能值分析理论提出的意义

青海生态能值分析一、研究区概况青海省位于青藏高原的东北部，介于31393919N, 8935一10304E之间。它处在我国三大自然区的交汇处，区域差异显著，东部的河煌地区属于东部季风区，海拔在2 500 m以下，年均温在3一9之间，年降水量300- 600mm;柴达木盆地属于西北干旱区，平均海拔3000m左右，年均温2一50，年降水量2550mm;海拔4700m以上的青南高原属于青藏高寒区，年均温- 40-一6下，年降水量300- 700mm。 该省原以牧业为主，畜牧业产值占农业总产值的50%以上，现在6个自治州中的大部分地区畜牧业仍占农业总产值的50%以上。现代工业起步晚，基础薄弱但发展速度快，现己建立起门类较为齐全的现代工业体系，在工农业总产值中，工业占80%左右。目前，形成了以石油和天然气开采业、水力发电业、有色金属业、盐化工业四大支柱产业和冶金业、医药制造业、畜产品加工业、建材业特色优势产业的工业格局，并初具规模，同时，交通运输和城市建设也得到相应发展。但是青海省经济总量小，发展水平低，生态环境脆弱。发展经济、保护生态环境任重道远。二、能值分析理论的提出能值理论和分析方法是由著名生态学家、克莱福奖得主、“系统生态学之父” H. T. odum创立的，他从20世纪50年代开始生态系统能量分析研究;70年代发展出独创性系统生态学理论方法;80-90年代发展出能值分析理论方法。能值分析的学术思想重视人类社会与环境的相互作用关系，强调人与自然的和谐，从能量、体现能发展到能值，从生态系统理论发展到能量系统理论，从能量分析发展到能值分析，在理论和方法上都是一个重大飞跃。能值理论与分析方法是一种新的环境一经济价值论和系统分析方法，涉及的学科面广，不仅涉及系统生态学、生态系统生态学、能量学、资源学、环境学、系统学、地球科学等自然科学，同时涉及到经济学、社会学、未来学等人文学科。能值被认为是联结生态学和经济学的桥梁，具有重大科学意义和实践意义。在理论上能值分析为生态经济系统开辟了定量分析研究的新方法，提供了衡量和比较研究方法。三、能值理论发展概况能值理论发展概况见下表。表1 能值理论发展简况表时期能值理论发展概况1967年至1971年不加区分地统一用有机质干重表示高质量的能量数，如木材、泥炭、煤、石油、天然气和活生物量等。体现在Odum (1971)能量、功率与社会一书，及其于1976年向美国总统科学顾问委员会的报告书中。当时的能量分析忽略雨水、风、和地化能等的贡献，认为每千卡有机质相当于1000Kcal的太阳能，人类劳务以10000Kcal有机质/1969年$计。1973年至1980年在1976年的Odum向美国国会提交的报告书和人与白然的能量基础中对植物、木材和石化燃料能量的质量进行了区分，并统一以化石燃料能量为基准单位进行度量。认为每千卡石化相当于2000Kcal太阳能，1973年1$相当于25000Kcal石化能(第二版中改为11000Kacal石化能相当于1983年的1$)1980年至1982年随着Odum对新西兰系统分析的深入，全球能量等级的概念日渐明晰，随着雨水、风和海浪等的太阳能驱动过程的明朗化，他们所含的太阳能值得以量化。在给美国核控制委员会的能量分析报告中，Odum用了68500Kcal太阳能=1Kcal石化能，19600Kcal石化能相当于1983年的1$。1983至至今1983年夏在ASA及一个木材发电厂和地化循环的研究中，Odum及其随者得出了地热和煤炭的太阳能值转换率。能值/货币比为2X100se j/$或11. 944煤炭.T/$ 01987年美元)。将太阳能值定为标准单位，15%作为潮汐校正数字。四、能值概述能值(Energy)，由美国著名生态学家H. T.Odum创立，是一个全新的科学概念和度量标准。他将能值定义为: 一种流动或贮存的能量中所包括的另一种类别能量的数量，称为该能量的能值一种流动或贮存的能量中所包括的另一种类别能量的数量，称为该能量的能值他又进一步解释能值为:产品或劳务形成过程中直接和间接投入应用的一种有效能量(Available Energy，就是其所具有的能值。任何形式的能量均源于太阳能，故常以太阳能为基准来衡量各种能量的能值。以能值为基准，将生态系统中不同等级、不可比较的能量转换成同一标准的能值来进行比较和分析，从而评价其在系统中的作用和地位，综合分析系统中各种生态流(能流、物流、货币流、人口流和信息流)，利用得出的一系列能值综合指标指数(Energy Indices)来定量研究系统结构功能的特征与生态经济效益。能值理论和分析方法使得原本难以统一度量的各种生态系统或生态经济系统的能物流和生态流都能够进行比较和分析，无论是可再生资源和不可再生资源，还是商品、劳务，甚至包括信息和教育，能值都可用来评价其真实价值。五、能值分析能值分析是以能值为基准，把生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量转换成同一标准的能值来衡量和分析，从中评价其在系统中的作用和地位;综合分析系统中各种生态流(能物流、货币流、人口流和信息流)，得出一系列能值综合指标( Energy Indices)，定量分析系统的结构功能特征与生态经济效益。能值分析的基本概念见表2。表2 能值分析的基本概念表术语英文定义有效能Available energy具有做功能力的潜能，其数量在做功过程中减少。能值Energy产品形成所需直接和问接投入应用的一种有效能总量。太阳能值Solar Energy产品形成所需直接和问接应用的太阳能量总量。太阳能值转换率Solar transformity单位能量(物质)所含的太阳能值之量。能值功率Empower单位时问内的能值流量能值/货币比率Energy/$ratio单位货币相当的能值量:由一个国家年能值利用总量除以当年GNP而得到。能值货币价值Em dollar value能值相当于市场货币价值，即以能值来衡量财富价值或称宏观经济价值。表3 城市生态系统能值综合指标及意义能值指标表达式 意义系统能值应用总量可更新总能值环境承载力 能值利用强度能值/货币比率 人均能值用量能值白给率 能值受益率 电力能值/系统总能值输入总能值/系统总能值废弃物能值/可更新能值 U=R+N+1 系统所拥有的真正财富R 反映系统内白然环境的自身潜力- 以目前生活水平为标准所能承载的人口U/m 评价整个生态系统能值利用强度和集约情况 U/GDP 反映城市生态系统的经济发达程度U/P 反映城市人口生存水平和生活质量高低 (R+N)/U 评价城市白然系统环境的白给白足能力IO 反映城市生态系统内部与外界的能值贸易情况E/U 反映城市生态系统的工业化程度I/U 反映城市社会经济发展对输入能值的依赖程度W/R 评价城市的社会经济活动对白然环境的消极影响六、基本能值指标（1）能值自给率值自给率是一个国家、地区或城市的本地资源能值投入与国外或外地输入能值之值自给率可以用来描述一个国家或地区的对外交流程度和经济发展程度。（2）能值/货币比率一个国家单位货币(通常转换成美元)相当的能值量，即能值与货币的比率(emergy/dollar ratio，它等于该国全年能值投入总量除以当年货币循环量(国民生产总值GNP)。一个国家全年应用的能值总量包括可更新自然资源(太阳光、雨等)、不可更新自然资源(煤、石油、天然气、矿藏、土地等)及进口商品、资源的能值。以农业为主的发展中国家，直接使用很多不花钱的本国自然资源，没有或甚少用货币购买其他国家的资源产品，同时GNP较低，经济领域流通的货币量较少，因而发展中国家具较高的能值/货币比率。在这些国家用较少钱可购买到较多的能值财富。反之，发达国家的能值/货币比率远低于发展中国家，它们的GNP高，用货币购进的资源产品较多。（3）能值一货币比值能值一货币价值(Energy dollars，缩写Em$是指将生态经济系统的能值折算成货币，相当于多少币值，也称宏观经济价值，其折算方法是资源或产品的能值除以当年的能值/货币比率。能值一货币价值反映某一产品的实际价值，包括凝结在产品中的人类劳动和环境资源的价值，而市场价格只能反映产品的稀缺性。如果某一能值流是经济系统真正财富的构成部分，那么可以认为该系统这部分的购买力大小取决于该能值流量。例如，如果农业在一个国家的年能值总量中占10，则该国经济总产值(GEP)的10%取决于农业能值量。由能值决定的这部分经济产值，就是所谓的能值一货币价值。某种产品的能值量除以能值/货币比率，即得该产品能值的Em$。（4）人均能值用量 人均能值用量指一个国家或地区的人均能值使用量，是评价人民生活水平的指标。在农业国家或欠发达地区，人们可以从环境资源系统直接获得某些生活必需品，没有必要为此付出任何金钱。因此，如果只是用货币来衡量他们的生活水平，并不完全说明问题。而利用能值可以对这些无偿的环境资源投入进行恰当的评价，从而可以衡量人们的物质生活水平。（5）能值密度 能值密度即一个国家或地区能值总利用量与该国家和地区面积之比，单位是sej/(m2.a)。能值密度这一指标反映了被评价对象的两个特性一经济发展强度和经济发展的等级。整个世界系统从不发达国家到欠发达国家到发达国家，也存在这个一个类似情况。能值密度越大，说明经济越发达，在等级中的地位越高。（6）能值投资率生态经济系统(环境经济系统)的能值投资率(energy investment ratio，等于来自经济的反馈能值除以来自环境的无偿能值输入。前者如燃袖、电力、物资、劳务等，均需花钱购买，称为“购买能值(purchased energy ) ;后者来自包括土地、矿藏等不可更新资源和太阳能、风、雨等可更新资源在内的自然界无偿能值(free energy。能值投资率也可称为“经济能值/环境能值比率”。能值投资率是衡量经济发展程度和环境负载程度的指标。其值越大则表明系统经济发展程度越高;其值越小则说明发展水平越低而对环境的依赖越强。能值投资率可用于确定经济活动在一定条件下的效益，并可测知环境资源条件对经济活动的负载率。七、数值测算与分析1、能值自给率2010年2011年2012年2013年141.47127.69132.7613382从上表可知，20102013年青海的自给率在127.69141.47之间波动，自给率可以很好的反应自我支撑能力、对外交流程度和经济发展程度。这说明了青海的开发利用程度逐渐增强，经济有了一定的发展。 2、能值与国内生产总值的比率=每年总能值使用量/GDP2010年2447.64/1350.431.82011年3024.91/1670.441.82012年3367.28/1893.541.792013年3631.15/2101.051.73从上表可知，20102013年能值与国内生产总值的比例呈下降趋势，在1.731.8之间。这说明了青海的经济发达程度不高。3、人均能值使用量=总能值使用量（U）/该国（地区）总人口（POP）2010年2447.64/563.54.342011年3024.91/568.25.322012年3367.28/573.25.872013年3631.15/577.86.28 从上表可知，20102013年青海的人均能治使用量在4.346.28之间呈上升趋势。这说明了，青海的人口生存水平和生活质量在不断提高。4、能值密度=总能值使用量（U）/总面积2010年2447.64/72.2333.892011年3024.91/72.2341.882012年3367.28/72.2346.622013年3631.15/72.2350.27 从上表可知，20102013年青海的能致密度呈上升趋势在33.8950.27之间。这说明了青海的居民的生活质量在不断提高。能值密度越大，说明经济越发达，在等级中的地位越高。 5、能值货币比率=每年总能值使用量（U）/ GNP支出法GNP=个人消费支出（农村、城镇）+ 政府消费支出+国内资产形成总额（固定资本形成、库存净增或净减）+ 出口与进口的差额GNP2010年（122.14+288.12）+310.31+（1057.86+29.13）（127.75-88.43）1846.882011年（151.32+343.45）+364.98+（1369.90+29.76）（181.32-71.78）2368.952012年（185.56+401.61）+410.19+（1895.70-176.45）+（199.96-117.90）2798.672013年(208.17+486.41)+353.91+(2418.27+100.81)+(232.13-152.14)3647.56 能值货币比例2010年2447.64/1846.881.332011年3024.91/2368.951.282012年3367.28/2798.671.202013年3631.15/3647.560.996 从上表可知，20102013年青海的能值货币比率呈下降趋势在0.9961.33之间。这说明了，青海的发展水平还不高。 6、电力使用占总能值使用量的比例=电力/总能值使用量（U）电力/U2010年4714/2447.641.932011年4849/3024.911.62012年4533/3367.281.352013年4688/3631.151.29 从上表可知，20102013年青海的电力使用占总能值使用的比例呈下降趋势在1.291.93之间。这说明了，青海的工业化程度低。 7、输出输入能值比例=EXP/IMPEXP/IMP2010年1620.39/555.40292%2011年1911.32/1066.18179%2012年2475.74/1315.15188%2013年2542.08/1363.64186% 从上表可知，20102013年青海的输出输入能值比例在179%292%之间也就是1.862.92之间，进口能值大大低于出口能值。青海的出口能值为进口能值在1.792.92之间，这充分表明了青海在中国乃至国际上的极其重要的战略地位。 8、净进口能值=IMP-EXPEXP-IMP2010年55.40-1620.39-1.062011年1066.18-1911.32-845.142012年1315.15-2475.74-1160.592013年1363.64-2542.08-1178.44 从上表可知，20102013年青海的净进口能值在-1178.44-845.14之间，净出口能值在845.141178.44之间，这表明青海对中国内地乃至其他国家有重大的战略意义，主要是以资源输出为主的地区。 9、青海自给能值占总能值使用量的比例=自给率/U自给率/U2010年14147/2447.645.8%2011年12769/3024.914.2%2012年132.76/3367.283.9%2013年13382/3631.153.7% 从上表可知，20102013年青海自给能值占总能值使用量的比例呈下降趋势在3.7%5.8%之间，这说明了自给率越高对内部资源的开发利用程度越高，自给自足能力越强并对区内资源的依赖在较小，而向外引进资源在增加。 10、总能值输入量2010年2011年2012年2013年5.5510.6613.1513.64 从上表可知，20102013年青海的总能值输入量呈上升趋势在5.5513.64之间。这说明了，进口在不断增加，并从区外引入原材料、资金等资源。 11、 进口能值占总能值使用量的比例2010年555.40/2447.640.232011年1066.18/3024.910.352012年1315.15/3362.280.392013年363.64/3631.150.36 从上表可知，20102013年青海的进口能值占总能值使用量在0.23 0.39之间。进口能值仅占总能值使用量0.3%左右，说明青海省的产业竞争能力极其薄弱。 表2222 20102013年青海能值分析指标汇总表指标及单位数量及比率2010年2011年2012年2013年能值自给率141.4712.69132.76133.82能值与国内生产总值的比率1.81.81.791.73人均能值使用量4.345.325.876.28能值密度33.8941.8846.6250.27能值货币比率1.331.281.200.996电力使用占总能值使用量的比例1.931.61.351.29输出输