基于DPSIR 模型的山西低碳城市建设战略研究*

段 锦

（太原理工大学文法学院，山西 晋中 030600）

在应对气候变化的过程中，建设低碳城市的理念被提出。低碳城市是为了最大限度地减少城市的碳排放，从经济、交通、建筑、技术、价值观等方面进行转变的城市[1]，是生态文明建设的体现。2008年初,国家建设部与世界自然基金会（World Wide Fund for Nature or World Wildlife Fund , WWF） 确定上海和保定入选首批低碳试点城市；截至2012 年，低碳城市的试点基本在全国全面铺开[2]。低碳城市研究的重要理论内容之一是低碳城市评价指标体系[3]。在选取评价指标时，通常以碳排放量（碳排放强度） 为核心，综合考虑经济、社会、资源、环境、技术等指标形成评价指标体系[4]。山西作为能源大省，第二产业活动比较剧烈，经济增长与碳减排之间的矛盾日益突出。本研究基于DPSIR 模型，从驱动力、压力、状态、影响和响应5 个方面评价山西低碳城市的现状，在一定程度上丰富和发展了低碳城市的评价方法，并为保障低碳城市和应对气候变化提供科学依据。

1 DPSIR 模型概述

DPSIR （Driving Force-Pressure-State-Impact-Response Framework，驱动-压力-状态-影响-响应）模型由联合国经济合作组织（OECD） 在1993 年提出，并为欧洲环境局所采用[5]。在DPSIR 模型中，“驱动力”（Driving Force） 是引起环境变化的因素；“压力”（Pressure） 是人类活动施加给环境的影响；“状态”（State） 是环境在上述压力下的表现，如土地退化程度、污染水平等；“影响”（Impact） 是人类、生态、经济和社会承受的系统状态的改变；“响应”（Response） 是人类对系统状态改变作出的反应，如减少污染、提高资源利用效率等措施。DPSIR 模型能快速准确地抓住问题的要害，从而对症下药[6]。

2 基于DPSIR 模型的低碳城市指标体系构建

2.1 指标选取

根据DPSIR 模型，结合实际情况，在科学性、可操作性、数据的可获得性等原则下，选取31 个指标进行低碳城市评价指标体系的构建。

2.2 数据来源

本研究的数据来源于2009—2017 年的《山西省统计年鉴》。

2.3 评价指标数据标准化处理

由于低碳城市评价指标体系中各指标之间的量纲不统一，故直接用这些指标去进行区域低碳城市评价是较困难的。对于同一个参数，尽管可以根据实测数值的大小来判断其对环境影响的程度，但因缺少一个可作比较的环境标准而无法较确切地反映其对环境的影响水平。为此，在进行区域低碳城市评价之前，需对评价指标进行标准化处理，以消除量纲的影响。本研究采用极差标准化[7]方法对原始数据进行处理。假设研究区包括n 个评价单元，评价的指标有m 个，分别为xi（i=1，…，m），其数据矩阵为

式中：x′ij为第j 个评价单元在第i 个指标上的统计值（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）。则标准化后的矩阵为

式中：i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

正向指标和逆向指标分别采用式（3）、式（4）进行标准化处理[8]，表达式为

2.4 评价指标权重的确定

本研究采用熵权法确定评价指标的权重。熵权法是根据各指标传递给决策者信息量的大小来确定权重的一种客观赋权法。熵权法能准确反映区域低碳城市评价指标所含的信息量，可解决区域低碳城市评价各指标信息量大、准确量化难的问题[8]。对于某项指标，指标值间的差距越大，表明该指标在评价中所起的作用越大；若差距为零，表明该指标在评价中不起作用，可以舍去[9]。据此原理，计算各指标的权重[10]。

2.4.1 定义信息熵

第i 个评价指标的信息熵Hi可定义为

式中：i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

2.4.2 计算指标权重

指标权重用Wi表示，其计算公式为

式中：i=1，2，…，m。

3 结果与分析

3.1 山西低碳城市评价指标体系及权重

在山西低碳城市评价指标体系的类别中，系统的驱动力、压力、状态、影响和响应的权重分别为0.108 73，0.152 54，0.215 72，0.238 48 和0.284 53，说明指标体系类别中系统的响应最重要，其次是系统的影响和状态。从山西低碳城市评价指标体系选取的31 个指标的权重排序上可以看出，对山西低碳城市评价有重要影响的3 个指标为治理噪声投资额、人均SO2排放量和人均汽车拥有量，它们分别反映了系统的响应、系统的状态和系统的压力（见表1）。

表1 山西低碳城市评价指标体系及权重

3.2 山西低碳城市现状

3.2.1 驱动力指标

1） 社会经济发展。2008—2016 年山西省人均地区生产总值呈现出增加的趋势（见第35页图1），由2008 年的21 506 元/ 人，增加到了2012 年的33 628 元/人，到2016 年增加到35 303 元/人。然而，从2012 年开始，增速明显放缓。这是由于煤炭市场的不景气，导致山西经济增速出现“断崖式下滑”。长期以来，山西形成以煤炭行业为比较优势的经济发展模式，这次经济的下滑主要就是由于山西经济对煤炭的过度依赖造成的。

图1 2008—2016 年山西省人均地区生产总值

2008—2016 年山西省人均工业增加值呈先增加后减少的趋势（见第35页图2），由2008 年的10 528.99 元/人，增加到2012 年的17 254.22 元/人，又减少到2016 年的10 725.87 元/人。

图2 2008—2016 年山西省人均工业增加值

2） 城市建设规模。2008—2016 年山西省城镇人口规模呈现增加的趋势（见图3），由2008 年的1 538.58 万人，增加到2016 年的2 069.63 万人。

图3 2008—2016 年山西省城镇人口规模

2008—2016 年山西省城镇人口自然增长率呈总体下降的趋势（见图4），由2008 年的5.31‰，下降到2016 年的4.77‰。结合2008—2016 年山西省城镇人口规模可知，山西省乡村人口向城镇人口转移的速度加快。

图4 2008—2016 年山西省城镇人口自然增长率

3.2.2 压力指标

2008—2016 年，反映山西低碳城市的压力指标中，人均汽车拥有量、每百平方千米铁路营业里程、每百平方千米公路通车里程和货运量均呈增加的趋势；客运量呈2008—2012 年增加、2012—2016 年减少的趋势。以权重排序第三的人均汽车拥有量为例，2008—2016 年山西省人均汽车拥有量由2008 年的5.65×10-6辆/人，增加到2016 年的13.30×10-6辆/人（见图5）。

图5 2008—2016 年山西省人均汽车拥有量

3.2.3 状态指标

2008—2016 年，反映山西低碳城市的状态指标中，地区生产总值废气排放量呈2008—2010 年增加、2010—2016 年减少的趋势；人均废气排放量、人均SO2排放量（见图6） 和人均废水排放量（见第36页图7） 均呈2008—2012 年增加、2012—2016 年减少的趋势；地区生产总值SO2排放量和地区生产总值废水排放量均呈减少的趋势。

图6 2008—2016 年山西省人均SO2 排放量

图7 2008—2016 年山西省人均废水排放量

3.2.4 影响指标

2008—2016 年，反映山西低碳城市的影响指标中，地区生产总值水耗、地区生产总值能耗和地区生产总值电耗均呈减少的趋势；单位工业增加值水耗、单位工业增加值能耗和单位工业增加值电耗均呈2008—2012 年减少、2012—2016 年增加的趋势；人均能源消费量、人均水资源消费量（见图8） 和人均用电量（见图9） 均呈2008—2014 年增加、2014—2016 年减少的趋势。

图8 2008—2016 年山西省人均水资源消费量

图9 2008—2016 年山西省人均用电量

3.2.5 响应指标

2008—2016 年，反映山西低碳城市的响应指标中，固体废物综合利用率和治理其他污染投资额均呈2008—2012 年增加、2012—2016 年减少的趋势；治理噪声投资额（见图10）、治理废水投资额（见图11）、治理废气投资额和治理固体废弃物投资额均呈减少的趋势；固体废物处置量呈2008—2010年减少、2010—2016 年增加的趋势；治理其他污染投资额呈2008—2012 年增加、2012—2014 年减少、2014—2016 年增加的趋势（见图11）。

图10 2008—2016 年山西省治理噪声投资额

图11 2008—2016 年山西省治理废水和治理其他污染投资额

3.2.6 山西低碳城市综合评价

采用综合评分法对山西低碳城市的建设情况进行评价，表达式为

式中：ESI 为山西低碳城市的建设情况指数；Xi为第i 个指标的标准化值；Wi为第i 个指标的权重；m 为指标总个数，i=1，2，…，m。

2008—2016 年，山西低碳城市的建设情况指数呈2008—2010 年下降、2010—2016 年上升的趋势（见图12）。

图12 2008—2016 年山西低碳城市的建设情况指数

4 山西低碳城市建设的对策建议

4.1 研发新能源技术以提高清洁能源的使用率

化石燃料燃烧产生的碳氧化物和硫氧化物是造成温室效应的主要气体，因此使用太阳能或风能等新能源替代化石能源，并推广新型能源汽车，从而减少化石能源的消耗，降低碳排放。

4.2 淘汰落后产能以合理布局工业企业

山西应坚决关停低产的小煤窑和小火电厂，并进行资源重组，合理布局煤炭和工业企业。

4.3 优化升级工业结构

对传统的煤炭、电力等上下游关联企业进行优化重组，整合企业内部资源，增加产品附加值，实现工业结构的优化升级。

4.4 树立节能环保的家庭消费观

在住宅领域应用节能产品，鼓励家庭使用节能电器，推广阶梯电价政策；适当补贴电动汽车和新能源汽车，引导公众树立低碳环保的消费观；完善并扩大集中城乡供暖系统，提高供热效率；在有条件的乡镇地区，推广秸秆发电技术或沼气发电技术。

4.5 优化对外贸易结构

工业原材料和重工业低端产品占山西对外出口产品的比重很大，因此优化对外贸易结构对减少碳排放很重要，应通过税收来引导企业减少重工业产品出口，扭转对外贸易导致碳排放增加的局面。

4.6 优化能源价格机制

规范煤炭等能源大宗商品交易平台的发展，完善煤炭交易机制。帮扶低碳节能的相关企业，简化行政审批程序，为其提供便利的投融资服务。