新疆地区能源—经济—环境系统耦合协调发展研究

摘要：中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，经济高质量发展的关键是实现能源、经济和环境的协调发展。本文构建了三个维度，24个指标的评价体系，采用熵值法计算三系统各指标权重，并引入了耦合协调度模型对三者之间的协调状况进行了定量分析。研究结果表明：新疆地区的经济系统发展水平大体呈上升态势，而能源和环境系统发展水平整体呈下降趋势；新疆地区三元系统耦合度较好，几乎都在0.7以上，2017年以来能够达到0.8以上，这表明三个系统关系密切；10年间，新疆地区的耦合协调度由勉强协调调整到初级协调。

关键词：能源—经济—环境系统；耦合协调度；新疆；协调发展

中图分类号：F2文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.24.014

0引言

党的十九大报告指出“中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段”如何实现经济高效率、绿色可持续发展是当今世界关注的重点问题。新疆地区的经济、能源和环境三者之间相互影响，该地区经济以第二产业为主，其第二产业的发展离不开化石能源的消耗，大量化石能源的消耗所产生的污染又对环境造成了严重的负面影响，而环境的破坏阻碍了经济的高质量发展。因此，为了实现经济的绿色可持续发展，需要推动能源、经济和环境协调发展。

新疆作为中国西部地区的一个重要省份和国家“一带一路”建设中向西发展的前沿地区，新疆对中国西部地区的发展和向西开放有着举足轻重的重要作用。因此，本文以新疆为研究对象，对其能源、经济和环境的耦合协调发展进行研究，以期为新疆地区经济的可持续性高质量发展做出贡献。

学者对能源、经济和环境的研究从很早以前就已经开始，1995年美国学者Grossman和Krueger提出著名的环境库兹涅茨曲线（EKC）；Weizscker等提出的脱钩假说。此后，人们在研究中发现现实情况受更多系统的相互影响，针对能源—经济—环境（3E）系统的研究也随之兴起。在对3E系统的研究上，吕连宏等人指出，能源、与能源消费相关的环境功能、经济是一个复合系统，三者相互影响，具有动态相关性；苏静等人将空间计量方法和参数核密度分布相结合，对3E系统协调度的动态演进趋势和地理空间分布特征进行了分析；逯进对系统耦合机制进行了全面的解析，并在此基础上构建了能源—经济—环境耦合模型，从时空两个维度对区域三系统交互关系的变化特征以及差异做出了全面讨论。在对区域系统协调度的研究方面，陈丹临使用层次分析法测算了长三角地区在开放环境下的3E系统协调度水平；张黎鸣等人在现有耦合理论的基础上，构建了耦合协调度模型，对河南省2005—2014年间3E系统的协调发展水平进行了定量分析。通过对已有文献的查阅，发现没有针对新疆地区能源—经济—环境三元系统的研究，本文参考已有研究，建立了耦合协调度模型，计算出新疆地区能源—经济—环境三元系统的耦合协调发展水平，以期为新疆地区的高质量发展道路提供决策参考。

1研究设计

1.1指标选取

本文在参考曹成龙，李国柱等人的研究的基础上，结合新疆省的实际情况，选取了能够反应新疆地区能源、经济和环境特点的24个评价指标，其中包括13个正向指标（数值越大越先进），9个逆向指标（数值越大越落后），具体如表1所示。

1.2指标赋权

指标赋权方法包括主观赋权法和客观赋权法两大类，主观赋权法包括专家咨询法、层次分析法等；客观赋权法包括熵值法、离差法等。参考其他学者的研究，本文采用熵值法来对指标进行赋权。熵值法能够客观地反映选取指标在评价系统中起的作用大小，常用于多因素的综合评价。具体的赋值过程如下。

（1）原始数据标准化处理。

设有n个年份，m项指标，Xij为新疆地区第i年的第j个指标，用极值法对指标进行标准化处理，其标准化值为Yij，对数据进行如下处理。

对正向指标进行处理：Yij=Xij-YminXmaxXmin（1）

对逆向指标进行处理：Yij=Xmax-XijXmaxXmin（2）

（2）用熵值法确定各项指标的权重。

第一步，计算第j项指标下，第i年的特征比重：

Pij=Yijni=1Yij（3）

第二步，計算第j项指标的熵值：

Ej=-11nnni=1Pij1nPij，0≤Ej≤1（4）

第三步，计算第j项评价指标的权重ωj为：

ωj=1-Ejnj=1（1-Ej）（5）

其中，ωij为系统i的第j项指标的权重，ωij越大这项指标对该子系统的影响越大。

（3）利用各项指标的权重计算子系统的评价指数。

第i年系统的评价指数：

Si=mj=1ωjYij（6）

1.3耦合协调度模型

记能源、经济、环境三个子系统的评价指数为X1，X2，X3，在参考刘波等，王成等成果的基础上，结合本研究的实际情况，构建能源、经济和环境系统耦合测度模型C为：

C=3×3X1×X2×X3X1+X2+X3（7）

式中，C为耦合协调度；X1为能源系统的评价指数，X2为经济系统的评价指数，X3为环境系统的评价指数。其中，C的取值范围为[0，1]，C的大小由三个系统的评价指数决定，C的值越大，各子系统之间耦合度越高，说明能源、经济、环境系统之间相互影响、相互作用越强烈，当C等于0时，表示三个子系统之间无关且向无序发展；当C等于1时，表示各系统实现良性共振耦合且趋向新的有序结构。参考王林钰等，不同取值的C所对应的耦合阶段如表2。

耦合度虽可以反映能源、经济、环境三大系统之间相互作用程度的强弱，但无法反应各系统相互作用中良性耦合程度的大小和协调状况的好坏。为解决此问题，本文在耦合度模型的基础上建立了耦合协调度模型，耦合协调度D计算公式如下：

D=U×C（8）

其中，U=αX1+βX2+γX3；D表示新疆地区三元系统的耦合协调度；此外，本文令α=β=γ=13，认为在新疆三元综合系统中，能源、经济、环境同等重要。D的取值范围为（0，1]，D越大，系统良性耦合关系越强，协调状况越好。参考张光晨等，耦合协调度的划分标准见表3。

1.4数据来源

本文数据主要来源于2009—2020年《新疆统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国能源统计年鉴》及地方统计公报。

2实证分析

2.1能源—经济—环境指标体系赋权

將收集到的数据用公式（1）—（5）计算，得到指标体系的赋权结果如表4。

2.2能源、经济、环境子系统评价指数

利用上文求得的指标权重，用公式（6）进一步求出三个子系统的评价指数如表5，并作折线图如图1以便分析。

从表5和图1可以看出2009—2019年新疆地区能源和环境子系统的评价指数中间有波动，整体呈现下降趋势；经济子系统上涨趋势明显。为了进一步了解三个子系统之间的相互影响，下面对能源、经济、环境的耦合度和耦合协调度进行测算。

2.3三元系统耦合协调发展分析

用公式（7）计算出2009—2019年新疆地区三元系统耦合度C，如表6所示。

由表6可知，2009—2019年新疆地区三元系统耦合度除了2009年以外都在0.7以上；2010—2019年之间，耦合度有轻微的波动；2017—2019年新疆地区三元系统的耦合度都在0.8以上。以上结果可以表明，新疆地区能源—经济—环境三元系统间耦合较好，能源、经济、环境系统之间关系密切，相互影响较深。

用公式（8）计算出2009—2019年新疆读取三元系统耦合协调度D，如表7所示。

由表7可知，2009—2019年新疆三元系统耦合协调度在（0.5，0.7）；2009—2015年在（0.5，0.6）之间，为勉强协调发展水平；以2016年为分界点，之后几年耦合协调度在（0.6，0.7）之间，三元系统的耦合协调水平由勉强协调发展水平调整为初级协调水平。

3结论与政策建议

为了促进新疆地区经济的高质量协调发展，本文构建了评价指标体系，在此基础上，用熵值法分别计算了三个系统的评价指数，对三个系统的发展情况进行了分析，并利用耦合协调度模型测算了2009—2019年新疆地区能源—经济—环境三元系统的耦合协调度，并进行了分析，得出以下结论：

从单个系统的发展来看，新疆地区经济系统发展相对较优，能源和环境系统发展相对滞后。从测算出的能源—经济—环境三元系统的耦合协调度来看，新疆地区大部分都在勉强协调和初级协调水平之间波动，新疆是能源大省，经济的发展也主要依赖于能源产业，重工业的快速发展使得环境问题更加严峻。在“双碳”目标背景下，经济的高质量发展除了要注重经济增长的速度，也要注重环境保护，对污染环境的行为管制、约束。基于上述的研究结论和目前新疆地区能源、经济和环境的发展现状，本文提出以下建议：

一是需要调整能源发展政策，增加清洁能源的利用。2018年，新疆地区能源消耗比例为：煤炭67.3%、石油12.5%、天然气7.9%、水电风电太阳能等12.3%，可以看出新疆地区目前的能源消耗仍以化石燃料为主，清洁能源的利用方面有很大的提升空间。为了实现“双碳”目标，新疆应大力发展清洁能源，减少化石燃料的使用，进一步深化落实低碳减排战略，更好地实现能源、经济和环境协调发展。

二是充分重视社会发展问题，在经济水平较高的城市，关注人口低增长的问题，积极发布鼓励生育政策和人才引进政策，留住本地人才并吸引外来人口，为经济发展提供劳动力支撑；在经济相对落后的城市，经济的发展要以提高人民生活水平为目标。

三是优化新疆的产业结构。2019年，新疆地区第一产业占比为13.1%、第二产业占比35.3%、第三产业占比51.1%，可以看出新疆地区第二、三产业占比较高。因此，新疆应在如今的基础上进一步优化产业结构，持续降低第二产业的比例，减少因第二产业占比较高带来的工业污染和能源消耗，以解决环境评价指数下降的问题，同时也可以实现经济的高质量发展。

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作者简介：王欢（1997-），女，四川眉山人，硕士研究生，主要研究方向为能源经济环境模型。