天然气循环经济评价模型设计
2011-1-30刘生孝 黄梅 张淑英 侯姜波 祝东平
摘要:基于生态文明下的天然气循环经济评价是量化研究天然气产业发展合理性的主要途径,其评价模型对于指导天然气产业发展符合环境友好型要求具有重要意义。由于天然气循环经济在内涵和外延上具有模糊性,因此可采用模糊多目标决策方法对其进行评价。通过构建因素集、评价集、权重集、隶属函数和三级模糊多目标决策过程,设计了基于生态文明下衡量天然气循环经济发展的评价模型。该模型可较准确地诊断在天然气循环经济发展过程中,各级指标的相对重要性及其发展状况;通过该模型各级评价结果,可分别了解在效应层面、经济外在性层面天然气循环经济的发展状况以及生态文明条件下天然气循环经济的综合发展效果。
关键词:生态文明;天然气循环经济;指标体系;评价模型;模糊多目标决策
    所谓天然气循环经济,是指在天然气开发过程中,遵循生态规律,保护环境,实行清洁生产、节约生产,体现循环经济实质和内涵的天然气经济运行模式。这是一项既涉及经济发展、技术进步,又涉及社会公平、生态文明的系统工程[1]。因此,对天然气循环经济的综合评价应根据循环经济基本原理,以经济发展和生态文明为中心,结合天然气资源开发的特性,多目标、全面、系统地评估。
1 天然气循环经济评价体系的设计原则、思路和逻辑结构
1.1 评价指标体系设计原则
    天然气循环经济评价指标体系是内在联系密切、逻辑严谨、结构完整的有机系统。既要反映循环经济的基本原理,又要反映以天然气作为载体的天然气循环经济的特殊属性和个别规律;既要考虑其发展的经济效果,又要考虑其可持续发展的生态文明要求。鉴于此,评价指标体系设计应依据科学性与可操作性原则、系统性与层次性原则、简明性与突出性原则、一般性与特殊性原则[2]
1.2 评价指标体系设计思路
    由于天然气作为资源的特殊属性和生产形式的特殊性,在各循环层次上体现“3R”原则的侧重点有所不同。
1.2.1企业层次
    企业层面的减量化原则主要针对生产活动输入端,即减少进入生产流程的物质量,在经济活动源头节约资源和减少污染[1]。但仅从天然气开发企业角度考虑减量化原则,要求企业在生产过程中减少物质量投入不具可行性。原因在于天然气开发活动的主要物资投入为设备和能耗,一般意义上的原料投入很少,且设备和能耗是由开发力度和设备本身决定的,物质投入在天然气生产活动中的减量弹性相当有限。
    再利用原则的一般性目的是延长产品的时间强度[1]。就企业而言,延长生产设备的使用应从两方面看:一方面,企业出于成本控制考虑,在不影响开发质量前提下,都会物尽所用,例如钻杆的重复利用等;另一方面,由于技术条件和生产效率等原因,企业在生产过程中不得不对生产设备进行更新,否则机会成本将更大,例如在钻井过程中,钻头不定期更换等。因此,再利用原则在企业层次上探索性研究意义不大。
    再循环原则针对输出端而言,目的是尽可能多地利用或资源化,把废物再次转化成资源,以减少最终无公害处理量[1],例如钻井液的循环使用。可见,企业层面再循环原则直观表现为企业清洁生产,解决企业清洁生产问题在很大程度上就解决了企业层次的循环经济问题。根据突出性原则,从清洁生产角度来构建企业层次的循环经济指标。
1.2.2区域层次
    天然气循环经济在区域层次上的表现形式是天然气及其辅助行业的企业群落,通过物质梯级循环、资源综合利用、信息共享等形成联系密切的产业共生体,使得一些企业的废弃物却成为另外一些企业的原料或能源[3]。区域天然气循环经济通过这种产业共生体的生态学物质传导机制,更大程度上体现的是减量化原则和再利用原则。其中,减量化原则主要反映在天然气辅助工业对于天然气生产设备的科技支撑,天然气企业通过设备更新和升级,以科技的提高来减少资源投入量;再利用原则属于过程性方法[1],表现为区域内企业群落之间的资源能源(甚至包括信息)的梯级利用,形成区域内物质利用的闭路循环[3]。从而构成了天然气化工企业的深化发展格局,天然气化工发展越精细化、越多样化,对于天然气物质的梯级利用程度就越高,反映天然气循环经济效果就越好。
1.2.3社会层次
    社会循环经济的内涵更为丰富,它的实施对象不仅包括社会物质生产硬环境方面,更深的涉及社会消费观念、文化素质、道德修养等软环境方面。循环经济理念软环境的全面确立,对于社会循环经济的发展具有强大的推动作用[3]。依据天然气循环经济的自身特性并结合本项研究的范围,在社会层次,仅以天然气开发活动对产区外部性影响的社会经济效应和生态文明效应作为天然气循环经济的评价内容。
1.3 评价指标体系逻辑结构
    企业层次所体现的企业清洁生产和区域层次上所体现的产业共生都是在市场机制下运行的,属于天然气经济活动的非外部性范畴,反映天然气循环经济硬环境特征;而社会层次所体现的社会经济效应和生态文明效应则属于天然气经济活动的外部性范畴,反映天然气循环经济软环境特征。因此,基于生态文明下的天然气循环经济评价指标体系的逻辑结构如表1:
表1 天然气循环经济评价指标体系的逻辑结构表
范畴
层次
效应
非外部性范畴
企业层次
清洁生产效应
区域层次
产业共生效应
外部性范畴
社会层次
社会经济效应
生态文明效应
2 天然气循环经济评价具体指标体系
2.1 因素集(U)的构建
2.1.1 单因素指标设计
2.1.1.1 清洁生产效应类指标(U1)
    废水处理能力(u11)以报告期内企业废水处理量/废水排放量来计算;固体物处理能力(u12)以报告期内企业处理量/产生量来计算;噪声处理能力(u13),此指标采用模糊统计法,将噪声污染程度分为扰民、适中和不扰民3个等级,分别以0.4、0.6、0.8计算,依据最大隶属原则确立;土壤污染处理能力(u14)以报告期内被污染土壤处理面积/被污染土壤总面积来计算;大气污染处理能力(u15)以报告期内企业污染气体处理量/产生量来计算。
2.1.1.2 产业共生效应类指标(U2)
    天然气化工业深化程度(u21)以报告期内产区天然气中间产品企业数量来衡量;天然气辅助工业发展程度(u22)以报告期内天然气辅助工业企业数量来衡量。
2.1.1.3 社会经济效应指标(U3)
    产区经济软实力增强程度(u32)以报告期内地方天然气相关产业招商引资的增长速度来计算;公共福利的提高程度(u32)以报告期内天然气税收中公共支出比例来计算。
2.1.1.4 生态文明效应(U4)
    水污染程度(u41)以u41=1-u11计算;固体物污染程度(u42)以u42=1-u12计算;噪声污染程度(u43)以u43=1-u13计算;土壤污染程度(u44)以u44=1-u14计算;大气污染程度(u45)以u45=1-u15计算;土地禁区设置程度(u46)以u46=土地禁区设置面积/天然气开发征地总面积计算。
2.1.2因素集分类确定
    依据指标体系逻辑结构,将因素集分为3个层级和4个类别,即因素集:U={U,U},其中,U={U1,U2}和U={U3,U4}且U1={u11,u12,u13,u14,u15),U2={u21,u22),U3={u31,u32),U4={u41,u42,u43,u44,u45,u46}。
2.2 评价集(V)的构建
    评价集以天然气循环经济综合发展状况好、良好、不好来进行判断,分别以v1,v2,v3来表示,即评价集为:V={v1,v2,v3)。
2.3 权重集(W)的构建
    在确定因素权重系数时,采用模糊层次分析法(FAHP)[4]更为合适。另外,利用FAHP法所的到得模糊判断矩阵要进行一致性检验,只有当模糊判断矩阵及其特征矩阵的相容性I≤α(α为决策者态度,一般取0.01)时,判断矩阵才是满意一致符合要求的。
2.4 隶属函数的构建
    采用模糊正态分布[5]作为单因素的隶属函数,以确定各单因素分别隶属于评价集中相应模糊集vi的隶属度。另外,由于U1、U3、U4上各单因素的取值范围为[0,1],而U2的取值范围为(0,+∞),为消除量纲影响,采用辅助函数y=-㏑(1-x)对U1、U3、U4的取值进行修正,将其取值范围扩大到(0,+∞)。
2.5 隶属度及模糊关系矩阵的构建
    将各单因素的观测值代入其隶属函数,所得函数值即为该因素隶属于相应评价集vi的隶属度。由隶属度数据分别建立Ui→V的模糊关系Ri矩阵,i=1,2,3。
3 天然气循环经济评价模型
由于因素集有3个层级,故采用三级模糊多目标决策模型。在一级和二级模糊多目标决策评价基础上建立三级模糊多目标决策评价的模糊关系矩阵,并确定外部性和非外部性指标的权重集,从而构建三级模糊多目标决策评价模型如下:
模糊关系矩阵:
 
式中:B、B分别为非外部性指标和外部性指标的二级模糊多目标决策评价结果。
    权重集:    W=(w1,w2)
式中:w1,w2分别表示非外部性指标和外部性指标在推进天然气循环经济发展中的相对重要性。
综合评价:
 
4 天然气循环经济评价模型实证应用
以四川某天然气产区为例,通过到天然气生产企业和相关政府部门调研讨论,并依据各单因素指标数据以及各指标权重,计算各方面数据,整理如表2。
 
    将表2中数据代入模型得到三级模糊多目标决策评价结果(结果保留3位有效数字):
   B=(0.450,0.470,0.325)
    可以看出该产区基于生态文明下的天然气循环经济总体发展状况为较好。
5 结论
    1) 通过各单因素的隶属度,可初步判断各单因素指标在天然气循环经济发展中的状况。
    2) 通过各层级因素权重集结果,可明确判断出在发展循环经济过程中各指标的相对重要性。
    3) 通过各级模糊多目标决策的综合评价结果,可判断各级指标在天然气循环经济发展中的整体表现。
参考文献
[1] 崔兆杰,张凯.循环经济理论与方法[M].北京:科学出版社,2008:20-23.
[2] 张扬.循环经济概论[M].长沙:湖南人民出版社,2005:209-211.
[3] 莉平.循环经济模拟仿真系统设计与开发[M].北京:科学出版社,2009:15-20.
[4] 肖辞源.工程模糊系统[M].北京:科学出版社,2004:173-184.
[5] 曹炳元.应用模糊数学与系统[M].北京:科学出版社,2005:25-27.
 
(本文作者:刘生孝1 黄梅2 张淑英1 侯姜波2 祝东平3 1.西南石油大学经济管理学院;2.中国石油西南油气田公司;3.川庆钻探工程公司地球物理勘探公司)
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