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;

　　(4)能值综合系统图构建简化第二步骤中的能量系统图，构建体现系统资源能值结构的综合系统图，以利整体分析评价;

　　(5)能值指标体系建立依据能值分析表和能量系统图，建立一系列反映系统生态效率和经济效率的能值指标体系;

　　(6)系统发展评价通过对各能值指标进行分析，对系统的可持续发展进行评价。

　　3、矿区循环经济系统生态效率能值评价指标体系

　　从能值流量、能值效率的角度构建矿区循环经济系统生态效率能值评价指标体系，并根据建立的指标体系计算系统的生态效率评价指数。

　　(1)能值流量评价指标

　　能值流量评价指标主要是指矿区循环经济系统自身具有的能值流以及系统购买和输出的资源与服务的能值流，分别由可更新资源能值(Ｒ)、不可更新资源能值(N)、购买资源与服务能值即输入能值(IMP)、输出能值(EXP)、废弃物能值(W)5项指标构成。

　　(2)能值效率评价指标

　　矿区循环经济系统发展以经济活动为核心，以自然生态环境为支撑，因此能值效率评价指标应包括反映污染物排放效率、资源利用效率和经济效率的相关指标。评价指标分别由能值自给率(ESＲ)、能值产出率(EYＲ)、能值废弃率(EWＲ)、环境负荷率(ELＲ)、可更新资源能值比(r)、不可更新资源能值比(n)和废弃物能值比(w)7项指标构成。

　　能值自给率评价系统对自有资源的利用情况及系统自我支持能力。矿区循环经济系统能值自给率越大，说明对系统内部资源开发和利用程度越高，系统的自我支持能力、自足能力较强。能值产出率评价系统的经济发展效益，是衡量系统运行效率的一种标准。系统的产出能值越大，运行效率就越高。

　　能值废弃率是系统对排放废弃物的可利用程度和系统循环能力的评价指标。能值废弃率越大，表明系统废弃物排放量越大，系统排放的废弃物可利用程度越大，表明废弃物资源化水平比较低，系统资源利用的效率越低;反之，能值废弃率越小，表明废弃物排放量小，表明系统资源利用的水平越高，系统废弃物资源再生水平越高。环境负荷率对经济系统起到警示作用，环境负荷率值较小，表明经济系统中能值利用强度相对比较低，对系统环境产生的压力也比较小，因此系统环境所承受的压力一般用环境负荷率来表示。如果系统在较长一段时期内具有较高的环境负荷率，系统平衡就很容易遭到破坏。依据以往众多学者的研究，可以总结出一般结论:当ELＲ＜3时，表明环境承受压力很小;当3＜ELＲ＜10时，表明环境承受压力处于中等水平;当ELＲ＞10时，表明环境承受压力已经相对过大。可更新资源能值比率是系统环境可利用潜力的评价指标。若可更新资源能值比率越大，系统环境可利用潜力就越大。废弃物能值比率、不可更新资源能值比率分别从废弃物排放、资源利用的角度对系统运行效率进行评价，是矿区循环经济系统生态效率评价的重要指标。

　　(3)根据以上步骤建立的指标体系，计算矿区循环经济系统的可持续发展指数(SDI)、改进的可持续发展指数(ISDI)和生态效率指数(EEI。

　　4、典型矿区循环经济系统生态效率评价

　　本文以山东某矿区为例，通过查阅统计年鉴、矿区内部数据和实地调研。

　　2007—2011年该矿区循环经济系统能值产出率EYＲ呈现下降趋势，能值废弃率EWＲ除了在2010年出现小幅波动外，整体仍然呈现上升趋势，能值负荷率ELＲ也呈现上升趋势，并且能值负荷率近年来上升幅度较大。能值产出率下降表明该矿区循环经济系统的投入与产出效率值呈现下降趋势，该矿区循环经济系统的经济发展效益在相对降低;能值废弃率上升表明该矿区在资源开发利用过程中资源利用率低，该矿区经济系统的循环能力不断减弱;能值负荷率上升表明该矿区的经济活动对矿区环境造成的压力在逐年增加。

　　同时ELＲ值还可以看出在2007、2008年ELＲ＜3，该矿区环境承受压力处于较低水平，之后环境承受的压力水平逐年增加;ELＲ平均值亦表明该矿区2007—2011年环境承受的压力处于中等水平。

　　2007—2011年该矿区循环经济系统的可持续发展指数、改进的可持续发展指数和生态效率指数均呈现下降趋势，表明该矿区循环经济系统的可持续性减弱。

　　综合上述结论表明，该矿区环境承受压力较大，矿区系统可持续发展形式严峻。此结论和该矿区当前发展状况较为吻合，该矿区当前正处在快速发展阶段，矿区总投资逐年增加。在矿产资源开采过程中，矿产利用率低，废弃物排放量大，从而降低了矿区循环经济系统的可持续性。因此，该矿区在今后的发展过程中，在加大矿区总投资的同时要提高矿区环境投资的比例，实现矿区经济、环境的协调发展，延长矿区的使用年限。

　　5、结论

　　矿区循环经济系统是一个典型的复杂系统，运用能值分析方法，构建矿区循环经济系统生态效率评价指标体系，计算其可持续发展指数(SDI)、改进的可持续发展指数(ISDI)和生态效率指数(EEI)，能够反映系统的生态效率水平。文章通过对山东某矿区的实证研究，得出该矿区循环经济系统能值效率和生态效率指数变化趋势，有效地拟合了该矿区的实际发展趋势，验证了矿区循环经济系统生态效率评价指标体系与方法的有效性，对矿区进一步深化循环经济，推进节能减排，实现可持续发展都具有重要意义。