基于熵權-TOPSIS法的遼寧省低碳發展水平評價研究

李閆巖,高 彤,喬 炎

(沈陽建筑大學管理學院,遼寧 沈陽 110168)

第75屆聯合國大會上中國承諾在2030年實現碳排放達峰,在2060年前實現碳中和[1]。城市低碳評價涉及經濟、社會、環境保護等各方面,通過文獻檢索發現,近年來不少學者構建了城市低碳評價體系。例如李德智等[2]從碳源(產業結構)、經濟和碳匯3個維度對城市的低碳建設水平進行了評價;也有學者從壓力、狀態、響應3個方面入手,建立評估體系對城市的低碳發展進行了評價[3]。盡管這個模式可以很好地闡述低碳城市的發展歷程,但在選取指標時,壓力指標和狀態指標在選取時不易被區分;于涵等[4]從碳減排、碳消納和區平衡3個角度對中國城市低碳發展進行了闡述,并對現階段低碳城市評估系統進行了歸納;Jing Z等[5]從社會、經濟、環境3個方面對城市低碳發展進行了評價,并提出了可持續發展措施;Marquez B等[6]通過熵權法從能源的用途、系統和流動3個方面對巴塞羅那和馬拉加市進行了低碳評價。

綜上所述,學者們從多個角度構建了城市低碳評價指標體系,但目前的指標體系比較零散,有些是以經濟轉型為重點,有些則是單純從低碳角度出發。在確定權重時多數采用專家評分法,具有很強的主觀性,無法從根本上反映出城市低碳發展過程中各子系統之間的互動關系。因此,研究將城市低碳作為一個由多個子系統、多個具體因素構成的復合大系統,利用信息熵對其進行客觀的評價,并將其與TOPSIS方法相結合,對遼寧省低碳水平進行評價,并提出相關建議。

一、遼寧省低碳水平現狀

從能源消費總量來看,呈現先增長后下降特點,2001—2011年遼寧省能源消費不斷上升,從2001年的5 376.8萬J到2011年的6 890萬J,年均增長率為4.6%,2012—2020年一直呈下降趨勢,在2020年僅消費49.8億J。

從能源消費結構看,遼寧省能源消費結構基本保持穩定,其中煤炭占比最大,其次為原油,焦炭第三,而天然氣等清潔能源占比一直較低,這也體現了遼寧省的“高碳”特征。在低碳減排大背景下,遼寧省積極探索開發利用清潔能源,清潔能源由最初占比不到10%提升至2020年的19.7%。

從產業結構來看,遼寧省的產業結構升級慢,新興產業占比低,產業結構仍以第二產業為重,缺少龍頭企業帶動本地企業轉型。加之老齡化問題嚴重,缺乏勞動力,自主研發能力差,存在著技術水平與勞動率低的問題[7]。

二、遼寧省低碳發展水平評價指標體系的構建

1.評價指標選擇依據

研究從眾多的低碳城市指標中選出具有代表性的指標,把評價指標體系分為3層。首先是目標層,從整體上把控遼寧省低碳發展情況;其次是準則層,將從經濟發展、社會發展、環境系統、資源利用系統、碳源(產業結構)系統5個方面進行評價;最后是指標層,具體細化為20個指標,最終形成遼寧省低碳發展水平評價指標體系(見表1)。

表1 遼寧省低碳發展水平評價指標體系

2.數據來源

研究數據主要來自于《遼寧省統計年鑒(2011—2021)》《中國統計年鑒(2011—2021)》。其中2018年、2019年的每萬人擁有公交車數量和2015年、2016年的能源消費彈性系數的數據缺失,利用插值法進行估計。

3.指標權重的確定

研究采用熵權法確定各指標權重,克服了主觀賦權的影響,計算結果如表1所示。

(1)用無量綱化法去除指標的影響

用極大極小法分別對正、負指標進行無量綱化處理,得到規范化的矩陣X=(Xij)20×10。正向指標用式(1)進行處理,負向指標用式(2)進行處理。

(1)

(2)

(2)計算第i年第j個指標占比Yij

(3)

(3)計算第j個指標的信息熵ej

(4)

(4)計算第j個指標的信息熵冗余度dj

dj=1-ej

(5)

(5)計算第j個指標的權重wj

(6)

4.TOPSIS模型的構建

傳統TOPSIS模型中各個指標的權重相同,會存在一定的干擾,所以研究在原來的模型基礎上,結合熵權法確認指標權重[6],采用熵權-TOPSIS方法,對遼寧省的低碳發展進行了評估。

(1)通過熵權法的無量綱化處理,獲得規范化矩陣,并構建加權規范矩陣Y

Y=(Yij)m×n

(7)

(2)確定正負理想解的距離。

正理想解Y+

(8)

負理想解Y-

(9)

(10)

(11)

(4)計算各年度指標貼合度Nj(0≤Nj≤1)

(12)

其中,Nj值越大,就代表該評價對象越接近正理想解,這樣得到的結果就越接近最優水平;同理,Nj的值越小,就表示結果越差。

三、遼寧省低碳發展水平評價結果分析

根據式(9)～式(11)得出準則層各指標和整體的貼合度(見圖1)。由圖1可以看出遼寧省低碳發展可分為3個階段:

圖1 2010—2020年遼寧省低碳發展水平綜合及單項指標貼合度

2010—2012年,遼寧省低碳發展水平大幅度下降,從2010年的0.45下降到2012年的0.30,下降了0.15。其原因是在此期間遼寧省發展仍以第二產業中的重工業為主,第三產業占比都未超過40%,未形成低碳高產的模式。在這期間受全球金融危機影響,遼寧省經濟水平也有所下降,2008—2012年增長率僅為12.5%。

2013—2015年,遼寧省低碳發展水平也在小幅度下降,在2015年達到了最低,從2012的0.30降到2015年的0.27,下降了0.03。單項指標中只有社會發展和資源利用的貼合度不斷上升,其余指標不斷下降。2013—2015年的地區生產總值增加幅度明顯減少,尤其是2015年,增加值只有581.12億元。2015年,重工業在整個工業中所占的比例達到79.9%,這會使地區經濟隨著世界重化工產業的周期性景氣度下滑而出現衰退。與此同時,遼寧省第二產業的低端化問題比較突出,裝備制造業、石化等產業缺乏核心技術支持,處于產業鏈末端,某些關鍵技術裝備,如機床控制系統、汽車發動機等發展滯后;基礎零部件,如輸變電設備制造中部分零部件需要進口,新興產業發展緩慢,尚未形成競爭優勢,無法成為主導力量,第二產業經濟活力低于全國平均水平。遼寧省第三產業受到的沖擊遠低于第二產業,第三產業在經濟增長中所占比例逐年遞增,且主要集中在傳統的服務業,到2015年,傳統服務業的比例仍為40%,而現代服務業尤其是生產性服務業發展不足、競爭力弱,無法充分滿足其他產業的需求,服務業發展較慢。在資源利用方面,工業固體廢物綜合利用率在2013—2015年呈現下降趨勢,從2013年的43.82%下降到2015的30.69%,相對于32 434.40萬t的固體廢物產生量,利用水平較低。

2016—2020年,遼寧省低碳發展水平出現大幅度上升,在2019年達到了頂峰,此間,遼寧省地區生產總值從20 393億元漲到25 115億元,實現了產值穩定上升,2020年,遼寧省地區生產總值位列全國第16位。低碳發展水平從2015年的0.27增長到2019年的0.78,被選為低碳試點省份以來低碳發展水平首次出現了明顯上升,漲幅達到了162%,在2020年略有下降。從圖1可以看出,碳匯和經濟指標一直保持穩定上升,碳源指標在不斷下降,其他指標趨于平穩。這主要是因為遼寧省不斷開展低碳建設,將低碳、環保、綠色等作為城市發展方向;遼寧省在“十三五”規劃中也把節能減排作為重要內容,進行了產業結構調整,但因遼寧省的工業發展處于產業鏈的下游,其發展主要得益于遼寧省豐富的資源、人力和財力,遼寧省第二產業所占的比例隨著生產成本的增加而下降[9],導致第三產業占比上升,到2020年遼寧省第三產業占到了50%以上,但不能就此得出第三產業是遼寧省支柱產業的結論,其產業傾向仍是第二產業。

綜上所述,影響遼寧省低碳發展的因素主要是經濟發展水平和碳源(產業結構)。

四、低碳減排對策

(1)優化產業結構

如上所述,碳源(產業結構)是遼寧省低碳發展的主要影響因素之一。因此,要實現遼寧省經濟的高質量、低碳化發展,必須加速傳統產業的轉型,淘汰落后的高能耗、低產出產業,發展高端裝備制造業、高新技術產業等國家重點發展的新興產業,提高遼寧省的凝聚力和競爭力。培育一大批龍頭企業,帶動當地的傳統產業進行轉型和提升。充分發展各城市的優勢產業,例如沈陽的機器人制造、鞍山的鋼鐵、撫順的石油加工、大連的電子、信息產業等,促進各地的企業相互溝通,形成“組合拳”,促進遼寧省實現“雙碳”發展。

(2)構建資金保障體系

“雙碳”目標的實現、產業轉型升級、節能減排的推進都需要大量資金的投入,如果這些僅靠政府的投入不能滿足需求,需要金融體系提供投融資,完善低碳發展的投融資政策,建立多渠道、多方式的融資體系。鼓勵銀行機構創新針對低碳企業的金融產品和服務模式,優化對綠色低碳企業的金融服務;也可設立碳基金,為缺少資金而無法轉型、起步階段的企業提供資金扶持以及其他金融服務。

(3)提高資源利用率

遼寧省在資源利用方面還有較大的提升空間。例如在冶金、黑色金屬、化工、建筑等行業鼓勵發展低碳化產業鏈,利用大數據,發展“互聯網+”模式,開展垃圾分類回收,對廢棄化學物品加強管理,防止其污染環境。

五、結 語

將低碳城市理論和實踐相結合,從經濟發展、社會進步、碳匯、資源利用和碳源(產業結構)5個方面構建了評價指標體系,對2010—2020年遼寧省低碳發展水平進行了評價,得出了遼寧省低碳發展的主要影響因素是經濟發展水平和碳源(產業結構)。

遼寧省各地區應結合自身情況找差距、補短板,優化營商環境,逐漸改善產業結構,為起步階段的企業提供資金支持,對取得節能、低碳成果的企業給予稅收優惠。

通過“高薪、高福利、免稅收”等優待政策吸引人才、留住人才。政府加大科研資金投入以及指引企業發展轉型方向,鼓勵科研人員走進企業,在參與企業的科研活動中,實現科研成果轉化以及項目順利落地。

利用地域優勢發展新型清潔能源,例如:沈陽屬于溫帶半濕潤大陸性氣候,常年有風,尤其在春秋兩季風力更強,可以發展風能;大連利用其靠海優勢發展潮汐能;錦州日照充足,可以大力發展太陽能等。同時,可以利用大數據等現代化信息技術,推動能源系統朝數字化、智能化方向發展,助力遼寧省早日實現“雙碳”目標。