京津冀能源承载力评价与分析
——基于2007—2011年数据

彭 璇，祝 辉，祝尔娟

(首都经济贸易大学 城市经济与公共管理学院，北京 100070)

京津冀能源承载力评价与分析
——基于2007—2011年数据

彭 璇，祝 辉，祝尔娟

(首都经济贸易大学 城市经济与公共管理学院，北京 100070)

能源是社会经济系统运作中重要的物质基础，其支撑社会经济系统运作的能力是有限度的，区域能源系统负荷过高，会给区域造成巨大的环境压力。作为区域层面的能源承载体系，其结构主要包括三个方面，即能源载体、生态环境载体、承载客体，在此基础上，可构建能源承载力评价体系并对2007—2011年间京津冀三地能源承载力进行评价。研究发现：北京能源承载力逐年稳步提升，天津能源承载力虽然呈上升态势，但其能源系统一直处于高负荷状态，而处于工业化中期的河北的能源承载力急剧下降。

京津冀；能源；承载力

引言

承载力一词最早为工程地质领域中的专业术语，随着世界范围的人口膨胀、资源紧缺、环境恶化等现象的日益加剧，人类逐渐意识到无论是自然资源还是社会资源，稀缺性都是其固有的本质属性，其满足人类社会可持续发展需要的能力从数量到质量都是有一定限度的，因而承载力一词也逐渐被应用到生态、环境、人口、城市等学科领域的研究。从相关研究成果来看，学者们关注的主体主要有两类：一是将涉及区域资源、环境的多种要素进行综合考量，即某区域的综合承载力、生态承载力等[1-9]；二是某单一要素的承载力，如人口承载力、土地承载力、水资源承载力等[10-13]，而对于能源这一社会发展的支柱性要素，其承载力的研究却略显不足[14-15]。

能源是社会经济系统运作中重要的物质基础，从理论上来看，特别是非再生能源，其支撑社会经济系统运作的能力是有限度的，区域能源系统负荷过高，会给区域造成巨大的环境压力。京津冀地区作为中国第三增长极，在快速发展的同时也无可避免地面临其能源短板带来的挑战，近年来最为堪忧的雾霾污染在京津冀地区大范围、持续、高频度地发生，与其能源结构不合理、能源利用效率偏低、能源消费总量大等问题有着密不可分的联系。在此背景下对京津冀能源承载力进行研究，对于该区域健康、可持续的发展有着重要的意义。

一、区域能源承载体系的结构及其特点

(一)区域能源体系的结构

能源承载力是在一定的能源开发和利用技术条件约束下，某国或某区域在一定时期内可供生产和消费活动使用的能源量，及其对能耗排放污染物的容纳和处理能力。作为区域层面的能源承载体系，其结构主要包括三个方面，即能源载体、生态环境载体、承载客体。所谓能源载体，即能源本身作为载体，承担区域内经济活动动能的功能。所谓承载客体，即区域内人口的经济社会活动。文中能源主要包括煤炭能源、石油能源、天然气能源等一次能源。所谓生态环境载体，指的是生态环境除了承载人类其他经济活动外，还要承载人类因能耗而排放的污染物。如图1所示。

(二)综合能源承载体系特点

主要体现在双重性、可移动性和瞬间破坏性三个特性上。

1.双重性

能源在承载体系中，既是承载体，也是被承载客体。这一特性决定了区域经济社会发展需要能源的支撑，但过度的能耗又将导致生态体系的破坏，反过来影响经济社会的发展，许多发达国家和地区为了经济发展往往都走过了一条“先发展再治理”的路径。同时，这一特性也决定了目前状态下的能源载体不像其他载体可以多多益善，而是应该在能源适度供给条件下强调能源结构优化实现节能减排[16]。

2.可移动性

这也是能源载体与其他载体的一大区别。不同于土地载体、交通载体、基础设施载体，能源载体具有可移动性、可交易性。目前，大部分发达区域都非能源原产地，需通过交易、运输来实现能源的供给。而能源供给的大小取决于区域的经济实力和运输能力。因而，经济越发达区域越能获得更多的能源，而为了维持经济的发达状态，又需要更多的能源供给。

3.瞬间破坏性

不同于其他载体，对被承载物的承载能力具有一定的弹性，能源载体具有瞬间破坏性。一旦某一能源供给不上，整个区域的运转将瞬间陷于瘫痪状态。如纽约历史上的几次大规模停电，以及中国2008年南方雪灾所导致的部分城市停电，都给整个城市或区域造成难以挽回的损失。

二、京津冀地区能源承载力评价体系的构建

(一)构建原则

由于能源承载力具有以上特性，导致能源承载力测度的难度较大。因而，目前专门针对能源承载力测度和评价的相关文献较少。已有的研究文献，主要通过指标体系法，构建能源承载力的压力指标(负向指标)体系和支撑力指标(正向指标)体系[14-15]。然后通过压力指标和支撑力指标的比值获得能源承载系数，从而判断某一区域的能源承载状态。根据能源承载力的特点，按照科学性、动态性、可行性原则，在借鉴前人的基础上构建了能源承载力评价指标体系。

参考生态承载力的内涵[4,8]，定义区域能源承载负荷度=区域能源承载压力/区域能源承载支撑力，即C=P/B。若C=1，则表明该区域能源系统处于平衡状态；若C>1,该区域能源系统则处于超载状态；若C<1，该能源系统处于低载状态。故区域能源承载力RECC(regional energy carrying capacity)=1-C=1-P/B。分层模型把能源需求、环境排放等作为对区域能源承载系统的压力，将能源供给、环境保护力度等作为对区域能源承载的支撑力，反映区域与能源系统彼此制约而又相互支撑的关系。该公式也可定性理解为，某一个特定区域社会经济发展水平越高、人民生活水平越高，该区域的能源承载体系中需求压力及环境压力也越大。但从另一方面来看，某区域社会经济发展水平越高，则该区域能源开采、开发和利用的效率就越高，能源基础设施亦会相对完善，可以支撑更多的能源消耗所带来的能源承载压力。

(二)指标体系的构建

本研究所构建的指标体系共分为三个层次，即目标层、状态层和指标层。其中，能源承载压力目标层下两个状态层分别为能源使用压力和能耗物排放压力，能源承载支撑力目标层下两个状态层分别为经济支撑力和环境支撑力。

能源使用压力的指标主要从能源消耗强度、能源消费结构及人口压力的角度选取了相关的代表性指标。能源消耗强度越大、能源消费结构越差、人口规模越大则区域能源承载的使用压力越大。各指标之间的相关性主要从定性的角度分析。

能耗物排放压力指标主要考虑大气环境质量，指标值越小则大气环境质量越好，进而能耗物排放压力越小，所选取的S02排放总量、烟尘排放总量等指标多为污染单因子指标。

经济支撑力指标主要从社会经济进步和区域的能源供给能力考虑。一般来讲，该状态层的指标值越大越好，社会经济进步为环境治理提供资金和技术上的支持，从而承载更多能耗物。能源供给情况直接反映了区域满足能源需求的能力。

环境支撑力分别从环境建设与管理水平与区域生态绿化水平选取，注重人类对污染排放控制、污染治理和生态建设的支持。环境建设与管理类指标主要为污染处理水平的考核类指标，包括污水处理率、工业固废综合利用率、生活垃圾无害化处理率等。生态绿化水平指标包括城市绿化覆盖率、人均森林面积等。这方面指标的改善，一方面可以减少能源消耗对环境的污染，另一方面可以提高环境对能耗物的承载能力(表1)。

(三)京津冀能源承载力模型的构建

根据能源承载力指标体系建立综合承载力模型：

RECC=1-C=1-P压/B支

其中，C为区域能源承载负荷度，P压为区域承载体系压力指数，B支为承载力支撑力指数。Wi、Wj分别为第i项、第j项指标的权重，Pi、Pj分别为第i项、第j项指标的标准化值。Wi、Wj数值越大，代表指标权重越大，表明该因子对承载力评价系统的贡献率越大。

当C=1时,能源系统处于平衡状态;当C>1时,系统处于超载状态;当C<1时,系统处于低载状态。

三、京津冀能源承载力评价与分析

(一)数据来源与评价方法

本文中所用数据主要根据2008—2012年的中国能源统计年鉴、北京统计年鉴、天津统计年鉴和河北经济统计年鉴整理、计算所得，在研究京津冀能源承载力时主要运用主成分分析法进行评价分析。

(二)能源供给与消费结构特征分析

1.北京能源自生供给力差，能源消费结构日趋合理

能源供给方面，北京能源自产率极低，大部分能源需从外省市调入，外供能源供给比例由2007年的89.72%上升至2011年的93.16%。原油、天然气产量为零，焦炭产量也从2007年的176.99万吨，下降到2011年的0万吨。这与北京产业结构调整和节能减排政策强力执行息息相关。受人口增长的带动，北京发电总量由2007年的228.08亿千瓦时上升到2011年262.98亿千瓦时。

能源消费方面，北京能源消费有升有降，煤炭消费总量从2007年的2 984.67万吨下降到2011年的2 366.00万吨，这与北京近年来产业结构调整和节能减排措施的实施密切相关。但原油消费由2007年的950.91万吨上升到2011年的1 105.08万吨，天然气消费总量由2007年46.64亿立方米上升到2011年的73.56亿立方米，电力消费总量由2007年的667.01亿千瓦时上升到2011年的821.71亿千瓦时。以上三项指标说明：由于北京总人口的增加，导致北京非工业能源的需求上涨。北京煤炭和石油消费比例逐年降低，而天然气和电力消费比例呈上升趋势，说明2007至2011年间北京能源消费结构发展趋于合理化。

2.天津能源供给抗风险能力有待提高，天然气供应不足

天津基础能源以煤炭、石油和电力为主，其中原油产量占一次能源产量的90.93%；天然气产量占一次能源产量的8.73%。2011年，天津能源消费量为7 598.45万吨标准煤，一次能源产量为4 883.59万吨标准煤，占全社会能源消费比例的63.6%。能源消费结构方面，仍是煤油占主导地位，其中煤炭消费比例有所下降，石油消费比例呈上升趋势，而天然气和电力消费水平未表现出明显变化且消费水平不高。

天津能源供给的对外依赖性较强，易受外部能源供应环境变化的影响，整体抗风险能力尚显不足。石油供给主要依靠中海石油和大港油田所产石油，煤炭完全依靠外省调入，原煤调入量近几年以10%左右的速度增长。而石油和煤炭都属于国家统一调配的资源，资源供给得不到充分保障，受全国性煤电紧张局面影响，冬季部分企业容易出现电煤短缺的情况。在电力和天然气供应方面，由于建设投资增长相对较慢，且投资主要用于更新改造项目，新的基建项目较少，导致电力供应缺口增长；虽然随着西气东输工程的开通，天津天然气供应得到一定提升，但燃气供应难以适应天津经济发展的整体步伐，天然气供应已经连续出现冬季“压工保民”问题，造成一定经济损失和社会影响。

3.河北煤炭消费比例居高不下，电力缺口较大

尽管河北能源自生供给能力在京津冀三地中处于最高水平，但省内能源消费仍难以自足。电能方面，河北的发电量和用电量居三地之首，近几年用电量增速也最高，这与河北近几年经济增速与产业结构调整相关。但河北发电量增速高于北京，低于天津。2011年，河北发电总量为2 298.08万千瓦，超过北京257.30万千瓦和天津619.00万千瓦的总和。用电量为2 984.90万千瓦，超北京821.71万千瓦和天津695.15万千瓦的总和。从2011年数据看出，河北自发电与电力需求缺口达到686.82万千瓦，自身发电能力遇到瓶颈，需要依靠区域电力市场输入外来电力维持。

煤炭石油方面，河北电煤难以自足，需从山西、陕西、内蒙古调入，受铁路、公路运力影响，河北电煤供应量受到约束，从而制约自发电能力的提高。煤炭需求方面，随着近年来节能减排政策的实施，河北2009—2011年单位GDP能耗由1.64吨标准煤每万元下降到1.3吨标准煤每万元。但是通过2007—2011年能源消费结构比较可知，河北能源消费结构长期以煤炭为主，煤炭消费比例除2011年为89.61%，其余年份均高于90%。

(三)能耗污染物排放特征分析

2007—2011年，北京能耗污染物排量呈总体下降趋势。特别是2008年奥运会后，北京能耗污染物排放治理取得了明显的成效。可吸入颗粒物年日均值从2007年的0.148毫克每立方米下降到2011年的0.114毫克每立方米，二氧化硫排放总量由2007年15.2万吨降低到2011年的9.8万吨。二氧化硫年日均值从2007年的0.047毫克每立方米下降到2011年的0.028毫克每立方米。二氧化氮年日均值由2007年的0.066毫克每立方米下降到2011年的0.055毫克每立方米。空气质量二级及好于二级的天数从2007年的246天增加到2011年的286天。

天津能耗污染物排放治理方面，取得一定进展，但进展步伐相对北京较慢。2011年，天津市可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮3项指标年均值全部达到国家二级标准。天津二氧化氮排放量由2007年0.043 毫克每立方米下降到2011年0.038毫克每立方米，空气中二氧化硫含量由2007年0.062毫克每立方米下降到2011年0.042 毫克每立方米,空气中可吸入颗粒物含量由2007年0.094 毫克每立方米下降到2011年的0.093毫克每立方米。2011年与2007年天津空气质量达到二级以上的天数却持平，为320天。

受节能减排压力的影响，河北能耗污染物排放治理取得一定进展。河北二氧化硫排放总量由2007年的1 492 479.99吨下降到2011年的1 412 128.73吨。其中，工业二氧化硫排放总量由2007年工业二氧化硫排放达标量由2007年的129.4 万吨下降到2010年的99.4 万吨。118.6 万吨下降到2011年的99.3万吨。工业烟尘排放达标量由2007年的44.8 万吨下降到32.0万吨。

(四)京津冀能源承载力评价结果

1.北京能源承载力由负转正，逐年提高

随着社会经济的发展,北京市能源基础设施逐渐完善,支撑力增加,单位GDP能耗逐年降低,环境质量呈改善趋势,压力降低,但天然气耗量大大超过全国其他城市,电力最高负荷和人均用电量逐年增加。2007—2011年北京能源承载力大幅提高，2007年能源使用压力为0.93，能源支撑力仅为0.34，能源承载力为负值，能源系统呈严重超载状态。而在2008年能源承载力迅速提升，由-1.75上升至0.16，可见在奥运会的巨大推动作用下，其能源系统压力得到缓解。2011年北京的能源压力下降到0.2，能源支撑力提高至1.0，能源承载力为0.8，能源系统负荷度呈低载状态为0.2，现有的能源系统基本能满足能源负荷及城市发展的需求。根据对所选取指标的计量分析可知，北京能源承载力之所以能够在5年时间内迅速提高，这一变化主要取决于能耗污染物排放治理力度加大和能源使用效率的提高，二氧化硫排放量、二氧化氮年日均浓度、单位GDP能耗2007年至2011年分别下降35.6、16.7、32.8个百分点，使得北京的能源压力大大减少，另一方面，环境治理力度加大和较高的经济实力分别从环境和经济两方面增强了北京能源系统的支撑力。

2.天津能源承载力低水平缓慢增长，能源系统持续高负荷状态

天津工业发达，是中国重要的老工业基地和中国传统与当前重要的工业城市，这造成天津能源消费量巨大，2011年天津能源消费总量为7 598.45万吨标准煤，人均能源消费量为5.61 吨标准煤每人，高于北京的3.47吨标准煤每人和河北的4.07吨标准煤每人。高能源消费量又会造成高能耗污染物排放压力，2011年天津二氧化硫日均浓度值为0.042毫克每立方米，烟尘排放量为75 923万吨，两项指标均高于北京。高能耗和高污染物排放使得天津能源压力迅速增加，2010年甚至达到0.9。能源支撑力方面，天津一次能源生产力尤其是原油生产力较强，2011年达到3 193.83万吨，除满足自身需求之外还可向外省市输出。天津市的环境治理也为能源支撑力做出贡献，2007—2011年天津市平均每年投资163 925 万元用于环境治理，生活垃圾无害化处理率和工业固体废物综合利用率亦达到较高水平，2011年上述两项指标分别为100%和99.12%。2007—2009年天津能源压力迅速增加，由0.09增至0.61，而2009年天津能源支撑力仅为0.4，因此这一阶段天津能源系统负荷呈超载状态，能源承载力为负值，2010年天津能源承载力由-0.55增至0.2，但2011年能源承载力又跌至0.0014，基本处于满载状态，说明天津能源承载力在2007—2011年仅是低水平的缓慢增长且不稳定，并未改变能源系统高负荷的状态。

3.河北能源系统负荷由低载转为超载，能源承载状况逐年恶化

2007—2011年河北能源压力由0.02增至0.82，而能源支撑力却由0.86下降到0.29，导致能源承载力大幅度下降，甚至由正转负，2007年河北能源系统尚处于低载状态，能源承载力为0.97，而2011年河北能源系统严重超载，能源承载力为-1.79，平均每年减少71个百分点。河北能源压力剧增，一方面由于河北目前正处于工业化中期，采取粗放型经济发展，重工业和高耗能产业所占比重大，煤炭消费比例高，使得能源消耗总量大，结构不合理。同时低能耗效率造成的单位GDP能耗过高，2007—2011年河北单位GDP能耗呈下降趋势，但仍处于较高水平，平均值为1.62，这一数值是北京的3倍、天津的2倍。能源支撑力减小，由于高能耗对环境的破坏，造成河北森林退化，森林面积由5 063 700公顷减少到4 875 300公顷，同时伴随着较高的常住人口自然增长率，人均森林面积减少了7.7个百分点。

四、结论与建议

研究表明，京津冀三地能源承载力呈现出不同的变化态势：

(1)处于工业化后期的北京市，随着产业结构调整、能耗污染物排放治理力度加大以及奥运会带来的环境正效应，其能源消费结构日趋优化，能源系统负荷下降较快，能源承载力逐年稳步提高；

(2)同是处于工业化后期的天津，其能源承载力的增幅较之北京稍显逊色，天津雄厚的重工业基础带给其能源结构的优化上带来不小的阻力，尽管五年间天津的能源承载力总体上呈上升趋势，但其能源系统一直处于高负荷状态，仅是由超载降为满载；

(3)由于河北当前正处于工业化中期，采取粗放型经济发展模式，重工业和高耗能产业所占比重大，煤炭消费比例高，能源消耗总量大、结构不合理致使河北能源承载力急剧下降，从高值跌至负值。

从总体上来看，在2007到2011年间，京津冀能源承载力情况并不乐观。在过去很长一段时间内,京津冀地区主要是靠成倍增长能源供应的外延方式来发展经济，这种粗放型发展方式的弊端越来越凸现，将受资源、环境、资金等多方面的制约。在未来京津冀城市群的建设中，应注意以下几点：一是加大京津冀地区产业结构优化力度，稳步提升高新技术产业在工业中的比重，使其逐步成为京津冀地区经济发展的主导产业和支柱产业，以从根本上减少能源消费，促使产业结构向着低碳、高级、有序、合理的方向发展；二是依托包括太阳能在内的新能源技术和煤炭能源清洁技术在内的能源技术创新与升级，对能源综合开发利用、实施生产与服务活动全过程中能源消耗和污染源削减是解决当前京津冀能源发展矛盾的关键；三要推进京津冀城市群能源发展战略一体化，可以参照发达国家设立新能源管理机构的经验，组建相应的机构统筹三地能源产业发展和资源配置，统筹管理与服务职能并制定相关政策法规。

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(责任编辑：高立红)

Evaluation and Analysis of Energy Bearing Capacity in Beijing-Tianjin-Hebei Region：Based on data from 2007 to 2011

PENG Xuan，ZHU Hui，ZHU Erjuan

(School of Urban Economics and Public Administration,Capital University of Economics and Business，Beijing，100070)

Energy is the important material foundation in the operation of social economic system,its ability to support the operation of the social and economic system is limited.Once the regional energy system load is too heavy,it will bring great environmental pressure to the region.The study suggests that on the regional level,as the energy bearing system,it mainly includes three aspects,namely the energy carrier,the ecological environment carrier,and the carrying object.Based on this opinion,the paper constructs the energy bearing capacity evaluation system and evaluates the energy bearing capacity from 2007 to 2011 in Beijing-Tianjin-Hebei region.The study firds that the energy bearing capacity of Beijing steadily improved,Tianjin’s energy capacity increased,but its energy system was in a state of high load,and a sharp decline of Hebei’s energy bearing capacity happened in its industrialization.

Beijing-Tianjin-Hebei region；energy；bearing capacity

2015-04-09

北京市社会科学基金重大项目“京津冀区域协同发展研究——全面推进中的战略重点研究”(14ZDA23)；北京市社会科学基金特别委托项目“北京城市功能疏解与首都圈城镇体系研究”(13JDFXC007)；首都经济贸易大学产学研联合培养研究生基地项目“中国新型城镇化与土地、房地产市场研究”;首都经济贸易大学特大城市经济社会发展研究院资助项目

彭璇(1990—)，女，首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院硕士研究生，研究方向为首都圈经济；祝辉(1978—)，男，首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院博士研究生，研究方向为特大城市、都市圈；祝尔娟(1953—)，女，首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院教授，博士生导师，研究方向为区域经济理论与首都圈发展战略。

F062.1

A

1008-2700(2015)04-0015-08