中國省域能源綠色發展評價實證研究
——以河南省為例

李彥普

（黃河科技學院，河南鄭州 450006）

1 研究背景

一直以來，以煤炭為主的能源供給結構為中國經濟快速發展提供了動力支撐。然而，能源需求持續增長與當前能源資源約束趨緊的矛盾，人民追求美好生活向往與生態環境漸趨惡化的矛盾日益突出。黨的十八屆五中全會將“綠色發展”作為關系我國發展全局的五大發展理念之一，黨的十九大報告提出“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”重大戰略布局，對能源產業轉型發展提出了迫切要求。黨的十八大以來，GDP 已不再作為考核地區發展的唯一目標，而是更加注重地區可持續發展，深入貫徹“綠水青山就是金山銀山”的發展理念。當前開展適合我國省域的能源綠色發展評價模型研究，對指導各省能源綠色發展，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系具有重要意義。河南是能源消費和供給大省，煤炭資源豐富，風能、太陽能資源相對不足，能源狀況具有較強的代表性。以河南為例進行省域能源綠色發展評價實證研究，對其他省份具有一定借鑒作用。

2 文獻回顧

2.1 綠色發展的研究內容

自黨的十八大將生態文明建設作為“五位一體”總體布局的重要組成部分以來，關于綠色發展的研究逐漸深入，范圍涉及綠色發展的內涵［1］、評價［2］、發展效率［3］、政策工具［4］、實現路徑［5］等各個方面。綠色發展指標體系的構建和綠色發展水平評價方法，以及對綠色發展水平進行時間序列或空間維度的差異比較分析是綠色發展研究的核心問題之一。學者們采用的方法眾多，常見的有層次分析法［6］、主成分分析法［7］、因子分析法［8］、熵權法［9］、專家經驗決策法［10］等主客觀方法或交叉運用。一些學者的研究方法和模型構建不斷創新，如嚴曉輝［11］構建Weaver-Thomas 模型對西安市工業綠色發展的研究、田時中［12］基于熵值-Tobit 模型，探究長三角城市群綠色化發展的影響因素。

2.2 綠色發展的區域和產業性研究

近年來省（市）區域性和產業性的綠色發展研究顯著增加，研究維度不斷拓寬，針對性逐漸增強。王建民［13］對長江經濟帶的工業、李健［14］對京津冀的工業綠色發展效率和路徑進行了研究。當前針對能源綠色發展的研究，主要集中于（1）綠色發展理念對能源發展的內涵引領。李繁榮［15］基于馬克思的人與自然物質變換思想，提出了在能源生產和消費革命方面的綠色發展路徑,指出應推動能源生產循環經濟模式，加強清潔能源利用技術的研發推廣；田麗芳基于綠色增長核心價值理念，運用LMDI 模型分析認為，2000—2016 年我國能耗強度的主要影響因素包括能源結構、技術和政府規制［16］；（2）綠色發展視角下的能源轉型發展研究。張凱［17］構建了綠色低碳發展視域下，以技術為核心、以管理創新為手段的傳統能源企業低碳轉型的驅動機制；（3）能源消費、能源結構等特征變量與綠色經濟發展的關系研究。梁坤麗［18］通過實證研究得出結論，能源消費對綠色經濟增長具有正向拉動作用，但環境污染同時抑制了綠色經濟增長。戴紅彬［19］等學者通過定量分析發現能源結構、科技創新對陜西省綠色發展影響較大，而能源利用效率、環境治理、外資利用等因素影響效果不顯著。曾婧婧［20］利用31 省的面板數據進行實證研究的結果表明，開源類、節流類、轉型類的能源政策都有效促進了中國工業綠色經濟發展，開源類政策和節流類政策效力較強，節流類政策更具持續性。部分學者［21］對能源綠色發展的價格機制進行了探討；（4）能源綠色發展的區域性研究。李劍波［22］運用DEA 方法，對重慶能源需求結構方案進行了優化與實證檢驗，提出了重慶應加大能源消費結構調整和技術創新力度等綠色低碳發展對策。陳高峰［23］從生態文明的視角對河南能源綠色低碳發展提出了加強能源總量控制、優化能源結構、提高能源利用效率等對策建議。

通過文獻梳理發現，相關研究存在如下特點：（1）關于能源綠色發展的研究，多集中于在傳統研究領域的基礎上拓展引入綠色發展理念視角，以及探討能源領域的相關要素與綠色經濟的作用關系，基于能源產業本身的綠色發展研究尚不夠系統和深入；（2）綠色發展和能源密切相關，綠色發展評價指標體系無一例外與能耗相關。作為經濟發展的動力，能源產業綠色發展是經濟綠色發展的保障。但當前針對區域能源產業綠色發展水平評價的專門研究尚不多見。因此通過構建區域能源產業的綠色發展評價指標體系，探討區域能源綠色發展水平及變化特征，將拓寬能源綠色發展的研究維度，并為能源綠色發展的科學決策提供依據。

3 指標體系構建與數據來源

3.1 指標體系構建

能源綠色發展指標體系包含目標層、維度層、基礎指標層三個層級。當前能源產業發展矛盾突出表現在能源供需結構不合理、煤炭消耗占比過大、新能源利用水平較低、環境污染較大等方面。因此，在評價指標的選擇上，應以能源產業發展特征為導向，堅持科學性、行業性、完備性和數據的可獲得性原則。借鑒學者們對于綠色發展評價指標體系中的能源指標選取，結合能源行業發展的關鍵影響因素，將能源綠色發展的目標層分解為能源生產結構、能源消費結構、電能替代和清潔替代、節能降耗、環境協調性等五個維度，共包含27 個基礎指標，如表1。

能源供需結構直接影響國民經濟各部門的用能方式，高碳型能源結構將造成大氣污染，嚴重影響空氣質量。能源結構決定能源產業的綠色發展質量以及經濟發展的可持續性，是制定各類能源發展戰略和政策的基礎。“電能替代”和“清潔替代”是能源綠色發展的必然路徑，通過引入風電、太陽能發電、生物質能發電及水電等可再生能源發電并網或裝機指標，體現能源綠色發展的顯著特征。節能降耗是保障能源供應和能源安全、減少環境污染的重要手段，該維度的指標體現了經濟綠色發展的質量、節能降耗的投入和成效。環境協調性指標，體現了能源發展中能源產業、人、環境三者的和諧共生狀況。

表1 能源綠色發展指標體系

在能源綠色發展水平評價體系中，分為兩種類型的指標，即正向指標和逆向指標。正向指標與能源綠色發展呈正相關，即數值越高、綠色發展水平越高，逆向指標會制約能源綠色發展水平。對個別容易產生歧義的指標作如下說明：在能源生產結構維度中，煤、石油、天然氣為化石能源，生產過程中會排放污染物和二氧化碳，為負向指標，一次電力及其他能源在生產過程不排放二氧化碳，為正向指標。在能源消費結構中，煤炭是占絕對比重的主要消費能源，為負向指標，石油、天然氣含有較多的氫元素，單位熱值所生成的二氧化碳的量要比煤少得多，在相同的能源消耗量時，使用天然氣、石油越多，煤的消耗量就越少，所以把原油、天然氣都作為正向指標。

3.2 數據來源

本文所使用的指標數據來源于2008—2017 年間歷年《河南省統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國電力年鑒》、國家能源局發布的 “風電、光伏發電、生物質發電監測評價報告”“可再生能源發展報告”、以及國家能源局網站、河南能源監管辦公室網站發布的公開數據，數據具有可靠性與權威性。個別“十二五”期間生物質發電裝機數據缺失，根據年均增長率用線性插值法補齊。2016 年《河南省統計年鑒》中河南省二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵排放量因統計口徑變化，與上年度不可比，已根據2015 年的基準數據用移動平均法調整。針對可再生能源發電特點及數據可得性，太陽能發電、生物質能發電、水電發電指標均采用裝機容量的統計口徑，風電指標采用并網裝機容量統計口徑，更能反映風電的發展質量。

4 研究方法

本文采用熵值法對河南能源綠色發展評價指標體系的各指標進行權重賦值，并計算河南能源綠色發展水平。熵值法屬于客觀賦權法，根據各指標的變異程度，利用信息熵計算出各指標的熵值，再通過熵值對各指標的權重進行修正，從而得出較為客觀的指標權重［24］。

采用熵值法進行能源綠色發展評價步驟如下：

第一步，數據無量綱化；

采用極差標準化法將正向和逆向指標用不同的隸屬函數標準化。

正向指標：

負向指標：

其中，i=1,2, ,m；j=1,2, ,n

現有m個待評項目，n個評價指標，形成原始數據矩陣

其中，rij為第j個指標下第i個項目的評價值；

第二步，計算第j個指標下第i個項目的指標值的比重pij；

第三步，計算第j個指標下的熵值ej；

其中，k=1/lnm。

第四步，計算第j個指標的熵權wj；

第五步，計算各年度的綜合評價值si；

其中，k=1/lnm，(i=1,2, ,m;)

5 河南省能源綠色發展水平評價的實證分析

利用上述指標體系和評價方法，對河南省2008—2017 年能源生產、能源消費、電能替代與清潔替代、節能降耗、環境協調性等五個維度的評價值和能源綠色發展水平的綜合評價值進行了計算和分析。見表2。

表2 河南能源綠色發展各維度評價值和綜合評價值

表2 （續）

5.1 能源生產結構和消費結構的時間變化特征

河南是能源生產大省，能源生產結構主要包括原煤、原油、天然氣、一次電力及其它能源。2010年河南能源生產總量達到歷史高值17 438 萬t 標準煤，隨著經濟的轉型，2010 年后逐步降低，到2017年河南省能源生產總量降至10 091 萬t 標準煤。同時河南也是能源消費大省，2010 年河南省能源消費總量達18 964 萬t 標準煤，缺口達1 526 萬t 標準煤。2015 年能源消費總量達到峰值23 161 萬t 標準煤。

2008—2017 年期間，河南能源生產和消費結構中，煤炭均為最主要的能源，其比重不斷下降。原煤占能源生產總量比重由92.6%降至88.6%，石油生產比重一直在4.0%～5.7%之間徘徊，總體比例變化不大，天然氣生產比重由2.6%升至5.9%，電力及其它可再生能源生產比重由1.8%升至7.0%，能源生產結構不斷優化（見圖1）。能源生產結構評價值除2012、2013 年微弱下降外，其余年份均有所增長，十年間年均增幅約17.8%；2015 年后連續三年保持較高增速，增長主要來自于電力及其它可再生能源比重不斷提升。2012、2013 年評價值下降主要源于原油所占比重增加，而電力及其它可再生能源正向指標下降。這表明河南的化石能源開發高峰期已過，能源需求主要轉向外部能源和可再生能源的開發，促使能源生產結構的評價值逐步提升。

圖1 2008—2017 年河南能源生產結構及其評價值

在能源消費方面，2008—2017 年期間，河南煤炭消費比重由87.2%下降到73.3%，石油、天然氣、一次電力及其他能源消費占比不斷增加，促進了能源消費結構向綠色方向轉化。河南能源消費結構評價值呈波動性上升，年均增幅約10.9%；相對于河南能源生產結構評價值，整體上升幅度較小，如圖2。其中2008—2013 年期間，消費結構評價值整體處于上升態勢；這期間雖然能源消費總量整體不斷攀升，但非煤能源占能源消費總量的比重增幅較大，對評價值上升貢獻較大。2010 年能源消費總量出現了五年間唯一一次較大幅度下降，同時非煤能源消費占比增長4.2%，尤其是一次電力及其它能源消費比重增幅接近一倍，促使當年評價值增幅顯著。2009、2011、2014 年消費結構評價值下降的主要原因在于能源消費總量增幅較大，而非煤能源占能源消費總量的比重增幅較小。

圖2 2008—2017 年河南能源消費結構及其評價值

河南能源消費總量除2010 年下降外，2008—2015 年每年均處于增長狀態，2015 年達到峰值；其中2009、2013、2014 年增幅超過4%，2013 年增幅最大，達到4.7%。能源消費與經濟發展密切相關，我國2008 年世界經濟危機后大規模投入基建行業，河南冶金、建材等高耗能產業的能源消費在2009 年快速增加。2012 年11 月，國務院正式批復《中原經濟區建設規劃》，推動了2012、2013 年河南能源消費總量明顯增加。2015 年后，隨著河南省經濟發展進一步轉型和可再生能源開發力度加大，外電入豫工程建設步伐加快，各項能源消費結構指標開始穩定朝向綠色方向發展。

5.2 “電能替代”和“清潔替代”的時間變化特征

為了減少煤炭在終端消費帶來的環境污染問題，國家不斷加大力度推進電能替代煤炭的消費。2013 年國家電網公司在其所經營的區域推出了電能替代方案，2016 年包括國家發展改革委在內的8 部委聯合推出了《關于推進電能替代的指導意見》。2008—2017 年，河南煤炭消費比重不斷降低，電力消費比重不斷提高，人均煤耗呈逐漸下降趨勢，人均電耗呈明顯上升趨勢，如圖3 所示。

圖3 2008—2017 年河南人均煤耗、人均電耗變化趨勢

“清潔替代”是指用風電、太陽能發電、生物質能發電和水力發電等可再生能源替代煤炭、石油等化石能源的消耗。河南位于我國中部，太陽能資源屬于三類地區，風力資源大部分在50～150w/m2，太陽能、風能資源并不豐富。2014 年以前，河南太陽能發電和風力發電發展緩慢。隨著可再生能源發電技術不斷成熟、成本不斷降低，且河南是能源消耗大省，對可再生能源就地消納能力較強，自2015年后，河南太陽能發電和風力發電得到了迅猛發展，如圖4 所示。河南是農業大省，生物質能源豐富，但由于在原料收儲方面存在諸多問題，生物質發電成本一直居高不下，造成河南省生物質發電一直處于不溫不火的狀態，裝機容量增速較低。河南水電資源基本已經開發殆盡，挖掘潛力不大，常年維持在相對穩定的水平。得益于“電能替代”和可再生能源開發的快速增加，2008—2017 年“電能替代”和“清潔替代”的評價值逐年顯著上升，年均增幅約81.6%，見圖4。隨著可再生能源開發成本不斷降低以及生物質發電技術、政策的不斷完善，河南可再生能源發電仍有較大的發展空間。

圖4 2008—2017 年河南電能替代與清潔替代評價值及其分指標變化

5.3 節能降耗的時間變化特征

節能降耗是反映一個地區綠色發展的重要指標。2008—2017 年期間，河南省節能降耗的評價值整體上升，年均增幅約23.5%，僅在2009、2011、2013年有所下降，2011 年處于最低值（見圖5），這與以上年份的能源消耗增加有關。2008 年世界經濟危機后，我國大幅增加與房地產有關的高耗能產業的投入，拉低了2009、2011 年節能降耗的評價值。2012 年我國開始轉變傳統的過度依賴資源投入的經濟增長模式，河南省六大高耗能行業工業增加值增速降低了近50%，同時，萬元GDP 能耗也有較大幅度下降，促使該年節能降耗評價值突增。中原經濟區建設直接推動了2013 年六大高耗能行業工業增加值增速上升，萬元地區生產總值能耗、萬元工業增加值能耗下降幅度明顯減小，致使2013 年節能降耗評價值突降。自2014 年起，高耗能行業工業增加值增速穩定下降，經濟發展轉型效果逐步顯現，河南省節能降耗效果穩步提升。

圖5 2008—2017 年河南節能降耗評價值及其分指標變化

從人均GDP 增長率變化與高耗能行業工業增加值增速、萬元GDP 能耗下降率的時間序列變化情況來看，前期階段，萬元地區生產總值能耗下降率處于低值，人均GDP 增長率相對處于高值，但自2014年以后，萬元GDP 能耗下降率持續增加，人均GDP連續兩年下降，2016 年后持續上升，說明河南人均GDP 增長越來越不依賴于高耗能行業增長，通過經濟結構調整的綠色發展逐步深入，能源行業高質量發展成效漸顯。

5.4 環境協調性的時間變化特征

2008—2017 年期間，河南能源與環境協調性的評價值呈波動性上升，年均增幅約30.7%，其中2011 年、2013 年、2014 年有所下降，2012 年處于2008—2015 年的最高值，2014 年降至2009 年以來的最低點，2015 年后，評價值連續三年持續增加，2017 年增幅最大，達到120%，見圖6。2011 年氮氧化物的排放量增幅較大，達到統計區間最高值，2013 年、2014 年煙粉塵排放量連續兩年增加，尤其2014 年煙粉塵排放量重新上升至僅次于2008 年的水平，致使協調性評價值降低。2012 年3 項污染物排放指標自2008 年以來首次同時下降，促使該年協調性評價值較高。2017 年三項污染物總量比2016 年大幅降低，二氧化硫和煙粉塵排放量降幅較大，氮氧化物降幅較小，仍有較大的下降空間。

圖6 2008—2017 年河南環境協調性評價值及其分指標變化

5.5 河南能源綠色發展綜合水平的時間變化特征

2008—2017 年期間，河南能源綠色發展綜合評價值整體不斷提升，年均增幅為27.6%。2012 年綜合評價值處于2008—2014 年的局部高點，2011 年和2013 年略有下降，2014 年后連續大幅上升。除2013年外，節能降耗對能源綠色發展綜合評價值貢獻一直處于較高的水平，2013 年后電能替代和清潔替代成為對能源綠色發展綜合評價值的最大貢獻者。環境協調性對能源綠色綜合評價值貢獻一直不明顯，直到2017 年才上升至第三位。能源生產和消費結構對能源綠色綜合評價值的提升貢獻相對較弱。如圖7 所示。

對統計區間內河南能源環境協調性評價值和節能降耗評價值進行相關性分析，二者的相關性系數為0.810。節能降耗綠色評價值增加時，能源與環境協調性評價值也基本同步上升，因此2012 年兩者評價值皆為2008—2014 年的最高值。將能源消費結構和能源與環境協調性的評價值進行相關性分析，二者的相關性系數為0.756，兩者變化趨勢關聯相對較弱，說明能源消費結構對環境污染具有一定影響，但能源消費結構優化對環境改善的貢獻并不明顯。

河南綠色發展綜合評價值及其5 個維度的評價值比較全面反映了河南能源的綠色發展實際變化情況。河南省近十年來重視節能減排工作，節能降耗對能源綠色發展貢獻度較大；河南也較為重視環境治理工作，但直至2017 年河南的環境空氣質量才有明顯改善，這與能源與環境協調性的指標變化趨勢一致。近年來河南一直注重外電入豫工程的建設，目前已有“晉東南——南陽”“哈密南——鄭州”兩條特高壓并網運行，有力推動了河南的“電能替代”工程。2015 年后，國家把可再生能源開發的重點向電力消費終端——中東部進行轉移，河南風電、光伏發電發展迅速，大幅提升了“電能替代與清潔替代”對河南能源綠色發展的貢獻度。

圖7 2008-2017 年河南能源綠色發展綜合評價值

雖然河南煤炭的生產與消費比重持續下降，但能源消費總量未能得到有效控制，以煤為主的一次能源生產與消費結構未有顯著改變，因此能源生產、消費結構對河南能源綠色發展水平提升貢獻度不夠明顯。而河南一次電力及其它能源生產比重增幅顯著高于一次電力及其它能源消費比重的增幅，且煤炭生產總量降幅明顯，因此能源生產結構較消費結構的綠色水平改善更明顯，這反映了河南近年來煤炭行業大力化解過剩產能的良好成效。

6 結論與建議

通過構建區域能源的綠色評價指標體系，并以河南為例，選取2008—2017 年統計區間的指標數據，對河南能源綠色發展水平進行測度，結果表明：

（1）通過能源生產結構、能源消費結構、電能替代與清潔替代、節能降耗、環境協調性等五個維度的指標體系，用熵權法構建的區域能源綠色評價模型能夠比較客觀的反映一個地區的能源綠色發展趨勢，并給出一個定量的評價值，可以為相關決策部門制定能源綠色發展政策提供理論依據；

（2）河南能源綠色發展水平整體持續上升，電能替代和清潔替代發展速度最快，外電入豫工程和新能源發電產業的發展對河南能源綠色發展綜合水平的提升貢獻較大；能源生產結構和能源消費結構綠色發展水平較低，提升幅度較小，能源供需結構仍需進一步調整和優化。節能降耗綠色發展水平指標與環境協調性水平具有較大的相關性，表明河南產業結構的調整、節能降耗的投入對于環境改善具有較好的成效。

建議河南在今后的能源綠色發展中，重點發展以下方面：

（1）持續優化河南能源供需結構，進一步降低煤炭生產和消費比重。加快河南煤炭行業化解過剩產能，推動煤炭清潔生產和利用，嚴格控制煤炭消費總量。推動“氣化河南”工程，提升天然氣消費比重。

（2）穩步推進“電能替代”和“清潔替代”。河南是中國大電網的重要樞紐，外電入豫優勢明顯，應加大電能在終端消費（如電動汽車、農村炊具電氣化）的支持力度。河南省風能、太陽能資源屬于可利用地區，生物質資源豐富。隨著可再生能源發電技術不斷進步，可再生能源發電成本將進一步降低，“清潔替代”的潛力非常可觀。

（3）持續推進節能降耗和環境治理工作。當前單個用能設備的能效已提高到比較高的水平，但綜合能源應用方面仍有較大的節能空間。應加大綜合能源應用技術的推廣，提高能源的綜合利用效率。持續推進發電行業的超低排放，特別是在垃圾發電、生物質發電領域還有較大的提升空間。