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工业循环经济评价方法研究——以宁夏石嘴山市为例

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

于会录1,, 董锁成2, 李宇2,, 李泽红2, 李飞2
1. 鲁东大学资源与环境工程学院,烟台 264025
2. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101

Assessment of the industrial circular economy in Shizuishan City

YUHuilu1,, DONGSuocheng2, LIYu2,, LIZehong2, LIFei2
1. College of Resources and Environmental Engineering,Ludong University,Yantai 264025,China
2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China
通讯作者:通讯作者:李宇,liy@igsnrr.ac.cn
收稿日期:2016-03-10
修回日期:2016-11-11
网络出版日期:2016-12-20
版权声明:2016《资源科学》编辑部《资源科学》编辑部
基金资助:国家自然科学基金项目(41271556)
作者简介:
-->作者简介:于会录,男,山东禹城人,博士,讲师,从事专业为区域生态经济研究。yuhl.13b@igsnrr.ac.cn



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摘要
中国是发展中国家,工业循环经济评价应该有自己的标准,在工业经济规模增长的同时,允许环境负荷有一定幅度地增加。基于上述理念,本研究将评价过程分为横向比较和纵向比较两部分:首先,以宁夏石嘴山市作为案例区,将其放在一个由中国东部山东枣庄市、中部河南焦作市、西部内蒙古乌海市、全国等几个层次的区域组成的参照系内,以生态效率为评价指标,分析2005-2013年石嘴山工业循环经济的发展水平;其次,在C模式的基础上,构建工业循环经济发展绩效度量模型,依据环境负荷与经济规模增长之间的倍数关系,通过纵向比较的方法,评价石嘴山工业循环经济发展绩效。本研究的主要结论为:①石嘴山工业增长与环境负荷之间存在比较明显的脱钩现象,但与全国、东中部煤炭资源型城市相比,石嘴山环境效率与资源效率仍然存在比较大的差距;②石嘴山工业循环经济的环境效率好于资源效率,以C模式作为评价标准,目前石嘴山工业循环经济优于高效C模式;③研究显示用C模式作为标准来衡量区域的循环经济发展水平具有一定的现实意义;④从横向比较和纵向比较两个维度评价工业循环经济具有更高的准确性。

关键词:生态效率;C模式;工业循环经济;辨识指数;评价;石嘴山市
Abstract
As a developing country,the assessment of Chinese industrial circular economies should have its own criterion whereby Chinese environmental loads should be permitted to increase within a certain range alongside industrial growth. Here,we divide the process of assessment into a horizontal comparison and vertical comparison. First,we set up a reference system and analyze development levels of the industrial circular economy in Shizuishan City based on the assessment index of eco-efficiency,and propose future directions. Second,based on the C Model of Circular Economy,we construct a measurement model of development performance of the industrial circular economy in which Shizuishan is studied from 2005 to 2020,and development performance of the industrial circular economy in Shizuishan is assessed. We found that development of the industrial circular economy in Shizuishan has been promoted greatly since 2005,there is an obvious phenomenon of unhooking between the industrial scale and environmental load,but present development levels lag behind other coal cities in the Eastern Region,Central Region and national average. Second,in relative terms,the environmental efficiency of Shizuishan is better than resources efficiency,and the industrial circular economy is better than the C model of high-efficiency. Third,the C Model of the circular economy is an appropriate developmental model for China and can assess the development level of regional circular economies. Fourth, the accuracy of industrial circular economy assessment methods from horizontal comparison and vertical comparison is higher than those based only on a vertical comparison.

Keywords:eo-efficiency;C Model;industrial circular economy;identification index;assessment;Shizuishan City

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于会录, 董锁成, 李宇, 李泽红, 李飞. 工业循环经济评价方法研究——以宁夏石嘴山市为例[J]. , 2016, 38(12): 2348-2360 https://doi.org/10.18402/resci.2016.12.14
YU Huilu, DONG Suocheng, LI Yu, LI Zehong, LI Fei. Assessment of the industrial circular economy in Shizuishan City[J]. 资源科学, 2016, 38(12): 2348-2360 https://doi.org/10.18402/resci.2016.12.14

1 引言

循环经济评价是定位研究区域循环经济发展水平、诊断其存在的薄弱环节以及制定政策措施的前提和基础。在实证研究中,****经常用到的定量方法包括:生态效率分析[1,2]、生态足迹分析[3,4]、能值分析[5]、能量流分析[1] 、物质流分析[6]、价值流分析[7]等。其中,区域生态效率评价是考量区域循环经济的重要内容[8]
目前,世界可持续发展工商委员会(WBCSD)定义的生态效率概念被学术界广泛接受,即“生态效率是通过提供能满足人类需要和提高生活质量的有竞争力的商品与服务,同时使整个生命周期的生态影响和资源强度逐渐降低到与生态承载力一致的水平[9]。”中国对生态效率的研究起步较晚,对于生态效率的认识,国内****的观点大多是在WBCSD定义的基础上进行了补充或延伸[10,11]。生态效率在评价循环经济发展水平领域具有重要地位,是资源利用效率及环境污染效益的综合表征指标,被认为是循环经济的合适测度指标[12]。目前,生态效率可以从企业、行业、区域等多个层面分析其循环经济发展水平[13]。其中,借助生态效率概念评价区域循环经济发展水平的研究正逐渐增多[14-16]。生态效率的测度方法大体可以分为指标法和模型法,近些年运用DEA和投入产出等分析方法研究区域生态效率的研究文献逐渐增多[17-22]。尽管指标法存在无法囊括尽可能多的投入与产出指标、指标赋权具有主观性等缺点,但由于指标法能够直观地描述经济系统与生态环境系统之间的交互作用,研究结果能产生明确的政策导向作用,指标法在循环经济评价研究中仍占有重要位置。
已有研究成果对区域循环经济发展水平的评价具有相对性,即在一个时期的循环经济发展过程中,通过分析研究区域生态效率(环境效率和资源效率)的变化趋势来判断其循环经济发展水平。一般而言,区域循环经济发展水平受经济发展阶段、经济规模、科技水平、产业结构、政府的执政理念等诸多因素的影响[23-25],区域之间差异很大,仅依据一个区域生态效率的时间序列数据只能判断其大体发展趋势,并不能准确定位其循环经济发展水平。生态效率分析还应放在更大一个参照系中进行评价,除研究区域外,添加必要的参照区域效果会更好,如全国或其它典型的具有对比性的区域。另外,有的研究成果[21,26]构建了区域可持续性或循环经济测度模型,依据社会服务量(城市福利产出)和生态负荷的变动方向将循环经济(城市可持续性)水平分为增强区域、次增强区域和减弱区域,这种分类方法虽有合理性但并不能很好地适应中国的实际情况。中国是发展中国家,对于大多数区域来说,在未来较长的一段时间内,资源消耗和污染物排放量的绝对值还会持续增加,于是合理的判断是,对于中国大多数区域而言,属于增强类型的概率很小,模型的现实意义会大打折扣。陆钟武等提出的“穿越环境高山”理念[27]和诸大建等提出的中国循环经济发展的C模式[28]既考虑到了转变经济发展方式减轻经济增长对资源环境造成的压力的紧迫性,也照顾到中国是发展中国家,应该有一定的资源消耗和污染物排放增长空间的合理要求,可以为构建区域循环经济测度模型提供理论参考。
本文以生态效率作为度量石嘴山工业循环经济发展水平的核心指标,构建出横向比较度量模型;然后,以穿越“环境高山”理念和循环经济C模式为基础,构建出工业循环经济纵向比较(发展绩效)度量模型。运用上述两个度量模型,分别从横向比较和纵向比较两个维度对石嘴山市的工业循环经济进行实证研究,不仅有助于完善工业循环经济评价的理论方法,对于其它国内类似煤炭资源型城市的工业循环经济发展也具有参考价值。

2 工业循环经济横向、纵向比较度量模型

2.1 横向比较度量模型

在环境效率和资源效率的基础上,参照文献[20,22],本文构建出生态效率度量和横向比较度量模型(图1)。图1中度量模型是在标准化环境效率和资源效率的基础上提出的,由曲线E=x2+y21/2和直线x=0.5,y=0.5构成。曲线表示生态效率的走势,曲线离原点越远,生态效率值E就越高。经过标准化处理后,环境效率和资源效率的值位于[0,1]之间,生态效率值E则位于[0,21/2]之间。
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图1生态效率及循环经济横向比较度量模型[20]
-->Figure 1The measurement model of eco-efficiency and horizontal comparison of circular economy
-->

直线x=0.5和y=0.5将[0,1]之间的正方形分成A、B、 C、D共4个区域。其中,A区域表征“资源-产品-污染排放”的传统生产方式,资源效率与环境效率都不高,B区域表征“末端治理”的生产方式,环境效率提高,但资源效率提高不明显;C区域表征“源头削减”生产方式,资源效率提高但环境效率没有得到明显改善;D区域为“循环经济”的生产方式,资源效率和环境效率都得到提高。城市工业循环经济发展水平的提高需要一个过程,依据资源效率和环境效率的组合状况可以判断其循环经济发展路径。
在由多个评价对象组成的参照系之中,部分参评对象的循环经济发展水平很低,在有限的考察期内,生态效率的演变轨迹只能局限在A、B、C和D区域的其中一个或二个区域之内。为准确描述参评对象的发展特征,本研究依据生态效率演变轨迹与直线y=x之间的位置关系,进一步将循环经济的类型分为三种:生态效率演变轨迹在y=x之下的,称之为资源效率优先的发展模式;反之,则称之为环境效率优先的发展模式;若生态效率的演变趋势是围绕y=x上下交替着向右上方延伸,则称之为生态效率均衡的发展模式。为提高循环经济发展水平评价的客观性,本文将宁夏石嘴山放在由全国和分别来自于东中西部地区的山东枣庄、河南焦作和内蒙古乌海3个煤炭资源型城市所构成的多维参照系中进行研究。

2.2 纵向比较度量模型

2.2.1 穿越“环境高山”理念和C模式的内涵
陆钟武等的穿越“环境高山”理念[27]和诸大建等提出的C模式[28]的核心理念是一致的,具体而言,就是将环境负荷增长(资源消耗量、污染物排放量)同经济增长联系在一起,在环境负荷小幅度增长的前提下实现经济高速增长(图2)。这种发展理念的实质是,人类自觉调整自身发展模式,改变库兹涅茨环境曲线(EKC)的演变进程,以实现经济发展目标和生态目标的双赢。
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图2穿越“环境高山”理念和循环经济C模式示意
-->Figure 2The diagrammatic sketch of crossing “environmental mountain” and C Model of circular economy
-->

C模式给予中国GDP增长一个20年(2000-2020年)左右的缓冲阶段,并希望经过20年的经济增长方式调整,通过两个阶段来发展循环经济:从21世纪初到2020年为相对脱物质化阶段,资源消耗和污染物排放的总体增长速度能远小于经济增长的速度;2020年以后,为物质消费趋于稳定、资源消耗和污染物排放实现零增长和负增长阶段,如图2所示,其中实线描述的是传统发展模式下经济规模和环境负荷之间的关系,虚线描述的是循环经济模式下两者之间的关系。本研究借助C模式的理念,以2005-2020年作为工业循环经济发展绩效评价期,构建纵向比较度量模型,评价石嘴山市工业循环经济发展绩效。
2.2.2 度量模型
以循环经济C模式为基础,以2005年-2020年间工业经济增长4倍而环境负荷(指工业发展而产生的环境负荷)增长1.5~2.0倍为评价标准,按发展绩效由低到高,将工业循环经济发展绩效划分为七个层次,即低效传统经济、次A模式、高效A模式、次C模式、高效C模式、次B模式、高效B模式(表1)。
Table 1
表1
表1基于C模式的工业循环经济发展绩效分类
Table 1The classification of development performance of industrial circular economy based on C Model
EG<22EG<4EG4
PG<1.5低效传统经济次B模式高效B模式
1.5PG<2低效传统经济次C模式高效C模式
PG2-次A模式高效A模式

说明:EG表2020年研究区域工业经济规模同2005年相比增长倍数;PG代表环境负荷增长倍数,既可以代表资源消耗增长倍数,也可以表示污染物排放增长倍数,-表示现实经济中一般不会出现。
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为反映工业循环经济发展的过程特征,本文构建区域环境负荷增长标准模型和区域工业经济增长标准模型。依据C模式的逻辑思路,环境负荷增长曲线应是一条抛物线(本质是EKC环境库兹涅茨曲线),环境负荷增长速度应该经历一个先快后慢的过程,在抛物线的顶点2020年时,环境负荷增长趋于零,然后环境负荷进入零增长继而进入绝对量下降的阶段。这样,依据2005年和抛物线顶点2020年的环境负荷的数据,可以求出环境负荷增长的标准模型(1):
Yn=a(n-15)20n15(1)
式中 Yn为第n年的环境负荷; ab为抛物线参数。假设初始年份2005年环境负荷为100,当2020年实现4倍增长时, a=-1.33, b=400,实现2倍增长时, a=-0.44, b=200,实现1.5倍增长时, a=-0.22, b=150。
作为发展中国家,近期中国经济增长不会出现逐渐停滞的情况,工业经济增长曲线更接近于匀速增长,描述工业经济规模增长过程的标准模型(2):
Qn=Q0(1+g)20n15(2)
式中 Qn为第 n年的工业经济规模; Q0为2005年的工业经济规模; g为增长率。若2020年为2005年的4倍经济和2倍,则 g分别为0.0968和0.0473。环境负荷与经济规模增长的标准曲线如图3所示。
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图32005-2020年环境负荷和经济规模的标准增长模型
-->Figure 3The standard growth models of environmental loads and economic scale from 2005 to 2020
-->

循环经济C模式并没有对发展过程中环境负荷的年度增长率给予限制,只是强调要以不超过2倍(1.5~2.0倍)的环境负荷增长换取4倍的经济增长,因此,对于同一个区域,符合C模式要求的环境负荷增长过程可以有无数个选择,不同增长模式之间也存在巨大的差异,为便于比较,本文构建环境负荷辨识指数和经济规模辨识指数 Rij,如公式(3):
Rij=n=0jYn-yni=1.5,2,40j15(3)
式中 Yn为第 n年研究区域实际环境负荷或工业经济规模; yn为第 n年时按标准模型计算的环境负荷或工业经济规模; Rij为从初始期到 j年的环境负荷或工业经济规模辨识指数, i=1.5,2,4分别表示研究区域终期的环境负荷或工业经济规模是初始期的1.5倍、2倍和4倍。将公式(3)中的 Yn换为 Qn, yn换为 qn则可计算出经济规模辨识指数,其中; Qn为第n年研究区域实际工业经济规模; qn为第n年时按标准模型计算的工业经济规模。
各类型工业循环经济模式的环境负荷辨识指数和经济规模辨识指数具有不同取值范围(表2)。
Table 2
表2
表2各类型工业循环经济的环境负荷和经济规模辨识指数的取值范围
Table 2The value ranges of identification indexes of environmental loads and economic scale for every type of industrial circular economy
工业循环经济类型环境负荷辨识指数经济规模辨识指数
低效传统经济R2,n<0R2,n<0
次A模式R2,n>0R2,n>0且R4,n<0
高效A模式R2,n>0R4,n>0
次C模式R1.5,n>0且R2,n<0R2,n>0且R4,n<0
高效C模式R1.5,n>0且R2,n<0R4,n>0
次B模式R1.5,n<0R2,n>0且R4,n<0
高效B模式R1.5,n<0R4,n>0


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3 工业循环经济评价指标体系构建和评价方法

3.1 指标体系构建

“3R”原则是循环经济的典型特征。经济运行遵循3R原则可以提高单位资源的产出率和单位污染物所能创造的经济价值。生态效率的概念可以体现上述两个方面的特征。以生态效率为基础可以设计出一套指标体系,用于评价工业循环经济发展水平。生态效率计算如公式(4):
生态效率=产品或服务的价值资源消耗或环境影响(4)
公式(4)分母里包括资源消耗和环境影响两个方面,因此,可以将两者的生态效率区分为资源效率和环境效率,分别从减少资源消耗和减少污染物产生的角度表征区域循环经济系统物质代谢的生态效率。考虑到能源、水资源是重要的生产要素,而二氧化硫、COD、烟粉尘排放量、工业固体废弃物、二氧化碳排放是工业生产的主要废弃物和影响环境的主要污染物,对区域工业循环经济系统的功能具有重要影响,本文以这七种物质分别代表生态效率中的资源消耗物和环境影响的指标,并以地区工业增加值和工业利润总额作为生态效率中产品或服务的价值。其中,水资源指的是工业企业的年度取水量,不包括循环利用水量。城市尺度的碳排放核算采用“能源平衡表”中数据进行核算,全国尺度碳排放采用“分行业能源消费总量”中数据进行核算[29]。所建指标体系如表3所示。
Table 3
表3
表3石嘴山市工业循环经济评价指标体系
Table 3The index system of assessment of Shizuishan industrial circular economy
一级指标二级指标三级指标四级指标计算方法
生态效率





资源效率


能源效率/(元/t)能源产出效率/(元/t)
能源利润效率/(元/t)
=工业增加值/能源消耗总量
=工业利润总额/能源消耗总量
水资源效率/(元/t)水资源产出效率/(元/t)
水资源利润效率/(元/t)
=工业增加值/工业取水量
=工业利润总额/工业取水量
环境效率

废水COD排放效率/(万元/t)-=工业增加值/工业废水COD排放量
二氧化硫排放效率/(万元/t)
烟粉尘排放效率/(万元/t)
-
-
=工业增加值/工业二氧化硫排放量
=工业增加值/工业烟粉尘排放量
工业固体废物综合利用率/(元/t)-=一般工业固体废弃物综合利用量/产生量
碳排放效率/(元/t)-工业增加值/工业碳排放量


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3.2 数据来源和处理方法

本文所用数据来自2006-2014年《中国环境统计年报》[30]、《石嘴山统计年鉴》[31]、《乌海统计年鉴》[32]、《枣庄统计年鉴》[33]、《山东统计年鉴》[34]、《河南水资源公报》[35]、《焦作统计年鉴》[36]。为消除价格因素带来的纵向数据不可比性,工业增加值和工业利润总额依据历年增长速度折算成2005年可比价格数据。工业增加值、工业利润总额和工业环境负荷为规模以上工业数据。
为描述2005-2013年石嘴山市各种资源利用和污染物排放的资源效率和环境效率的发展趋势,论文以2005年数据为基础将各年份数据做了相对化处理,即以2005年的资源效率和环境效率指标值去除其它各年份的值。

3.3 生态效率计算方法

在计算包含多个分指标的环境效率和资源效率时,本文使用熵值法确定各指标的权重。为增加参评对象从而获得客观性更高的权重值,将不同年份的地区视作不同的参评对象。
熵可用来度量系统的无序化程度。通过对熵的计算确定权重的原理:当某指标使评价对象之间的指标值相差较大时,熵值较小,说明该指标提供的有效信息量较大,其权重也应较大;反之,说明指标提供的有效信息量较小,其权重也应较小。熵值法确定指标权重需三个步骤[37,38]
第一步,构建标准化矩阵。
(1)对数据做无量纲化处理。设有m个参评对象、n个指标,本文共有45个参评对象和6个指标,每个城市每个年份的数据为一个参评对象,共有5个参评地区(将全国也视作一个地区),每个参评地区有9年的数据,为了消除量纲和量纲单位的不同所带来的不可公度性,评价之前先应对指标做无量纲化处理。对于效益型指标,一般可按公式(5)进行无量纲化处理。
zij=xij-xjminxjmax-xjminj=12?n(5)
式中 zij为第 i个参评对象第 j个指标的无量纲值; xij为第 i个参评对象第 j个指标的原始值; xjmin为所有参评对象的 j指标原始值中的最小值; xjmax为所有参评对象的 j指标原始值中的最大值。本文的环境效率指标和资源效率指标都属于效益型指标,指标值越大越好。
对于成本型指标,一般可按公式(6)进行无量纲化处理。本文构建的指标体系中没有成本型指标。
zij=xjmax-xijxjmax-xjminj=12?n(6)
因熵值法中用到对数,无量纲化后数据不能直接使用,需要按公式(7)进行平移修正, zijzij平移后的数值:
zij=zij+1(7)
(2)用公式(8)构建标准化矩阵, pij为第 j个指标下第 i个参评对象所占的权重:
pij=zijj=1nzij(8)
第二步,定义熵。可按公式(9)计算第 j个指标的熵 ej
ej=-1lnmj=1npij×lnpij(9)
第三步,定义熵权。定义了第 j个指标的熵之后,可按公式(10)计算第 j个指标的熵权 wj
wj=(1-ej)(n-j=1nej)(0wj1j=1nwj=1(10)
应当说明的是,资源效率的两个指标的权重及环境效率的五个指标的权重的计算过程是独立进行的。即资源效率的两个指标的权重值之和等于1,环境效率指标亦然。
第四步,计算第 i个参评对象的环境效率和资源效率 Fij
Fij=j=1mwij×zij(11)
按照前述生态效率概念模型的要求,资源效率和环境效率的值都在[0,1]之间。各指标标准化值乘以指标权重然后求和即得到每个参评对象的环境效率和资源效率,然后再按照公式E=x2+y21/2推算出生态效率。

4 结果及分析

4.1 石嘴山循环经济发展水平定位

4.1.1 石嘴山工业发展与资源环境演变趋势分析
2005年以来,扣除物价因素,石嘴山市工业增加值(指规模以上工业增加值,下同)年均增长率一直保持两位数,年均达15.7%,2013年工业增加值是2005年的3.2倍,增长速度高于全国和自治区平均水平。
同工业增加值增长速度相比,石嘴山工业能源消耗增长缓慢。与2005年相比,2013年工业综合能耗仅增长了21.6%。从2005-2013年,工业综合能耗年均增长率仅为6.4%,而2007-2013年则平均只增长了0.8%。这种情况说明工业经济增长对能源消耗的依赖性已经大幅度下降。
从2005-2013年,工业取水量年均增长率为1.7%。工业取水量经历了一个先增加后降低的过程,2009年达到最大值后逐渐下降。从2005-2013年,工业废水COD排放量年均增长率为6.4%,远低于工业增加值的年均增长率,石嘴山市工业经济在快速增长的同时实现了水资源利用效率的大幅度提高。
从2005-2013年,二氧化硫排放量经历了一个先增加而后减少的过程;烟粉尘排放量变化趋势波动较大,呈现出减少-增加-减少-增加的反复震荡特征;工业二氧化碳排放则表现出与工业增加值同步增长的态势。
综上所述,从2个资源指标和4个废弃物排放指标来看,除二氧化碳排放量随工业增加值的增长有较大的增长幅度外,其余指标均呈不变或下降趋势。这反映了石嘴山工业经济增长同物质消耗量与污染物排放量之间逐步脱钩的现象(图4)。
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图42005-2013年石嘴山市工业经济增长与资源环境相对变化趋势
-->Figure 4The relative change trends of industrial economic development,resources and environmental of Shizuishan City from 2005 to 2013
-->

4.1.2 石嘴山市资源效率和环境效率变化情况分析
按照公式(4)分别计算并得到石嘴山市2005-2013年的资源效率和环境效率数据(表4)。
Table 4
表4
表42005-2013年石嘴山市工业经济资源效率和环境效率的变化情况
Table 4The changes of resources and environmental efficiencies of Shuizuishan City from 2005 to 2013
指标2005年2007年2009年2011年2013年提升幅度/%
水资源产出效率/(元/t)79.894.9105.7178.2221.8180
能源产出效率/(元/t)679.8782.51 261.81 274.41 773.5161
能源利润效率/(元/t)58.6111.0150.2243.5209.5258
水资源利润效率/(元/t)6.913.512.634.126.2280
COD排放效率/(万元/t)194.790.2123.3342.4376.994
二氧化硫排放效率/(万元/t)6.85.610.115.821.6218
烟粉尘排放效率/(万元/t)8.3112.723.317.722.3168
工业固废综合利用率/%40.854.066.652.570.773
二氧化碳排放效率/(元/t)569.3226.3295.0331.2525.0-7


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表4可以看出,在2005-2013年期间,除二氧化碳排放效率呈下降趋势外,石嘴山市工业经济的各种资源效率和环境效率均有所上升。资源效率和环境效率按提升幅度由大到小排列为:水资源利润效率>能源利润效率>二氧化硫排放效率>水资源产出效率>烟粉尘排放效率>能源产出效率>COD排放效率>工业固废综合利用率>二氧化碳排放效率。资源效率表现出平稳增长的态势,年际增长率变化不大;环境效率则呈现出剧烈波动的特点,尤其是烟粉尘排放效率最为显著(图5)。
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图52005-2013年石嘴山市环境效率指数的变化趋势
-->Figure 5The change trends of environmental efficiency index of Shizuishan City from 2005 to 2013
-->

4.1.3 石嘴山市循环经济发展路径评价
按照前述公式的数据标准化方法和计算步骤,得到石嘴山及全国和其它三个城市2005-2013年的生态效率数据。为了更清晰地显示石嘴山市2005-2013年生态效率变化趋势,按照图1所示的生态效率度量原理,画出了近9年来的生态效率变化轨迹(图6)。
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图62005-2013年石嘴山市生态效率变化轨迹
-->Figure 6The change route of eco-efficiency of Shizuishan City from 2005 to 2013
-->

石嘴山生态效率呈逐年提高趋势,其发展路径为第二种类型,属于环境效率优先的发展道路,这与全中国的生态效率演变轨迹相似,基本上位于y=x线之上。相比较而言,乌海、焦作、枣庄三市基本上属于第三种类型,即生态效率均衡发展的类型,生态效率演变轨迹基本围绕y=x线上下波动,螺旋式上升。无论是石嘴山还是乌海,西部城市的生态效率远远落后于属于东中部地区的枣庄和焦作,也落后于全国的平均水平。
2010年以前,石嘴山资源效率与环境效率的提高存在冲突的现象,即一方效率的提高往往带来另一方效率的下降或停滞,2010年以后开始表现出同步提高的特点,说明石嘴山工业循环经济的发展正逐渐向生态效率均衡发展的模式转变,如图7所示。
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图72005-2013年石嘴山市资源效率和环境效率变化轨迹
-->Figure 7The change route of resources efficiency and environmental efficiency of Shizuishan City from 2005 to 2013
-->

4.1.4 石嘴山市工业循环经济效率与东部城市的比较
在四个煤炭资源型城市中,位于东部地区的枣庄市的生态效率最高。通过比较石嘴山与枣庄的指标体系中各指标的差值,可以判断阻碍石嘴山工业循环经济生态效率提升的薄弱环节,为石嘴山提升工业循环经济发展水平提供决策参考,两城市生态效率指标差值计算公式如公式(12)所示:
Dj=wj×Zaj-Zbj(12)
式中 Dj为石嘴山与枣庄生态效率第j个指标的差值; Zaj为枣庄第j个指标的无量纲值; Zbj为石嘴山第j个指标的无量纲值; wj为第j个指标在环境效率或资源效率计算中所占权重。
计算结果显示,按差值由大到小,生态效率各指标的排序是:水资源工业利润效率>二氧化硫排放效率>烟粉尘排放效率>能源产出效率>水资源产出效率>COD排放效率>能源工业利润效率>工业固废综合利用率>二氧化碳排放效率(图8)。这个顺序也是石嘴山提高生态效率的优先努力方向。
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图82005-2013年石嘴山与枣庄生态效率各指标差值的变化趋势
-->Figure 8The change trends of the differences of every indicator of eco-efficiency between Shizuishan and Zaozhuang from 2005 to 2013
-->

4.2 基于C模式的石嘴山循环经济发展绩效评价

4.2.1 石嘴山工业循环经济优于高效C模式
依据前文所述循环经济发展水平的判断标准,2013年石嘴山循环工业经济基本属于高效B模式和高效C模式,如表5所示。
Table 5
表5
表52013年石嘴山工业循环经济发展绩效
Table 5The development performance of industrial circular economy of Shizuishan City in 2013
辨识指数4倍2倍1.5倍环境负荷,辨识指数特点定位
工业经济规模423.82672.82-R4,n>0-
工业取水量-1 033.79-253.79-57.79R1.5,n<0高效B模式
工业综合能耗-1 065.63-285.63-89.63R1.5,n<0高效B模式
工业COD排放-252.68527.32723.32R2,n>0高效A模式
工业二氧化硫排放-948.35-168.3527.65R2,n<0,R1.5,n>0高效C模式
工业烟粉尘排放-1 166.69-386.69-190.69R1.5,n<0高效B模式
工业二氧化碳排放729.431 509.431 705.43R4,n>0高效A模式


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从时间序列看,2006-2013年,石嘴山工业经济规模4倍辨识指数都大于0,说明此段时期内的经济规模都比标准增长模型的大(图9),且呈逐年增加趋势,各年份的发展绩效仅取决于环境负荷辨识指数。
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图92006-2013年石嘴山工业经济增长辨识指数变动趋势
-->Figure 9The change trends of identification indexes of industrial economic growth of Shizuishan City from 2006 to 2013
-->

从环境负荷辨识指数看,2013年工业取水量、综合能耗和烟粉尘排放的1.5倍辨识指数都小于零(图10),因经济规模4倍辨识指数都大于0,因此依据前文所述标准,从这三种环境负荷看,石嘴山工业循环经济属高效B模式。从时间序列看,工业烟粉尘排放、综合能耗和工业取水量分别于2006年、2008年和2011年由高效C模式转型为高效B模式。2011年二氧化硫排放2倍辨识指数开始小于0,二氧化硫排放属于高效C模式,2013年,二氧化碳排放4倍辨识指数大于0,二氧化碳排放属于高效A模式,2013年工业COD排放2倍辨识指数大于0而4倍辨识指数在2012年开始小于0,因此工业COD排放属于高效A模式(图11)。
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图102006-2013年石嘴山环境负荷辨识指数变动趋势
-->Figure 10The change trends of identification indexes of environmental load of Shizuishan from 2006 to 2013
-->

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图112006-2013年石嘴山工业二氧化碳、二氧化硫和COD排放辨识指数变动趋势
-->Figure 11The change trends of identification indexes of SO2,CO2 and COD of Shizuishan from 2006 to 2013
-->

4.2.2 模式转型的实现路径分析
以C模式作为标准评价循环经济发展绩效最突出的特点是将研究对象放在一个特定的时间段内进行考察,环境负荷增长倍数与工业经济增长倍数之间的关系是评价的主要依据。因此,2013年之前的评价结果可以为将来的发展战略规划提供决策参考。
表2中高效C模式的条件相比,2013年石嘴山工业COD排放2倍辨识指数为527.32,不能达到高效C模式的标准,到2020年,若要成功转型为高效C模式,务必要使工业COD排放2倍辨识指数小于零,依据公式(3),则 R215的值小于零,如公式(13)所示:
R215=n=08Yn+n=915Yn-n=015yn<0(13)
此处,假设2013-2020年后,为实现循环经济发展目标,工业COD排放以固定速率降低。对石嘴山而言,依据标准增长模型和2005-2013年工业COD排放的实际数据(2005年为100),可得:
n=915Yn<832.28(14)
以2013年工业COD排放指数163.96为基数,石嘴山工业COD排放按固定速度 g增长,则:
163.96×n=171+gn<832.28(15)
通过计算可得,g=-0.0804。从工业COD排放来看,石嘴山若要在2020年达到高效C模式的要求,工业COD排放需按-8.04%的速度逐年减少。据此计算出未来石嘴山工业的COD排放数据(表6)。
Table 6
表6
表6石嘴山工业COD在2020年转型为高效C模式的模拟数据
Table 6The simulated data of discharges of industrial COD of Shizuishan City for its successful transformation toward high-efficiency C model in 2020
年份2014201520162017201820192020
工业COD排放/t4 4194 0643 7373 4373 1602 9062 673


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2013年石嘴山工业二氧化碳排放2倍辨识指数为1509,若要成功转型为高效C模式,务必使二氧化碳排放2倍辨识指数小于0,依据公式(3),则:
n=915Yn<-149.84(16)
这显然是不可能的,作为煤炭资源型城市,石嘴山煤炭消费在工业经济的发展过程中发挥了巨大的作用,而二氧化碳排放居高不下也是这种类型城市发展循环经济的一个重要瓶颈。

5 结论与讨论

通过对以上各种计算结果的分析,得到结论:
(1)2005-2013年,石嘴山市工业循环经济发展水平得到较大幅度提高,工业增长与能源消耗、水资源消耗、废水COD排放量、二氧化硫排放量、烟粉尘排放量等指标之间存在比较明显的脱钩现象,工业增长方式实现转变,不再以牺牲资源环境为代价。但与全国和东中部煤炭资源型城市相比,石嘴山无论是资源效率还是环境效率都存在比较大的差距,尤其需要提高二氧化碳排放效率。
(2)在2005-2013年间,石嘴山市各种资源和环境效率均有所上升,其环境效率总体上大于资源效率,与全国一样,石嘴山循环经济走的是环境效率优先的发展道路。从横向比较来看,2013年石嘴山市环境效率和资源效率远远落后于东、中部煤炭资源型城市及全国平均水平;从纵向比较来看,当前石嘴山工业循环经济优于高效C模式。
(3)C模式为评价区域循环经济提供了一种思路,是一种纵向比较方法,即通过设定“经济增长与环境负荷之间的倍数关系”作为评价区域循环经济发展绩效的客观标准,本文中两者之间的倍数是2,即工业经济增长4倍而环境负荷仅增长2倍,并以这个倍数关系作为评价工业循环经济发展绩效的标准。当然,随着循环经济发展水平的提高,这个倍数可以提高到10,例如,在某段时间内,经济规模增长1倍,而环境负荷仅增长0.1倍,等等。
(4)相比较于单纯的纵向维度研究,从横向比较和纵向比较两个维度进行评价可以比较准确地定位区域工业循环经济发展水平,避免通过纵向分析仅得到发展趋势的片面结论。横向比较可以发现研究区域同发达地区的差距并找准未来发展方向,纵向比较可以看到自身所取得的成就,增强发展信心,研究结果能够为制定合理有效的循环经济发展政策提供较为可靠的依据。这种研究思路可以在区域经济发展水平评价、区域竞争力评价、区域自然资源承载力评价等相关研究领域推广应用,能够更加准确地定位研究区域的发展水平,并找出当前区域发展的薄弱环节和未来发展的突破方向。
The authors have declared that no competing interests exist.

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