能源—经济—环境耦合协调度研究

汪振双　赵宁　苏昊林��

摘要：以山东省水泥行业为例，对水泥行业的能源、经济和环境可持续性发展问题进行深入研究。首先构建能源、经济和环境可持续发展评价指标体系，然后利用熵权法确定评价指标的权重，对水泥行业的能源、经济和环境发展水平进行计算，并根据耦合发展度模型对水泥行业能源、经济和环境的协调发展程度进行测算。结果显示，2005～2010年山东省水泥行业能源、经济和环境整体耦合协调度呈上升态势，然而能源与经济、能源与环境、经济与环境耦合协调度出现波动。

关键词：能源；经济；环境；耦合协调度；水泥行业

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.02.08

中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：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

水泥行业是国民经济的重要组成部分，水泥混凝土产品是国民经济和社会发展最重要的基础材料。至今为止，尚未发现有其他材料能完全取代其重要位置。近年来，我国水泥行业的从业人数均居于世界首位[1]。然而，水泥混凝土产品属于“三高一低”，即高成本、高污染、高能耗和低附加值，严重依赖石灰石矿山资源，消耗着大量的资源和能源，污染环境，每生产1吨水泥熟料，向大气中排放的CO2约为1吨。水泥行业的发展所面临的能源、经济和环境问题矛盾日益突出。资源方面，水泥行业消耗大量的砂石，资源日益枯竭；能源方面，水泥行业一直是高耗能行业；环境方面，非洁净能源的使用，产生大量的废水、废气和固体废弃物，会导致环境恶化。当前，我国宏观经济调控的质量和水平进一步提高，强调改善发展环境，促进转型升级，大力提倡发展节能环保型循环经济，已成为企业未来发展强弱存亡的关键。由于国家基础设施和城镇化建设的需求，水泥工业在未来较长一段时间内还将保持较高的产能。因此，促进水泥行业能源、经济以及环境之间的协调可持续发展是摆在我们面前的重大战略问题。

1998年，Venkateswaran和Lowitt[2]发表了研究报告“从能源视角看美国的水泥混凝土产业”，从能源消费和能源保护的角度对美国水泥混凝土制造业的发展现状进行了调查，提出了美国水泥行业可持续发展的建议。2003年9月，在英国邓迪大学召开的“水泥科学在可持续发展中的作用”国际研讨会上，Thielen[3]等提出了“水泥生产和使用的可持续发展的贡献”。Deussner[4]对现代水泥生产和水泥行业的可持续发展提出了倡议。Howard和Elaine Coles[5]在研究水泥行业可持续发展中指出，水泥行业可以通过改变它的业务方式来对可持续发展做出响应，进而负起环境保护的社会责任。葛建波[6]利用发展循环经济的技术思路，对水泥行业上下游产业链间的循环模式进行了初步探索。韩仲琦[7]指出应加强水泥行业产业结构调整，淘汰落后产能，实现可持续发展。刘志江[8]对中国水泥行业正面临的资源、环境与社会进步矛盾，指出了当前水泥行业发展必须合理地利用资源，最大限度地降低资源能源消耗，减少污染物排放，满足与社会协调发展的生态要求。赵蔚[9]指出我国水泥行业应提高资源和能源的利用效率，充分利用废弃物，减少或者避免污染物产生，水泥清洁生产技术不仅是防治污染，保护环境的环保措施，而且也是节约能源、降低成本、提高产品质量的经济措施。刘成[10]在归纳国内外水泥行业发展特性的基础上，探讨了我国水泥行业的发展趋势，并重点分析了新疆水泥行业发展的现状和存在的问题，从可持续发展的角度提出了通过实施循环经济推进新疆水泥行业可持续发展的具体战略和政策建议。

可以看出，水泥行业的可持续性发展涉及到能源、经济和环境三个方面。构建能源-经济-环境系统是对可持续发展思想很好的诠释。白华[11]、李善同[12]等从理论的角度研究了区域“经济、资源、环境”复合系统的协调机理，指出资源的配置应满足经济与环境的协调性，实现可持续发展。柯健[13]、李勇[14]等从实证角度出发，对国内资源、环境与经济可持续发展状况进行了研究。本文在资源、能源与环境可持续发展的基础上[15～17]，将水泥行业与资源、经济和环境结合起来综合分析，实证研究山东省水泥行业资源、环境与经济协调度，以期为相关部门更好地引导水泥行业实现可持续性发展提供理论参考和决策支持。

1耦合度测度方法

本文综合考虑能源、经济与环境之间的相互作用机理，借鉴廖重斌[18]提出的协调耦合度计算模型，对水泥行业的能源、资源和环境之间的协调耦合度进行评价研究。

11构建指标体系

从水泥行业的能源、经济和环境视角出发，结合数据选取满足科学性、可操作性、广泛性和完备性的原则，从能源子系统、经济子系统和环境子系统三个方面选取14个指标，构建水泥行业能源-经济-环境耦合协调发展指标体系，如表1所示。

13耦合度模型

利用耦合协调度模型可定量化分析水泥行业能源、经济和环境的协调情况。水泥行业能源、经济和环境三个子系统的综合效益评价函数为：u（x）=∑ni=1aixi，v（y）=∑ni=1biyi和h（z）=∑ni=1cizi。式中，u（x），v（y），h（z）分别表示水泥行业能源、经济和生态环境综合发展水平，ai，bi和ci为指标权重。参照物理学中耦合系数模型，则水泥行业能源、经济和环境耦合度计算模型可表示为：

C=u（x）×v（y）×h（z）u（x）+v（x）+h（z）3313（4）

式中，C为反映经济与生态环境协调发展的重要指标。容易证明，0≤C≤1，当C=0，说明水泥行业能源、经济和环境发展不协调，当C=1，说明水泥行业能源、经济和环境发展呈现最佳协调状态。C值越大说明能源、经济和环境三者越协调，反之，则越不协调。当能源、经济和环境综合发展水平相接近且数值较小的情况下，有可能出现协调度C较高的错误结论。因此，为了真实地反应能源、经济和环境协调发展水平的高低，定义了系统耦合发展度作为度量指标，它综合反映了水泥行业能源、经济和环境三个子系统的耦合作用[20]。

2水泥行业能源-经济-环境耦合关系的实证研究

21数据来源与处理

本文所用指标数据主要来源于《山东统计年鉴》和山东省环境保护厅数据库，所有指标数据均为政府部门公开发表数据，保证了指标数据的权威性与可信性。

由于水泥行业能源、经济和环境三个子系统内以及系统间指标的量纲和对系统的指向不同，此外，为了消除能源、经济和环境三个子系统指标数据间的屏蔽效应和量纲差异，需要对指标数据进行标准化处理：

22结果分析

水泥行业能源、经济和环境三个系统的综合效益函数值、协调度及耦合协调发展度计算结果如表4所示。

221水泥行业综合效益分析

从能源、经济和环境综合效益函数值来看，一方面，水泥行业能源和经济系统呈现出上升的态势。在2005～2010年度间山东省水泥行业能源和经济基本保持同一增长速度稳定增长。另一方面，水泥行业环境系统的发展情况呈现出波动状态，在2007年环境系统效益值最大。在近几年水泥行业消耗能源和发展经济的同时，与水泥行业相关的环境保护并没有得到最优的发展，在降低水泥行业的能源消耗和发展经济的同时，更要关注水泥行业废弃物的排放和对环境的污染，在环境保护能力方面还需要进一步加强，使水泥行业的发展兼顾能源、经济和环境三个方面，实现可持续发展。

222协调度和耦合协调发展度分析

从水泥行业能源、经济和环境三个系统的协调度来看，2005～2010年间水泥行业的能源与经济协调度、能源与环境协调度呈现稳步上升的态势，经济与环境协调度总体上呈上升态势，在2008年和2009年略有下降，而能源、经济和环境协调度在2005～2010年间呈现波动状态，水泥行业2007年的能源、经济和环境协调度最低。相比较能源与经济协调度、能源与环境协调度和能源与环境协调发展度而言，山东省水泥行业能源、经济和环境系统协调度数值较大，在考虑到水泥行业发展的同时，关注了能源和环境的约束作用。

从水泥行业能源、经济和环境三个系统的耦合协调度来看，经济与环境，能源与环境，能源、经济与环境系统的耦合协调度发展态势相同，能源与经济耦合协调度呈现稳步上升的态势。山东省水泥行业能源经济耦合度2005～2010年间为极度失调型；2010年为严重失调型。山东省水泥行业经济与环境耦合度2005～2010年间出现波动，在严重失调型与轻度失调型之间波动。山东省水泥行业能源与环境耦合度2005～2010年间与经济和环境耦合度变化态势相同，在严重失调型与轻度失调型之间波动。2005年山东省水泥行业能源、经济和环境耦合度数值为0172，耦合度等级为严重失调；2005～2010年，耦合度等级为中度失调；2010年为轻度失调。可以看出，山东省水泥行业的发展在保护环境方面加入了投入，只关注“三废”的排放，没有注重行业能源、经济和环境三者协调发展。

3促进水泥行业能源、经济和环境协调发展的建议

31转变生产观念和政府调控

转变传统生产观念，注重水泥生产与社会环境协调发展，加强环境监督和保护，建立适应我国市场经济的新型环境和资源管理机制。大力推动水泥行业的自主创新，制止牺牲生态环境来换取眼前经济利益的粗放式发展，实施相关法律法规保护生态环境，强化人们的环境意识，不断完善和调整水泥行业税收政策。对水泥行业实行差别税收，用政府的税收杠杆，鼓励水泥企业淘汰落后生产工艺和产能。

32发展循环经济，开展清洁生产

水泥行业可持续发展要做到能源、经济和环境的协调发展，发展循环经济，利用工业废弃物和城市生活垃圾。开展清洁生产，将环境保护策略应用于生产过程和产品消费之中，减少“三废”的排放量，控制水泥生产过程中的碳排放。研发水泥产品种类，加大特种水泥的开发，提高水泥强度和质量。通过资源的综合利用，节约原材料和能源，减少对环境的危害性。对水泥行业来说，要严格实行资源回采率控制，杜绝石灰石开采过程中采富弃贫的行为。

33延伸水泥行业产业链，加强管理

要实现水泥行业能源、经济和环境三个方面的可持续发展，还要转变传统的水泥生产和经营理念，有效整合资源，构建水泥行业生态工业园区，建立水泥行业战略联盟，改造和延伸水泥行业的产业链，走集团化发展的道路。此外，应建立合作共赢的经营模式，加强服务创新，实现共赢。企业应该加强管理，树立客户至上的服务理念。采取多样化的服务竞争策略，根据生命周期的原理，将水泥生产分解到水泥产品全生命过程，全面提高水泥行业生产技术和经营管理水平，建立标准化管理体系，为水泥行业可持续发展积累经验。

4结论

水泥行业是一个高污染、高能耗的行业，污染环境，对资源和能源的依赖性强，根据2005～2010年山东省水泥行业的统计数据，从能源、经济和环境三个方面去研究水泥行业的耦合度。倡导绿色经济和低碳经济，增加环保投资，实施相关法律法规保护生态环境，为水泥行业的可持续发展决策提供理论依据和参考意见，做到水泥行业的可持续发展。由于数据获取方面的因素，本文研究的跨度仅为6年，可能会对研究结果产生一定的影响，选取全面指标对水泥行业的能源、经济和环境三者耦合协调度的研究是今后努力的方向。

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（责任编辑：李映果）