收稿日期:2010 - 04 - 10;修订日期:2010 - 06 - 10
基金项目:国家发改委专项“低碳经济方法学及低碳经济区发展案例研究(气候[2008 - 07])”资助。
作者简介:方 恺(1986 - ) ,男,浙江杭州人,硕士研究生,主要从事环境规划与管理研究。E-mail:fangkai09@ mails. jlu. edu. cn
通讯作者简介:董德明,教授。E-mail:dmdong@ jlu. edu. cn
能源足迹改进方法及其在区域能源利用
效益分析评价中的应用
方 恺,董德明,沈万斌
(吉林大学环境与资源学院,吉林 长春 130012)
摘要:在分析和总结能源足迹传统方法及其研究进展的基础上,从系统论和物质流分析的角度,通过净初级生产
力将能源足迹与生物生产性土地变化相结合,提出了能源足迹改进方法,并据此构建了能源利用效益综合评价
框架。以吉林省为例,分析和评价了 1999 ~ 2008 年的能源足迹和能源利用效益。结果显示,吉林省人均能源足
迹从 0. 249 hm2 /人增至 0. 524 hm2 /人,且与人均 GDP在年均增速上显著相关(R2 = 0. 7574,p < 0. 05) ;能源足迹
构成中,比例最高的煤炭足迹从 68. 40%增至 74. 99%,而石油、电力和天然气足迹均有不同程度下降;同期能源
足迹强度从 0. 387 hm2 /万元降至 0. 221 hm2 /万元,能源足迹弹性系数从 0. 059 增至 0. 558,并呈近似周期性波
动,能源足迹压强从 0. 348 增至 0. 759。结果表明,过去 10a来吉林省能源利用效益有所提高,但生态环境压力
也在增大。今后较长一段时期内,吉林省能源足迹增长将逐渐放缓甚至下降,能源利用效益会有较大幅度提升。
关 键 词:生态足迹;能源足迹;研究进展;能源利用效益;吉林省
中图分类号:Q149 /X24 文献标识码:A 文章编号:1000 - 0690(2010)05 - 0686 - 07
能源是经济增长和社会发展的重要物质基
础[1],也是中国可持续发展迫切需要解决的问题
之一。当前,中国仍处于工业化初中级阶段,未来
30 ~ 40 a 内能源需求势必还有较大规模增长[2],
要实现 2020 年单位 GDP的 CO2 排放量比 2005 年
下降 40% ~ 45%的目标绝非易事。以吉林省为
例,随着改革开放和市场转轨不断深化,长期以高
投入、高消耗为代价的粗放型发展模式已不能适应
新型工业化要求,能源供需矛盾日益显现:一方面,
吉林是资源小省,煤炭和天然气储量分别仅占全国
的 0. 51%、0. 56%[3],并且多数煤矿已进入衰退
期,60%以上的能源依赖进口;另一方面,吉林又是
耗能大省,能源工业增加值占全省工业增加值的比
重大于 20%,碳排放规模超过 3 500 × 104 t /a[4]。
日益严峻的能源利用形势,迫使人们重新审视
能源与环境、经济的相互关系。在这样的背景下,
能源足迹作为一种全新的能源可持续利用评价方
法,引发了国内外学者的广泛关注和热烈响应[5]。
它通过生物生产面积,直观地告诉人们能源消费的
实际需求大小,使原本繁复抽象的问题变得简明清
晰,在区域能源可持续性评价中发挥着越来越重要
的作用。近年来,随着各种尺度的实证研究不断深
入,能源足迹传统方法的一些不足和局限逐渐显
现[5]。本文在总结国内外最新研究进展基础上,提
出旨在克服传统方法缺陷的能源足迹改进方法,据
此构建能源利用效益综合评价框架,并对吉林省
1999 ~2008年的能源足迹和能源利用效益进行分析
与评价,以期为区域能源发展规划制定提供参考。
1 能源足迹研究进展
能源足迹既是生态足迹研究中的重点,也是一
个引起广泛争议的焦点[6]。一些学者批评该方法
与事实出入较大,计算结果过于悲观,难以全面、客
观地反映能源消费的生态占用水平[5,7]。近年来,
国内外学者围绕传统能源足迹存在的不足与局限
开展了以下 2 方面研究:
(1)原理性研究,致力于探讨理论缺陷或提出
改进方法。如 Lenzen 等[8]考虑了堆肥、除草、采煤
等活动中排放的温室气体的能源足迹;Monfreda
等[9]研究了海洋对能源足迹的贡献率;徐中民
等[6]建议尽快开展 CO2 吸收能力变化的时间序列
研究;谢鸿宇等[10]从净生态系统生产力的角度计
第3 0卷第 5期
2 0 1 0年 1 0月
地 理 科 学
SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA
Vol . 30 No. 5
Oct.,2 0 1 0
算了各种化石能源的单位质量能源足迹;李坤刚
等[11]在计算天津市能源足迹时考虑了草地和海洋
对 CO2 的吸收;Browne等
[12]以排放和吸收 CH4 为
计算依据,研究了产品生产—流通—消费过程中的
携带能源足迹;白钰等[13,14]对国家层面的能源足
迹进行了宏观贸易调整,并对一定范围内的温室气
体排放实行责任分区。
(2)分析性研究,借助其他指标或统计学方法
分析能源足迹的变化特征与驱动因素。如 van den
Bergh等[15]引入万元 GDP所需能源足迹的概念考
察能源消费对经济增长的拉动作用;Stglehner[16]
将能源足迹划分为化石能源、可再生能源和电力 3
类,评估了能源节省和可再生能源替代化石能源的
潜力;van Vuuren 等[17]借助 MAGE 模型预测了
2050 年全球的虚拟能源足迹;李智等[18]分析了过
去 10 a 中国能源足迹的产值、强度及生态压力;
Chen等[19]利用经验模态分解法(EMD)提取中国
建国以来能源足迹的波动周期,并探讨了不同时间
尺度下能源足迹增长的主要驱动因子。
2 能源足迹改进方法
2. 1 对能源足迹传统方法的缺陷分析
通过前期研究并参考国内外相关成果,认为能
源足迹传统方法的缺陷主要表现为:①“空间互斥
性”假设违背了各类生物生产性土地都参与碳循
环的客观事实。事实上,除林地外,草地、水域、海
洋等土地或水体类型也具有可观的 CO2 吸收能
力[20];②对林地碳吸收能力的估计明显不足。传
统方法采用的林地碳吸收速率为 1. 42 t /(hm2·a)
[6],该值明显小于国内外大多数研究结果[21,22];③
忽视了生物生产性土地的结构差异对能源足迹的
影响。生物生产性土地的类型或面积变化均会引
起区域综合碳吸收能力的改变,进而影响能源足迹
的大小。以上 3 项缺陷中,前 2 项可能夸大能源足
迹,使评价结果过于悲观;第 3 项会掩盖能源足迹
的区域性差异和时空变化特征,从而削弱评价结果
的针对性和指导意义。
2. 2 能源足迹改进方法
2. 2. 1 基本概念
改进能源足迹表征的是区域各类生物生产性
土地在消纳能源排放 CO2 过程中需要占用的生物
生产面积。基本概念如下:①人类可以确定自身利
用的绝大多数能源及其产生的废弃物数量,并且这
些能源和废弃物能折算成相应的生物生产面积;②
各类生物生产性土地在提供生物产品的同时,仍具
有吸收 CO2 的生态服务功能;③以净初级生产力
(net primary productivity,NPP)表征该项功能的强
弱,并以某一区域整体为研究对象;④绿色植物通
过光合作用将 CO2 转变为生物产品,成为人类生
存的直接物质能量来源的一部分。
上述概念分别表明:①改进能源足迹与传统能
源足迹的基本前提一致,两者具有可比性;②改进
能源足迹摒弃了“空间互斥性”假设,承认任何一
块生物生产面积都可能兼具不同生态服务功能的
客观事实;③改进能源足迹将区域内的所有生物生
产性土地作为一个有机整体进行研究,其动态综合
碳吸收能力依据各类土地的 NPP 和面积计算得
到;④改进能源足迹从废弃物 CO2 的归趋途径(被
绿色植物吸收)进行分析,体现了生态环境的消纳
能力而非供给能力。
2. 2. 2 计算步骤
改进能源足迹从系统论和物质流分析的角度,
以碳循环中的能源排放—植物吸收过程为研究系
统,通过 NPP将传统能源足迹与生物生产性土地
变化相结合,进而使系统中的碳流转化为相应的生
物生产面积。具体计算步骤如下:
(1)计算区域综合碳吸收能力。各类生物生
产性土地的碳吸收速率统一用 NPP 表示。某一区
域的综合碳吸收能力为该区域总净初级生产量与
总生物生产面积(即区域土地总面积①)的比值,其
中每一类生物生产性土地的净初级生产量等于该
土地类型的 NPP 全球均值与实际面积的乘积,计
算公式为:
NPP =
Σ
n
j = 1
Aj·NPPj
Σ
n
j = 1
Aj
(1)
式(1)中,NPP为区域平均净初级生产力,单位为
t /(hm2·a) ;NPPj 为第 j 类生物生产性土地对应
的全球平均净初级生产力,单位为 t /(hm2·a)[21];
7865 期 方 恺等:能源足迹改进方法及其在区域能源利用效益分析评价中的应用
① 全球绝大部分土地都因参与碳循环而具有生物生产性,如耕地、园地、林地、草地、建设用地和水域等土地或水体类型都有相应的
NPP,可以认为是生物生产性土地,因而一个区域的总生物生产面积与土地总面积相当。
Aj 为区域内第 j 类生物生产性土地对应的生物生
产面积(hm2)。
(2)计算能源碳排放量。将能源消费量通过
能源折算系数转化为发热量,再根据相应的碳排放
系数计算碳排放量,计算公式为:
mC = Σ
n
i
Qi·cvi·cei (2)
式(2)中,mC 为总碳的排放量(t) ;Qi 为第 i 项能
源的消费量(t) ;cvi 为第 i 项能源的燃烧热值系数
(TJ / t)[23];cei 为第 i项能源碳排放系数(t /TJ)
[23]。
(3)计算能源足迹。将各项能源的碳排放量折
算成所在区域吸收所需的生物生产面积,即总碳排
放量与区域综合碳吸收能力的比值,计算公式为:
EEF = N·eef = mC / NPP (3)
式(3)中,N 为人口数(人) ;eef 为人均能源足迹
(hm2 /人)。
需要说明的是,上述计算过程中 2 次涉及的
“生物生产面积”对应了 2 个不同的概念。其中式
(1)的生物生产面积是指区域各类生物生产性土
地的实际面积,称之为“实际生物生产面积”;式
(3)的生物生产面积(即改进能源足迹) ,是指在现
有碳吸收能力下,区域所排 CO2 完全被自身吸收
需要占用的面积。事实上,不可能恰好完全吸收,
故称之为“虚拟生物生产面积”。
2. 3 基本特点
能源足迹改进方法对 2. 1 中的 3 项缺陷逐一
进行了修正,具有以下几方面特点:①将吸收 CO2
的土地类型从林地扩大至所有生物生产性土地,更
真实地反映了区域碳循环过程;②采用 NPP 表征
各类生物生产性土地的碳吸收速率,使之更准确地
反映碳吸收能力;③利用各类生物生产性土地的
NPP和实际面积动态计算区域综合碳吸收能力,不
仅可以反映能源消费的虚拟生物生产面积需求,还
能体现能源足迹的区域性差异和时空变化特征,并
且增强了能源足迹与区域土地总面积之间的可比
性。总之,改进方法能够比较全面、客观地反映区
域能源消费的实际生态占用水平。
3 1999 ~ 2008 年吉林省能源足迹与
能源利用效益
3. 1 数据来源
基础数据包括土地利用数据和能源消费数据
两类。其中土地利用数据来自《中国统计年鉴》[24]
和《吉林统计年鉴》(2000 ~ 2009)[25],包括耕地、
园地、林地、草地、建设用地、水域和未利用地共 7
项;能源消费数据来自同期的《中国能源统计年
鉴》[26]和《吉林统计年鉴》,包括原煤、焦炭、原油、
汽油、柴油、煤油、天然气、燃料油和电力共 9 项
(新能源所占比例很小,暂不考虑)。
3. 2 基于改进方法的吉林省能源足迹构成与动态
变化
1999 ~ 2008 年吉林省能源足迹总体呈较快增
长趋势,从 0. 249 hm2 /人增至 0. 524 hm2 /人(图 1,
其中,燃料油、煤油和天然气因较其他能源足迹值
较小,未在图中表示) ,年均递增 8. 62%。从历年
增长率看,除 2000 年为 - 1. 37%外,其余年份均为
正增长,且在 2005 年达到了 20. 42%的增长峰值,
此后明显放缓;从总量看,从 651. 319 × 104 hm2 增
至 1 419. 534 × 104 hm2,增长了 1. 2 倍。
图 1 1999 ~ 2008 年吉林省人均能源足迹构成
Fig. 1 Energy ecological footprint (EEF)per capita
composition in Jilin,1999 to 2008
在能源足迹构成的方面,原煤占据主导的地
位,所占的份额从 1999 年的 64. 85%增至 2008 年
的69. 75%;居第二位的是原油,其份额同期从
16. 99%降至 10. 23%;其他能源在 10a 中互有增
减,总体波动不大。10a 中原煤和焦炭足迹的份额
都有所上升,两者之和从 68. 40%增至 74. 99%;石
油类足迹则从 23. 00%降至 18. 43%;电力和天然
气足迹合计仅占 6. 58% ~ 8. 60%,且仍在继续下
降。从产业和消费结构上看,能源足迹构成变化的
主要原因是:①汽车、化工等能源密集型产业发展
较快,对煤炭需求增加很大;②冬季供暖锅炉仍基
本使用煤炭;③黑、辽、蒙等毗邻省份均是产煤大
省;④地处内陆增加了进口国际油气的成本;⑤主
要河流径流量持续减少,阻碍了水电的发展。在以
上因素综合作用下,煤炭足迹增长加快,油气足迹
相对萎缩,给吉林省带来了能源利用效益低下等一
886 地 理 科 学 30 卷
系列问题[27]。下面基于所计算的改进能源足迹,
对能源利用效益进行系统分析与评价。
3. 3 吉林省能源利用效益分析与评价
针对生态足迹指导性不强的缺陷,一些学者相
继引入生态协调系数、生态压力指数、生态足迹指
数、人类生态波动指数、生态可持续指数等指
标[28 ~ 32]作进一步分析,而计算这些指标都需要生
态承载力,显然无法用于能源足迹。因此,很有必
要结合新的方法和指标,从不同角度对能源利用效
益进行分析与评价。
3. 3. 1 能源足迹与 GDP的关联分析
目前学界对 GDP与能源消费间的因果关系尚
存争议,但已发现两者具有内生且相互联系的特
征[33]。本文的关联分析也显示,2001 年至今(吉
林省 1999 年 GDP 数据未获得,2000 年 GDP 数据
偏差较大,予以剔除) ,人均 GDP 与人均能源足迹
在年均增速上显著相关(R2 = 0. 7574,p < 0. 05,图
2) ,表明两者动力学变化的交互作用明显。因此,
本文引入与 GDP有关的 3 项指标:能源足迹强度、
能源足迹产值和能源足迹弹性系数,以及与土地总
面积有关的能源足迹压强指标,构建综合评价框架
(图 3) ,据此进一步分析能源足迹的变化规律,进
而对能源利用效益进行评价。
图 2 2001 ~ 2008 年吉林省人均 GDP与
人均能源足迹增长的关联特征
Fig. 2 Interconnection characteristics of average annual growth
rate of GDP and EEF per capita in Jilin,2001 to 2008
3. 3. 2 能源足迹强度与能源足迹产值
能源足迹强度(energy ecological footprint inten-
sity,EEFI)是人均能源足迹与人均 GDP 的比值,
它表示创造单位 GDP 所产生的能源足迹,其倒数
为能源足迹产值(energy ecological footprint value,
EEFV) ,它表示单位能源足迹创造的 GDP。两者
的计算公式如下[18]:
EEFI = EEF /GDP EEFV = GDP /EEF
(4)
图 3 基于能源足迹改进方法的能源
利用效益综合评价框架
Fig. 3 Assessment framework of energy utilization benefit
based on modified EEF method
EEFI 越小,EEFV 越大,表明单位能源消耗的
产值较高,反之亦然。吉林省的 EEFI 和 EEFV 变
化 趋势见图 4。1999 ~ 2008 年吉林省 EEFI 从
0. 387 hm2 /万元降至 0. 221 hm2 /万元,年均减少
6. 42%,快于全国 4. 29%的下降速度[34],说明单位
GDP的能源足迹降幅较大;与之相对应,EEFV 除
2005 年略有降低外,呈逐年上升趋势,10a 共增加
1. 942 万元 /hm2,年均增幅达 6. 43%,说明近年来
单位能源足迹的产值明显增加,能源利用效益有所
提高。根据本研究的计算结果,并考虑改进能源足
迹与传统能源足迹的数值转换,得出传统方法下的
吉林省 EEFV 约为 0. 126 ~ 0. 220 $ /hm2,与发达
国家 0. 5 ~ 1 $ /hm2 的平均水平[18]仍存在较大差
距。GDP的年均增速约为 EEFV的 2 倍,反映出能
源利用效益的提升明显滞后于经济发展。总体上,
EEFI和 EEFV的走势受经济运行质量和宏观政策
调控的影响较大。如 2003 年国家振兴东北老工业
基地和扩大出口等政策出台后,一批高耗能、高排
放项目借机上马,EEFV 随之出现较大下降。而近
年来国家提出科学发展战略,关停、淘汰了一大批
落后企业,抑制了能源效率低下、浪费严重的局面,
使 EEFV从 2006 年起止跌回升,并连续 3a 保持较
快增长。
3. 3. 3 能源足迹弹性系数
为考察能源足迹随时间变化对 GDP 的依赖程
度,本文提出能源足迹弹性系数(energy ecological
footprint elastic coefficient,EEFEC)的概念,将其定
义为人均能源足迹增长率与人均 GDP增长率的比
值,作为衡量 GDP每增长 1%带动的能源足迹增长
量的指标,计算公式如下:
EEFEC =
| (EEFj - EEFi)/EEFi |
| (GDPj - GDPi)/GDPi |
(5)
9865 期 方 恺等:能源足迹改进方法及其在区域能源利用效益分析评价中的应用
式(5)中,i和 j 分别代表某 2 个年份。若 EEFEC >
1,表明能源足迹对于 GDP 是富有弹性的;若
EEFEC < 1,认为能源足迹对于 GDP 是缺乏弹性
的。
吉林省的 EEFEC 随时间变化呈波浪状分布
(图 4) ,除 2005 年外均小于 1,说明能源足迹总体
对 GDP 缺乏弹性。10 a 中 EEFEC 的变化大致可
分为 3 个波动周期:①2000 ~ 2003 年,EEFEC 从
2000 年的最低值 0. 059 上升到 2001 年的 0. 810,
后缓慢下降,2003 年回落到 0. 473;②2003 ~ 2007
年,2003 国家实施振兴东北老工业基地战略以来,
EEFEC上升较快,2005 年达到最高值 1. 301,说明
当年能源足迹对 GDP 较为敏感,可能与众多新项
目投产后引发的产能过剩有关,因为这会削弱技术
等因素对能源足迹的影响。2005 年以后国家产能
抑制政策相继出台,EEFEC 又出现较大下降,2007
年仅为 0. 286;③2007 年至今,通货膨胀压力增大,
GDP对能源足迹的带动作用再度明显。从中可
见,前两次波动均历时 3 ~ 4 a。总体上,EEFEC 受
经济运行情况和宏观政策影响也较为明显,相比于
EEFI和 EEFV波动更加剧烈,这也表明 GDP 与能
源足迹之间存在诸多不确定性因素。
图 4 1999 ~ 2008 年吉林省能源利用效益主要指标
Fig. 4 Main indicators of energy utilization benefit
in Jilin from 1999 to 2008
进一步考察 EEFI与 GDP和 EEFEC之间的关
系。将式(4)和式(5)经过一系列数学变换,可以
导出以下微分式:
dEEFI
dt = -
dGDP
dt
1 + dGDPdt
(1 - EEFEC) (6)
由式(6)可知,EEFEC 不变时,EEFI 变化与
GDP变化呈负相关。经济发展必然要求 GDP正增
长,若要维持 EEFEC 稳定,就需要降低 EEFI。而
事实上,EEFI、GDP和 EEFEC均逐年变化,为实现
GDP增长的既定目标,EEFI降幅越大(即 EEFV增
幅越大) ,所要求的 EEFEC 就越小,从而降低了能
源足迹对 GDP 的敏感程度。也就是说,能源利用
效益的提高将有助于缓解经济发展对能源足迹的
连带效应以及由此产生的生态环境冲击。以吉林
省为例,在 2006 ~ 2008 年,EEFI 实际年均下降了
12. 16%,按此速度发展,可超额完成国家提出的
“十一五”期间单位 GDP 能耗总体降低 20%的任
务。到 2020 年,若 GDP 能够实现在 2000 年基础
上翻两番的既定目标,按过去 10 a来 EEFI 年均下
降了 6. 42%的速度计算,能源足迹总量将回落至
685 万 hm2 左右,相当于 2001 年的水平。这表明,
今后较长一段时期内,吉林省在能源利用效益方面
的提升潜力巨大,能源足迹有望在国民经济较快发
展的同时缓慢增长,甚至出现下降。
3. 3. 4 能源足迹压强
前已述及,一个区域的生物生产面积与其土地
总面积相当,因而改进能源足迹与区域土地总面积
间存在可比性。为此,本文提出能源足迹压强(en-
ergy ecological footprint pressure,EEFP)的概念,将
其定义为能源足迹与区域土地总面积的比值。该
指标用于衡量能源足迹对单位区域面积(A)的生
态环境压力大小,计算公式如下:
EEFP = EEF /A (7)
虽然一个区域所排 CO2 完全被自身土地吸收
的可能性微乎其微,但通过 EEFP可以明确判断该
区域是否具备独立承担环境责任的能力。若
EEFP < 1,表明该区域不仅能够吸收与自身排放量
相等的 CO2,还可额外吸收其他区域的 CO2;若
EEFP = 1,表明该区域恰好完全消除自身所排 CO2
的生态环境影响;若 EEFP > 1,表明该区域无力消
除这种影响,会导致大气 CO2 浓度增加,不利于全
球生态系统的平衡。吉林省的 EEFP变化趋势(见
图 4)表明,2001 年以来 EEFP 一直呈较快增长趋
势,年均增幅为 9. 05%,2008 年 EEFP达到 0. 759,
说明当年能源消费所占生物生产面积已超过全省
实际土地面积的 3 /4。尤其是近 5 a来 EEFP 的增
速明显加快,表明能源消费的生态环境压力越来越
大。虽然目前 EEFP 仍小于 1,但现有土地可承载
的空间余量已十分有限,能源利用效益亟待提高。
可见,区域土地总面积与改进能源足迹相对应,这
在一定程度上弥补了传统方法忽视能源生态承载
力的缺陷。
096 地 理 科 学 30 卷
4 结 论
能源足迹改进方法反映了区域综合碳吸收能
力下的能源消费生态占用状况,一定程度上克服了
传统方法的缺陷,为更全面、客观地分析评价能源
利用效益提供了简明的框架。上述研究表明,过去
10 a来吉林省能源利用效益有所提高,但能源消费
的生态环境压力也在增大。今后较长一段时期内,
吉林省能源足迹增长将放缓甚至出现下降,能源利
用效益会有较大幅度的提升,能源利用的可持续性
逐步增强。对此,建议通过扩大进口等手段,着力
提高石油和天然气等优质能源的比重,并将开发与
利用太阳能、风能、地热能和生物质能作为吉林省
能源中长期发展重点。下一步应在改进方法的基
础上,结合更多的经济社会数据(如产业结构、科
技投入、对外贸易等)对能源利用效益评价框架加
以补充和细化,从而更好地服务于区域能源可持续
发展规划。
参考文献:
[1] 袁顺全,千怀遂.能源消费与气候关系的中美比较研究[J].
地理科学,2003,23(5) :321 ~ 328.
[2] 何建坤,刘 滨,陈 迎,等. 气候变化国家评估报告(Ⅲ) :
中国应对气候变化对策的综合评价[J].气候变化研究进展,
2006,2(4) :147 ~ 153.
[3] 中国科学院可持续发展研究组. 中国可持续发展战略报告
[R].北京:科学出版社,2002.
[4] 张 雷,黄园淅,李艳梅,等.中国碳排放区域格局变化与减
排途径分析[J].资源科学,2010,32(2) :211 ~ 217.
[5] 方 恺,董德明,沈万斌.生态足迹理论在能源消费评价中的
缺陷与改进探讨[J]. 自然资源学报,2010,25(6) :1013 ~
1021.
[6] 徐中民,程国栋,张志强.生态足迹方法的理论解析[J].中国
人口·资源与环境,2006,16(6) :69 ~ 78.
[7] Fiala N. Measuring sustainability:Why the ecological footprint is
bad economics and bad environmental science[J]. Ecological
Economics,2008,67(4) :519 - 525.
[8] Lenzen M,Murray S A. A modified ecological footprint method
and its application to Australia [J]. Ecological Economics,
2001,37(2) :229 - 255.
[9] Monfreda C,Wackernagel M,Deumling D. Establishing national
natural capital accounts based on detailed ecological footprint and
biological capacity assessments[J]. Land Use Policy,2004,21
(3) :231 - 246.
[10] 谢鸿宇,陈贤生,林凯荣,等.基于碳循环的化石能源及电力
生态足迹[J].生态学报,2008,28(4) :1729 ~ 1735.
[11] 李坤刚,鞠美庭,李 智,等.生态足迹模型的修正及在天津
地区的应用探讨[J].环境科学与技术,2008,31(10) :137 ~
141.
[12] Browne D,O'Regan B,Moles R. Use of carbon footprinting to
explore alternative household waste policy scenarios in an Irish
city - region. Resources conservation and recycling,2009,54
(2) :113 - 122.
[13] 白 钰,曾 辉,李贵才,等.基于宏观贸易调整方法的国家
生态足迹模型[J].生态学报,2009,29(9) :4827 ~ 4835.
[14] 白 钰,曾 辉,梁尧钦,等.城市生态足迹计算中温室气体环
境责任的区域分配法[J].中国环境科学,2009,29(5) :555 ~
560.
[15] van den Bergh J C J M,Verbruggen H. Spatial sustainability,
trade and indicators:an evaluation of the‘ecological footprint’
[J]. Ecological Economics,1999,29(1) :61 - 72.
[16] Stglehner G. Ecological footprint - a tool for assessing sustain-
able energy supplies[J]. Journal of Cleaner Production,2003,
11(3) :267 - 277.
[17] van Vuuren D P,Bouwman L F. Exploring past and future chan-
ges in the ecological footprint for world regions[J]. Ecological
Economics,2005,52(1) :43 - 62.
[18] 李 智,鞠美庭,刘 伟,等.中国 1996 年 - 2005 年能源生态
足迹与效率动态测度与分析[J].资源科学,2007,29(6) :54 ~
60.
[19] Chen C Z,Lin Z S. Multiple timescale analysis and factor analy-
sis of energy ecological footprint growth in China 1953 - 2006
[J]. Energy Policy,2008,36(5) :1666 - 1678.
[20] Falkowski P,Scholes R J,Boyle E,et al. The global carbon cy-
cle:A test of our knowledge of earth as a system[J]. Science,
2000,290(5490) :291 - 296.
[21] Venetoulis J,Talberth J. Refining the ecological footprint[J].
Environment,Development and Sustainability,2008,10(4) :
441 - 469.
[22] 徐继填,陈百明,张雪芹.中国生态系统生产力区划[J].地理
学报,2001,56(4) :401 ~ 408.
[23] IPCC. Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse
Gas Inventories:Workbook,Module 1:Energy[R]. Interna-
tional Panel on Climate Change,Organization for Economic Co -
operation and Development and the International Energy Agency,
1997:6.
[24] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[M].北京:中国
统计出版社,2000 ~ 2009.
[25] 吉林省统计局.吉林统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,
2000 ~ 2009.
[26] 中华人民共和国国家统计局. 中国能源统计年鉴[M]. 北
京:中国统计出版社,2000 ~ 2009.
[27] 董德明,刘 磊,赵文晋,等.生态省建设中资源可持续利用
评价指标体系研究[J].东北师大学报自然科学版,2005,37
(1) :104 ~ 108.
[28] 刘义军,卢武强,李 荣.湖北省生态足迹计算与分析[J].华
中师范大学学报(自然科学版) ,2004,38(2) :259 ~ 262.
[29] 任志远,黄 青,李 晶.陕西省生态安全及空间差异定量分
1965 期 方 恺等:能源足迹改进方法及其在区域能源利用效益分析评价中的应用
析[J].地理学报,2005,60(4) :597 ~ 606.
[30] 吴隆杰.基于生态足迹指数的中国可持续发展动态评估[J].
中国农业大学学报,2005,10(6) :94 ~ 99.
[31] 郑辛酉,贾铁飞,倪少春.基于区域城市化 LUCC 的人类生态
过程定量研究———以上海市区典型城市化样带为例[J]. 生
态学报,2007,27(1) :260 ~ 269.
[32] 刘钦普,林振山,冯年华.生态足迹改进方法及在江苏省耕地
利用评价中的应用[J]. 生态学杂志,2007,26(10) :1685 ~
1689.
[33] 刘凤朝,刘源远,潘雄锋.中国经济增长和能源消费的动态特
征[J].资源科学,2007,29(5) :63 ~ 68.
[34] 刘建兴,顾晓薇,李广军,等.中国经济发展与生态足迹的关
系研究[J].资源科学,2005,27(5) :33 ~ 39.
Modified Energy Ecological Footprint Method and Its Application to
Analysis and Evaluation of Regional Energy Utilization Benefit
FANG Kai,Dong De-ming,SHEN Wan-bin
(College of Environment and Resources,Jilin University,Changchun,Jilin 130012)
Abstract:Based on the analysis and summary of traditional energy ecological footprint (EEF)method and its re-
search progress home and abroad,a modified EEF method is proposed by combining EEF with the change of bio-
logical productive lands from a standpoint of system theory and material flow analysis,and hereby an assessment
framework of energy utilization benefit (EUB)is constructed. Taking Jilin Province as an example,this paper
analyzes and evaluates the EEF and EUB respectively. The results show that from 1999 to 2008,EEF per capita
has increased from 0. 249 hm2 to 0. 524 hm2,being a significant correlation with GDP per capita in average an-
nual growth rate (R2 = 0. 7574,p < 0. 05). Among the components of EEF,the percentage of coal footprint has
increased from 68. 40% to 74. 99%,while the percentages of footprints of oil,electricity and natural gas all de
creases at different degree. Meanwhile,the intensity of EEF has decreased from 0. 387 × 10 -4 hm2 /yuan to
0. 221 × 10 -4 hm2 /yuan,the elastic coefficient of EEF which has increased from 0. 059 to 0. 558 shows an peri-
odic fluctuation basically,and the pressure of EEF has increased from 0. 348 to 0. 759. It is indicated that with
the improvement of energy utilization benefit in Jilin in the past 10 years,the pressure of eco-environment has
been getting increasingly bigger. However,in the following several years,it is likely that the growth rate of EEF
will gradually reach a low and even falling standard,and the energy utilization benefit will largely promote in a
relatively long period.
Key words:ecological footprint;energy ecological footprint;research progress;energy utilization benefit;Jilin
Province
296 地 理 科 学 30 卷