徐小雅 胡超竹 李翰芳

［收稿日期］2022-0517

［基金項目］國家自然科學基金青年項目（11701161）；湖北省教育廳人文社科重點項目（20D043）；湖北工業(yè)大學博士科研啟動基金（BSQD2020103）；教育部人文社科基金項目（17YJA790098）

［第一作者］徐小雅（1998-），女，湖北宜昌人，湖北工業(yè)大學碩士研究生，研究方向為數(shù)據(jù)挖掘

［通信作者］李翰芳（1979-），女，湖北麻城人，統(tǒng)計學博士，湖北工業(yè)大學講師，研究方向為統(tǒng)計建模

［文章編號］1003-4684（2023）02-0103-04

［摘要］在信息時代大數(shù)據(jù)發(fā)展迅猛，海量的數(shù)據(jù)使得統(tǒng)計工作面臨前所未有的挑戰(zhàn)。從經(jīng)濟、能源、環(huán)境三個宏觀層面出發(fā)，選取2003-2019年我國30個省市的各項指標，在主成分分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建“經(jīng)濟-能源-環(huán)境”耦合系統(tǒng)（3E系統(tǒng)），探討各個系統(tǒng)得分的時空差異，并分析系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度，旨在簡化宏觀高維數(shù)據(jù)，為宏觀研究提供便利。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：我國經(jīng)濟子系統(tǒng)在2003-2019年內(nèi)逐年提升，而環(huán)境子系統(tǒng)得分與經(jīng)濟子系統(tǒng)相反，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)環(huán)境得分停滯不前，甚至有逐年下降的趨勢，能源子系統(tǒng)各區(qū)域發(fā)展穩(wěn)定；同時我國3E系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)性處于高協(xié)調(diào)水平，經(jīng)濟子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)性是影響3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的最主要原因，經(jīng)濟子系統(tǒng)在環(huán)境子系統(tǒng)與能源子系統(tǒng)間充當媒介作用。

［關(guān)鍵詞］3E系統(tǒng)； 區(qū)域發(fā)展； 主成分分析; 耦合協(xié)調(diào)性

［中圖分類號］X24? ［文獻標識碼］A

21世紀以來全球氣候不斷變暖。伴隨著目前我國能源利用的效率持續(xù)下降，環(huán)境治理也進入了攻堅戰(zhàn)，同時隨著“大數(shù)據(jù)”時代的來臨和發(fā)展，將能源和大數(shù)據(jù)融合發(fā)展是解決當今能源問題的重要革新力量。我國政府數(shù)據(jù)開放平臺數(shù)量增長迅速，覆蓋面廣，同時實施大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的政策法規(guī)制度體系逐步完善，我國發(fā)展泛能源大數(shù)據(jù)的必要條件基本成熟。建立以能源為中心并廣泛關(guān)聯(lián)多維度的泛能源大數(shù)據(jù)體系，構(gòu)建統(tǒng)攬環(huán)境、經(jīng)濟與能源的智慧系統(tǒng)，可為我國在新一輪工業(yè)革命中塑造國家發(fā)展新優(yōu)勢提供堅實的信息和決策支撐，同時有利于優(yōu)化大型數(shù)據(jù)中心整體創(chuàng)新布局和加快實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1??? 研究現(xiàn)狀

能源、經(jīng)濟和環(huán)境之間的相互關(guān)系一直受到學術(shù)界的廣泛關(guān)注。從不同的視角來看，大致可以將對能源經(jīng)濟環(huán)境耦合系統(tǒng)（3E）的研究分為三類：1）對區(qū)域內(nèi)的能源經(jīng)濟環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)度進行評價[2，5，7，11]，能源、經(jīng)濟和環(huán)境相輔相成，研究它們之間的協(xié)調(diào)度可為地區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供政策意見；2）對現(xiàn)有評價3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的模型進行改進，例如運用距離協(xié)調(diào)度模型和加入GM灰色預(yù)測模型[6]、結(jié)合壓力狀態(tài)響應(yīng)評價體系[4]、采用模糊物元理論[1]等；3）外部因素對3E系統(tǒng)的影響分析，包括節(jié)能減排政策、能源結(jié)構(gòu)、碳排放、技術(shù)創(chuàng)新等方面的影響[3，8-10]。

縱觀國內(nèi)外學者的研究，大多集中在時間及空間上，這些研究的基礎(chǔ)離不開穩(wěn)定的3E耦合系統(tǒng)，而耦合協(xié)調(diào)度取決于3E系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)部所含數(shù)據(jù)信息越多，3E系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度解釋程度越高，而這方面的研究較為缺乏。另外，3E系統(tǒng)面臨著3個主要問題，第一是高維數(shù)據(jù)處理，第二是數(shù)據(jù)收集難度，第三是缺失值的處理。故筆者從這三個角度出發(fā)，在基于大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建更為科學、合理的3E系統(tǒng)耦合模型，為3E系統(tǒng)的擴展研究打下穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2??? 評價方法及數(shù)據(jù)來源

2.1??? 基于主成分分析法的3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的評價模型

由于筆者擬從大數(shù)據(jù)的角度構(gòu)建3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價指標體系，各二元子系統(tǒng)內(nèi)部所含的信息數(shù)據(jù)增多，指標之間的相關(guān)性也隨之增強，故提出通過使用主成分分析法建立綜合發(fā)展水平模型，使用主成分分析法降維后的指標繼續(xù)構(gòu)造3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度評價模型，來有效避免指標之間內(nèi)在影響與主觀因素引起的不必要的系統(tǒng)偏差和高維數(shù)據(jù)帶來的維數(shù)災(zāi)難。

2.1.1??? 3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度評價指標體系的構(gòu)建旨在全面地了解我國能源、經(jīng)濟、環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，進而系統(tǒng)地表征三者的協(xié)調(diào)狀況，因此遵循系統(tǒng)性、科學性和可操作性等指標構(gòu)建原則，建立如下 3E 系統(tǒng)指標評價體系，如圖1所示。

構(gòu)建的體系中，能源系統(tǒng)有26個評價指標（表1），經(jīng)濟系統(tǒng)有20個評價指標（表2），環(huán)境系統(tǒng)有18個評價指標（表3）。

其中能源子系統(tǒng)描述了當前自然界能源狀況，同時也考慮了人類活動對能源資源的影響；經(jīng)濟發(fā)展是實現(xiàn)綠色永續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，若經(jīng)濟發(fā)展不穩(wěn)定，能源技術(shù)改革就難以實現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境保護也將舉步維艱，故經(jīng)濟子系統(tǒng)刻畫了社會經(jīng)濟發(fā)展行為；環(huán)境子系統(tǒng)既考慮了自然環(huán)境，也將人類活動的城市環(huán)境考慮在內(nèi)，同時也涵蓋了環(huán)境治理保護。

2.1.2??? 3E系統(tǒng)綜合發(fā)展水平模型??? 3E系統(tǒng)綜合發(fā)展水平模型能夠?qū)⑵鋬?nèi)部各個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平進行量化處理，從而完成對相對抽象的能源、經(jīng)濟、環(huán)境3E概念的定量描述。同時由于原始數(shù)據(jù)樣本指標中存在不同維度的計量單位，因此在用主成分分析法構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)綜合發(fā)展水平模型前，先對原數(shù)據(jù)指標進行標準化處理而消除樣本量綱對模型計算結(jié)果的影響，獲得合理、正確的計算結(jié)果。構(gòu)建如下3E系統(tǒng)綜合發(fā)展水平模型：

f（A）=ZA×TAf（B）=ZB×TBf（C）=ZC×TC（1）

其中：

TA=pA??? λA，TB=pB??? λB，TC=pC??? λC

式中，f（A）、f（B）、f（C）分別為能源、經(jīng)濟、環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平模型；ZA、ZB、ZC分別表示為能源、經(jīng)濟、環(huán)境子系統(tǒng)標準化之后的數(shù)據(jù)；TA、TB、TC分別表示能源、經(jīng)濟、環(huán)境子系統(tǒng)的綜合權(quán)重，綜合權(quán)重由累計貢獻率λ和因子載荷矩陣p求得。

2.1.3??? 3E系統(tǒng)綜合耦合協(xié)調(diào)度模型經(jīng)濟和環(huán)境系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)能有效反映耦合機制。耦合度被用來衡量系統(tǒng)間相互作用與影響的程度大小，通常來說它越大越好，說明系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)程度好。故根據(jù)2.1.2中所構(gòu)建的綜合發(fā)展水平模型，構(gòu)建出如下3E系統(tǒng)綜合耦合協(xié)調(diào)度模型：

D=??? O×V（2）

其中：

O=f（A）·f（B）·f（C）f（A）+f（B）+f（C）3313

V=13f（A）+13f（B）+13f（C）

式中，D表示系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度（D∈0，1），O表示系統(tǒng)耦合度，V表示能源經(jīng)濟環(huán)境各系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)，f（A）、f（B）、f（C）由式（1）所求。

2.1.4??? 3E系統(tǒng)內(nèi)部耦合協(xié)調(diào)度模型為了進一步探索3E系統(tǒng)之間耦合與協(xié)調(diào)關(guān)系，明確對3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度產(chǎn)生變化的關(guān)鍵因素，考慮3E系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng)兩兩之間的協(xié)調(diào)情況，構(gòu)建如下3E系統(tǒng)內(nèi)部耦合協(xié)調(diào)度模型：

DAB=??? OAB×VABDAC=??? OAC×VACDBC=??? OBC×VBC（3）

其中：

OAB=f（A）·f（B）f（A）+f（B）2212OAC=f（A）·f（C）f（A）+f（C）2212OBC=f（B）·f（C）f（B）+f（C）2212；

VAB=12f（A）+12f（B）VAC=12f（A）+12f（C）VBC=12f（B）+12f（C）

式中DAB、DAC、DBC為能源子系統(tǒng)與經(jīng)濟子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)與環(huán)境子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度模型（DAB∈［0，1］、DAC∈［0，1］、DBC∈［0，1］）；OAB、OAC、OBC分別為三個子系統(tǒng)間兩兩的耦合度（OAB∈［0，1］，OAC∈［0，1］，OBC∈［0，1］）。

2.2??? 數(shù)據(jù)來源及處理

選取2003-2019年我國30個省市的64個具有代表性的指標進行3E系統(tǒng)建模，數(shù)據(jù)來源于2003年-2019年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國金融統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》以及各省統(tǒng)計年鑒，數(shù)據(jù)中包含的缺失值使用多重回歸進行插補。

3??? 研究結(jié)果與分析

3.1??? 3E體系綜合指標

基于前文構(gòu)建的指標體系，使用R軟件（R 4.1.3）分別對經(jīng)濟、能源、環(huán)境指標體系進行主成分分析，首先對三個子系統(tǒng)進行 KMO與球形檢驗，可以發(fā)現(xiàn)表4中經(jīng)濟、能源、環(huán)境KMO值分為0.888、0.755、0.706，接近于1，這說明三個系統(tǒng)各自內(nèi)部變量之間的相關(guān)程度很強，變量間存在多重共線性，適合做因子分析。另外球形檢驗的P值接近于0，說明各變量間不相互獨立，因此可以進行后續(xù)分析（詳細分析以經(jīng)濟子系統(tǒng)為例）。

通過檢驗后，求出非特征根并提取出主成分。如表5所示，其中4個因子的特征值大于1且累積貢獻率達到89.39%，這說明這4個因子能夠大致解釋經(jīng)濟子系統(tǒng)中的所有信息。為此，選取這4個因子表示經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展水平。

隨后我們獲取得到4個成分中各個變量的得分，根據(jù)各個成分的方差百分比得到最終的經(jīng)濟子系統(tǒng)發(fā)展水平。由4個成分的特征值（11.35，2.828，1.762，1.044）和4個成分的得分可以由式（1）得到經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合得分公式：

f（B）=0.6683α1·XB+0.1665α2·XB+0.1037α3·XB+0.0615α4·XB（4）

式中，

α1=（0.0834，-0.338，0.709，0.887，0.337，0.66，0.956，0.885，0.881，0.906，0.738，0.824，0.769，0.737，0.53，0.942，0.858，0.82，0.69），

α1由經(jīng)濟子系統(tǒng)主成分1的系數(shù)構(gòu)成，同理可以得到α2、α3和α4，分別由經(jīng)濟子系統(tǒng)的主成分2、主成分3和主成分4的系數(shù)構(gòu)成；XB為經(jīng)濟子系統(tǒng)所有的指標變量。

由式（4）可以計算出各年份經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合得分，結(jié)果如表6所示。

同理重復(fù)以上步驟可由能源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)的得分表構(gòu)建如下環(huán)境與能源綜合得分公式：

f（A）=0.3296β1·XA+0.2671β2·XA+0.1121β3·XA+0.0875β4·XA+0.082β5·XA+0.0684β6·XA+0.0532β7·XA（5）

f（C）=0.4303γ1·XC+0.2752γ2·XC+0.1841γ3·XC+0.1104γ4·XC（6）

式中XA和XC分別為能源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)中的所有指標變量，βi（i=1，2，…，7）對應(yīng)能源子系統(tǒng)得分表中對應(yīng)主成分i的系數(shù)，γi（i=1，2，3，4）對應(yīng)環(huán)境子系統(tǒng)得分表中對應(yīng)主成分i的系數(shù)。根據(jù)式（5）和式（6）分別計算出相應(yīng)的綜合得分，如表7所示。

能源綜合得分于2010年首達正值，環(huán)境綜合得分和經(jīng)濟綜合得分均于2011年首變?yōu)檎?。為了更好的了解得分的變化情況，根據(jù)表6中的數(shù)據(jù)繪制出三個系統(tǒng)的得分走勢圖，如圖2所示。

通過觀察環(huán)境、經(jīng)濟、能源三部分綜合發(fā)展得分的逐年變化，發(fā)現(xiàn)它們都整體呈上升趨勢，且趨勢較為明顯。同時，得分增速排序為：經(jīng)濟綜合得分>環(huán)境綜合得分>能源綜合得分。在研究的初始年份2003年，三項指標的排序為：能源>環(huán)境>經(jīng)濟。但研究的最后一年，即2019年，三項指標的排序為：經(jīng)濟>環(huán)境>能源。

為使數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)結(jié)果更加直觀，且相對來說經(jīng)濟綜合得分的上升趨勢更迅猛，故選擇用地圖形式分析2003年、2008年、2015年、2019年經(jīng)濟發(fā)展水平的時間變化情況（圖3）。

圖3??? 2003年、2008年、2015年、2019年經(jīng)濟得分時空演化

通過2003年經(jīng)濟得分時空演化圖，顯而易見沿海地區(qū)的經(jīng)濟得分相較于內(nèi)陸城市高，特別是廣東省、山東省、江蘇省、浙江省、上海市這些東南且沿海區(qū)域。甘肅、云南、貴州、廣西四塊省域得分處于最末尾，中西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展較為落后。與2003年相比較，2008年存在部分省市的得分層級變化，表現(xiàn)在該區(qū)域的顏色變化上。經(jīng)過五年的發(fā)展，經(jīng)濟得分升高到上一層級的區(qū)域有：內(nèi)蒙古、廣西、四川、寧夏、湖南等等。經(jīng)濟得分下降的區(qū)域有：青海、吉林、湖北、陜西等等。除未收集到數(shù)據(jù)的西藏、香港、澳門、臺灣這些區(qū)域，可以認為其余區(qū)域的經(jīng)濟均在穩(wěn)中向好的發(fā)展。綜合全國范圍內(nèi)各區(qū)域的發(fā)展水平變化來看，在2003-2019年期間，東部的綜合發(fā)展指數(shù)得分最高，西部的綜合發(fā)展指數(shù)得分最低。其中東南部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平較為平穩(wěn)，東北部地區(qū)尤其是黑龍江省，經(jīng)濟得分呈下降趨勢。西北部地區(qū)經(jīng)濟得分波動不大，大部分地區(qū)都穩(wěn)中向好。中部地區(qū)作為連接樞紐，其綜合發(fā)展指數(shù)得分也處于中間位置，其中部分地區(qū)的經(jīng)濟水平稍有下降，后有上升并恢復(fù)平穩(wěn)，但整體呈上升趨勢。

3.2??? 3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度分析

能源經(jīng)濟環(huán)境系統(tǒng)是一個內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜交錯的系統(tǒng)，要從多角度去深入分析其相互影響的因素，因此從省級層面測算了經(jīng)濟能源、經(jīng)濟環(huán)境、能源環(huán)境三個子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度和能源經(jīng)濟環(huán)境系統(tǒng)綜合的耦合協(xié)調(diào)度，以協(xié)調(diào)度為依據(jù)更深入地研究和掌握能源、經(jīng)濟、環(huán)境三個子系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，以便在實踐中采取科學決策，更好實現(xiàn)3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2.1??? 3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化的時間分析基于上述對綜合發(fā)展指數(shù)的分析，根據(jù)3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度模型式（2）和式（3）得到了全國范圍內(nèi)2003—2019年逐年3E系統(tǒng)內(nèi)部及綜合的耦合協(xié)調(diào)度，其結(jié)果如表8所示。

從表8中可以看出我國3E系統(tǒng)綜合耦合協(xié)調(diào)度D整體在0.9上下波動，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標準，D>0.8表明我國能源、經(jīng)濟、環(huán)境綜合協(xié)調(diào)水平處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的狀態(tài)，說明我國能源供需平衡，經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，生態(tài)環(huán)境在可承受范圍內(nèi)得到了更好的改善，能源、經(jīng)濟與環(huán)境子系統(tǒng)之間能夠很好地協(xié)調(diào)發(fā)展。

但是經(jīng)濟能源、經(jīng)濟環(huán)境和能源環(huán)境這三個二元子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度DAB、DAC和DBC卻在（0.6，0.7）這個區(qū)間變化，說明經(jīng)濟能源、經(jīng)濟環(huán)境和能源環(huán)境這三個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)度水平處于中度協(xié)調(diào)的狀態(tài)，且整體來看DAB>DBC>DAC，表明在能源和環(huán)境的可接受范圍內(nèi)，經(jīng)濟發(fā)展在國家政策的引導和扶持下，正在尋找新的增長點和突破口，在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時注重節(jié)約能源和保護環(huán)境，因此能源、經(jīng)濟、環(huán)境子系統(tǒng)之間基本能夠較和諧發(fā)展。

能源、經(jīng)濟、環(huán)境綜合協(xié)調(diào)度高，但內(nèi)部協(xié)調(diào)度低，說明系統(tǒng)內(nèi)部具有耦合脆弱性。同時從時間變化來看，雖然綜合協(xié)調(diào)度很高，波動較小，但是整體還是呈一個小幅下降的趨勢，各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度同

樣存在小幅度下降，說明我國能源、經(jīng)濟與環(huán)境之間的發(fā)展目前雖然很好，但是不能掉以輕心，仍需花費時間精力保持我國能源、經(jīng)濟和環(huán)境的高質(zhì)量協(xié)調(diào)發(fā)展，減少發(fā)展的脆弱性。

從另一個角度來看，能源、經(jīng)濟、環(huán)境三個子系統(tǒng)的綜合得分在逐年升高的同時又保持了各協(xié)調(diào)度的穩(wěn)定，說明我國政府在能源、經(jīng)濟和環(huán)境上的出臺政策和管控力度很到位，有效引領(lǐng)經(jīng)濟新常態(tài)發(fā)展，推動全面深化改革，個人和企業(yè)也能夠積極配合國家的各項行動，共同貫徹落實新發(fā)展理念，以保持能源、經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2.2??? 3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度變化的空間分析與全國范圍內(nèi)的耦合協(xié)調(diào)性相比，各地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度差異較大，以福建省、江蘇省、上海市、浙江省、青海省與新疆維吾爾自治區(qū)為例進行不同地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)性分析。

由圖4可以發(fā)現(xiàn)福建省、江蘇省、上海市、浙江省地區(qū)3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性在逐年大幅提高，而青海省與新疆維吾爾自治區(qū)的3E協(xié)調(diào)度發(fā)展緩慢，這說明3E協(xié)調(diào)度依賴高質(zhì)量經(jīng)濟環(huán)境，經(jīng)濟發(fā)展能夠驅(qū)動能源及環(huán)境發(fā)展，反之能源與經(jīng)濟的發(fā)展能夠推動經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，進而推動3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

從經(jīng)濟環(huán)境二元耦合協(xié)調(diào)度來看，經(jīng)濟較發(fā)達區(qū)域的協(xié)調(diào)度在三個系統(tǒng)中最薄弱，這說明在經(jīng)濟發(fā)展的同時也不能忽略對環(huán)境的發(fā)展，不應(yīng)該讓環(huán)境成為經(jīng)濟發(fā)展中犧牲品，經(jīng)濟與環(huán)境的不協(xié)調(diào)發(fā)展會增加3E系統(tǒng)的脆弱性與敏感度，導致3E系統(tǒng)發(fā)展不穩(wěn)定。經(jīng)濟較為落后的地區(qū)經(jīng)濟與環(huán)境的發(fā)展雖然較為穩(wěn)定，但3E系統(tǒng)也發(fā)展落后，經(jīng)濟發(fā)展需要環(huán)境的支撐，環(huán)境的維系需要經(jīng)濟的牽引。

從經(jīng)濟與能源的協(xié)調(diào)性來看，各區(qū)域的協(xié)調(diào)度都維持在中等水平，能源是一個地區(qū)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，能源與經(jīng)濟的穩(wěn)定協(xié)調(diào)能夠降低3E系統(tǒng)發(fā)生脆弱性風險，因此保障能源與經(jīng)濟系統(tǒng)的耦合穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。

從環(huán)境與能源的協(xié)調(diào)性來看，各地區(qū)的發(fā)展水平差異不大，且較為穩(wěn)定，能源的開采是影響環(huán)境的重要原因之一，能源的過量開采會導致地區(qū)環(huán)境系統(tǒng)循環(huán)被打破，增加3E系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)性風險。

由此看來，環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展是影響3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度波動的最主要原因，在維系我國經(jīng)濟高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的同時，也需要加強環(huán)境與能源系統(tǒng)的建設(shè)，提高污染物處置回收能力、能源的利用率以及環(huán)境的保護。環(huán)境與能源是3E系統(tǒng)的生態(tài)，而經(jīng)濟是3E系統(tǒng)的引擎，三者缺一不可。

4??? 結(jié)論與政策建議

4.1??? 結(jié)論

先經(jīng)過主成分分析，分別構(gòu)建了經(jīng)濟、環(huán)境和能源的發(fā)展指數(shù)，然后再通過3E體系耦合建模，對我國各個省市的經(jīng)濟、環(huán)境和能源系統(tǒng)在2003-2019年的發(fā)展情況和耦合協(xié)調(diào)度進行描述，并且從時間、空間以及地理區(qū)域這三個角度進行了綜合分析，通過以上研究，得到了如下結(jié)論：

1）我國3E系統(tǒng)綜合耦合協(xié)調(diào)度D整體在0.9上下波動，說明我國能源、經(jīng)濟、環(huán)境綜合協(xié)調(diào)水平處于優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的狀態(tài)，能源、經(jīng)濟與環(huán)境子系統(tǒng)之間能夠很好的協(xié)調(diào)發(fā)展。能源、經(jīng)濟與環(huán)境系統(tǒng)整體發(fā)展穩(wěn)中求精，積極響應(yīng)國家政策，從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展。

2）從空間和地理分布上來看，我國整體的發(fā)展水平有明顯的上升，每個地理區(qū)域之間的差異也在慢慢降低，但是地理區(qū)域的差異依舊存在，而且呈現(xiàn)東部地區(qū)＞中部地區(qū)＞西部地區(qū)。從發(fā)展指數(shù)上來看，東部地區(qū)的發(fā)展呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢，而中部地區(qū)和西部地區(qū)上升的速度比較快，但同時其環(huán)境系統(tǒng)的指數(shù)比較低、波動大，說明其環(huán)境破壞比較嚴重，而東部地區(qū)的環(huán)境系數(shù)變化不大，波動比較小。

3）能源、經(jīng)濟、環(huán)境綜合協(xié)調(diào)度高，但內(nèi)部協(xié)調(diào)度低，說明系統(tǒng)內(nèi)部具有耦合脆弱性。同時從時間變化來看，雖然綜合協(xié)調(diào)度很高，波動較小，但是整體還是呈一個小幅下降的趨勢，各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度同樣存在小幅度下降。在空間上，全國范圍的區(qū)域耦合協(xié)調(diào)度表現(xiàn)為：東部地區(qū)＞中部地區(qū)＞西部地區(qū)。其中東部地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度在時間上變化不大，發(fā)展比較穩(wěn)定，波動比較??；西部地區(qū)和中部地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度在時間上變化比較大，沒有明顯的增長趨勢。

4.2??? 政策建議

1）提高經(jīng)濟發(fā)展的效率，降低對環(huán)境的破壞。從上述研究可以發(fā)現(xiàn)，我國經(jīng)濟從2003-2019年每年都有大幅度的提升，但是消耗過高，發(fā)展過程中帶來的高污染對環(huán)境系統(tǒng)造成了很嚴重的破壞。所以，應(yīng)該加大投資力度，改善工業(yè)上的技術(shù)，推進供給側(cè)改革，將節(jié)能減排進行到底，從而改善我國整體的經(jīng)濟環(huán)境，大幅度減少環(huán)境系統(tǒng)對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的危害。如：減少大氣中二氧化碳的排放；提升對廢水回收的利用率；將垃圾分類進行到底；加大對水資源的保護和利用；提高廢棄物排放的標準，從根源上實現(xiàn)對土地的保護。

2）完善對環(huán)境保護的法律法規(guī)，加大對企業(yè)和個人的監(jiān)管。第一步，要完善對應(yīng)的環(huán)保政策，加大對企業(yè)和個人的監(jiān)管，加強環(huán)保的治理過程。所以，必須要完善一些污染排放量比較大的企業(yè)減排的法律法規(guī)，讓企業(yè)為自己的行為買單，為節(jié)能減排工作提供有力的法律保護。第二步，要加快對重污染地區(qū)的修復(fù)和治理，從而恢復(fù)當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。加大對重污染地區(qū)環(huán)保資金的投入，改善已經(jīng)被污染的地區(qū)，將經(jīng)濟區(qū)域和生態(tài)區(qū)域加以區(qū)分，加大對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，同時應(yīng)擴大對生態(tài)環(huán)境保護的宣傳，加強人民群眾生態(tài)保護的意識。第三步，應(yīng)該意識到每個區(qū)域環(huán)境污染問題的復(fù)雜性，東部地區(qū)和西部地區(qū)存在很大的差異，不應(yīng)該采用“一刀切”的方式，應(yīng)做到具體問題具體分析，分清每個地區(qū)發(fā)展的主次矛盾，根據(jù)每個地區(qū)的具體情況制定相應(yīng)的環(huán)保政策。

3）加大協(xié)調(diào)每個系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)系，彌補每個區(qū)域的發(fā)展漏洞。應(yīng)該認清每個區(qū)域的協(xié)調(diào)類型和短板，我國各省之間聯(lián)系緊密，各區(qū)域的發(fā)展存在一定的關(guān)聯(lián)性，所以在區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展進程中，各省不僅要注重經(jīng)濟系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)和能源系統(tǒng)自身的協(xié)調(diào)發(fā)展，還應(yīng)當做到友好互鄰，加大合作力度，做到共同協(xié)調(diào)發(fā)展。同時區(qū)域發(fā)展是一個長期而又復(fù)雜的過程，涉及到的利益群體眾多，涉及到的范圍也比較廣，不僅關(guān)系到經(jīng)濟、環(huán)境和能源的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，同時也受到自然因素、人口和城市發(fā)展的約束，所以協(xié)調(diào)發(fā)展的同時還應(yīng)將自然因素、人口和城市發(fā)展的因素考慮在內(nèi)，實現(xiàn)全方位的發(fā)展。

［參考文獻］

［1］安貴鑫，姚帥.基于熵權(quán)模糊物元模型的山東省3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評價研究[J].河南科學，2015，33（12）：2211-2216.

[2]陳黎明，王穎，田建芳.中國省域能源經(jīng)濟環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)性實證研究[J].財經(jīng)理論與實踐，2015，36（01）：105-110.

[3]羅福周，張諾楠.中國省際能源利用經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境保護系統(tǒng)的時空耦合協(xié)調(diào)度分析[J].環(huán)境污染與防治，2020，42（07）：884-889.

[4]劉引鴿，王少雄.基于熵權(quán)P-S-R模型陜西省3E系統(tǒng)協(xié)調(diào)度綜合評價[J].環(huán)境保護科學，2018，44（06）：42-49.

[5]王鋒，傅利芳，秦豫徽.省域“能源經(jīng)濟環(huán)境”（3E）系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的時空差異與趨勢預(yù)測[J].山西財經(jīng)大學學報，2016，38（06）：15-27.

[6]嚴雨男，劉玉邦.基于距離協(xié)調(diào)度和GM模型的四川3E系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度評價研究[J].數(shù)學的實踐與認識，2020，50（24）：241-250.

[7]楊志清.河南省能源、經(jīng)濟與環(huán)境（3E）系統(tǒng)綠色發(fā)展評價與分析[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2021，55（01）：180-190.

[8]趙迪. 節(jié)能減排政策對我國能源經(jīng)濟環(huán)境系統(tǒng)的影響效果[D].北京：華北電力大學，2017.

[9]趙濤，于晨霞，潘輝.低碳城市3E1S系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度研究[J].統(tǒng)計與決策，2019，35（22）：131-135.

[10] KHAN A，MUHAMMAD F，CHENGGANG Y，et al. The impression of technological innovations and natural resources in energy-growth-environment nexus：A new look into BRICS economies[J]. Science of The Total Environment，2020，727：138265.

[11] URIBE-TORIL J，RUIZ-REAL J L，MILN-GARCA J，et al. Energy，economy，and environment：A worldwide research update [J].Energies，2019（12）：1120.

An Empirical Study on Coupling Coordination Degree of Provincial 3ESystem Based on Principal Component Analysis

XU Xiaoya， HU Chaozhu， LI Hanfang

（School of Science， Hubei Univ. of Tech.， Wuhan 430068， China）

Abstract：With the rapid development of big data in the information age， the massive data make statistical work face unprecedented challenges. Starting from the three macro levels of economy， energy and environment， this paper selects various indicators of 30 provinces and cities in my country from 2003 to 2019， and builds an "economy energy environment" coupling system （3E system） on the basis of principal component analysis. The spatial and temporal differences in the scores of each system are discussed， and the coupling coordination degree of the system is analyzed， aiming to simplify macroscopic high dimensional data and facilitate macroscopic research. The research results show that： our country's economic subsystem has improved year by year from 2003 to 2019， while the score of environmental subsystem is opposite to that of economic subsystem. The environmental score of economically developed areas is stagnant， or even has a downward trend year by year， and the development of energy subsystem in each region is stable. At the same time， the coupling coordination of the country's 3E system is at a high level of coordination. The coupling coordination between the economic subsystem and the environmental subsystem is the most important factor affecting the coordination of the 3E system. The economic subsystem acts as a medium between the environmental subsystem and the energy subsystem effect.

Keywords：3e system; regional development; principal component analysis

［責任編校： 閆品］