基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析

　　摘要:从系统的角度界定了循环经济和矿区循环经济的内涵，提出了煤炭矿区循环经济系统的基本框架，并以能值分析法为基础构建了矿区循环经济系统生态效率评价指标体系与方法。运用所构建的评价指标体系与方法对山东某矿区进行了研究，得出该矿区循环经济系统2007—2011年5年间的能值效率变化趋势图和生态效率指数趋势图，研究结果与该矿区的实际发展趋势基本一致。表明运用能值分析法所建立的评价指标体系具有较强的有效性，并且对煤炭矿区发展循环经济、提高生态效率具有重要指导意义和参考价值。

　　关键词:矿区循环经济;能值方法;生态效率

　　1、矿区循环经济概述

　　循环经济是由美国经济学家K#波尔丁在20世纪60年代提出，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。

　　近年来国内外学者对循环经济做了大量研究，从不同的角度对循环经济概念做出了不同的解释。

　　本文结合以往的研究和对循环经济的理解，从系统的角度认为:循环经济是指在实现经济发展的同时达到资源节约和废弃物高效资源化的目标，进而实现资源系统内循环利用的生态经济形态。

　　矿区循环经济是以矿区产品清洁生产、矿产资源综合利用、废弃物高效资源化为特征的煤炭矿区生态经济发展形态。煤炭矿区循环经济遵循煤炭矿区能量流动规律，是以资源物质循环为目标，以资源开采—资源利用—资源再生为资源反馈式流程的经济发展模式;同时，矿区循环经济是以减量化、资源化和无害化，即3Ｒ原则为基础，以发展矿区生态经济、技术经济为核心，以矿区经济可持续发展为目标的一种全新的经济增长方式。

　　矿区循环经济系统是典型的复杂巨系统。此系统由环境、经济、资源、人口、科技、文化等要素组成一个有机整体。矿区循环经济系统作为一种特殊的复合生态系统，是由自然子系统、经济子系统和社会子系统耦合而成，并且三大子系统两两相关，系统内外不断进行物质、能量和信息的交换，其框架结构图如图1所示。本文以能值分析方法为基础，以生态效率为主线，通过对经济循环型矿区系统的分析，构建矿区循环经济生态效率指标体系，并对其生态效率进行分析。

　　通过文献阅读和文献检索可知，国内外对矿区循环经济的研究已经深入到各个方面。其中国外矿区循环经济的发展成果主要体现在煤炭开采、运输、加工和利用等技术方面，以及与此相关的环境污染问题、废物再利用问题和洁净煤技术问题的处理等，侧重于矿区循环经济发展的技术与实践，对于其学术研究成果较少。国内学者对矿区循环经济的研究较为广泛，主要有矿区循环经济运行机制、发展模式及规律、静脉产业、指标体系评价与仿真、生态效率评价等，在生态效率评价方面多使用熵权法、数据包络分析法、非期望产出理论等方法，但运用能值分析法进行生态效率评价的研究成果较少。综上两方面所述，关于将能值分析法运用于矿区循环经济系统生态效率评价的研究成果极少，本文旨在构建其评价体系与方法，验证该方法对矿区循环经济系统生态效率评价的有效性，对矿区循环经济发展趋势作出有效分析与评价。

　　2、能值分析法

　　2．1能值分析法的基本原理

　　能量是自然生态系统和复合生态系统存在和发展的基础，能量的存在表达了生命和环境、自然和社会的内在联系。美国著名生态学家H．T．Odum在20世纪50年代提出了能值的概念，并开始对生态系统的能量流动进行了深入而细致的研究，于80年代后期创立了能值理论和方法，使得能值成为普遍使用的重要科学概念和度量标准。H．T．odum将能值定义为:一种流动或储存的能量所包含另一种类别能量的数量，称为该能量的能值。他又将能值进一步解释为: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总量，就是其所具有的能值。

　　为了对不同类别与各种类型的能量进行比较研究，需要将其转换为统一标准的能值，因而提出了能值转换率的概念。能值转换率就是每单位某种类别的能量或物质所含能值之值。各种不同形式的能量均来源于太阳能，因此可以以太阳能为基准通过太阳能值转换率来衡量不同能量的能值。任何流动或存储的能量所包含的太阳能的量，就是该能量所具有的太阳能值，单位为太阳能焦耳，即sej，以太阳能值为基准，可以衡量和比较生态系统中各种不同能量的真实价值。太阳能值转换率的单位为太阳能焦耳/焦耳，即sej/J。

　　能值分析的基本方法就是将各种形式的含能物质通过能值转换率全部转化为以太阳能值表达的形式，其基本表达式为:Em=μP式中，Em为太阳能值，单位为sej;μ为太阳能值转换率;P为其他可用能。

　　运用能值分析方法，以物质流动为基础，将生态系统中不同等级、不同种类、不可比较的物质所含能量转化成统一标准的能值进行分析、比较和研究，从而评价不同的物质流在生态系统中的贡献及地位;结合建立的评价指标体系，综合评价生态系统的生态效率和经济效益。

　　2．2能值分析法的基本步骤

　　对不同类型和尺度进行能值分析研究时，方法有所差别，但若以分析手段与步骤而言，主要包括能量系统图的绘制、能值分析表的制定、能值计算与评估、能值转换率和其他能值指标的计算、系统分析等。本文研究矿区循环经济的能值分析法基本步骤如下:

　　(1)资料收集通过查询统计年鉴和实际调查，获取所需原始数据;

　　(2)能量系统图绘制以H．T．Odum的“能量系统语言”图例，组织上一步骤收集的资料，绘制详细的能量系统图;

　　(3)能值分析、评价表编制列出拟研究系统的主要能源(其中小于系统应用能值5%的项目可不列入)，根据各种相应的能值转换率，将不同的度量单位(J，g或$)转换为统一能值单位(sej)，编制成能值系统评价表;