土地占有量與人均綠地面積衡量土地資源狀況，并以萬元GDP用水量和人均用水量衡量水資源利用狀況。

基于已有研究，能源、經濟、環(huán)境和社會子系統(tǒng)常用的代表性指標總結如下：能源子系統(tǒng)主要采用煤炭、石油、天然氣等能源消耗量衡量能耗強度[23-24]；經濟子系統(tǒng)主要采用GDP相關的指標，如GDP總量、人均GDP[25]、GDP增速、各產業(yè)產值占GDP比例等；環(huán)境子系統(tǒng)側重于采用碳排放和污染物排放等相關指標，黃茂興和林壽富[26]指出CO2雖然不是污染物，但考慮到它對氣候變化的重要作用，給環(huán)境造成了巨大的壓力，應加強對其重視的程度；社會子系統(tǒng)主要分為人口類和收入類指標，具體有人口總量、人口增速、城鎮(zhèn)化率、人才流入數量、居民可支配收入和職工人均收入等指標。

本文立足于城市層面能源、經濟、環(huán)境與社會子系統(tǒng)的耦合協(xié)調關系，分別以各系統(tǒng)發(fā)展為原則選取指標。具體思路如下：能源子系統(tǒng)中，除了考慮工業(yè)能耗量，鑒于諸多有關2030年實現(xiàn)碳排放達峰目標[27-28]以及2060年實現(xiàn)碳中和路徑[29-30]的研究，都認為電能是終端節(jié)能減排的重要途徑，因此本文加入了電力相關指標，包括全社會用電量、人均用電和工業(yè)用電；經濟子系統(tǒng)主要從經濟總量、增速和產業(yè)結構三個維度選取合適的指標，具體有GDP、GDP增速、第三產業(yè)產值占比這三個指標；隨著全球升溫形勢日益嚴峻，環(huán)境子系統(tǒng)主要著眼于全球氣候變化與大國責任，因此選取的指標都與CO2排放相關，包括碳排放、人均碳排放和單位CO2排放的能耗量。另外，需要注意的是，本文是從環(huán)境保護角度構建指標系統(tǒng)，因此碳排放和人均碳排放皆為負向指標，這也是本文區(qū)別于以往文獻的重要關鍵點；社會系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的人均可支配收入、城鎮(zhèn)化率和人口自然增長率指標，考慮隨著經濟的發(fā)展，居民真實生活水平的提高也是一項重要的社會福祉，本文將居民恩格爾系數納入指標體系，能反映出不同城市之間居民的生活水平差異。各子系統(tǒng)具體指標的相關屬性如表1所示。

表1 江蘇省城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會指標系

（二）模型構建

1.指標功效指數

令dij為系統(tǒng)的第j個指標的功效指數，首先需要對該指標的屬性進行區(qū)分，數值越大代表發(fā)展越先進的為正向指標，如GDP增速、人均可支配收入等；而數值越大代表發(fā)展越落后的為負向指標，如恩格爾系數、人均碳排放等指標。設子系統(tǒng)i有m個指標，分別為，各子系統(tǒng)的功效指數計算公式如下：

當i系統(tǒng)的指標j為正向指標時，指標功效可以表達為

當i系統(tǒng)的指標j為負向指標時，指標功效可以表達為

2.系統(tǒng)功效指數

系統(tǒng)功效指Ui是各子系統(tǒng)內指標對該子系統(tǒng)功效的綜合考量，計算公式為

首先，將指標數值進行標準化變換

其次，指標熵值eij的計算公式如下

最后，計算指標權重

3.基于“存—增量”的系統(tǒng)發(fā)展評價模型

傳統(tǒng)基于熵權法計算得到的系統(tǒng)功效指數，雖然能夠全面系統(tǒng)地評價各個子系統(tǒng)的發(fā)展程度，但未能突顯系統(tǒng)發(fā)展的動態(tài)性特征。因此，本文引入了具備增量與存量雙重特征的評價模型，可以系統(tǒng)地測度待評價城市各項指標的“存量資源”和“增量資源”對各子系統(tǒng)發(fā)展的推動作用[31]。

4.系統(tǒng)耦合協(xié)調度評價模型

針對多系統(tǒng)的耦合模型，定義系統(tǒng)耦合度C來反映多系統(tǒng)的之間相互作用的程度，其計算公式為

其中，n是子系統(tǒng)的個數；C的取值范圍為[0,1]。C越大，系統(tǒng)耦合度越強；當C=0時，表示各系統(tǒng)之間處于無關狀態(tài)且向無序發(fā)展；當C=1時，表示各系統(tǒng)實現(xiàn)良性共振耦合且趨向新的有序結構。表2為不同取值的C所對應的耦合階段。

表2 系統(tǒng)耦合度標準

耦合度模型雖可以反映城市層面能源、經濟、環(huán)境、社會四大系統(tǒng)之間的相互作用程度大小，但無法反映各系統(tǒng)之間是高水平上相互促進還是低水平上相互制約，表現(xiàn)為系統(tǒng)功效指數均處于較低水平時，計算的耦合度有可能處于較高水平。為解決此問題，本文在耦合度模型的基礎上建立了耦合協(xié)調度模型。首先，定義耦合協(xié)調度D，D反映了系統(tǒng)相互作用中良性耦合程度的大小，體現(xiàn)了協(xié)調狀況好壞，其計算公式為

表3 耦合協(xié)調發(fā)展水平判斷標準

三、實證分析

（一）數據來源

本文對江蘇省13個地級市能源—經濟—環(huán)境—社會發(fā)展的耦合協(xié)調度進行了實證分析，所選取的數據主要源自2015—2019年的《中國統(tǒng)計年鑒》《江蘇統(tǒng)計年鑒》及江蘇省各地級市的統(tǒng)計年鑒和統(tǒng)計公報；部分電力、人均可支配收入和恩格爾系數等數據來自Wind數據庫；城市碳排放數據基于《江蘇省統(tǒng)計年鑒》中的能源平衡表，按一定比例和權重自上而下測算。江蘇省城市層面各子系統(tǒng)具體指標及數據的描述性統(tǒng)計分析如表4所示?？傮w來看，盡管江蘇省13個地級市在2015—2019年一直保持經濟水平的增長，但增長趨勢明顯放緩。同時，全社會、人均和工業(yè)的用電量均在上升，電力在終端能源系統(tǒng)中的作用愈加關鍵。此外，隨著對生態(tài)環(huán)境的日益重視和節(jié)能減排政策的推行，各城市碳排放總量和人均碳排放都呈現(xiàn)逐年降低的趨勢，低碳化發(fā)展取得明顯進展。社會子系統(tǒng)的發(fā)展也愈發(fā)完善，城鎮(zhèn)化率持續(xù)上升，居民生活水平不斷提高。

表4 江蘇省城市層面基礎數據描述性統(tǒng)計分析

（二）系統(tǒng)功效指數

根據式（1）～式（6）構建的模型，測算出江蘇省城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會子系統(tǒng)的功效指數，結果如表5所示。結果表明，2015—2019年，江蘇省大部分城市能源和經濟子系統(tǒng)的功效指數均呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，較多城市環(huán)境和社會子系統(tǒng)呈高水平波動狀態(tài)。從全省平均水平來看，能源和經濟子系統(tǒng)功效指數的上漲趨勢較為明顯；社會子系統(tǒng)的功效指數持續(xù)下降，從城鎮(zhèn)化率和居民收入持續(xù)增高的態(tài)勢推測，主要由江蘇省近年來較低的人口增長率所致。從區(qū)域來看，各子系統(tǒng)功效指數的區(qū)域分布具有明顯異質性。在經濟子系統(tǒng)方面，蘇南地區(qū)城市的經濟功效指數值約為0.5，而蘇北、蘇中地區(qū)的城市大都不足0.3。而在社會子系統(tǒng)方面，蘇南地區(qū)的城市社會功效指數大都超過0.6，而部分蘇北城市低于0.2，這表明經濟發(fā)達的蘇南地區(qū)與相對落后的蘇北地區(qū)在城市建設、居民收入與生活水平都存在較大差距。以上結果說明，江蘇省在謀求高質量發(fā)展時，應擺脫“地級市思維”，沖破傳統(tǒng)“蘇北意識”，充分發(fā)揮蘇南地區(qū)的經濟優(yōu)勢，帶動其他經濟發(fā)展相對薄弱的城市，構建優(yōu)勢互補的區(qū)域經濟布局。

表5 江蘇省城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會子系統(tǒng)功效指數

從城市層面來看，能源、經濟、環(huán)境和社會子系統(tǒng)的發(fā)展水平也存在明顯異質性。以功效指數是否超過0.5作為判斷發(fā)展水平高低的依據，尚未有一個城市的四系統(tǒng)同時處于較高水平發(fā)展階段，但是鎮(zhèn)江和泰州部分年份四系統(tǒng)的功效指數均未達到0.5。能源、經濟和環(huán)境子系統(tǒng)三者同時處于較高發(fā)展水平階段的只有蘇州；能源、社會和環(huán)境子系統(tǒng)三者同時處于較高發(fā)展水平階段的只有無錫；而社會與環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展程度較高的城市均處于蘇南地區(qū)。值得注意的是，除上述城市以外的其他城市，能源、經濟和環(huán)境子系統(tǒng)的發(fā)展程度都處于較低水平。其中，徐州、淮安和連云港四系統(tǒng)的功效指數2015—2019年幾乎無增長，發(fā)展存在嚴重不足。另外，宿遷市經濟與能源系統(tǒng)雖處于低水平階段，但增長較快。從環(huán)境子系統(tǒng)的功效指數來看，各城市的功效值均處于較高水平，南京、蘇州等城市環(huán)境功效值略低，初步推測由于該類型城市工業(yè)發(fā)達、能源高消耗而導致的高碳排放降低了環(huán)境功效指數。

（三）系統(tǒng)功效的存—增量貢獻分析

本文基于“存—增量”發(fā)展評價模型，結合上文計算所得的能源、經濟、社會、環(huán)境各子系統(tǒng)功效指數，根據式（7）～式（9）測算出2016—2019年能源、經濟、社會和環(huán)境的存量資源與增量資源對該子系統(tǒng)發(fā)展的貢獻程度，結果如表6所示。整體來看，能源和環(huán)境子系統(tǒng)的存量資源對本系統(tǒng)的發(fā)展貢獻較大，這主要是因為江蘇省工業(yè)能耗與全社會用電在2015年之前就已達到了比較高的水平，從而在環(huán)境保護和碳減排上奠定了重要基礎。雖然整體存量資源豐富，但當地政府仍應該繼續(xù)發(fā)掘電能替代、產業(yè)深度轉型潛力，力爭在全國省市內率先實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標。經濟系統(tǒng)的增量資源對該系統(tǒng)發(fā)展貢獻較大，江蘇省GDP常年位于全國前三，在經濟存量資源豐厚的條件下，經濟增量資源的貢獻仍超過了存量資源的貢獻，表明江蘇省經濟發(fā)展的內生動力仍很充足，尤其近年來南通、宿遷等城市經濟增長迅速，發(fā)展?jié)摿薮?。從目前的結果來看，存量、增量資源對社會系統(tǒng)的發(fā)展貢獻尚未呈現(xiàn)出共性特征，存在較大的城市異質性。

表6 江蘇省各城市能源、經濟、社會、環(huán)境系統(tǒng)存—增量貢獻系數變化值

通過分析各城市系統(tǒng)發(fā)展的存—增量貢獻情況，發(fā)現(xiàn)能源系統(tǒng)中，除蘇州外其余城市的增量貢獻系數是負值，且所有城市的能源增量貢獻系數持續(xù)下降，存量貢獻系數持續(xù)上升，這說明江蘇省工業(yè)能源消費和全社會用電已達到較高水平，邊際增長效應遞減，尤其在當前碳中和與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，工業(yè)能耗的增長受到極大限制。經濟系統(tǒng)中，大部分城市的增量貢獻系數為正，超過了存量貢獻系數，尤其是宿遷、淮安、鹽城的增量貢獻系數極高。這說明，盡管宿遷、淮安、鹽城三個城市的整體經濟發(fā)展現(xiàn)階段仍在省內處于相對落后的水平，但其經濟發(fā)展的內生動力充足，未來將走上高速發(fā)展的快車道。另外，徐州、常州、連云港和鎮(zhèn)江等城市部分年份的增量貢獻系數為負值，說明上述四個城市近年來取得的經濟增量不符合高質量發(fā)展要求。環(huán)境系統(tǒng)中，大部分城市以存量貢獻為主，增量和存量的貢獻系數較少有負值，但整體增量資源的貢獻在逐步減小，這說明近幾年江蘇省在環(huán)境保護以及碳減排方面尚未取得顯著成果，未來碳減排潛力需進一步發(fā)掘，力求不斷提高環(huán)境系統(tǒng)的增量貢獻。最后，社會系統(tǒng)的存量、增量貢獻值表現(xiàn)出較高波動性的特點，各個城市不同年份均有負值出現(xiàn)，這表明江蘇省社會系統(tǒng)的發(fā)展水平與發(fā)展?jié)摿哂休^大的不確定性。由此也說明，江蘇省在經濟發(fā)展的同時，要更加關注居民生活水平的提高、人口流動以及自然生育率。

（四）二元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展分析

二元系統(tǒng)是多元耦合系統(tǒng)中最基本的單元，因此多元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的研究應先從二元系統(tǒng)入手。如圖2和圖3所示，本文分別從省級和城市層面測算了經濟—能源、經濟—環(huán)境、經濟—社會、能源—環(huán)境、能源—社會、環(huán)境—社會六個二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度。如圖2所示，從全省來看，經濟—環(huán)境、能源—環(huán)境、環(huán)境—社會這三組二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展水平相對較高，而能源—社會、經濟—能源、經濟—社會這三組二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展水平相對較低。這說明近年來江蘇省能源、經濟和社會兩兩之間的矛盾突出，可能成為阻礙城市高質量發(fā)展的攔路石。從時間演化上來看，2015—2019年江蘇省這六組二元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展水平的變化趨勢較小，環(huán)境—社會二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展水平在2016年進入平臺期，之后在2018年有明顯下降。另外，經濟—環(huán)境、經濟—能源等多個二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度在2017年達到最大值之后均出現(xiàn)不同程度的下降。這主要是因為2018年經濟放緩對其他三系統(tǒng)產生了或多或少的負面影響，但隨著對新常態(tài)經濟的適應，2019年耦合協(xié)調發(fā)展水平略有提升，未來仍有進一步發(fā)展的空間。

圖2 江蘇省能源、經濟、環(huán)境和社會二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度

如圖3所示，江蘇省城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調發(fā)展存在一定的統(tǒng)一性和異質性。整體來看，13個地級市的能源—環(huán)境和經濟—環(huán)境二元系統(tǒng)基本實現(xiàn)了初級協(xié)調發(fā)展，各城市耦合協(xié)調發(fā)展水平均較高。一方面，證實了經濟與環(huán)境、能源與環(huán)境之間存在EKC曲線關系，即當城市的經濟水平達到一定程度后，經濟發(fā)展與環(huán)境損失、能源消耗與環(huán)境損失會表現(xiàn)為負向關系；另一方面，也表明了江蘇省近年來低碳發(fā)展戰(zhàn)略取得了顯著成效。而其他四組二元系統(tǒng)均呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)異質性，且異質性的分布極其相似，主要表現(xiàn)為蘇南城市的耦合協(xié)調發(fā)展水平高于蘇中城市，蘇中城市高于蘇北城市。其中，耦合協(xié)調發(fā)展水平相對較低的是經濟—能源和經濟—社會二元系統(tǒng)。結合江蘇省能源消費量巨大與資源稟賦小的特點，這充分表明江蘇省現(xiàn)階段的經濟發(fā)展仍較大程度上依賴能源的消耗。另外，江蘇省在居民收入水平及城鎮(zhèn)化率都較高的前提下，經濟—社會二元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度仍較低，這可能是由于近年來極低的人口增長率所致，2019年江蘇省甚至有部分城市出現(xiàn)了負增長，未來江蘇省各城市要將城市高水平的發(fā)展實力切實轉換為對流動人口的吸引力上來，進一步開放人才引進政策。

圖3 江蘇省城市層面能源、經濟、環(huán)境和社會二系統(tǒng)的耦合協(xié)調度

（五）多元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展分析

通過對上述二元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的深入分析，探究了每個城市六組二元系統(tǒng)發(fā)展的演化規(guī)律，但無法有效判斷城市多系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展的質量與水平。為此，本文將進一步探究江蘇省城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會多系統(tǒng)耦合協(xié)調度的發(fā)展水平以及動態(tài)演化規(guī)律。圖4展示了2015—2019年蘇南、蘇中、蘇北地區(qū)和全省多系統(tǒng)的平均耦合協(xié)調度。由圖4可知，在空間維度上，蘇南、蘇中和蘇北城市群多系統(tǒng)的平均耦合協(xié)調度依次降低，且差值明顯。全省多系統(tǒng)耦合協(xié)調度的均值基本與蘇中地區(qū)持平，這說明蘇北地區(qū)落后的多系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展充分抵消了蘇南地區(qū)的發(fā)展優(yōu)勢，對全省的耦合協(xié)調發(fā)展產生了不可忽視的不利影響，之后有關政府應充分重視蘇北地區(qū)的發(fā)展問題，加強蘇北與蘇中、蘇南地區(qū)的經濟交流與產業(yè)互助，提高地域之間發(fā)展的均衡性。在時間維度上，全省的平均耦合協(xié)調度，呈微弱上升趨勢，2015—2017年江蘇省13地級市的平均耦合協(xié)調度從0.637提高至0.649，盡管2018年、2019年略有下降，但耦合協(xié)調發(fā)展等級保持不變，仍為初級協(xié)調發(fā)展水平。這說明江蘇省13地級市各系統(tǒng)之間正處于協(xié)調發(fā)展階段，存在相互促進、良性協(xié)調耦合的發(fā)展態(tài)勢，但因不同城市的發(fā)展基礎差距較大，城市間異質性較為明顯。

圖4 江蘇省及分區(qū)域城市的平均耦合協(xié)調發(fā)展水平（2015—2019年）

江蘇省城市層面能源、經濟、環(huán)境、社會多系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展也存在明顯差異，如表7所示。蘇南的鎮(zhèn)江、蘇北的連云港和徐州在2015—2019年耦合協(xié)調發(fā)展水平起伏較大，在初級協(xié)調發(fā)展狀態(tài)和勉強協(xié)調發(fā)展狀態(tài)之間波動。結合前文計算得到的系統(tǒng)功效指數，徐州和連云港的能源、經濟、社會功效指數，以及鎮(zhèn)江的能源、經濟功效指數均低于0.3，表明上述三個城市近年來經濟發(fā)展嚴重不足，當地政府應充分發(fā)掘經濟新增長潛力，以經濟增長和產業(yè)轉型帶動能源和社會的發(fā)展。位于蘇南地區(qū)的南京、蘇州，蘇中地區(qū)的南通，蘇北地區(qū)的宿遷這四個城市耦合協(xié)調發(fā)展水平呈現(xiàn)出逐年改善的特征。其中，蘇州的多系統(tǒng)耦合協(xié)調度在2017年突破了0.8，正式邁入良好協(xié)調發(fā)展階段；南京于2017年進入中級協(xié)調發(fā)展階段，但結合前文分析可知南京的環(huán)境系統(tǒng)功效指數較低（不足0.5），說明南京雖然經濟社會發(fā)展的動力較為充沛，實現(xiàn)了持續(xù)增長，但未來當地政府應更多地關注發(fā)展的低碳化，更大力度地促進當地工業(yè)轉型；南通地處蘇中，近年來經濟發(fā)展迅速，多系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展極其接近中級協(xié)調發(fā)展階段，從南通各子系統(tǒng)功效和二元系統(tǒng)耦合協(xié)調發(fā)展上看，其耦合協(xié)調程度上升較快的主要原因是四個子系統(tǒng)呈現(xiàn)同步增長的發(fā)展態(tài)勢，且二元系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展都處于相對較高水平（均超過了0.75）；宿遷作為江蘇省經濟發(fā)展水平最低的城市，其耦合協(xié)調度也為全省最低，雖呈現(xiàn)逐年改善的態(tài)勢，但依然處于勉強協(xié)調發(fā)展階段，因此未來提升空間巨大，建議宿遷后續(xù)充分利用周邊城市賦能，以質量發(fā)展帶動總量發(fā)展。綜上，江蘇省各城市因其自身經濟基礎和發(fā)展起步時間的差異，要想建設“優(yōu)勢互補、高質量發(fā)展”的區(qū)域經濟布局，需要在“十四五時期”因地制宜、有序規(guī)劃各城市能源、經濟、環(huán)境、社會系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的相應政策，實現(xiàn)區(qū)域經濟高質量發(fā)展。

表7 江蘇省城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調度值（2015—2019年）

四、結論與政策建議

基于多系統(tǒng)耦合協(xié)調理論，本文建立了較適宜的能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展的指標體系，在此基礎上采用熵值賦權法計算了單系統(tǒng)功效指數，并從“存量”和“增量”兩個維度分析系統(tǒng)功效貢獻指數，最后構建耦合協(xié)調度模型測算了2015—2019年江蘇省13個地級市能源—經濟—環(huán)境—社會中二元系統(tǒng)與多元系統(tǒng)的耦合協(xié)調度，并對其時空動態(tài)演化和區(qū)域差異進行了分析，得出的主要結論如下：

首先，從整體來看，江蘇省能源和環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展相對較優(yōu)，社會系統(tǒng)發(fā)展相對滯后且不均衡。存量資源對能源和環(huán)境的發(fā)展貢獻較大，增量資源對部分城市的經濟發(fā)展貢獻較大，社會子系統(tǒng)的存、增量貢獻隨時間變化表現(xiàn)出較大不確定性。

其次，江蘇省城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展具有明顯的區(qū)域異質性，主要表現(xiàn)為：蘇南地區(qū)城市的耦合協(xié)調度高于蘇中地區(qū)，而蘇中地區(qū)高于蘇北地區(qū)；同時，經濟發(fā)達城市優(yōu)于經濟欠發(fā)達城市。此外，通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，雖然蘇北地區(qū)的低水平發(fā)展已對全省的耦合協(xié)調發(fā)展趨勢產生了一定程度的不利影響，但蘇北城市具有較大的發(fā)展動力和潛力。

再次，從具體城市的發(fā)展來看，蘇州是江蘇省能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展最優(yōu)的城市，達到了良好協(xié)調發(fā)展水平；南京、南通、宿遷等城市耦合協(xié)調發(fā)展水平也呈現(xiàn)出逐年改善的特征；鎮(zhèn)江、蘇州、連云港等城市耦合協(xié)調發(fā)展水平波動較大。

江蘇省是經濟大省，經濟基礎雄厚，但近年來略有發(fā)展減速的跡象。同時，江蘇省也是能源消費大省，部分城市產業(yè)轉型滯后，不利于今后經濟的高質量發(fā)展。此外，江蘇省發(fā)展的不均衡問題顯著，在居民生活水平以及人口增長方面發(fā)展存在問題?；谀壳敖K省能源—經濟—環(huán)境—社會發(fā)展現(xiàn)狀和上述結論，本文提出以下政策建議：

一是從發(fā)展觀念上加強對能源—經濟—環(huán)境—社會發(fā)展的戰(zhàn)略認識。各個城市在制定經濟發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃中，應當轉變部分落后觀念，以往的“通過‘工業(yè)大城’戰(zhàn)略推進經濟發(fā)展”的傳統(tǒng)觀念已經難以匹配當前經濟高質量發(fā)展的步伐，應立足于能源、經濟、環(huán)境和社會多系統(tǒng)耦合協(xié)調理念，根據城市的實際發(fā)展現(xiàn)狀制定規(guī)劃。如蘇南地區(qū)在經濟快速發(fā)展的同時，也要致力于能源利用效率的提高和產業(yè)的低碳化發(fā)展；而經濟相對落后的蘇北地區(qū)謀求發(fā)展，要以環(huán)境和社會的發(fā)展為引導，反哺經濟的發(fā)展。

二是充分重視蘇北地區(qū)的發(fā)展緩滯問題，依托蘇南地區(qū)高新技術產業(yè)的迅速發(fā)展，加強省內城市經濟交流與產業(yè)互助的力度，重點對落后產能進行針對性的幫扶，咬牙度過艱難的“產業(yè)轉型期”，淘汰掉部分落后的工業(yè)產能，在“新基建”背景下，進一步推動能源、經濟、環(huán)境和社會的耦合協(xié)調轉變，促進蘇北地區(qū)經濟高質量發(fā)展。

三是充分重視社會發(fā)展問題，在經濟水平相對較低的城市，經濟發(fā)展要以提高人民生活水平為第一目標；在經濟相對發(fā)達、居民收入較高的城市，要關注人口低增長甚至負增長問題，積極發(fā)布鼓勵生育政策以及人才引進政策，增強外來人口吸引力，為未來的發(fā)展提供充沛的勞動力支撐。

四是調整能源發(fā)展政策，提升能源效率。江蘇省在能源利用方面尤其是電能利用仍有巨大的提升空間。當前，“雙碳”目標的提出推動電氣化發(fā)展步入新的歷史階段，江蘇作為能源消耗大省，應大力推進各城市的終端電氣化水平，發(fā)展清潔能源，進一步深化落實江蘇省的低碳減排戰(zhàn)略，挖掘碳減排潛力空間，更好地實現(xiàn)能源—經濟—環(huán)境—社會協(xié)調發(fā)展。

本文還存在以下不足：首先，本文在研究城市層面能源—經濟—環(huán)境—社會耦合協(xié)調發(fā)展的動態(tài)演化規(guī)律時，因受數據完整性的限制，所選取的時間窗口2015—2019年范圍有限，未能充分展現(xiàn)城市發(fā)展的長期動態(tài)變化；其次，因篇幅有限，未將江蘇省的發(fā)展情況與長三角、珠三角等其他重要經濟地區(qū)進行詳盡的橫向對比。為此，下一步研究將結合新理論進一步深化模型，拓寬時間長度與研究范圍，并考慮更多因素和隨機性，從而增加結論和建議的可信度。