本文是一篇经济论文,本文以2001-2020年30个省级行政区为研究对象,构建能源效率与韧性评价指标体系,采用动态StoNED模型、CRITIC-熵权组合模型分别测度我国各地区能源效率与韧性,分析各地区能源效率与韧性的时空差异,通过哈肯模型识别能源效率与韧性协同演化的序参量,探究二者之间的协同发展关系,进而对我国能源效率与韧性协同演化格局进行针对性分析。
1 绪论
1.1 研究背景
效率是发展的核心要义[1]。所谓效率,就是某项工作所取得的成果与其所付出的成本之间的比率。早在1995年世界能源委员会对能源效率做出了界定,即降低了对同等能源服务的供给[2]。我国作为能源消费大国,面对资源分布不均和能源供需矛盾问题时,提高能源效率成为实现能源高质量发展的重要途径。在2020年气候雄心峰会上,我国明确提出“2030碳达峰,2060碳中和”及“2030年非化石能源所占比重达25%左右”等整体规划,为我国今后能源发展设定了更高标准。“十四五”规划纲要中,明确指出要进一步支持经济发展方式转型升级和现代化建设,推进经济与生态环境高质量协同发展,力争二氧化碳排放和单位GDP能耗分别下降18%和13.5%,大幅提高利用效率,实现应对气候变化国家自主贡献目标[3]。由此可见,我国政府对能源效率问题十分关注,正积极调整能源消费结构,加快推进能源革命。尽管如此,根据“十三五”规划完成情况,如果仍按《中国统计年鉴》中“十三五”期间的年均下降速度,非化石能源比重、二氧化碳排放量和单位GDP能耗等指标都将无法完成预期目标,所以我国的能源转型变革任务依然艰巨。
韧性理念成为发展共识[4]。韧性一词在语言学中源自于拉丁语,用来表示“回复到原始状态”[5]。随后,韧性理念在诸多领域得到了广泛应用,其内涵和外延不断拓展,并经历了从工程韧性、生态韧性到演进韧性的三个变革阶段。近年来随着全球变暖,极端天气事件趋重趋频,国家能源安全受到严重威胁。为应对各种风险挑战,韧性理论成为指导能源系统发展的新理念。关于能源韧性的会议在全球范围内广泛召开,例如中国-东盟合作推动能源转型与气候韧性发展对话中提出要推动能源转型;COP24波兰联合国气候会议强调要以科技为支撑,增强能源韧性;世界经济论坛发布报告中指出,要增强系统韧性,决胜能源转型。中国是全球最大的能源消费国,也是新能源装机容量最大的国家,在能源生产、运输与利用等过程中会都受到多重潜在因素影响,甚至面临严峻的气候危机挑战。为此,必须持续提升我国能源韧性水平,构建一个韧性、包容、低碳的能源体系[6]。
1.2 研究目的与意义
1.2.1 研究目的
本文以我国30个省级行政区为研究对象,测算各地区能源效率与韧性,分析二者协同演化趋势,研究目的如下:
测算地区能源效率,挖掘区域差异原因。在文献分析的基础上,从投入产出的角度建立能源效率评价指标体系,对我国各地区能源效率进行测算,并从时间和空间两个维度对地区能源效率展开研究,挖掘地区间能源效率产生差异的主要原因。
评估能源韧性水平,分析时空变化趋势。从四个维度构建能源韧性指标体系,并评估能源韧性水平,分析我国能源韧性的时空演变特征,了解我国各地区能源韧性水平,为制定和完善能源政策提供一定的决策依据和方向引导。
测度协同发展水平,探讨相互作用关系。以能源可持续发展为目标,测算能源效率与韧性协同度,分析二者的协同发展水平,划分协同演化阶段,为各地区分阶段有序推进能源实现高级化、可持续发展提供可参考的建议。
1.2.2 研究意义
在能源供需不平衡、外部环境不稳定和内部结构优化升级的压力下,探究能源效率与能源韧性之间的协同发展关系,对促进我国能源高质量发展和构建现代化能源体系具有重要意义。在此背景下,构建科学合理的能源效率和韧性评价体系,并对中国各地区能源效率和韧性进行评估,不仅可以为政府决策提供科学依据,还可以为实现能源高质量发展提供指南。本文的理论意义和现实意义如下:
扩展韧性理论研究领域,丰富能源韧性测度方法。本文依据系统韧性能力的理论分析框架,构建了能源韧性评价指标体系,丰富了能源韧性的测度理论和方法。在对系统韧性内涵梳理的基础上,准确把握了能源韧性的内涵。在空间效应视角下,使用哈肯模型探究能源效率与韧性的协同发展关系,具有一定的理论意义。
促进能源系统绿色转型,推动能源高质量发展。我国进入高质量发展的新时代,有效缓解资源环境的压力,是实现高质量发展的重要支撑。本文通过评估能源效率与韧性水平,可以识别能源系统风险;通过分析二者之间的协同演化趋势,可以为未来能源政策制定提供参考。因此本文对于保障能源稳定供应和安全,提升能源利用效率与能源韧性水平,实现能源系统高质量发展具有重要的现实意义。
2 相关研究进展综述
2.1 理论基础
2.1.1 韧性理论
早在19世纪中期,韧性已作为一种表征对象物理特性的指标,来衡量对象恢复到原始状态的速度和进程,由于其起源和逻辑思维都受工程学影响,又被称为“工程韧性”。霍林首次将工程韧性界定为当系统受到外界扰动后,能够重新获得自身平衡或稳定的一种性能[14]。
随着学界对系统和环境特性及其作用机理的深入理解,传统的工程韧性理论僵化单一的缺点日益凸显[15]。霍林对之前关于韧性的定义进行了修正,并提出了生态学多稳态模型。他认为“韧性”是指自然系统受到干扰后,通过一系列的过程来达到新的平衡,如抵抗、吸收、修复、提升、学习等,这种韧性理念被称为“生态韧性”[16]。
随后,在社会系统以及社会-生态系统的相互作用研究中广泛应用这种多稳态的韧性观点,并将社会学与生态学学科领域的研究重点与方法进行融合,形成了演进韧性理念。根据沃克等人的观点,韧性不是简单恢复到最初的平衡状态,而是一种社会生态系统对剧烈冲击与慢性压力做出变化、适应与转变的能力[17]。
因此,韧性这一概念,随着研究领域的扩展、研究对象的扩充以及学者们认知的加深,已经有了较大改变,在每个领域与各个阶段的侧重点也不尽相同。尽管韧性在短期内无法形成统一的定义,但这并不影响韧性理论为应对能源系统面临的风险和威胁提供新视角和有效解决方案,成为联结各学科研究重点和各城市系统的纽带。
2.2 能源效率研究
2.2.1 能源效率指标体系构建
当前,能源效率的评价指标可以分为单要素指标和全要素指标两大类[22]。单要素指标主要使用能源强度、单位产出能耗等指数测算能源效率。韩智勇等利用单位GDP能耗对中国经济结构变动趋势进行了分析[23]。陈锡康等提出使用生产能耗综合指数衡量能源效率,完善了我国能源效率的评价体系[24]。赵胜男等利用修正的LMDI模型研究了影响内蒙古能源强度变化的因素[25]。Zhang等探究了2000-2015年中国工业生产要素禀赋对能源强度的影响[26]。单要素能源效率具有评价指标简洁、使用便捷等优点,但未将影响能源效率的其他因素纳入考量,容易导致能源效率被高估,因此具有一定的局限性。全要素指标则包含了劳动、资本、能源以及环境等要素,可以对能源利用效率进行更加全面地测度,得到了更广泛的应用[27]。表2-1总结了部分学者选取的测算能源效率的测算指标。从表中可以看出,大部分学者都以资本、人力、能源为投入变量,部分学者加入了技术变量,产出变量以GDP为主,考虑到能源消费过程中产生的污染物,部分学者还引入了非期望产出。综合考量前人的研究成果与测算的科学性,本文将采用包含非期望产出的全要素指标。
3 能源效率与韧性的测度及分析...........................13
3.1 能源效率与韧性指标体系构建 .......................... 13
3.1.1 能源效率指标体系 ............................................ 13
3.1.2 能源韧性指标体系 ................................ 13
4 能源效率与韧性协同演化分析.................... 31
4.1 模型构建及序参量识别 ....................... 31
4.1.1 哈肯模型 .......................... 31
4.1.2 序参量识别 .................................. 32
5 协同视角下能源效率与韧性提升策略...................... 41
5.1 优化投入产出,提高能源效率 ......................... 41
5.2 统筹不同领域,增强能源韧性 ........................ 42
5 协同视角下能源效率与韧性提升策略
5.1 优化投入产出,提高能源效率
优化资源配置效率,提高全要素生产率。东部地区要进一步推进能源革命,促进生产要素和资源的有效分配,充分释放能源变革红利。中西部地区能源投入不足,要通过加大资本和人力等生产要素的投入,来提升能源效率水平。东北地区要推动构建新型能源系统,提升清洁能源消纳和存储能力,有序推进冬季清洁取暖。我国要通过实施工业化、城镇化、产业转型升级等各种策略,优化能源结构,提高能源效率。综合应用技术进步、人力资本提升、能源结构优化、资金效率提升、要素信息化改造等多种方式,达到创新驱动的目的,并将其充分发挥出来。
加速落后产能退出,推动能源绿色转型。目前我国能源消费结构仍不合理,亟需进行能源转型。能源转型要以绿色低碳为核心,推动绿色低碳转型首先要从淘汰落后产能开始。大力淘汰企业落后产能,推进工业行业“双替代”战略的发展实施。在此基础上,要结合我国传统能源产业的发展现状,制定相应的政策和标准,实现传统能源产业中落后产能的逐步退出。能源效率较高地区要充分发挥引领