一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法

摘要

本发明一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法，属于系统间耦合协调可持续发展技术领域；该方法是综合运用经济学、系统工程、计量经济学、能源经济学等多学科的理论与分析方法，尝试着综合运用多种定量方法，系统全面地对能源与经济、环境协调发展水平进行评价，对于中国电力、经济、环境协调发展的状况以及影响因素的准确评价，为制定中国电力能源与经济、环境协调发展战略提供基本依据，对于实现中国能源的可持续发展、资源永续利用，缓解环境压力，优化电源结构和产业结构，为建设节约型社会、和谐社会和生态文明都具有重要的现实意义。

说明书

技术领域

本发明属于系统间耦合协调可持续发展技术领域，尤其涉及一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法。

背景技术

基于发展生态文明的核心是处理好节能减排与经济增长之间的关系，测度并分析中国在过去发展历程中电力消费、环境污染与经济增长三大变量之间的稳定性与动态关系是十分必要的，同时也会对转变经济发展方式、建设生态文明发挥应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法，以测度并分析中国在过去发展历程中电力消费、环境污染与经济增长三大变量之间的稳定性与动态关系。

为实现上述目的，本发明的一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法的具体技术方案如下：

一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法，包括如下步骤，且以下步骤顺次进行：

步骤S1、指标体系的构建：按照选择的科学性、可行性、可获得性、通用性以及针对性的原则，指标的选择既考虑了正向指标，又考虑了负向指标，经济指标多为，正向指标，环境指标多为负向指标；

步骤S2、耦合协调度模型的建立：

步骤S2-1、评价指标权重的确定：多指标综合评价通过一定的评价方法将多个评价因素或指标转化为能反映评价对象总体特征的信息；

步骤S2-2、电力与经济、环境复合系统的协调度测量模型的建立：根据系统之间综合发展水平测度模型和系统之间的基本协调度测度模型C,可计算系统之间协调发展水平的测度模型D：

T＝α

其中,f(x)为子系统A的发展水平值；g(y)为子系统B的发展水平值, 其计算公式同f(x)；α

步骤S3、电力与经济、环境耦合协调等级的判定；

步骤S4、电力与经济、环境耦合协调度驱动因素的确定：选取多个指标数据进行标准化后进行主成分分析，构造电力与经济、环境协调发展的评价函数，对电力与经济、环境协调发展现状进行评估。具体步骤如下：

步骤S5、基于生态环境视角下的电力与经济协调发展路径：运用耦合协调度模型对电力、经济与环境协调发展水平进行评价，根据评价结果，综合考虑各系统的驱动因素，对不同影响因素有针对性地提出对策措施，进行综合改善和提升。

进一步，所述步骤S2评价指标权重的确定采用熵权系数法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：

步骤S2-1-1、原始数据处理：

在具有m个评价指标，n个评价对象的系统中，得出被评价对象的相应指标原始数据构建的评价矩阵X＝(x

步骤S2-1-2、原始数据进行无量纲化处理：

记X中每列的最优值为：

步骤S2-1-3、无量纲后，计算第i个指标的熵值e

步骤S2-1-4、计算第i项指标的差异系数

步骤S2-1-5、计算第i项指标的熵权w

进一步，所述步骤S3：按照耦合协调发展度水平，可以分为失调衰退阶段、过渡阶段、耦合协调阶段三个阶段，其中失调衰退包括轻度失调衰退、中度失调衰退、严重失调衰退、极度失调衰退四个等级，过渡阶段分为勉强耦合协调、濒临失调衰退两个程度，耦合协调包括初级耦合协调、中级耦合协调、良好耦合协调和优质耦合协调四个等级。

进一步，所述步骤S4包括如下步骤，且以下步骤顺次进行：

步骤S4-1、设某样本有P项观测指标分别X

Var(c

所求取的最优解即为向量X在一维空间上的某一个单位向量，其代表某一主成分的方向，以此类推选取后续主成分，其表达式如式(12)所示：

式中：[c

步骤S4-2、假设各项观测指标在第i次实验中的取值为b

求取矩阵BTB的特征向量作为主成分的单位向量，将特征值由大至小进行排列，按实际要求选取合适的特征值个数，完成主成分选取，这样便确定了电力与经济、环境耦合协调度驱动因素。

本发明的一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法具有以下优点：

通过计量的数学方法，实现由定性到定量的转变，谋求绿色发展，实现低碳发展、在电力能源环境效益方面应大力开发和使用非化石能源，提高清洁能源利用率，控制二氧化硫及二氧化碳排放，推进循环经济、减轻环境污染、提高经济效益。

通过电力、经济、环境耦合模式，构建耦合协调评价模型，评价电力、经济、环境耦合协调发展水平，在此基础上采用数学模型还可以预测电力、经济、环境耦合协调发展演化趋势，建立预警体系进行预警分析。

采用主成分因素分析、单位根检验-协整检验-格兰杰因果检验识别主要驱动因素，对不同影响因素有针对性地提出对策措施，进行综合改善和提升。

附图说明

图1为本发明的一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法结构示意图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于生态环境视角下的电力与经济协调发展方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明专利电力能源绿色低碳发展为研究对象，以低碳经济等理论为支撑，提出电力，环境、经济系统建立可持续协调发展测度方法，电力方面主要涵盖风电、太阳能、水电、核能、火电等电源结构及全社会用电量；环境方面主要包括二氧化碳、二氧化硫以及PM2.5等生态指标；经济主要包括GDP的增长、产业结构等方面因素。通过建立系统评价体系，利用可计量的数学模型对其进行评价，揭示中国电力行业发展与中国经济社会发展和生态环境变化之间的关系。

步骤S1、指标体系的构建：按照选择的科学性、可行性、可获得性、通用性以及针对性的原则，指标的选择既考虑了正向指标，又考虑了负向指标，经济指标多为，正向指标，环境指标多为负向指标，详见表1；

表1.指标体系表

步骤S2、耦合协调度模型的建立：

(1)评价指标权重的确定：多指标综合评价通过一定的评价方法将多个评价因素或指标转化为能反映评价对象总体特征的信息，其中评价指标权重的确定是多目标决策的一个重要环节，将直接影响综合评价的结果。按照权数产生方法的不同多指标综合评价方法可分为主观赋权评价法和客观赋权评价法两大类，其中主观赋权评价法采取定性的方法由专家根据经验进行主观判断而得到权数，然后再对指标进行综合评价，如层次分析法、综合评分法、模糊评价法、指数加权法和功效系数法等。本发明专利以熵权系数法作为计算权重的方法为例，简要描述熵权计算的过程：

①原始数据处理

在具有m个评价指标，n个评价对象的系统中，得出被评价对象的相应指标原始数据构建的评价矩阵X＝(x

指标体系中的各评价指标，由于量纲、经济意义和对总目标的作用趋向的不同，不具有可比性，必须对数据消除量纲影响才能计算评价结果，即数据的无量纲化，该过程是指标综合评价的前提。

现代化评价指标体系中，常见的指标类型有3种，指标数值越大越好的正向指标，指标数值越小越好的逆向指标，还有指标值越接近某个值越好的适度指标；

②原始数据进行无量纲化处理：

记X中每列的最优值为：

③无量纲后，计算第i个指标的熵值e

④计算第i项指标的差异系数

⑤计算第i项指标的熵权w

熵权法是根据信息熵原理确定权重的一种客观赋权方法，是单纯利用属性指标来确定权重的方法，依据原始数据间的关系确定权重，不依赖人的主观判断，不增加决策分析者的负担，决策或评价结果具有较强的数学理论依据，具有突出局部差异的计算指标权重，通过同一指标观测值之间的差异程度来反映其重要程度。

(2)电力与经济、环境复合系统的协调度测量模型的建立：根据系统之间综合发展水平测度模型和系统之间的基本协调度测度模型C,可计算系统之间协调发展水平的测度模型D。本协调度测度模型C很难反映出两要素的整体功能或者综合效益的大小,而测度模型D更能够准确的反映各要素整体效益或水平。通过从模型到模型的层层递进,可以使得模型应用分析结果更加清晰。

T＝α

其中,f(x)为子系统A的发展水平值；g(y)为子系统B的发展水平值, 其计算公式同f(x)；α

步骤S3、电力与经济、环境耦合协调等级的判定：按照耦合协调发展度水平，可以分为失调衰退阶段、过渡阶段、耦合协调阶段三个阶段，其中失调衰退包括轻度失调衰退、中度失调衰退、严重失调衰退、极度失调衰退四个等级，过渡阶段分为勉强耦合协调、濒临失调衰退两个程度，耦合协调包括初级耦合协调、中级耦合协调、良好耦合协调和优质耦合协调四个等级。协调等级的划分具有很强的主观性，本发明专利协调等级的评判标准详见表 2。

表2.电力与经济、环境耦合协调度的评判标准

步骤S4、电力与经济、环境耦合协调度驱动因素的确定

本发明专利对上述选取的电力经济22个关键指标中选取5-6个指标数据进行标准化后进行主成分分析，构造电力与经济、环境协调发展的评价函数，对电力与经济、环境协调发展现状进行评估。具体步骤如下：

(1)设某样本有P项观测指标分别X

Var(c

所求取的最优解即为向量X在一维空间上的某一个单位向量，其代表某一主成分的方向，以此类推选取后续主成分。其表达式如式(12)所示。

式中：[c

(2)假设各项观测指标在第i次实验中的取值为b

求取矩阵BTB的特征向量作为主成分的单位向量，将特征值由大至小进行排列，按实际要求选取合适的特征值个数，完成主成分选取，这样便确定了电力与经济、环境耦合协调度驱动因素。

步骤S5、基于生态环境视角下的电力与经济协调发展路径

运用耦合协调度模型对电力、经济与环境协调发展水平进行评价，根据评价结果，综合考虑各系统的驱动因素，对不同影响因素有针对性地提出对策措施，进行综合改善和提升。在经济效益方面应加快转变经济方式，深化改革、加大创新力度，优化产业结构以及电源结构,发展低能耗、低排放的第三产业；在未来发展中应高度重视生态文明的建设，谋求绿色发展，实现低碳发展、在电力能源环境效益方面应大力开发和使用非化石能源，提高清洁能源利用率，控制二氧化硫及二氧化碳排放，推进循环经济、减轻环境污染、提高经济效益。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。