摘要　基于多尺度投入產出法，核算了廣東省經濟系統中各部門的水-能源資源要素強度，在此基礎上，量化了廣東省與中國其他地理區域間的資源流通情況，分析了廣東省各部門的資源最終使用情況，以期精確量化資源利用效率，發掘資源節約的重點關注部門.結果表明：農業的水資源強度(619.25 m3·萬元−1)和電力、燃氣及水的生產供應業的能源強度(120.64 GJ·萬元−1)顯著高于其他部門，部門平均用水效率和能耗效率均高于中國平均水平，低于世界平均水平;水與能源的相互利用效率高于中國及世界平均水平.區域貿易中，由中國其他地區凈流入廣東省的水資源量為81.45億m3，占廣東省直接用水總量的四分之一;凈流入能源量為5.53×109GJ，占直接能源消耗量的66%，地區發達的經濟和眾多的人口對資源形成較強的集聚效應.建筑業、電氣機械及器材制造業等部門具備較大的水與能源最終使用量，是廣東省水與能源節約及其雙向資源調控中的重點關注部門.

　　關鍵詞　水與能源;投入產出法;資源流通;最終使用資源;廣東省

　　水資源和能源是維系經濟社會可持續發展的重要因素，2種資源互為原料，相互依存和制約，其間存在錯綜復雜的相互交織關系，增加了資源協同管理難度.當前，水與能源同時面臨需求激增和供應有限的艱巨挑戰[1，2]，已成為制約社會經濟發展的瓶頸[3]，其風險已被全球風險報告列為世界3大風險之一.統籌協調經濟發展與水資源、能源利用之間的關系，實現資源集約利用和合理配置，關乎經濟社會和諧穩定發展，關乎生態及國家安全，是可持續發展的必由之路.2011年，波恩會議首次提出水資源-能源紐帶關系.至今，水-能源紐帶關系研究已成為國際上的研究熱點[4−5].現有研究整體上可以歸納為定性研究和定量研究2個層次.

　　其中：定性研究主要集中于Nexus框架的構建及完善[6]，包括內在機制闡明、系統邊界構建、影響機制構建等[7]，實現與水和能源相關的經濟、社會及環境效益是紐帶關系的管理目標[8];定量研究可以歸納為定量評價[9]、預測評估[10]以及整合優化[11]3個層次，研究內容涉及水資源-能源消耗的雙向核算[12]、水與能源網絡特征評價[13]、水與能源生態足跡核算[14]、資源可持續發展分析[15]等眾多方面.隨著研究的不斷深入，現有研究已實現在量化水與能源之間關系的基礎上，進一步擴展系統外延，將環境、經濟和社會等因素納入評價范圍[16].

　　廣東省經濟社會高度發展，隨著國家發展粵港澳大灣區重大戰略的推進，人口和產業進一步集聚，區域發展將對各類資源形成更大需求和依賴.廣東省水資源總量豐沛，但人均水資源量低，2019年僅為1 795 m3，低于全國人均水平(2075m3)[17]，不足世界平均值的三分之一.水資源時空分布不均，與生產力布局不相匹配，水環境壓力較大，水質型缺水和工程型缺水問題仍舊嚴峻[18].

　　廣東省能源直接消耗強度位于全國第3低位[19]，能源消費結構日漸合理，但快速的經濟發展和城市化進程仍舊帶來了大量的能源消耗，隨之而來的是大量溫室氣體的排放.2019年，廣東省一次能源消費量達3.11億t標準煤，能源消費量年增長率(3.21%)高于我國平均水平(3.09%)，力爭于2060年實現碳中和的目標對廣東省能源的生產及消費方式，以及清潔能源的開發利用提出了更為嚴格的要求.

　　基于此，本項目以廣東省國民經濟系統中各部門為研究對象，基于2種資源之間的紐帶關系，在精確核算水與能源利用效率的基礎上，梳理2類資源的區域貿易流通關系，精確量化并分析資源最終消耗量，進而提出資源節約對策建議，以期優化資源管理，破解資源困境.

　　1 研究方法與數據來源

　　1.1 研究方法

　　1.1.1 資源強度核算

　　經濟系統中，資源強度代表產品或服務在生產或加工過程中消耗的資源量，表征著資源利用效率.多尺度投入產出法可以區分來源于本省其他部門、國內其他省份和世界其他國家等不同尺度經濟體的資源強度，更為精確地評估資源利用效率.基于此，本研究擬選用該方法，核算廣東省各部門的水-能源相關要素的資源強度，方法詳細計算過程詳見文獻[20].

　　本研究中水-能源相關要素的資源強度定義如下：水資源強度：產品或服務在生產及制造過程中直接和間接消耗的水資源量.能源強度：產品或服務在生產及制造過程中直接和間接消耗的能源量.能源耗水強度：產品或服務在生產及制造過程中直接和間接消耗的能源在其開采加工過程中消耗的水資源量. 水耗能源強度：產品或服務在生產及制造過程中直接和間接消耗的水資源在其取、供、用、排等過程中消耗的能源量.

　　1.1.2 體現于地區間流通和最終使用中的資源量

　　水資源和能源可以借助于產品或服務而流通于不同部門之間，假定任意2個部門之間存在經濟流通，實質上即存在資源流通.將任意部門的資源強度與相應的經濟流通量相乘，即可獲得部門之間的資源流通量，將地區中所有部門的資源流通量匯總，即可獲得地區之間的資源流通量.同一地區各部門之間的經濟流通量可從省級尺度投入產出表獲取，不同地區部門之間的經濟流通量可從地區間投入產出表獲取。

　　1.2 數據來源

　　本研究計算所需數據主要包括4個方面：

　　1)水資源數據，來源于世界銀行統計數據、中國及廣東省水資源公報，用水類型包括農業用水、工業用水、生活用水和生態用水4類，分部門工業用水核算方法參考文獻[21].2)能源數據，來源于BP能源統計數據、中國及廣東省能源統計年鑒，為了避免貿易視角下能源流通的重復計算，本研究僅核算一次能源，包括原煤、原油、天然氣、水電、核電、風電6類.

　　3)投入產出數據，來源于Eora世界投入產出數據庫、統計局頒布的中國及廣東省2012年投入產出表，以及2012年中國地區間投入產出表.值得注意的是，2012年中國地區間投入產出表是目前可獲取的最新版本數據，后續研究可根據數據發布情況及時更新.

　　4)水-能源相互消耗量，能源耗水考慮一次能源生產加工過程中的耗水量，詳細計算方法參考文獻[22];水耗能源則考慮社會水循環中的能耗，包括水的抽取、供應、使用和回收利用等環節，詳細計算方法參考文獻[23].

　　2 結果分析

　　2.1 廣東省各部門資源強度分析

　　2.1.1 水資源與能源耗水強度 為了便于省級尺度資源強度與中國及世界尺度數據的比較，將投入產出表中的42個部門合并為農業、礦業、制造業、電力、燃氣及水的生產供應業、建筑業、服務及運輸業6大部門，各部門的水資源強度和能源耗水強度。

　　水資源強度在不同部門之間的差異較大.其中農業的強度值最大，為619.25 m3·(萬元)−1，高于我國平均水平(531.09 m3·(萬元)−1)，其水資源消耗主要體現于農作物種植的直接灌溉需求，相比于其他部門，水資源以實體水的形式由農業進入社會經濟系統，且以糧食等水資源密集型產品為主要產出.此外，廣東省農業生產易受水資源時空分布不均影響，水資源高效利用水平相對有限.電力、燃氣及水的生產供應業的水資源強度次之，為320.69m3·(萬元)−1。

　　其中，水的生產供應業涉及自來水的生產供應、污水處理、再生水回用等環節，提供了社會經濟發展所需的大部分水資源，因而具有較高的資源強度.制造業(86.10 m3·(萬元)−1)、建筑業(72.41m3·(萬元)−1)、礦業(44.75 m3·(萬元)−1)、服務及運輸業(44.27 m3·(萬元)−1)的水資源強度相對較低，其中，又以服務及運輸業的數值最低，地區服務業發達且用水效率較高，產業發展與資源協調度較高.整體上看，廣東省區域經濟系統整體的水資源利用效率高于我國平均水平，二者數值分別為97.87和128.18m3·(萬元)−1，但水資源利用效率仍距世界平均水平具有一定差距(58.81 m3·(萬元)−1)，水資源高效利用仍具有一定提升空間.

　　能源耗水強度與水資源呈現較大的部門差異，其數值主要表征了能源在開采加工過程中對水資源的使用效率.廣東省各部門的能源耗水強度值均低于中國平均水平，表征著較高的能源用水效率.各部門中：

　　以礦業和電力、燃氣及水的生產供應業的數值較大，分別為24.50和61.82 m3·(萬元)−1，兩部門為能源開采及其下游部門，分別對應原煤、原油、天然氣等一次能源的開采、洗選和加工，以及電力的生產加工等，各環節對水資源的依賴性較強;農業的數值最小，僅為2.97 m3·(萬元)−1，其能源耗水主要體現于農業灌溉用水消耗的電力在其生產加工過程中消耗的水資源量，體現了水資源與能源的雙向消耗關系.整體上看，廣東省能源對水資源的利用效率(9.88 m3·(萬元)−1)高于中國平均水平(13.45 m3·(萬元)−1)，且與世界平均水平(9.16 m3·(萬元)−1)相差無幾.

　　2.1.2 能源與水耗能源強度

　　能源強度的部門差異較大.其中，廣東省的電力、燃氣及水的生產供應業的數值居于首位，為120.64 GJ·(萬元)−1，該部門屬于能源開采下游加工部門，消耗大量能源原材料，同時產出大量能源密集型產品，因此具有較大的資源強度.礦業的能源強度位居第二，為109.90 GJ·(萬元)−1，該部門屬于一次能源的直接開采部門，較高的能源強度源于較高的能源直接投入量，即以自然形態的能源進入經濟系統之中，其中又以原油及天然氣為主，2類資源的生產量分別占一次能源生產總量的27.02%和16.64%.

　　農業和服務及運輸業的能源強度值較低，分別為10.92和13.57 GJ·(萬元)−1，屬低能耗型部門.整體上看，廣東省各部門的能源利用效率均高于中國平均水平，其中又以礦業強度值的差異較大，中國平均水平(360.05 GJ·(萬元)−1)的數值達廣東省的3倍以上，原因在于廣東省原煤熱值較低，煤炭開采部門相繼退出經濟系統，原煤生產量幾近為0，消費的原煤多源于省外調入，因此數值較低.以部門平均視角看，廣東省區域經濟系統整體的能源利用效率高于全國平均水平，二者數值分別為27.09 GJ·(萬元)−1和37.91 GJ·(萬元)−1，但低于世界平均水平(9.16 GJ·(萬元)−1).

　　水耗能源強度與能源強度呈現較大的部門差異，其能耗主要體現在水的生產加工與回收利用等環節，電力、燃氣及水的生產供應業的強度值顯著高于其他部門，為6.12 GJ·萬元−1，其能耗主要體現在火力發電的冷卻環節，以及生活用水的消毒、軟化及終端運輸等一系列過程之中，因此水耗能源強度顯著高于其他部門;制造業的強度值次之，為0.94 GJ·(萬元)−1;其余部門的強度值相對較低，占據相應部門能源強度的比重極小，幾乎可以忽略不計.

　　整體上看，廣東省全行業中水資源對能源的利用效率(0.95 GJ·(萬元)−1)高于中國平均水平(1.22GJ·(萬元)−1)和世界平均水平(1.18 GJ·(萬元)−1).相比于能源耗水強度，水耗能源強度占據能源強度的比重較低，側面反映水資源與能源的紐帶關系中，以能源耗水占據主導，資源利用效率調控側重于以能源為主.

　　2.2 資源流通分析

　　如前所述，將地區中所有部門的資源流通量匯總，即可獲得地區間的資源流通量. 展示了廣東省與東北、華北、華東、華中、華南、西南、西北7大地理分區之間的雙向資源流通情況，其中華南地區不包括廣東省的自流.可以看出：華東(79.43億m3)、華南(39.83億m3)和華中地區(31.51億m3)流入廣東省的水資源量相對較大，三者之和占省外調入總量的六成以上;而由廣東省流向以上3個地區的水資源量分別為35.88億、15.12億和18.32億m3，即從三地區凈流入81.45億m3的水資源.2012年，廣東省用水總量為451億m3。

　　在全國名列前茅，省外凈流入廣東省的水資源總量為110.51億m3，占據直接用水總量的四分之一;對于水資源豐沛的廣東省而言，水資源借助于產品或服務并經由貿易進一步集聚至省內，一定程度上加劇了水資源的空間分布不均.能源的區域貿易特征與水資源呈現一定差異，以華北(3.07×109GJ)、華東(2.62×109GJ)和西北(1.73×109GJ)地區為主，三者之和占省外調入能源總量的七成，原因在于我國能源分布呈現“北富南貧”的特征，且以煤炭資源空間分布差異最為顯著;依托于能源密集型產品的輸入(華北、西北地區)或沿海經濟發達地區活躍的區域貿易(華東地區)，能源以原材料、能源密集型中間品或最終消費品的形式源源不斷地流入廣東省，緩解了廣東省能源匱乏的現狀.

　　廣東省流向華北、華東和西北地區的能源量分別為5.28×108GJ、1.66×109GJ和4.01×108GJ，受限于廣東省的能源稟賦條件，以上能源多以中間品或最終消費品的形式流出.2012年，廣東省的直接能源消耗量為8.34×109GJ，區域貿易凈流入省內的能源量為5.53×109GJ，凈流入量占直接消耗量的66%.由以上分析可知，對于水資源豐沛而能源匱乏的廣東省而言，國內貿易使得水資源和能源均呈現凈流入狀態，且凈流入量的占比不容忽視，地區發達的經濟和眾多的人口對資源形成較大依賴，貿易視角下的資源流通呈現集聚狀態.

　　可以看出，能源耗水與能源的區域流通特征較為相似，水耗能源則與水資源的區域流通特征相似.能源耗水以華東、華北和西南地區為主要流入，華東、西南和華中地區為主要流出，各地區凈流入廣東省15.99億m3，占據水資源凈流入量的19.63%.水耗能源以華東、西南和華中地區為主要流入地和流出地，各地區凈流入8.04×107GJ，占據能源凈流入量的1.45%.說明區域水資源貿易和能源貿易分別對地區用能和用水壓力有所緩解，但能源貿易對用水壓力的緩解作用顯著高于水資源貿易對能耗壓力的緩解作用.

　　2.3 各部門最終使用資源分析

　　為了進一步探究各部門對資源的最終使用情況，本研究分別列舉了農村生活消費、城鎮生活消費、政府消費、固定資本形成、存貨增加、省外調出和國外出口中排名前十位的部門，水資源方面，在農村居民消費中，農林牧漁業(29.93億m3)的數值最大，原因是農村居民的飲食及生活用品主要來源于農業;作為農業的重要下游產業，食品和煙草業(10.17億m3)排名第二.

　　此外，排名靠前的部門還包括住宿和餐飲、水的生產和供應及電力、熱力的生產和供應等與生活息息相關的部門.在城鎮居民消費中，農林牧漁(109.88億m3)和食品和煙草(31.42億m3)仍位居前兩位，原因是廣東省城鎮人口數量高于農村人口，且對精加工食品的依賴程度更高;其次是住宿和餐飲(20.52億m3)和水的生產和供應(15.02億m3)，顯著高于農村居民消費中兩項的對應數值(2.23億m3和1.80億m3)，相比于基本飲用及衛生需求，城鎮居民對水資源休閑娛樂方面的要求更高.

　　在政府消費支出中，數值排名靠前的大多為第三產業相關部門，政府消費水資源主要指政府部門向社會提供的公共服務、免費或低價的貨物及服務中的水資源，因此具有較高的數值.對于固定資本形成而言，建筑業的數值遠高于其他部門，占據經濟系統總量的62.98%，原因是隨著廣東省城鎮化率的提高和基礎設施的完善，建筑業發展迅速且發展空間巨大，對固定資產投資規模起到了較大的促進作用.由于建筑業數值較大，不便于其他部門的比較。

　　可以看出，電氣機械和器材、交通運輸設備、房地產等部門也消費了較多的水資源，以上部門多以設備購置等形式投入到固定資本形成之中.對于存貨增加而言，紡織服裝業(1.30億m3)和食品煙草業(1.27億m3)的數值較高，服裝業是廣東省幾大支柱產業之一，且食品煙草業發達，2個部門的存貨增加經濟量合計占存貨增加總量的21.82%，因此水資源最終使用量較大.對于出口而言，通信設備、計算機和其他電子設備具備最大數值，為41.01億m3，該部門是廣東省出口貿易值最大的部門，占出口總額的33.08%，省際貿易和國際貿易均較活躍.對于國內省外調出而言。

　　食品和煙草(22.33億m3)和化學產品業(13.76億m3)的最終使用水資源量較大，前者源自較高的水資源強度，后者源自較大的國內省外調出量.整體上看，農林牧漁、食品煙草和通信設備業體現于最終使用的水資源量較大，3個部門水資源量占整個經濟系統的36.26%.由此可見，農業及其下游加工部門，以及高端制造業是廣東省水資源最終使用的主要途徑.

　　3 結論與討論

　　本文基于多尺度系統核算方法，在計算廣東省區域經濟系統中各部門的水-能源資源要素強度的基礎上，量化了中國各地理分區與廣東省的水-能源資源流通情況，按照不同類別分析了廣東省各部門的資源最終使用情況，以期精確量化資源使用效率，發掘資源節約的重點關注對象.主要結論如下：

　　1)由三尺度資源強度核算結果可知，農業的水資源強度(619.25 m3·萬元−1)和電力、燃氣及水的生產供應業(120.64 GJ·萬元−1)的能源強度顯著高于其他部門.廣東省部門平均水資源強度(97.87 m3·萬元−1)低于中國平均水平(128.18 m3·萬元−1)，高于世界平均水平(58.81 m3·萬元−1);部門平均能源強度(27.09GJ·萬元−1)低于中國平均水平(37.91 GJ·萬元−1)，高于世界平均水平(9.16 GJ·萬元−1);水-能源相互利用效率高于中國及世界平均水平.

　　2)2012年，由中國其他省份凈流入廣東省的水資源量為81.45億m3，占直接用水總量的25%;凈流入能源量為5.53×109GJ，占直接能源消耗量的66%，貿易視角下的資源流通呈現集聚狀態.區域水資源貿易和能源貿易分別緩解了地區的能耗壓力和用水壓力，后者的緩解作用顯著高于前者.

　　3)農業及其下游加工部門，以及高端制造業是廣東省水資源最終使用的主要部門;建筑業、電氣機械和器材、石油煉焦業是能源最終使用的主要部門.建筑業、電氣機械及器材制造業、通訊、計算機及其他電子設備制造業因具備較高的水-能源雙向消耗量，是水與能源雙向資源調控中的重點關注部門.

　　4　參考文獻

　　DI MARTINO M，AVRAAMIDOU S，COOK J，et al. Anoptimization framework for the design of reverse osmosisdesalination plants under food-energy-water nexusconsiderations[J].Desalination，2021，503：114937

　　[1]YUAN M H，CHIUEH P T，LO S L. Measuring urban foodenergy-water nexus sustainability：finding solutions forcities[J].Science of the Total Environment，2021，752：141954

　　[2]劉凌燕，王慧敏，劉鋼，等.供需視角下水·能源·糧食系統風險的驅動機理與政策仿真：面向東北三省的系統動力學分析[J].軟科學，2020，34(12)：52

　　[3]LIU Z W，HUANG Q X，HE C Y，et al. Water-energy nexuswithin urban agglomeration：an assessment frameworkcombining the multiregional input-output model，virtualwater，and embodied energy[J].Resources，Conservationand Recycling，2021，164：105113

　　汪藝晗，楊謹，劉其蕓，等.“一帶一路”國家糧食貿易下虛擬水和隱含能源流動[J].資源科學，2021，43(5)：974

　　[5]支彥玲，陳軍飛，王慧敏，等.共生視角下中國區域“水-能源-糧食”復合系統適配性評估[J].中國人口·資源與環境，2020，30(1)：129

　　[6]王雨，王會肖，楊雅雪，等.水-能源-糧食紐帶關系定量研究方法綜述[J].南水北調與水利科技(中英文)，2020，18(6)：42

　　[7]SCHLÖR H，VENGHAUS S，HAKE J F. The FEW-nexuscity index-measuring urban resilience[J].Applied Energy，2018，210：382

　　作者：洪思揚1)　王紅瑞2)†　程　濤3，4)