能值分析理論提出的意義

青海生態(tài)能值分析一、研究區(qū)概況青海省位于青藏高原的東北部，介于31393919N, 8935一10304E之間。它處在我國三大自然區(qū)的交匯處，區(qū)域差異顯著，東部的河煌地區(qū)屬于東部季風(fēng)區(qū)，海拔在2 500 m以下，年均溫在3一9之間，年降水量300- 600mm;柴達木盆地屬于西北干旱區(qū)，平均海拔3000m左右，年均溫2一50，年降水量2550mm;海拔4700m以上的青南高原屬于青藏高寒區(qū)，年均溫- 40-一6下，年降水量300- 700mm。 該省原以牧業(yè)為主，畜牧業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的50%以上，現(xiàn)在6個自治州中的大部分地區(qū)畜牧業(yè)仍占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的50%以上?，F(xiàn)代工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)薄弱但發(fā)展速度快，現(xiàn)己建立起門類較為齊全的現(xiàn)代工業(yè)體系，在工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中，工業(yè)占80%左右。目前，形成了以石油和天然氣開采業(yè)、水力發(fā)電業(yè)、有色金屬業(yè)、鹽化工業(yè)四大支柱產(chǎn)業(yè)和冶金業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、畜產(chǎn)品加工業(yè)、建材業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的工業(yè)格局，并初具規(guī)模，同時，交通運輸和城市建設(shè)也得到相應(yīng)發(fā)展。但是青海省經(jīng)濟總量小，發(fā)展水平低，生態(tài)環(huán)境脆弱。發(fā)展經(jīng)濟、保護生態(tài)環(huán)境任重道遠。二、能值分析理論的提出能值理論和分析方法是由著名生態(tài)學(xué)家、克萊福獎得主、“系統(tǒng)生態(tài)學(xué)之父” H. T. odum創(chuàng)立的，他從20世紀50年代開始生態(tài)系統(tǒng)能量分析研究;70年代發(fā)展出獨創(chuàng)性系統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論方法;80-90年代發(fā)展出能值分析理論方法。能值分析的學(xué)術(shù)思想重視人類社會與環(huán)境的相互作用關(guān)系，強調(diào)人與自然的和諧，從能量、體現(xiàn)能發(fā)展到能值，從生態(tài)系統(tǒng)理論發(fā)展到能量系統(tǒng)理論，從能量分析發(fā)展到能值分析，在理論和方法上都是一個重大飛躍。能值理論與分析方法是一種新的環(huán)境一經(jīng)濟價值論和系統(tǒng)分析方法，涉及的學(xué)科面廣，不僅涉及系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、能量學(xué)、資源學(xué)、環(huán)境學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、地球科學(xué)等自然科學(xué)，同時涉及到經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué)、未來學(xué)等人文學(xué)科。能值被認為是聯(lián)結(jié)生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)的橋梁，具有重大科學(xué)意義和實踐意義。在理論上能值分析為生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)開辟了定量分析研究的新方法，提供了衡量和比較研究方法。三、能值理論發(fā)展概況能值理論發(fā)展概況見下表。表1 能值理論發(fā)展簡況表時期能值理論發(fā)展概況1967年至1971年不加區(qū)分地統(tǒng)一用有機質(zhì)干重表示高質(zhì)量的能量數(shù)，如木材、泥炭、煤、石油、天然氣和活生物量等。體現(xiàn)在Odum (1971)能量、功率與社會一書，及其于1976年向美國總統(tǒng)科學(xué)顧問委員會的報告書中。當時的能量分析忽略雨水、風(fēng)、和地化能等的貢獻，認為每千卡有機質(zhì)相當于1000Kcal的太陽能，人類勞務(wù)以10000Kcal有機質(zhì)/1969年$計。1973年至1980年在1976年的Odum向美國國會提交的報告書和人與白然的能量基礎(chǔ)中對植物、木材和石化燃料能量的質(zhì)量進行了區(qū)分，并統(tǒng)一以化石燃料能量為基準單位進行度量。認為每千卡石化相當于2000Kcal太陽能，1973年1$相當于25000Kcal石化能(第二版中改為11000Kacal石化能相當于1983年的1$)1980年至1982年隨著Odum對新西蘭系統(tǒng)分析的深入，全球能量等級的概念日漸明晰，隨著雨水、風(fēng)和海浪等的太陽能驅(qū)動過程的明朗化，他們所含的太陽能值得以量化。在給美國核控制委員會的能量分析報告中，Odum用了68500Kcal太陽能=1Kcal石化能，19600Kcal石化能相當于1983年的1$。1983至至今1983年夏在ASA及一個木材發(fā)電廠和地化循環(huán)的研究中，Odum及其隨者得出了地?zé)岷兔禾康奶柲苤缔D(zhuǎn)換率。能值/貨幣比為2X100se j/$或11. 944煤炭.T/$ 01987年美元)。將太陽能值定為標準單位，15%作為潮汐校正數(shù)字。四、能值概述能值(Energy)，由美國著名生態(tài)學(xué)家H. T.Odum創(chuàng)立，是一個全新的科學(xué)概念和度量標準。他將能值定義為: 一種流動或貯存的能量中所包括的另一種類別能量的數(shù)量，稱為該能量的能值一種流動或貯存的能量中所包括的另一種類別能量的數(shù)量，稱為該能量的能值他又進一步解釋能值為:產(chǎn)品或勞務(wù)形成過程中直接和間接投入應(yīng)用的一種有效能量(Available Energy，就是其所具有的能值。任何形式的能量均源于太陽能，故常以太陽能為基準來衡量各種能量的能值。以能值為基準，將生態(tài)系統(tǒng)中不同等級、不可比較的能量轉(zhuǎn)換成同一標準的能值來進行比較和分析，從而評價其在系統(tǒng)中的作用和地位，綜合分析系統(tǒng)中各種生態(tài)流(能流、物流、貨幣流、人口流和信息流)，利用得出的一系列能值綜合指標指數(shù)(Energy Indices)來定量研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的特征與生態(tài)經(jīng)濟效益。能值理論和分析方法使得原本難以統(tǒng)一度量的各種生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的能物流和生態(tài)流都能夠進行比較和分析，無論是可再生資源和不可再生資源，還是商品、勞務(wù)，甚至包括信息和教育，能值都可用來評價其真實價值。五、能值分析能值分析是以能值為基準，把生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中不同種類、不可比較的能量轉(zhuǎn)換成同一標準的能值來衡量和分析，從中評價其在系統(tǒng)中的作用和地位;綜合分析系統(tǒng)中各種生態(tài)流(能物流、貨幣流、人口流和信息流)，得出一系列能值綜合指標( Energy Indices)，定量分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能特征與生態(tài)經(jīng)濟效益。能值分析的基本概念見表2。表2 能值分析的基本概念表術(shù)語英文定義有效能Available energy具有做功能力的潛能，其數(shù)量在做功過程中減少。能值Energy產(chǎn)品形成所需直接和問接投入應(yīng)用的一種有效能總量。太陽能值Solar Energy產(chǎn)品形成所需直接和問接應(yīng)用的太陽能量總量。太陽能值轉(zhuǎn)換率Solar transformity單位能量(物質(zhì))所含的太陽能值之量。能值功率Empower單位時問內(nèi)的能值流量能值/貨幣比率Energy/$ratio單位貨幣相當?shù)哪苤盗?由一個國家年能值利用總量除以當年GNP而得到。能值貨幣價值Em dollar value能值相當于市場貨幣價值，即以能值來衡量財富價值或稱宏觀經(jīng)濟價值。表3 城市生態(tài)系統(tǒng)能值綜合指標及意義能值指標表達式 意義系統(tǒng)能值應(yīng)用總量可更新總能值環(huán)境承載力 能值利用強度能值/貨幣比率 人均能值用量能值白給率 能值受益率 電力能值/系統(tǒng)總能值輸入總能值/系統(tǒng)總能值廢棄物能值/可更新能值 U=R+N+1 系統(tǒng)所擁有的真正財富R 反映系統(tǒng)內(nèi)白然環(huán)境的自身潛力- 以目前生活水平為標準所能承載的人口U/m 評價整個生態(tài)系統(tǒng)能值利用強度和集約情況 U/GDP 反映城市生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)達程度U/P 反映城市人口生存水平和生活質(zhì)量高低 (R+N)/U 評價城市白然系統(tǒng)環(huán)境的白給白足能力IO 反映城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部與外界的能值貿(mào)易情況E/U 反映城市生態(tài)系統(tǒng)的工業(yè)化程度I/U 反映城市社會經(jīng)濟發(fā)展對輸入能值的依賴程度W/R 評價城市的社會經(jīng)濟活動對白然環(huán)境的消極影響六、基本能值指標（1）能值自給率值自給率是一個國家、地區(qū)或城市的本地資源能值投入與國外或外地輸入能值之值自給率可以用來描述一個國家或地區(qū)的對外交流程度和經(jīng)濟發(fā)展程度。（2）能值/貨幣比率一個國家單位貨幣(通常轉(zhuǎn)換成美元)相當?shù)哪苤盗浚茨苤蹬c貨幣的比率(emergy/dollar ratio，它等于該國全年能值投入總量除以當年貨幣循環(huán)量(國民生產(chǎn)總值GNP)。一個國家全年應(yīng)用的能值總量包括可更新自然資源(太陽光、雨等)、不可更新自然資源(煤、石油、天然氣、礦藏、土地等)及進口商品、資源的能值。以農(nóng)業(yè)為主的發(fā)展中國家，直接使用很多不花錢的本國自然資源，沒有或甚少用貨幣購買其他國家的資源產(chǎn)品，同時GNP較低，經(jīng)濟領(lǐng)域流通的貨幣量較少，因而發(fā)展中國家具較高的能值/貨幣比率。在這些國家用較少錢可購買到較多的能值財富。反之，發(fā)達國家的能值/貨幣比率遠低于發(fā)展中國家，它們的GNP高，用貨幣購進的資源產(chǎn)品較多。（3）能值一貨幣比值能值一貨幣價值(Energy dollars，縮寫Em$是指將生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的能值折算成貨幣，相當于多少幣值，也稱宏觀經(jīng)濟價值，其折算方法是資源或產(chǎn)品的能值除以當年的能值/貨幣比率。能值一貨幣價值反映某一產(chǎn)品的實際價值，包括凝結(jié)在產(chǎn)品中的人類勞動和環(huán)境資源的價值，而市場價格只能反映產(chǎn)品的稀缺性。如果某一能值流是經(jīng)濟系統(tǒng)真正財富的構(gòu)成部分，那么可以認為該系統(tǒng)這部分的購買力大小取決于該能值流量。例如，如果農(nóng)業(yè)在一個國家的年能值總量中占10，則該國經(jīng)濟總產(chǎn)值(GEP)的10%取決于農(nóng)業(yè)能值量。由能值決定的這部分經(jīng)濟產(chǎn)值，就是所謂的能值一貨幣價值。某種產(chǎn)品的能值量除以能值/貨幣比率，即得該產(chǎn)品能值的Em$。（4）人均能值用量 人均能值用量指一個國家或地區(qū)的人均能值使用量，是評價人民生活水平的指標。在農(nóng)業(yè)國家或欠發(fā)達地區(qū)，人們可以從環(huán)境資源系統(tǒng)直接獲得某些生活必需品，沒有必要為此付出任何金錢。因此，如果只是用貨幣來衡量他們的生活水平，并不完全說明問題。而利用能值可以對這些無償?shù)沫h(huán)境資源投入進行恰當?shù)脑u價，從而可以衡量人們的物質(zhì)生活水平。（5）能值密度 能值密度即一個國家或地區(qū)能值總利用量與該國家和地區(qū)面積之比，單位是sej/(m2.a)。能值密度這一指標反映了被評價對象的兩個特性一經(jīng)濟發(fā)展強度和經(jīng)濟發(fā)展的等級。整個世界系統(tǒng)從不發(fā)達國家到欠發(fā)達國家到發(fā)達國家，也存在這個一個類似情況。能值密度越大，說明經(jīng)濟越發(fā)達，在等級中的地位越高。（6）能值投資率生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)(環(huán)境經(jīng)濟系統(tǒng))的能值投資率(energy investment ratio，等于來自經(jīng)濟的反饋能值除以來自環(huán)境的無償能值輸入。前者如燃袖、電力、物資、勞務(wù)等，均需花錢購買，稱為“購買能值(purchased energy ) ;后者來自包括土地、礦藏等不可更新資源和太陽能、風(fēng)、雨等可更新資源在內(nèi)的自然界無償能值(free energy。能值投資率也可稱為“經(jīng)濟能值/環(huán)境能值比率”。能值投資率是衡量經(jīng)濟發(fā)展程度和環(huán)境負載程度的指標。其值越大則表明系統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展程度越高;其值越小則說明發(fā)展水平越低而對環(huán)境的依賴越強。能值投資率可用于確定經(jīng)濟活動在一定條件下的效益，并可測知環(huán)境資源條件對經(jīng)濟活動的負載率。七、數(shù)值測算與分析1、能值自給率2010年2011年2012年2013年141.47127.69132.7613382從上表可知，20102013年青海的自給率在127.69141.47之間波動，自給率可以很好的反應(yīng)自我支撐能力、對外交流程度和經(jīng)濟發(fā)展程度。這說明了青海的開發(fā)利用程度逐漸增強，經(jīng)濟有了一定的發(fā)展。 2、能值與國內(nèi)生產(chǎn)總值的比率=每年總能值使用量/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從上表可知，20102013年能值與國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例呈下降趨勢，在1.731.8之間。這說明了青海的經(jīng)濟發(fā)達程度不高。3、人均能值使用量=總能值使用量（U）/該國（地區(qū)）總?cè)丝冢≒OP）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 從上表可知，20102013年青海的人均能治使用量在4.346.28之間呈上升趨勢。這說明了，青海的人口生存水平和生活質(zhì)量在不斷提高。4、能值密度=總能值使用量（U）/總面積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 從上表可知，20102013年青海的能致密度呈上升趨勢在33.8950.27之間。這說明了青海的居民的生活質(zhì)量在不斷提高。能值密度越大，說明經(jīng)濟越發(fā)達，在等級中的地位越高。 5、能值貨幣比率=每年總能值使用量（U）/ GNP支出法GNP=個人消費支出（農(nóng)村、城鎮(zhèn)）+ 政府消費支出+國內(nèi)資產(chǎn)形成總額（固定資本形成、庫存凈增或凈減）+ 出口與進口的差額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 能值貨幣比例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 從上表可知，20102013年青海的能值貨幣比率呈下降趨勢在0.9961.33之間。這說明了，青海的發(fā)展水平還不高。 6、電力使用占總能值使用量的比例=電力/總能值使用量（U）電力/U2010年4714/2447.641.932011年4849/3024.911.62012年4533/3367.281.352013年4688/3631.151.29 從上表可知，20102013年青海的電力使用占總能值使用的比例呈下降趨勢在1.291.93之間。這說明了，青海的工業(yè)化程度低。 7、輸出輸入能值比例=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% 從上表可知，20102013年青海的輸出輸入能值比例在179%292%之間也就是1.862.92之間，進口能值大大低于出口能值。青海的出口能值為進口能值在1.792.92之間，這充分表明了青海在中國乃至國際上的極其重要的戰(zhàn)略地位。 8、凈進口能值=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 從上表可知，20102013年青海的凈進口能值在-1178.44-845.14之間，凈出口能值在845.141178.44之間，這表明青海對中國內(nèi)地乃至其他國家有重大的戰(zhàn)略意義，主要是以資源輸出為主的地區(qū)。 9、青海自給能值占總能值使用量的比例=自給率/U自給率/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% 從上表可知，20102013年青海自給能值占總能值使用量的比例呈下降趨勢在3.7%5.8%之間，這說明了自給率越高對內(nèi)部資源的開發(fā)利用程度越高，自給自足能力越強并對區(qū)內(nèi)資源的依賴在較小，而向外引進資源在增加。 10、總能值輸入量2010年2011年2012年2013年5.5510.6613.1513.64 從上表可知，20102013年青海的總能值輸入量呈上升趨勢在5.5513.64之間。這說明了，進口在不斷增加，并從區(qū)外引入原材料、資金等資源。 11、 進口能值占總能值使用量的比例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 從上表可知，20102013年青海的進口能值占總能值使用量在0.23 0.39之間。進口能值僅占總能值使用量0.3%左右，說明青海省的產(chǎn)業(yè)競爭能力極其薄弱。 表2222 20102013年青海能值分析指標匯總表指標及單位數(shù)量及比率2010年2011年2012年2013年能值自給率141.4712.69132.76133.82能值與國內(nèi)生產(chǎn)總值的比率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能值貨幣比率1.331.281.200.996電力使用占總能值使用量的比例1.931.61.351.29輸出輸