“双碳”目标下建筑业—区域经济—生态环境协调发展研究*——以河北省为例

肖钦文 陈茜 张涛 何潇蓉

（1. 河北建筑工程学院经济管理学院，河北张家口 075000；2. 华北理工大学管理学院，河北唐山 063210）

1 引言

建筑业作为我国国民经济重要支柱产业，是推动经济社会发展的中坚力量，但长期以来我国建筑业过于依赖资源要素投入与大规模投资拉动发展，建筑业工业化、信息化水平偏低，生产方式粗放、能源资源消耗大、科技创新能力不足等问题严重制约了建筑业的发展，一系列因素综合作用下致使建筑业粗放型发展模式难以为继，迫切需要转型升级。尤其是在我国提出“双碳”（碳达峰碳中和）目标的背景下，建筑业作为我国高碳排放量的行业之一，大量碳排放也影响生态环境建设。基于此，在兼顾建筑业和区域经济稳步发展的同时，还要加强区域生态环境的持续改善，实现建筑业、区域经济、生态环境三大系统间良性互动、协调发展是促进区域高质量发展的重要环节。

近年来，国内学者就建筑业、区域经济、生态环境协调发展的研究已有一定基础，但都主要集中于对建筑业与区域经济、建筑业与生态环境、区域经济与生态环境两两之间的协调发展研究。在建筑业与区域经济方面，戴永安［1］依照省域划分，在2012 年实证研究了建筑业与区域经济增长的耦合协调发展状况；范建双等［2］构建建筑业TFP 增长与区域经济增长的耦合效应模型并展开实证检验，采用灰色关联分析法探究了耦合效应的影响因素；刘晓君等［3］以各省份作为研究单元，运用定量模型测算了各省建筑业与区域经济间的耦合协调程度。在建筑业与生态环境方面，集中于探究建造与运行阶段的生态负荷情况，建筑活动与生态负荷间的量化关系［4］，建筑业与资源环境间的协调发展水平及关系［5-6］。在区域经济与生态环境方面，鲍宜周［7］展开了对农业生态环境与区域经济协调发展机制研究；申彩婷［8］构建西北少数民族地区经济、资源和环境协调发展状况评价指标体系，对西北少数民族地区2009—2018 年经济、资源和环境协调发展度进行定量研究；李健等［9］结合MFA 方法和脱钩模型全面分析了京津冀地区生态环境的动态发展。

综上表明，现有研究中针对建筑业、区域经济、生态环境的协调发展研究多集中于两两分析，缺乏三大系统的综合研究，且主要依据某一地域内某时间段的截面数据开展实证分析研究，对其未来趋势预测和影响因素剖析较为匮乏。为此，本文以河北省为例，选取2010—2019 年间三大系统的指标数据展开研究，在分析三大系统协调发展基础上，进一步借助灰色预测模型对未来协调发展趋势进行预测，最后采用灰色关联分析法探寻影响耦合协调发展的因素，以期为相关部门制定建筑业、区域经济和生态环境协调发展策略提供参考，同时也为其他省域提供借鉴。

2 建筑业—区域经济—生态环境的作用机理

建筑业—区域经济—生态环境是一个具有多重关联、内容广泛、结构复杂的动态复合系统，系统间各要素既相互促进，又互相制约。本文对三大系统间协调关系开展研究，探究系统间作用机制，不仅有助于推动三大系统协调关系、持续健康发展，还能进一步探寻建筑业绿色低碳发展新路径，实现“双碳”目标。建筑业、区域经济与生态环境三大系统间相互作用机理如图1 所示。

图1 建筑业—区域经济—生态环境相互作用机理

生态环境是建筑业扩张和区域经济发展的物质基础。自然资源丰富、生态环境优越的地区其产业发展愈快，社会文明程度愈高，经济实力愈强。建筑业作为高耗能行业，对自然资源和能源需求量大，使得建筑业对生态环境拥有高度依赖性，但在经济高速发展和建筑业扩张的同时也带来了难以逆转的生态环境危机。因此，在改善生态环境的过程中，会一定程度减缓建筑业与社会经济的发展速度。

区域经济是保护生态环境和促进建筑业发展的支撑保障。一方面，区域经济发展可以为生态环境保护提供雄厚的资金来源，注入先进技术，加大环境改善投入力度，还能促使发展模式由粗放型向高质量转变，改善和淘汰高能耗高污染行业，发展资源能耗低、科技含量高的高新技术产业，从而减少生态环境的承载力度，提高生态环境质量。另一方面，区域经济发展为建筑业提供了充足资金保障，促进建筑业的持续扩充发展，激发整个建筑行业市场活力。

建筑业的绿色发展是协调区域经济与生态环境的重要纽带。一方面，建筑业作为国民经济发展的支柱性产业之一，对国家经济的发展起着重要促进作用，建筑业依据自身涉及范围广、关联性强等特点，不仅带动建筑业附带产业的蓬勃发展，还在解决就业、增加财税收入等方面推动着区域经济向好发展。另一方面，高能耗、高污染的资源密集型和劳动力密集型建筑业还对生态环境造成了巨大压力。

因此，要促进建筑业—区域经济—生态环境的高质量协调发展，不仅要改变建筑业现有的发展模式，探寻绿色低碳发展路径，还要协调好建筑业与经济发展的相互关系，做到双方相互推动，加速我国经济由高速度发展向高质量发展转变的进程。

3 研究设计

3.1 指标体系构建

3.1.1 指标建立与关键指标说明

建筑业、区域经济、生态环境作为3 个高度独立的系统，拥有显著的自身特点，研究三者之间的协调发展，需要考虑众多要素。在借鉴以往学者相关研究的基础之上［1-3，8-14］，综合考虑河北省域发展现状和优势特色，严格遵循客观性、科学性、代表性和可获得性的指标选取原则，从建筑业的发展规模、行业效益、发展潜力，区域经济的经济规模、经济结构、经济效益和生态环境的能源消耗、环境污染、生态治理9个准则层中选取37 个二级指标，建立建筑业—区域经济—生态环境协调发展评价指标体系（见表1）。在选取的37 个指标中，建筑业碳排放量需要进行略微复杂的计算，其余36 个指标均查阅统计资料即可获取。

表1 建筑业—区域经济—生态环境评价指标体系及其权重

根据冯博等的观点，建筑业碳排放分为直接碳排放和间接碳排放［15］。其中，直接碳排放为建筑业直接能源消耗，本文将原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、煤炭、焦炭、天然气、电力和热力11类能源作为直接碳排放统计对象；间接碳排放为建筑材料消耗所产生的碳排放，因此，选择建筑行业消耗的钢材、铝材、玻璃、水泥、木材5 种建筑材料作为间接碳排放测算基数。区域建筑业碳排放测算模型如下：

式中，C 为建筑业碳排放总量；Ci为建筑业直接碳排放量；Cd为建筑业间接碳排放量；Fi为第i 类能源实际消耗量；αi为第i 类能源的碳排放系数；Nj为第j类材料的消耗量；βj为第j 类材料的二氧化碳排放系数；θj为第j 类建筑材料的回收系数。

其中建筑材料的二氧化碳排放系数为：水泥0.815 kg/kg、钢材1.789 kg/kg、玻璃0.966 kg/kg、木材-842.8 kg/m3、铝材2.6 kg/kg；建筑材料的回收系数为钢材0.8，铝材0.85。

3.1.2 数据来源及处理

（1）数据来源

本文从中国建筑业统计年鉴、中国城市统计年鉴、河北省经济年鉴、河北省统计年鉴、河北省统计局和国家统计局官网等获得河北省2010—2019 年建筑业、区域经济、生态环境相关数据。由于2010 年前的部分数据缺失，2020 年的数据尚未完全公布，故只选取了2010—2019 年10 年间的数据。

（2）数据处理

由于指标众多且数据单位不一致，为消除量纲影响，本文采用极值法进行数据标准化处理。极值法计算后指标数值将集中于0～1 之间，为避免计算熵值过程中对数运算无意义，还需对标准化处理后的数据进行非负化处理。

正向、逆向指标标准化处理公式为：

式中，Mj为Xij最大值；mj为Xij最小值。

标准化处理后的数据非负化处理公式为：

3.2 研究方法

3.2.1 熵值法熵值法作为一种客观赋权方法，能够根据来源的客观数据确定各指标权重，在一定程度上能够避免人为因素影响，保证结果更加客观准确，具体步骤如下：

指标比重交换：

式中，Zij为第j 项评价指标中第i 个样本值所占比重；Kj为信息熵值；Bj为信息效用值；Uj为熵权系数。i 表示年份序列，i＝1，2，…，m；j 表示指标数量，j＝1，2，…，n。

3.2.2 耦合协调度模型

耦合最早来源于物理学，即2 个及以上系统间在良性互动过程中的协调发展现象［16］，可以表示各系统间或各要素间相互作用程度。采用耦合协调度模型探究建筑业、区域经济、生态环境协调发展程度的高低具有较强适切性。本文基于耦合协调度模型，测算三大系统间的耦合协调发展水平，具体公式如下：

子系统耦合度计算：

式中，D 为系统耦合协调度；C 为系统耦合度；T 为综合协调度；w1，w2，w3分别为建筑业、区域经济和生态环境的综合发展水平指数；μ1，μ2，μ3为特定系数，本文认为3 个子系统具有同等重要性，因此μ1，μ2，μ3均取值1/3。

为更直观地了解河北省建筑业、区域经济、生态环境三者间的耦合协调发展状况，本文借鉴廖重斌［17］的协调度等级划分标准，对河北省建筑业、区域经济、生态环境耦合协调发展等级进行划分，见表2。

表2 耦合协调发展等级标准

3.2.3 灰色预测模型

灰色预测模型GM（1，1）是一种常见的时间序列预测模型，广泛用于不确定性、小样本数据的系统性预测。本文采用灰色预测模型预测2020—2029 年建筑业—区域经济—生态环境三系统的耦合协调度，分析三大系统在何时达到良好协调阶段，以更好地制定出应对策略。具体公式如下：

灰色预测模型：

式中，a 表示时间，年份；X^（1）（a＋1）为累加后新的序列X（1）在t＋1 时刻的计算值；X^（0）（a＋1）为原始序列X（0）在t＋1 时刻的预测值；b，c 分别为为发展系数和灰色作用量。

后验差检验，检验预测值是否可行：

式中，q1为原始数据列的标准差；q2为残差数据列的标准差。P 为后验差比值，P 越小表示拟合程度越高，预测值越精确。

3.2.4 灰色关联分析法

本文采用灰色关联分析法计算建筑业—区域经济—生态环境耦合协调度影响因素，关联系数计算公式如下［18］：

式中，ωi（k）为第k 个时刻Xi与X0的相对差值；ρ 是分辨系数，取值为0.5；在此处将三系统的耦合协调度作为参考曲线X0，10 个影响因素指标数列为Xi。

4 实证分析

4.1 综合发展水平分析

2010—2019 年河北省建筑业、区域经济、生态环境3 个子系统综合发展水平如图2 所示。总体来看，区域经济发展水平波动最大，样本年间大致呈现出直线式上升趋势，生态环境发展水平及建筑业发展水平的波动范围紧随其后。

图2 2010—2019 年河北省建筑业—区域经济—生态环境发展趋势

建筑业在2010—2012 年呈现出增长态势，其中以建筑业总产值和建筑企业签订合同总额最为明显，分别增加了1 632.56 亿元和2 842.51 亿元，2012—2018 年建筑业发展水平指数（w1）呈现出“V”型变化态势，在2016 年出现低谷，这一年建筑业生产总值、从业人数、劳动生产率都出现了不同程度的降低。2018 年后建筑业发展水平有所提高，随着新型基础设施大面积建设，建筑业也迎来了新一轮的发展，但受到环境规制影响，建筑业的发展速度相对较缓。

2010—2019 年河北省区域经济的发展呈现出爆发式增长，区域经济发展水平指数（w2）由2010 年的0.144 9 跃升至2019 年的0.839 2，其中地区生产总值、全社会固定资产投资、人均GDP 等增长最为显著，分别增长了14 710 亿元、22 487 亿元、21 040元，年增长率分别达到了7.21%，14.91%和8.31%。

生态环境发展水平在2010—2011 年出现了断崖式下滑，生态环境发展水平指数（w3）由0.689 9 降至0.297 6，降幅达到了132%，以工业固废综合利用率和垃圾处理率最为突出，但在随后的2011—2019年，生态环境发展水平出现了陡然式的增长，虽然能源消耗和碳排放在持续增长，但绿地公园建设、工业固废综合利用率等也明显增加，远超过能源消耗和碳排放增长效率。

对比图2 中三大系统的发展水平可以明显看出，在2010—2012 年，生态环境处在领先位置，随着作为国民经济支柱性产业建筑业投资额的增加、新型技术的引进等建筑业得到了蓬勃发展，建筑业发展水平在2012—2013 年跃居三大系统的领先位置，随后在2012—2019 年，伴随着科学发展观的落实，以及“绿水青山就是金山银山”理念的提出，绿色可持续发展成为各行业的发展基调，生态环境的发展水平跃至三大系统的领先位置。

4.2 耦合协调度分析

2010—2019 年河北省建筑业—区域经济—生态环境的耦合协调度见表3。

表3 2010—2019 年河北省建筑业—区域经济—生态环境耦合协调发展水平

其中在2010—2011 年，由轻度失调降至中度失调阶段，随后再次进入轻度失调，且持续维持到2015 年年末，随即在2016 年进入濒临失调阶段。

总体上，在样本年间三大系统的耦合协调发展水平由最低的0.299 4 上升至0.496 8，增幅非常明显，且大致呈现出逐年平稳增长态势，系统间协调发展水平不断提升，相互影响作用也逐渐提高，但却仍处于濒临失调阶段，距优质协调发展差距明显。因此，三大系统间的协调发展存在广阔的上升空间，亟须进一步提高其协调发展程度。

2010—2015 年，河北省建筑业—区域经济—生态环境协调发展一直处于萌芽阶段，虽在2016 年出现了跨越式发展，步入起步阶段，但经过4 年的发展，截至2019 年三大系统的耦合协调度依旧停滞于起步阶段，距高质量发展还有较大差距，为此，急需探索三大系统协同作用机理，探究建筑业—区域经济—生态环境协调发展的新业态、新模式，探寻河北省建筑业绿色低碳化发展新路径，旨在早日实现“双碳”目标，完成经济发展由高速度向高质量转变。

4.3 预测结果分析

为进一步探寻河北省建筑业—区域经济—生态环境耦合协调度的演进趋势，本文以三大系统2010—2019 年的耦合协调度（D）作为原始数据，引进灰色预测模型GM（1，1）展开测算，结果见表4。

表4 2020—2029 年耦合协调度预测值

在基于灰色预测模型测算耦合协调度过程中，为确保模型的适用性和预测值的精确性，对模型开展了后验差检验，发现后验差比值P＝0.048 3＜0.35，小误差概率p＝1.000＞0.95，表明模型精度等级好，有较高精度，相对误差值最大值0.075＜0.1，拟合效果达到较高要求。总体上预测值较为客观准确。

通过预测值发现，在2020—2029 年，河北省建筑业—区域经济—生态环境耦合协调度仍保持小幅度持续增长趋势，且在2028 年达到0.826，进入良好协调阶段。耦合协调度虽逐步向好发展，协调程度也在持续提高，但整个发展速度仍相对缓慢，要实现河北省建筑业—区域经济—生态环境的稳步优质协调发展，还需找到阻碍三者间协调发展的关键性因素，探寻突破点，以达到三大系统互利共赢，实现绿色低碳高质量发展。

4.4 影响因素分析

为进一步探究河北省建筑业—区域经济—生态环境协调发展的影响因素，本文拟构建影响因素模型。通过借鉴以往学者观点［19-22］，结合河北省的区域发展特点，从经济环境、技术水平、政策支持、环境污染、生态治理5 个方面选取了9 个指标，收集了河北省2010—2019 年的相关数据展开影响因素分析。

依据灰色关联分析法，将建筑业—区域经济—生态环境耦合协调度作为参考序列，测算出影响因素结果见表5。在所选9 项指标中，影响因素指标高于关联度均值的分别是地区生产总值、绿地面积、地区生产总值能耗、劳动生产率和工业固废综合利用率。其中地区生产总值关联度最高，为0.960，表明地区生产总值对三大系统的协调发展最为密切，呈现出高度正相关关系。地区生产总值不仅是区域经济发展的重要体现之一，还为建筑业发展、生态环境治理提供了雄厚的资金来源。绿地面积和工业固废综合利用率的关联度为0.953，0.898，分别位列第2、第5 位，可见生态建设也密切关系着三大系统协调发展。在“绿水青山就是金山银山”理念和“双碳”目标提出后，大力改善生态环境，坚持绿色发展的观念深入各行业，绿色低碳发展成为主旋律。地区生产总值能耗、劳动生产率的关联度为0.936，0.916，分别排列第3 和第4 位。作为建筑业的重要指标之一，地区生产总值能耗和劳动生产率对三大系统协调发展的作用不容小觑，地区能源的消耗虽然在一定程度上促进了区域经济的发展，但产生的废弃物排放对生态环境的危害远高于其经济效益，因此转变发展方式，探寻建筑业绿色低碳发展新路径迫在眉睫，这也是促进建筑业—区域经济—生态环境耦合高质量协调发展的重要一环。

表5 建筑业—区域经济—生态环境协调度影响因素关联度

5 研究结论及发展建议

5.1 结论

本文综合考虑河北省建筑业、区域经济、生态环境的发展现状和区域优势特色，从建筑业的发展规模、行业效益、发展潜力，区域经济的经济规模、经济结构、经济效益和生态环境的能源消耗、环境污染、生态治理9 个维度选取了37 个二级指标，构建耦合协调度模型，利用河北省2010—2019 年数据开展实证分析。结合灰色预测模型GM（1，1）预测河北省建筑业—区域经济—生态环境未来10 年内的耦合协调度发展趋势，并借助灰色关联模型深入剖析影响河北省建筑业—区域经济—生态环境耦合协调发展的因素。具体研究结论如下：第一，在三大系统协调发展方面，尽管建筑业、区域经济、生态环境的协调发展程度逐年稳步增长，但增长速度缓慢，仍处在失调水平和起步阶段；第二，在预测分析结果方面，按照目前三大系统的协调发展速度，预计在2028 年进入良好协调水平和成熟耦合阶段；第三，在协调发展的影响因素方面，地区生产总值、绿地面积、地区生产总值能耗、劳动生产率、工业固废综合利用率与三大系统耦合协调度关联度较高。

通过耦合协调度影响因素分析发现，要实现河北省建筑业—区域经济—生态环境高质量协调发展，急需探寻建筑业绿色低碳发展新路径，坚持传统产业绿色改造和绿色新产业培育双举并行，促进地区经济高质量发展，以及瞄准“双碳”目标，持续推进生态环境建设，以打造出集“产业持续转型、经济持续增长、生态持续改善”于一体的“新模式、新业态、新增长极”的协调发展新体系，实现河北省建筑业—区域经济—生态环境高质量协调发展和“双碳”目标。

5.2 发展建议

5.2.1 探寻建筑业绿色低碳发展新路径

建筑业全面实行绿色低碳建造。首先，积极推进装配式、被动式超低能耗、近零能耗、低碳、零碳等高节能低碳排放的绿色建筑规模化；其次，统筹绿色建材生产与应用全生命周期、全产业链的节能减排，促进绿色产业链的发展与完善；再次，构建绿色低碳建造体系，引入智能建造产品与技术，实现智慧建造；最后，还要善于创新，利用创新技术手段，将新能源转换为可以储存利用的能量，打造产能建筑。

5.2.2 坚持传统产业绿色改造和绿色新产业培育双举并行

继续坚持创新驱动发展战略，发展绿色经济。首先，对传统产业实行绿色化改造，一方面加大科技投入，研发绿色技术；另一方面制定严格措施，实行强制性的行业节能减排规范。其次，着力培养绿色新产业和高新技术产业，激发绿色技术的创新能力和绿色经济的市场活力，强化政、产、学、研、媒的合作深化，打造绿色创新能力体系。最后，借助数字经济的发展，赋予农业、制造业、服务业新的绿色元素，培育全面的绿色低碳、可持续发展新模式，深化区域经济发展内涵，促进地区经济高质量发展。

5.2.3 瞄准“双碳”目标，持续推进生态环境建设

要持续推进生态文明和人居环境建设，以实现“双碳”目标为出发点，打好节能减排攻坚战。首先，加大生态环境建设的资金投入，推动技术创新，更好服务于环境治理和生态建设；其次，强化生态环境机制建设，做好规划，制定出符合本省特点、可实施的生态环境保护方案；最后，统筹全局，建立包括广泛利益相关者共同参与的生态建设联盟，动员全体人员参与生态环境建设。