低碳经济下能源—经济—环境系统分析与调控——河北经贸大学学报

 全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战是“低碳经济”提出的大背景。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳（CO2）浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。中国作为一个能源生产和消费大国，如何保持能源、经济和环境协调可持续发展是摆在我国面前的一项重大战略课题。我国能源—经济—环境系统总体协调程度比较低，能源、环境、经济三者之间的矛盾比较突出。从能源结构上看，我国的一次能源储量、能源生产和能源消费间的结构性矛盾，随着中国工业化进程和城市化进程的推进越来越突出，国内石油和天然气的生产供需缺口越来越大，使我国日渐成为石油天然气的进口大国。从产业结构看，我国的产业结构呈现出以工业，尤其是以碳基为主的重工业化的突出特点。从生态环境看，以化石能源为主的传统能源结构导致能源生产和消费中排放大量的烟尘、废水以及固体废物等污染物引发环境质量的急剧恶化，由能源消费结构和方式造成的严重环境污染带来的经济损失占GDP的2%～3%。鉴于我国能源—经济—环境系统发展中存在的这些问题，迫切要求对经济增长方式、能源开发利用、环境保护等可持续发展问题进行科学研究，制定切实可行的经济发展规划、能源替代战略、环境保护措施，为能源—经济—环境系统提供理论支持。
一、文献综述
近年来，越来越多的学者意识到能源、经济以及环境之间的相互作用对于解决能源问题的重要影响，开始将三者结合起来综合考虑能源问题，从而形成了3E系统理论的研究框架，并取得大量的理论与实践成果。能源问题的研究涉及多个学科领域，不同专业的学者选择了不同的研究视角与方法，得到的结论也有所差别，然而，他们的研究大多使用数量经济学、系统工程以及运筹学的方法对能源、环境、经济三者之间的关系和内部规律进行定量分析。
日本长冈理工大学从3E的理论框架出发提出了3Es-Model，模型描述了能源、环境和宏观经济之间的数量关系，可以在给定节能、碳税、促进能效等减排方案的条件下，预测经济、能源、环境三者的发展趋势，为决策者制定相关政策提供参考。国外的一些学者和机构深入研究了能源问题与可持续发展的能源—经济—环境3E体系，例如，联合国开发计划署、世界能源理事会以及联合国可持续发展委员会等国际机构都曾经以可持续发展理论为指导，对世界面临的能源现状、发展趋势以及能源与经济、社会、环境的协调发展等问题进行了深入的分析和讨论。
随着我国经济的发展，相关政府部门也意识到了能源、经济、环境协调发展对我国实现可持续发展的重要意义。1984年，原国家计委和国务院能源办公室牵头，组织了我国相关领域近70名专家，花费五年的时间，完成了我国“广义能源效率战略工程”项目的研究，这是我国首次组织如此多的科研人员探讨能源、经济、环境三者间的协调发展问题。万红飞等人（2000）在John Byrme研究的基础上，分析了能源、环境、经济三者之间的关系，并选择二氧化碳和二氧化硫的排放量作为主要指标，构建了能源、经济、环境三者的关联模型。王俊峰（2000）的研究首先探讨了自然资源与经济、人口、环境之间的关系以及3E系统内各子系统之间的矛盾规律，并在此指导下提出了能源结构优化的原理和计算方法。迟春洁从3E系统的角度来研究能源安全问题。可见，国内外的众多学者对能源—经济—环境系统从多个角度进行了有益探索，取得了大量的理论成果，对缓解和解决我国的能源、经济、环境问题具有重要意义。
二、能源-经济-环境系统构建
（一）能源—经济—环境系统的界定
能源—经济—环境系统是指在社会、经济、文化、生态背景下，各种系统要素有机结合在一起所形成的能源—经济—环境复合系统，该系统包含若干个子系统，这些子系统分别拥有不同的属性。在能源—经济—环境系统内部，子系统是相互作用、互为影响的，系统内部也同时和系统外部的环境发生着交换关系，可以表示为：
MSIS？奂{S1S2……Sm，Ei，Ci，Fi，Rel，O，Rst，T，L}（m？叟2）（1）
公式（1）中Sm表示第m个子系统；Ei、Ci、Fi分别表示第i个子系统的要素、结构和功能；Rel是系统的关联集合，是能源—经济—环境系统（MSIS）的相关关系集，Rel包括了能源—经济—环境系统各个子系统之间的关联关系、各个子系统内部要素之间的关联关系，以及能源—经济—环境系统（MSIS）与国民经济可持续发展系统之间的关联关系；O是能源—经济—环境系统的系统目标集；Rst是系统的限制约束集；T、L分别为时间向量、空间向量；m是子系统的数目。
（二）能源-经济-环境系统的构成
根据系统的层次性，将能源—经济—环境系统分解为经济驱动子系统、能源支持子系统、环境承载子系统、社会发展子系统和政策调控子系统五个子系统。每一个子系统内部又包含着若干要素，各要素在系统运行中分别发挥着不同作用。能源—经济—环境系统并不是一个封闭的系统，在分析时不能离开国民经济这个大系统去分析，必须考虑整个系统各环节之间、系统与国民经济各部门之间的相互关系。能源系统与环境、技术水平和生态系统有密切关系，在当前资源、环境与发展之间矛盾日益突出的情况下，能源—经济—环境系统承载着经济增长、能源利用和环境保护的多重压力。研究系统时必须统筹考虑能源与社会经济、技术、环境等诸多因素，不仅研究各因素之间的相互联系、相互依存、相互制约，而且要将其形成的有机整体作为一个完整的、处于运动变化中的大系统。