山东省3E系统协调度评价模型研究

王莹莹　孟令辉　耿英杰　魏森

[摘 要]能源系統与经济系统存在着相互影响、相互制约的发展关系， 通过构建能源—经济—环境（3E）综合评价指标体系，结合灰色关联分析，计算山东省3E系统发展水平，建立起山东省3E系统协调度评价模型，定量分析山东省能源—经济协调发展演进规律。结果表明，山东省各子系统协调度高，能源和经济子系统发展水平高于环境发展子系统，综合协调度低。通过实证研究证明该模型能够定量化的表达3E系统协调发展状况， 从而为3E系统协调发展策略的制定与选择提供决策依据。

[关键词]3E系统；协调度；评价模型

[中图分类号]F206 [文献标识码] A [文章编号] 1009 — 2234（2013）08 — 0075 — 03

鉴于能源与经济发展存在相互影响、相互制约的内在联系，世界各国政府、研究机构以及专家学者都深刻的认识到将能源、经济、环境三者联系起来，作为一个统一的整体，通过建立能源（Energy）、经济（Economy）、环境（Environment）3E 系统研究框架体系来分析三者内部以及三者之间的发展规律与内在关系。

1 3E系统灰色协调度评价模型构建

1.1 建立多层次指标体系

对一个大型复杂系统来说，系统具有多层次和多属性的特点，因此需要建立一个递阶的层次结构图。〔1〕所谓递阶层次结构就是把复杂事物分解为称之元素的各个组成部分，并按不同属性分成若干组成以不同层次。本文的评价指标体系的建立参考国内外 3E 系统及可持续发展研究的相关成果，设计的 3E 系统协调度评价指标体系如下表所示。根据针对性原则、简明性原则、区域性原则和动态与静态相结合的原则确定3E系统协调度评价指标，其中有星号的表示成本型指标。

表1 3E系统协调度评价指标体系

1.2 指标值的规范化

由于指标按其自身的内涵可以分为：效益型、成本型和适中型。〔2〕为了解决指标之间不可公度和数值上相差悬殊的问题，针对不同类型的指标采用不同的规范化方法，将其规范化为隶属于〔0，1〕区间的极大型指标。指标值的规范化所必须遵循的一个基本原则，是对每个指标来说，对象全体在规范化前后次序不变，即满足保序性条件。

下面列出指标值规范化的公式，设n为评价年数，m为指标数，yij为第i个对象的第j个指标值，并记zij为yij的规范化指标值，Jk（k=1，2，3）分别为效益型、成本型和适中型指标的下标集。

进行规范化处理后得到如下矩阵：

1.3 确定指标权重

权重的确定方法有主观赋权法和客观赋权法，为避免主观因素的干扰，采取客观赋权的离差权法。由于离差权法的原理较为简单，在此不再赘述。

1.4 确定各个子系统发展水平E

将经规范化处理后的最优指标集z0=（ z01，z02，…，z0m）作为参考数列，经规范化处理后备方案指标值zij=（zi1，zi2，…，zim）作为被比较数列，则可用下述关联度系数公式分别求得第i个方案第j年与第j年最优指标的关联度系数。

式中？籽为分辨系数。取值的大小可以控制对数据转化的影响。在经济评价中， 在 （0，1） 内取值，意在弱化最大差值的失真影响，一般情况下取0.5。

关联度系数越大，说明该指标越靠近最优指标，发展水平越高。由此可以计算出各个子系统在各年的发展水平。各子系统综合发展水平和综合发展水平计算如

E1表示能源子系统发展水平，用E2、E3表示经济子系统和环境子系统发展水平，计算方法一致。E*表示系统综合发展水平。

1.5确定综合系统协调度

在均匀时间序列1～N上，按照“2.4”中的方法分别计算出在不同时间点上3E系统各自的发展水平及整体发展水平。根据上述数据计算各子系统和系统整体的发展速度，以能源系统为例，计算公式如下：

表示能源系统在时间点t的发展速度；（Ee）t和（Ee）t-1分别表示能源系统在时间点t和t-1的发展水平。用公式（7）计算各子系统发展速度及系统整体发展速度。应用如下公式计算各子系统协调度和系统整体协调度。

式中，Hi为单系统协调度；HS为3E系统协调度。

2 山东省2000年-2010年能源—经济—环境（3E）协调度实证分析

2.1 各子系统发展水平分析

根据上述3E系统灰色协调度评价模型的构建，计算了山东省2000年至2010年的能源—经济—环境协调度。本文数据全部从《2011年山东省统计年鉴》中获得。其中GDP万元能耗标，在统计年鉴中未给出2000年—2004年的数据，所以不进行计算。然后将效益型和成本型指标按公式（1）、（2）、（3）进行标准化处理，得到标准化矩阵。利用离差权法确定指标权重，计算灰色关联度，最后得出各子系统各年发展水平。由于篇幅有限，数据处理过程省略，直接给出各子系统各年发展水平。

由上表的计算结果可以看出，2000年—2010年，山东省三个子系统除能源系统在2005年出现波动之外，其他子系统发展水平都处于上升趋势。其中，能源子系统和经济子系统发展水平增长快于环境子系统的增长。证明山东省在抓经济增长的同时，环境发展有所滞后，与经济的高速发展不协调。

由上表和上图可以看出，能源、经济和环境子系统协调度高，2000年至2005年山东省3E综合协调度发展呈明显下降趋势，2006年略有上升，2008年至2010年综合协调度明显下降。主要原因在于山东省能源系统和经济系统保持较高的发展速度， 并且明显快于 3E 系统整体的发展速度。因此为了解决这一问题， 山东省要一方面适度放慢能源系统和经济系统的发展速度， 另一方面通过节能减排， 减少能源系统和经济系统的污染物排放， 并大力发展环保产业以促进环境系统的修复和向前发展。只有这样才能使能源、经济、环境系统达到和谐统一， 协调发展。

3 结论

从上文的测算与分析可以看出，总体来说目前能源、经济、环境三者处于弱协调状态，综合协调度在处于0.2-0.3。经济增长与环境保护之间以及能源发展与经济增长之间存在一定的矛盾问题，已明显影响到整体协调发展的质量。因此，要对不协调方面加以调节和控制，在不断发现矛盾、解决矛盾的发展过程中寻求最佳组合状态，从而实现整体社会的和谐发展。为此建议从多方面进行积极调控，建立有效的综合决策机制。

〔参 考 文 献〕

〔1〕邓玉勇，杜铭华，雷仲敏.基于能源—经济—环境（3E）系统的模型方法研究综述〔J〕.甘肃社会科学，2006，（03）：209—212.

〔2〕袁建华，等.人口—资源—环境系统分析模型体系〔J〕.系统工程理论与实践.2002，（12）：67—72.

〔3〕赵涛，李煜.能源—经济—环境（3E）系统协调度评价模型研究〔J〕.北京理工大学学报：社会科学版，2008，（02）：11-16.〔责任编辑：王 珍〕