低碳經(jīng)濟(jì)下能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)分析與調(diào)控——河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)學(xué)報(bào)

 全球氣候變暖對人類生存和發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是“低碳經(jīng)濟(jì)”提出的大背景。隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題及其誘因不斷地為人們所認(rèn)識，不止是煙霧、光化學(xué)煙霧和酸雨等的危害，大氣中二氧化碳（CO2）濃度升高帶來的全球氣候變化也已被確認(rèn)為不爭的事實(shí)。中國作為一個能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，如何保持能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展是擺在我國面前的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略課題。我國能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)總體協(xié)調(diào)程度比較低，能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)三者之間的矛盾比較突出。從能源結(jié)構(gòu)上看，我國的一次能源儲量、能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)間的結(jié)構(gòu)性矛盾，隨著中國工業(yè)化進(jìn)程和城市化進(jìn)程的推進(jìn)越來越突出，國內(nèi)石油和天然氣的生產(chǎn)供需缺口越來越大，使我國日漸成為石油天然氣的進(jìn)口大國。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出以工業(yè)，尤其是以碳基為主的重工業(yè)化的突出特點(diǎn)。從生態(tài)環(huán)境看，以化石能源為主的傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致能源生產(chǎn)和消費(fèi)中排放大量的煙塵、廢水以及固體廢物等污染物引發(fā)環(huán)境質(zhì)量的急劇惡化，由能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和方式造成的嚴(yán)重環(huán)境污染帶來的經(jīng)濟(jì)損失占GDP的2%～3%。鑒于我國能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展中存在的這些問題，迫切要求對經(jīng)濟(jì)增長方式、能源開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)等可持續(xù)發(fā)展問題進(jìn)行科學(xué)研究，制定切實(shí)可行的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、能源替代戰(zhàn)略、環(huán)境保護(hù)措施，為能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)提供理論支持。
一、文獻(xiàn)綜述
近年來，越來越多的學(xué)者意識到能源、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境之間的相互作用對于解決能源問題的重要影響，開始將三者結(jié)合起來綜合考慮能源問題，從而形成了3E系統(tǒng)理論的研究框架，并取得大量的理論與實(shí)踐成果。能源問題的研究涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，不同專業(yè)的學(xué)者選擇了不同的研究視角與方法，得到的結(jié)論也有所差別，然而，他們的研究大多使用數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程以及運(yùn)籌學(xué)的方法對能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)三者之間的關(guān)系和內(nèi)部規(guī)律進(jìn)行定量分析。
日本長岡理工大學(xué)從3E的理論框架出發(fā)提出了3Es-Model，模型描述了能源、環(huán)境和宏觀經(jīng)濟(jì)之間的數(shù)量關(guān)系，可以在給定節(jié)能、碳稅、促進(jìn)能效等減排方案的條件下，預(yù)測經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境三者的發(fā)展趨勢，為決策者制定相關(guān)政策提供參考。國外的一些學(xué)者和機(jī)構(gòu)深入研究了能源問題與可持續(xù)發(fā)展的能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境3E體系，例如，聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署、世界能源理事會以及聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會等國際機(jī)構(gòu)都曾經(jīng)以可持續(xù)發(fā)展理論為指導(dǎo)，對世界面臨的能源現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及能源與經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展等問題進(jìn)行了深入的分析和討論。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)政府部門也意識到了能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展對我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。1984年，原國家計(jì)委和國務(wù)院能源辦公室牽頭，組織了我國相關(guān)領(lǐng)域近70名專家，花費(fèi)五年的時間，完成了我國“廣義能源效率戰(zhàn)略工程”項(xiàng)目的研究，這是我國首次組織如此多的科研人員探討能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者間的協(xié)調(diào)發(fā)展問題。萬紅飛等人（2000）在John Byrme研究的基礎(chǔ)上，分析了能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)三者之間的關(guān)系，并選擇二氧化碳和二氧化硫的排放量作為主要指標(biāo)，構(gòu)建了能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者的關(guān)聯(lián)模型。王俊峰（2000）的研究首先探討了自然資源與經(jīng)濟(jì)、人口、環(huán)境之間的關(guān)系以及3E系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的矛盾規(guī)律，并在此指導(dǎo)下提出了能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原理和計(jì)算方法。遲春潔從3E系統(tǒng)的角度來研究能源安全問題。可見，國內(nèi)外的眾多學(xué)者對能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)從多個角度進(jìn)行了有益探索，取得了大量的理論成果，對緩解和解決我國的能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境問題具有重要意義。
二、能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建
（一）能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的界定
能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)是指在社會、經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)背景下，各種系統(tǒng)要素有機(jī)結(jié)合在一起所形成的能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含若干個子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)分別擁有不同的屬性。在能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部，子系統(tǒng)是相互作用、互為影響的，系統(tǒng)內(nèi)部也同時和系統(tǒng)外部的環(huán)境發(fā)生著交換關(guān)系，可以表示為：
MSIS？奐{S1S2……Sm，Ei，Ci，F(xiàn)i，Rel，O，Rst，T，L}（m？叟2）（1）
公式（1）中Sm表示第m個子系統(tǒng)；Ei、Ci、Fi分別表示第i個子系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)和功能；Rel是系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)集合，是能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)（MSIS）的相關(guān)關(guān)系集，Rel包括了能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)各個子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、各個子系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)（MSIS）與國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；O是能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的系統(tǒng)目標(biāo)集；Rst是系統(tǒng)的限制約束集；T、L分別為時間向量、空間向量；m是子系統(tǒng)的數(shù)目。
（二）能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)成
根據(jù)系統(tǒng)的層次性，將能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)分解為經(jīng)濟(jì)驅(qū)動子系統(tǒng)、能源支持子系統(tǒng)、環(huán)境承載子系統(tǒng)、社會發(fā)展子系統(tǒng)和政策調(diào)控子系統(tǒng)五個子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)內(nèi)部又包含著若干要素，各要素在系統(tǒng)運(yùn)行中分別發(fā)揮著不同作用。能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)并不是一個封閉的系統(tǒng)，在分析時不能離開國民經(jīng)濟(jì)這個大系統(tǒng)去分析，必須考慮整個系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間、系統(tǒng)與國民經(jīng)濟(jì)各部門之間的相互關(guān)系。能源系統(tǒng)與環(huán)境、技術(shù)水平和生態(tài)系統(tǒng)有密切關(guān)系，在當(dāng)前資源、環(huán)境與發(fā)展之間矛盾日益突出的情況下，能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)承載著經(jīng)濟(jì)增長、能源利用和環(huán)境保護(hù)的多重壓力。研究系統(tǒng)時必須統(tǒng)籌考慮能源與社會經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境等諸多因素，不僅研究各因素之間的相互聯(lián)系、相互依存、相互制約，而且要將其形成的有機(jī)整體作為一個完整的、處于運(yùn)動變化中的大系統(tǒng)。