天然氣循環經濟評價模型設計

摘 要

摘要：基于生態文明下的天然氣循環經濟評價是量化研究天然氣產業發展合理性的主要途徑，其評價模型對于指導天然氣產業發展符合環境友好型要求具有重要意義。由于天然氣循環經濟
摘要：基于生態文明下的天然氣循環經濟評價是量化研究天然氣產業發展合理性的主要途徑，其評價模型對于指導天然氣產業發展符合環境友好型要求具有重要意義。由于天然氣循環經濟在內涵和外延上具有模糊性，因此可采用模糊多目標決策方法對其進行評價。通過構建因素集、評價集、權重集、隸屬函數和三級模糊多目標決策過程，設計了基于生態文明下衡量天然氣循環經濟發展的評價模型。該模型可較準確地診斷在天然氣循環經濟發展過程中，各級指標的相對重要性及其發展狀況；通過該模型各級評價結果，可分別了解在效應層面、經濟外在性層面天然氣循環經濟的發展狀況以及生態文明條件下天然氣循環經濟的綜合發展效果。
關鍵詞：生態文明；天然氣循環經濟；指標體系；評價模型；模糊多目標決策
    所謂天然氣循環經濟，是指在天然氣開發過程中，遵循生態規律，保護環境，實行清潔生產、節約生產，體現循環經濟實質和內涵的天然氣經濟運行模式。這是一項既涉及經濟發展、技術進步，又涉及社會公平、生態文明的系統工程[1]。因此，對天然氣循環經濟的綜合評價應根據循環經濟基本原理，以經濟發展和生態文明為中心，結合天然氣資源開發的特性，多目標、全面、系統地評估。
1 天然氣循環經濟評價體系的設計原則、思路和邏輯結構
1.1 評價指標體系設計原則
    天然氣循環經濟評價指標體系是內在聯系密切、邏輯嚴謹、結構完整的有機系統。既要反映循環經濟的基本原理，又要反映以天然氣作為載體的天然氣循環經濟的特殊屬性和個別規律；既要考慮其發展的經濟效果，又要考慮其可持續發展的生態文明要求。鑒于此，評價指標體系設計應依據科學性與可操作性原則、系統性與層次性原則、簡明性與突出性原則、一般性與特殊性原則[2]。
1.2 評價指標體系設計思路
    由于天然氣作為資源的特殊屬性和生產形式的特殊性，在各循環層次上體現“3R”原則的側重點有所不同。
1.2.1企業層次
    企業層面的減量化原則主要針對生產活動輸入端，即減少進入生產流程的物質量，在經濟活動源頭節約資源和減少污染[1]。但僅從天然氣開發企業角度考慮減量化原則，要求企業在生產過程中減少物質量投入不具可行性。原因在于天然氣開發活動的主要物資投入為設備和能耗，一般意義上的原料投入很少，且設備和能耗是由開發力度和設備本身決定的，物質投入在天然氣生產活動中的減量彈性相當有限。
    再利用原則的一般性目的是延長產品的時間強度[1]。就企業而言，延長生產設備的使用應從兩方面看：一方面，企業出于成本控制考慮，在不影響開發質量前提下，都會物盡所用，例如鉆桿的重復利用等；另一方面，由于技術條件和生產效率等原因，企業在生產過程中不得不對生產設備進行更新，否則機會成本將更大，例如在鉆井過程中，鉆頭不定期更換等。因此，再利用原則在企業層次上探索性研究意義不大。
    再循環原則針對輸出端而言，目的是盡可能多地利用或資源化，把廢物再次轉化成資源，以減少最終無公害處理量[1]，例如鉆井液的循環使用。可見，企業層面再循環原則直觀表現為企業清潔生產，解決企業清潔生產問題在很大程度上就解決了企業層次的循環經濟問題。根據突出性原則，從清潔生產角度來構建企業層次的循環經濟指標。
1.2.2區域層次
    天然氣循環經濟在區域層次上的表現形式是天然氣及其輔助行業的企業群落，通過物質梯級循環、資源綜合利用、信息共享等形成聯系密切的產業共生體，使得一些企業的廢棄物卻成為另外一些企業的原料或能源[3]。區域天然氣循環經濟通過這種產業共生體的生態學物質傳導機制，更大程度上體現的是減量化原則和再利用原則。其中，減量化原則主要反映在天然氣輔助工業對于天然氣生產設備的科技支撐，天然氣企業通過設備更新和升級，以科技的提高來減少資源投入量；再利用原則屬于過程性方法[1]，表現為區域內企業群落之間的資源能源(甚至包括信息)的梯級利用，形成區域內物質利用的閉路循環[3]。從而構成了天然氣化工企業的深化發展格局，天然氣化工發展越精細化、越多樣化，對于天然氣物質的梯級利用程度就越高，反映天然氣循環經濟效果就越好。
1.2.3社會層次
    社會循環經濟的內涵更為豐富，它的實施對象不僅包括社會物質生產硬環境方面，更深的涉及社會消費觀念、文化素質、道德修養等軟環境方面。循環經濟理念軟環境的全面確立，對于社會循環經濟的發展具有強大的推動作用[3]。依據天然氣循環經濟的自身特性并結合本項研究的范圍，在社會層次，僅以天然氣開發活動對產區外部性影響的社會經濟效應和生態文明效應作為天然氣循環經濟的評價內容。
1.3 評價指標體系邏輯結構
    企業層次所體現的企業清潔生產和區域層次上所體現的產業共生都是在市場機制下運行的，屬于天然氣經濟活動的非外部性范疇，反映天然氣循環經濟硬環境特征；而社會層次所體現的社會經濟效應和生態文明效應則屬于天然氣經濟活動的外部性范疇，反映天然氣循環經濟軟環境特征。因此，基于生態文明下的天然氣循環經濟評價指標體系的邏輯結構如表1：
表1 天然氣循環經濟評價指標體系的邏輯結構表
范疇
層次
效應
非外部性范疇
企業層次
清潔生產效應
區域層次
產業共生效應
外部性范疇
社會層次
社會經濟效應
生態文明效應
2 天然氣循環經濟評價具體指標體系
2.1 因素集(U)的構建
2.1.1 單因素指標設計
2.1.1.1 清潔生產效應類指標(U1)
    廢水處理能力(u11)以報告期內企業廢水處理量/廢水排放量來計算；固體物處理能力(u12)以報告期內企業處理量/產生量來計算；噪聲處理能力(u13)，此指標采用模糊統計法，將噪聲污染程度分為擾民、適中和不擾民3個等級，分別以0.4、0.6、0.8計算，依據最大隸屬原則確立；土壤污染處理能力(u14)以報告期內被污染土壤處理面積/被污染土壤總面積來計算；大氣污染處理能力(u15)以報告期內企業污染氣體處理量/產生量來計算。
2.1.1.2 產業共生效應類指標(U2)
    天然氣化工業深化程度(u21)以報告期內產區天然氣中間產品企業數量來衡量；天然氣輔助工業發展程度(u22)以報告期內天然氣輔助工業企業數量來衡量。
2.1.1.3 社會經濟效應指標(U3)
    產區經濟軟實力增強程度(u32)以報告期內地方天然氣相關產業招商引資的增長速度來計算；公共福利的提高程度(u32)以報告期內天然氣稅收中公共支出比例來計算。
2.1.1.4 生態文明效應(U4)
    水污染程度(u41)以u41=1-u11計算；固體物污染程度(u42)以u42=1-u12計算；噪聲污染程度(u43)以u43=1-u13計算；土壤污染程度(u44)以u44=1-u14計算；大氣污染程度(u45)以u45=1-u15計算；土地禁區設置程度(u46)以u46=土地禁區設置面積/天然氣開發征地總面積計算。
2.1.2因素集分類確定
    依據指標體系邏輯結構，將因素集分為3個層級和4個類別，即因素集：U=｛U非，U外｝，其中，U非=｛U1，U2｝和U外=｛U3，U4｝且U1=｛u11，u12，u13，u14，u15)，U2=｛u21，u22)，U3=｛u31，u32)，U4=｛u41，u42，u43，u44，u45，u46｝。
2.2 評價集(V)的構建
    評價集以天然氣循環經濟綜合發展狀況好、良好、不好來進行判斷，分別以v1，v2，v3來表示，即評價集為：V={v1，v2，v3)。
2.3 權重集(W)的構建
    在確定因素權重系數時，采用模糊層次分析法(FAHP)[4]更為合適。另外，利用FAHP法所的到得模糊判斷矩陣要進行一致性檢驗，只有當模糊判斷矩陣及其特征矩陣的相容性I≤α(α為決策者態度，一般取0.01)時，判斷矩陣才是滿意一致符合要求的。
2.4 隸屬函數的構建
    采用模糊正態分布[5]作為單因素的隸屬函數，以確定各單因素分別隸屬于評價集中相應模糊集vi的隸屬度。另外，由于U1、U3、U4上各單因素的取值范圍為[0，1]，而U2的取值范圍為(0，+∞)，為消除量綱影響，采用輔助函數y=-㏑(1-x)對U1、U3、U4的取值進行修正，將其取值范圍擴大到(0，+∞)。
2.5 隸屬度及模糊關系矩陣的構建
    將各單因素的觀測值代入其隸屬函數，所得函數值即為該因素隸屬于相應評價集vi的隸屬度。由隸屬度數據分別建立Ui→V的模糊關系Ri矩陣，i=1，2，3。
3 天然氣循環經濟評價模型
由于因素集有3個層級，故采用三級模糊多目標決策模型。在一級和二級模糊多目標決策評價基礎上建立三級模糊多目標決策評價的模糊關系矩陣，并確定外部性和非外部性指標的權重集，從而構建三級模糊多目標決策評價模型如下：
模糊關系矩陣：
 
式中：B非、B外分別為非外部性指標和外部性指標的二級模糊多目標決策評價結果。
    權重集：    W=(w1，w2)
式中：w1，w2分別表示非外部性指標和外部性指標在推進天然氣循環經濟發展中的相對重要性。
綜合評價：
 
4 天然氣循環經濟評價模型實證應用
以四川某天然氣產區為例，通過到天然氣生產企業和相關政府部門調研討論，并依據各單因素指標數據以及各指標權重，計算各方面數據，整理如表2。
 
    將表2中數據代入模型得到三級模糊多目標決策評價結果(結果保留3位有效數字)：
   B=(0.450，0.470，0.325)
    可以看出該產區基于生態文明下的天然氣循環經濟總體發展狀況為較好。
5 結論
    1) 通過各單因素的隸屬度，可初步判斷各單因素指標在天然氣循環經濟發展中的狀況。
    2) 通過各層級因素權重集結果，可明確判斷出在發展循環經濟過程中各指標的相對重要性。
    3) 通過各級模糊多目標決策的綜合評價結果，可判斷各級指標在天然氣循環經濟發展中的整體表現。
參考文獻
[1] 崔兆杰，張凱.循環經濟理論與方法[M].北京：科學出版社，2008：20-23.
[2] 張揚.循環經濟概論[M].長沙：湖南人民出版社，2005：209-211.
[3] 莉平.循環經濟模擬仿真系統設計與開發[M].北京：科學出版社，2009：15-20.
[4] 肖辭源.工程模糊系統[M].北京：科學出版社，2004：173-184.
[5] 曹炳元.應用模糊數學與系統[M].北京：科學出版社，2005：25-27.
 
(本文作者：劉生孝1 黃梅2 張淑英1 侯姜波2 祝東平3 1.西南石油大學經濟管理學院；2.中國石油西南油氣田公司；3.川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司)