能源—经济—环境系统因果关系分析——河北经贸大学学报

本文引入系统动力学（System Dynamics简称“SD”）来描述能源—经济—环境系统各子系统间的因果关系。因果关系是系统动力学方法建模的基础，是对能源—经济—环境系统要素与关系的一种真实写照。
（一）因果关系的总体描述
整个系统中，经济驱动子系统对整个系统的发展起推动作用，能源支持子系统起支持作用，环境承载子系统起缓冲作用，社会发展子系统起能动作用，政策调控子系统起引导、管理和监督的作用。整个系统协调、有序的运行，通过系统内各要素的相互作用和配置使系统实现最优。这就要求首先必须要建立可靠、安全、稳定的能源供应保障体系，能源发展必须和经济发展、资源开发利用、生态保护相适应，相协调。其中，资源开发利用主要包括资源的进一步勘探开发、资源利用技术的进步、利用效率的提高、发展和利用替代能源、利用进口资源等。能源增长必须维持在资源承载能力内，在能源发展的同时，自然资源基础得到维持和加强，对可再生资源利用的前提是不破坏其再生机制。能源发展对环境改变要在环境承载极限内同步进行能源建设与环境保护，恢复并维护好自然生态系统的良性循环。通过国家政策、法律、法规和市场机制等有效调控，弱化甚至消除系统内各子系统间的消极影响，充分利用和促进系统内各子系统间的积极关系，实现系统的良性循环。根据以上描述，能源—经济—环境系统各子系统关系如图1所示。
（二）因果关系涉及的宏观变量
能源—经济—环境系统模型的建立涉及的因素很多，对这些因素加以分析将成为构建能源-经济-环境系统模型的基础。在建立能源—经济—环境系统因果关系模型的过程中，可分别以各子系统的发展为主线来确定系统模型涉及的变量。能源—经济—环境系统模型涉及的主要变量有以下几个方面：
1. 经济驱动子系统涉及的变量。经济驱动子系统涉及的变量主要包括：GDP、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、工业增加值、资本形成总额、人均社会消费品零售额、货物与服务净出口、财政收入、国内旅游收入、外商直接投资、城乡居民人均可支配收入、最终消费支出、固定资本形成总额等。
2. 能源支持子系统涉及的变量。能源支持子系统涉及的变量主要包括：能源生产总量、能源消费总量、煤炭生产量、煤炭消费量、石油生产量、石油消费量、天然气生产量、天然气消费量、单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、能源加工转换效率、储采比、能源消费弹性系数、能源生产弹性系数等。
3. 环境承载子系统涉及的变量。环境承载子系统涉及的变量主要包括：二氧化硫（SO2）排放量、二氧化碳（CO2）排放量、废水排放量、工业废水排放量、工业废水排放达标率、工业烟尘排放量、工业烟尘排放达标率、工业粉尘排放量、工业粉尘排放达标率、工业固体废物产生量、工业固体废物处置量等。
4.社会发展子系统涉及的变量。社会发展子系统技术模块涉及的变量主要包括：科学家和工程师数、研究与试验发展经费支出、技术市场成交额、人才密度指数、R&D经费支出占GDP比重、科技活动经费筹集总额等；人口模块主要包括：人口总量、出生率、死亡率、自然增长率、人口增加数、人口减少数、迁出人口、迁入人口、就业人员、第一产业就业人员、第二产业就业人员、第三产业就业人员等。
5. 政策调控子系统涉及的变量。政策调控子系统涉及的变量主要包括一些政策性参数：环保投资、科技投资、科技投资比例、环保投资比例、第一产业投资比例、第二产业投资比例、第三产业投资比例工业固体废物综合利用率、工业环境污染治理投资总额、工业污染治理投资等。
（三）因果反馈回路分析
系统的行为模式与特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[7]。本文在系统综合分析的基础上，确定系统的结构层次，结合整个系统自身的结构特点，在确定了各子系统的层次结构之后，建立的能源—经济—环境系统因果反馈回路，如图2所示。