能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)因果關(guān)系分析——河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)學(xué)報

本文引入系統(tǒng)動力學(xué)（System Dynamics簡稱“SD”）來描述能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的因果關(guān)系。因果關(guān)系是系統(tǒng)動力學(xué)方法建模的基礎(chǔ)，是對能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)要素與關(guān)系的一種真實寫照。
（一）因果關(guān)系的總體描述
整個系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)驅(qū)動子系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的發(fā)展起推動作用，能源支持子系統(tǒng)起支持作用，環(huán)境承載子系統(tǒng)起緩沖作用，社會發(fā)展子系統(tǒng)起能動作用，政策調(diào)控子系統(tǒng)起引導(dǎo)、管理和監(jiān)督的作用。整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)、有序的運(yùn)行，通過系統(tǒng)內(nèi)各要素的相互作用和配置使系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)。這就要求首先必須要建立可靠、安全、穩(wěn)定的能源供應(yīng)保障體系，能源發(fā)展必須和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開發(fā)利用、生態(tài)保護(hù)相適應(yīng)，相協(xié)調(diào)。其中，資源開發(fā)利用主要包括資源的進(jìn)一步勘探開發(fā)、資源利用技術(shù)的進(jìn)步、利用效率的提高、發(fā)展和利用替代能源、利用進(jìn)口資源等。能源增長必須維持在資源承載能力內(nèi)，在能源發(fā)展的同時，自然資源基礎(chǔ)得到維持和加強(qiáng)，對可再生資源利用的前提是不破壞其再生機(jī)制。能源發(fā)展對環(huán)境改變要在環(huán)境承載極限內(nèi)同步進(jìn)行能源建設(shè)與環(huán)境保護(hù)，恢復(fù)并維護(hù)好自然生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。通過國家政策、法律、法規(guī)和市場機(jī)制等有效調(diào)控，弱化甚至消除系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的消極影響，充分利用和促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的積極關(guān)系，實現(xiàn)系統(tǒng)的良性循環(huán)。根據(jù)以上描述，能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)各子系統(tǒng)關(guān)系如圖1所示。
（二）因果關(guān)系涉及的宏觀變量
能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)模型的建立涉及的因素很多，對這些因素加以分析將成為構(gòu)建能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)。在建立能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)因果關(guān)系模型的過程中，可分別以各子系統(tǒng)的發(fā)展為主線來確定系統(tǒng)模型涉及的變量。能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)模型涉及的主要變量有以下幾個方面：
1. 經(jīng)濟(jì)驅(qū)動子系統(tǒng)涉及的變量。經(jīng)濟(jì)驅(qū)動子系統(tǒng)涉及的變量主要包括：GDP、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值、工業(yè)增加值、資本形成總額、人均社會消費(fèi)品零售額、貨物與服務(wù)凈出口、財政收入、國內(nèi)旅游收入、外商直接投資、城鄉(xiāng)居民人均可支配收入、最終消費(fèi)支出、固定資本形成總額等。
2. 能源支持子系統(tǒng)涉及的變量。能源支持子系統(tǒng)涉及的變量主要包括：能源生產(chǎn)總量、能源消費(fèi)總量、煤炭生產(chǎn)量、煤炭消費(fèi)量、石油生產(chǎn)量、石油消費(fèi)量、天然氣生產(chǎn)量、天然氣消費(fèi)量、單位GDP能耗、單位工業(yè)增加值能耗、能源加工轉(zhuǎn)換效率、儲采比、能源消費(fèi)彈性系數(shù)、能源生產(chǎn)彈性系數(shù)等。
3. 環(huán)境承載子系統(tǒng)涉及的變量。環(huán)境承載子系統(tǒng)涉及的變量主要包括：二氧化硫（SO2）排放量、二氧化碳（CO2）排放量、廢水排放量、工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率、工業(yè)煙塵排放量、工業(yè)煙塵排放達(dá)標(biāo)率、工業(yè)粉塵排放量、工業(yè)粉塵排放達(dá)標(biāo)率、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、工業(yè)固體廢物處置量等。
4.社會發(fā)展子系統(tǒng)涉及的變量。社會發(fā)展子系統(tǒng)技術(shù)模塊涉及的變量主要包括：科學(xué)家和工程師數(shù)、研究與試驗發(fā)展經(jīng)費(fèi)支出、技術(shù)市場成交額、人才密度指數(shù)、R&D經(jīng)費(fèi)支出占GDP比重、科技活動經(jīng)費(fèi)籌集總額等；人口模塊主要包括：人口總量、出生率、死亡率、自然增長率、人口增加數(shù)、人口減少數(shù)、遷出人口、遷入人口、就業(yè)人員、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員、第二產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員、第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人員等。
5. 政策調(diào)控子系統(tǒng)涉及的變量。政策調(diào)控子系統(tǒng)涉及的變量主要包括一些政策性參數(shù)：環(huán)保投資、科技投資、科技投資比例、環(huán)保投資比例、第一產(chǎn)業(yè)投資比例、第二產(chǎn)業(yè)投資比例、第三產(chǎn)業(yè)投資比例工業(yè)固體廢物綜合利用率、工業(yè)環(huán)境污染治理投資總額、工業(yè)污染治理投資等。
（三）因果反饋回路分析
系統(tǒng)的行為模式與特性主要取決于其內(nèi)部的動態(tài)結(jié)構(gòu)與反饋機(jī)制[7]。本文在系統(tǒng)綜合分析的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，結(jié)合整個系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點，在確定了各子系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)之后，建立的能源—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)因果反饋回路，如圖2所示。