安 果，李 青

（四川大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，成都 610064）

0 引言

面對(duì)日趨嚴(yán)峻的能源供應(yīng)危機(jī)與氣候變化難題，低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)拉開(kāi)帷幕。低碳經(jīng)濟(jì)是一種新型的發(fā)展模式，是對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)化發(fā)展模式的摒棄，從而由“高能耗、高污染、低效益”的發(fā)展模式向“低能耗、低污染、高效益”的新型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。低碳發(fā)展模式所涉及的范圍異常廣泛，包括政府、企事業(yè)單位以及公眾等相關(guān)利益群體，是政策與制度安排、生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)方式、消費(fèi)模式方面的一次大范圍變革，也是對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的重組。而城市作為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心和各種商品與勞務(wù)的集散地，是能源消耗和溫室氣體排放的重心。因此，要走低碳發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)既定的節(jié)能減排目標(biāo)，就必須著力提升城市低碳發(fā)展水平，為此，研究如何對(duì)城市低碳發(fā)展水平作出客觀、公正的評(píng)價(jià)對(duì)于推進(jìn)城市低碳發(fā)展來(lái)說(shuō)具有重大意義。

1 城市低碳發(fā)展評(píng)判指標(biāo)體系的構(gòu)建

城市低碳發(fā)展具有豐富的內(nèi)涵，因而對(duì)城市低碳發(fā)展的評(píng)判是一個(gè)復(fù)雜而又系統(tǒng)的工程，選取正確、合理評(píng)價(jià)指標(biāo)成為評(píng)判的關(guān)鍵。低碳經(jīng)濟(jì)作為一種新型、有效的發(fā)展模式，是在滿足人文發(fā)展需求的基礎(chǔ)上尋求氣候與能源問(wèn)題的突破口，最終實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。所以城市低碳發(fā)展必須一方面通過(guò)各種手段著力實(shí)現(xiàn)碳減排，而另一方面不損害人類(lèi)追求人文發(fā)展的權(quán)利[1][2]。在此，我們將城市低碳發(fā)展評(píng)判指標(biāo)體系分成三個(gè)維度，一是城市碳排放水平維度，二是城市碳減排支持維度，三是城市人文發(fā)展維度。城市碳排放水平維度描述了城市碳排放現(xiàn)狀；城市碳減排支持維度描述了城市碳減排的支撐體系，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、城市交通以及技術(shù)水平等等；城市人文發(fā)展維度描述了城市人文發(fā)展水平。鑒于指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性以及指標(biāo)的代表性，在此，我們將碳排放強(qiáng)度作為描述城市碳排放水平的衡量指標(biāo)，這也符合我國(guó)政府于2009年提出碳減排目標(biāo)[3]；城市碳減排支持維度包括煤炭占總能源結(jié)構(gòu)比、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比、萬(wàn)人擁有公共汽車(chē)數(shù)、人均道路面積、R&D占GDP比、環(huán)保投資占GDP比、綠化覆蓋率等。其中煤炭占總能源結(jié)構(gòu)比作為能源結(jié)構(gòu)衡量指標(biāo)；第三產(chǎn)業(yè)占GDP比與第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)衡量指標(biāo)；萬(wàn)人擁有公共汽車(chē)數(shù)與人均道路面積作為城市交通衡量指標(biāo)；R&D占GDP比與環(huán)保投資占GDP比作為技術(shù)水平衡量指標(biāo)；綠化覆蓋率作為城市碳匯能力衡量指標(biāo)；城市人文發(fā)展維度包括人口自然增長(zhǎng)率、人均可支配收入以及平均預(yù)期壽命等[4]。

由于碳排放強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)據(jù)不能直接獲取，在此，我們通過(guò)碳排放系數(shù)、能源消耗量以及GDP總額對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行折算。折算公式如下：

其中，CIt為第t年碳排放強(qiáng)度，Ei為第i種能源第t年的消耗量，emfi為第i種能源碳排放系數(shù)，GDPt為第t年的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。

一般認(rèn)為，除電力碳排放系數(shù)以外，其他各類(lèi)型能源碳排放系數(shù)不因部門(mén)以及時(shí)間的變化而變化，這些碳排放系數(shù)是固定不變的[5]，除電力以外的碳排放系數(shù)源于（IPCC 2006）[6]。電力碳排放系數(shù)會(huì)因上游發(fā)電行業(yè)不同電力結(jié)構(gòu)以及發(fā)電燃料結(jié)構(gòu)差異而出現(xiàn)變化，我國(guó)發(fā)電行業(yè)主要包括火電、水電、核電等類(lèi)型，其中，火電是碳排放的源泉，水電、核電等基本屬于零碳能源。在此，我們根據(jù)下面的公式對(duì)電力碳排放系數(shù)進(jìn)行折算：

2 熵值理論在城市低碳發(fā)展灰色系統(tǒng)評(píng)判模型中的應(yīng)用

在信息論中熵值反映了信息的無(wú)序化程度，可以用來(lái)度量信息量的大小。根據(jù)各指標(biāo)所含信息有序度的差異性，也就是信息的效用價(jià)值來(lái)確定該指標(biāo)的權(quán)重。基于信息論中信息熵表示系統(tǒng)的有序程度，一個(gè)系統(tǒng)有序程度越高則信息熵越小，其效用值越大，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重也就越大（反之亦然）。因而可以用信息熵評(píng)價(jià)所獲信息的有序度及其效用，從而盡量避免評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的人為因素干擾，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際。所以我們將信息論中的熵值理論引入城市低碳發(fā)展灰色系統(tǒng)評(píng)判模型，從而對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行有效賦權(quán)。在此，本文采用上海20年時(shí)間序列數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對(duì)這十二項(xiàng)指標(biāo)用熵權(quán)法進(jìn)行賦權(quán)，然后再利用灰色系統(tǒng)評(píng)判法對(duì)城市低碳發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）首先構(gòu)建多指標(biāo)判斷矩陣e=1。

在此，上海市1990年不變GDP（元）、環(huán)保投資占GDP比（百分比）、第三產(chǎn)業(yè)增加值（元）、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例（百分比）、R&D占GDP比（百分比）、平均預(yù)期壽命（歲）、人均可支配收入（元）、人均道路面積（平方米）、萬(wàn)人擁有公共汽車(chē)數(shù)（輛）、綠化覆蓋率（百分比）、人口自然增長(zhǎng)率（千分比）等數(shù)據(jù)源于1991～2010年的《上海統(tǒng)計(jì)年鑒》[7]、上海市的各類(lèi)型能源消耗量（噸標(biāo)煤）、上海市能源消耗總量（噸標(biāo)煤）、中國(guó)火電燃料（噸標(biāo)煤）以及電力生產(chǎn)總量（噸標(biāo)煤）數(shù)據(jù)源于 1991～1996、1997～1999、 2001～2002、2003～2009年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[8]。值得注意的是，鑒于中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒中上海市各類(lèi)型能源消耗量、上海市能源消耗總量、中國(guó)火電燃料以及電力生產(chǎn)總量的2009年數(shù)據(jù)至2010年7月尚未公布，在此，文章運(yùn)用二次移動(dòng)平均法得到2009年的相關(guān)指標(biāo)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。其中，碳排放強(qiáng)度是在求出電力碳排放系數(shù)的基礎(chǔ)上依據(jù)公式（1）計(jì)算得出，其他指標(biāo)直接源于年鑒數(shù)據(jù)或經(jīng)簡(jiǎn)單相除得到。由于指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的單位不統(tǒng)一，不具有可比性，為了便于后面的分析，在此對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到城市低碳發(fā)展評(píng)判模型標(biāo)準(zhǔn)化矩陣B=(bij)m×n，如表1所示。

（2）定義熵

熵概念可定義第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為：

（3）定義熵權(quán)

定義第j個(gè)指標(biāo)的熵之后，可得到第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)：

根據(jù)式（3）可以得出這12項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)為：

3 城市低碳發(fā)展的灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型

表1 城市低碳發(fā)展評(píng)判模型標(biāo)準(zhǔn)矩陣

表2 城市低碳發(fā)展灰類(lèi)及其對(duì)應(yīng)的灰數(shù)集

城市低碳發(fā)展熵權(quán)灰色系統(tǒng)評(píng)判是在利用信息論中的熵技術(shù)計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的灰色系統(tǒng)評(píng)判法對(duì)城市低碳發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)判[9]，其基本步驟如下：

（1）確定樣本評(píng)判矩陣

構(gòu)建評(píng)判對(duì)象的樣本評(píng)判矩陣A={a1,a2,...,an}。對(duì)應(yīng)的因素就是參與評(píng)判的n個(gè)評(píng)判指標(biāo)的數(shù)值。

（2）確定評(píng)價(jià)灰類(lèi)

確定評(píng)價(jià)灰類(lèi)就是要確定評(píng)價(jià)灰類(lèi)的等級(jí)、灰數(shù)以及灰類(lèi)的白化權(quán)函數(shù)。對(duì)低碳城市發(fā)展評(píng)判指標(biāo)的等級(jí)劃分必須在考慮我國(guó)城市發(fā)展的資源、人口、空間以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等現(xiàn)實(shí)條件的基礎(chǔ)上參照相應(yīng)國(guó)內(nèi)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)專(zhuān)家評(píng)價(jià)進(jìn)行調(diào)整，從而得到對(duì)應(yīng)城市低碳發(fā)展價(jià)指標(biāo)的灰類(lèi)與灰數(shù)集（如表2所示）。在此采用4個(gè)評(píng)價(jià)灰類(lèi)，其中1級(jí)灰類(lèi)表示高城市低碳發(fā)展水平，4級(jí)灰類(lèi)表示低城市低碳發(fā)展水平，2、3級(jí)灰類(lèi)處于城市低碳發(fā)展的中間水平。碳排放強(qiáng)度的四個(gè)灰數(shù)集參照1998年IEA對(duì)世界各國(guó)碳排放強(qiáng)度劃分的四個(gè)層次：51.2噸碳/萬(wàn)美元以上為極高碳排放強(qiáng)度國(guó)家，22.4～51.2噸碳/萬(wàn)美元為高碳排放強(qiáng)度國(guó)家，4.4～22.4噸碳/萬(wàn)美元為中等碳排放強(qiáng)度國(guó)家，4.4～2.08噸碳/萬(wàn)美元及以下為低碳排放強(qiáng)度國(guó)家。在此，我們按照1:8的匯率將美元折算成人民幣，從而得到碳排放強(qiáng)度的四個(gè)灰數(shù)集，即e=1，時(shí)，?1∈[0，0.26，0.55]；e=2時(shí)，?2∈[0,0.55,2.8]；e=3時(shí)，?3∈[0,2.8,6.4]；e=4時(shí)，?4∈[0,6.4,∞]。其他指標(biāo)同樣參照國(guó)際與國(guó)內(nèi)實(shí)際狀況或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，由于評(píng)價(jià)灰類(lèi)與灰數(shù)集的確定更多參照我國(guó)各城市發(fā)展的實(shí)際狀況，因而依照該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出的評(píng)價(jià)結(jié)果更多地反映出該城市在國(guó)內(nèi)城市比較中的低碳發(fā)展水平。

從滿足人文約束條件下低碳城市發(fā)展的角度將此十二項(xiàng)指標(biāo)分成兩類(lèi)，第一類(lèi)為正向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越大越優(yōu)；第二類(lèi)為負(fù)向指標(biāo)，即指標(biāo)數(shù)值越小越優(yōu)（如表2所示）。

在此，負(fù)向指標(biāo)以碳排放強(qiáng)度為例，依據(jù)其對(duì)應(yīng)的灰類(lèi)與灰數(shù)集，構(gòu)造其白化權(quán)函數(shù)如下：

正向指標(biāo)以環(huán)保投資占GDP比為例，依據(jù)其對(duì)應(yīng)的灰類(lèi)的灰數(shù)集，構(gòu)造其白化權(quán)函數(shù)如下：

同理，對(duì)應(yīng)類(lèi)型指標(biāo)可按照上面同樣的方法，依據(jù)其對(duì)應(yīng)的灰類(lèi)的灰數(shù)集，構(gòu)造其相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)。

（3）計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)

由此得到上海市2009年十二項(xiàng)評(píng)判指標(biāo)的總灰類(lèi)評(píng)價(jià)權(quán)為：

（4）綜合評(píng)價(jià)

城市低碳發(fā)展水平的十二項(xiàng)評(píng)判指標(biāo)在評(píng)價(jià)中重要程度有所不同，因此需要對(duì)每個(gè)因素賦予不同的權(quán)重，在此將已經(jīng)計(jì)算好的熵權(quán)重賦予每個(gè)指標(biāo)，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Bt=A°Rt，式中t為年份。

則根據(jù)該原理，可以得到上海市2009年的城市低碳發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果:

根據(jù)1990～2009年的灰色系統(tǒng)評(píng)判結(jié)果，可以繪制出1990～2009年20年間的上?；疑到y(tǒng)評(píng)判中各灰類(lèi)等級(jí)隸屬度的變化軌跡，如圖1所示。

圖1 1990～2009年上海城市低碳發(fā)展灰類(lèi)等級(jí)隸屬度趨勢(shì)圖

從圖1中所描述的城市低碳發(fā)展灰類(lèi)等級(jí)隸屬度趨勢(shì)上來(lái)看，上海市城市低碳發(fā)展趨勢(shì)上出現(xiàn)了小幅波動(dòng)，但是城市低碳發(fā)展水平的總趨勢(shì)是上升的。在1990～1995年六年的時(shí)間中，上海市的城市低碳發(fā)展中灰類(lèi)4的隸屬度較高，低碳發(fā)展水平較差；而在1996～1998年三年的時(shí)間中處于調(diào)整狀態(tài)中，這三年中灰類(lèi)1與灰類(lèi)2的隸屬度以及灰類(lèi)3與灰類(lèi)4的隸屬度從交織狀態(tài)中逐步分離上升。在1999年后，灰類(lèi)1和灰類(lèi)2的隸屬度不斷上升，灰類(lèi)3和灰類(lèi)4的隸屬度逐步下降，且灰類(lèi)1的隸屬度較灰類(lèi)2明顯較高，所以1999年后上海市在滿足人文約束條件下的城市低碳發(fā)展水平較高。

4 熵值-灰色系統(tǒng)評(píng)判模型的實(shí)證檢驗(yàn)

利用熵值-灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型對(duì)全國(guó)其他三個(gè)直轄市進(jìn)行城市低碳發(fā)展評(píng)價(jià)，將四個(gè)直轄市的城市低碳發(fā)展水平做一個(gè)比較，并對(duì)四個(gè)直轄市的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析以驗(yàn)證熵值-灰色系統(tǒng)評(píng)判模型對(duì)城市低碳發(fā)展水平評(píng)價(jià)的有效性。在此，文章依據(jù)本文計(jì)算出的權(quán)重，以四個(gè)直轄市2009年的截面數(shù)據(jù)為評(píng)判對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行灰色系統(tǒng)評(píng)判。四個(gè)直轄市2009年的灰色系統(tǒng)評(píng)判結(jié)果如表3所示。

表3 四個(gè)直轄市2009年城市低碳發(fā)展灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)

從表3可知，北京與上海城市低碳發(fā)展在灰類(lèi)等級(jí)1上的隸屬度最高，處于一級(jí)灰類(lèi)等級(jí)，天津與重慶城市低碳發(fā)展在灰類(lèi)等級(jí)2上的隸屬度最高，處于二級(jí)灰類(lèi)等級(jí)。從表中我們還可以看出，雖然北京與上海城市低碳發(fā)展處于一級(jí)灰類(lèi)等級(jí)，但是北京在一級(jí)灰類(lèi)等級(jí)上的隸屬度所占比重高于上海，因而北京的城市低碳發(fā)展水平最高，同屬第一層次的還有上海，天津與重慶屬于第二層次。

根據(jù)熵值法所求權(quán)重我們知道，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比、人均道路面積、煤炭占總能源結(jié)構(gòu)比、碳排放強(qiáng)度在前四的位置，其次是R&D占GDP比例、萬(wàn)人擁有公共汽車(chē)數(shù)、第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比等等。這就要求在城市低碳發(fā)展的過(guò)程中，著力加強(qiáng)城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及城市交通升級(jí)改造，降低城市能源消費(fèi)中的煤炭結(jié)構(gòu)比例；在城市低碳發(fā)展中，優(yōu)先從城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市交通領(lǐng)域以及城市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等方面著手，努力將城市低碳水平提升到一個(gè)新的臺(tái)階。

通過(guò)利用SPSS15.0分析軟件對(duì)四個(gè)直轄市2009年的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析以驗(yàn)證熵值灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的有效度，聚類(lèi)分析冰狀圖如2。

圖2 聚類(lèi)分析冰狀圖

從冰狀圖中我們可知，當(dāng)聚類(lèi)數(shù)為2時(shí)，上海與北京同屬一類(lèi)，而重慶與天津?qū)儆诘诙?lèi)，這與熵值灰色系統(tǒng)評(píng)判的結(jié)果一致，因而認(rèn)為熵值灰色系統(tǒng)評(píng)判方法對(duì)城市低碳發(fā)展的評(píng)價(jià)具有一定的可信度，評(píng)價(jià)是有效的。

5 研究結(jié)論

隨著低碳經(jīng)濟(jì)浪潮的席卷而來(lái)，人們對(duì)低碳發(fā)展的關(guān)注度越來(lái)越高，城市作為人類(lèi)生產(chǎn)與生活的集聚中心，其在低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中處在十分重要的位置，因而對(duì)城市低碳發(fā)展水平評(píng)價(jià)模型研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文以上海市1990～2009年的時(shí)間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引入熵值法對(duì)各個(gè)城市低碳發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予權(quán)重，避免了指標(biāo)權(quán)重確定的人為干擾。同時(shí)，本文將熵值法與灰色理論相結(jié)合，構(gòu)建城市低碳發(fā)展評(píng)價(jià)模型，對(duì)上海市1990～2009年的城市低碳發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以全國(guó)四個(gè)直轄市（北京、上海、重慶、天津）2009年的截面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，評(píng)判結(jié)果顯示，北京與上海的城市低碳發(fā)展水平處在第一灰類(lèi)等級(jí)，天津與重慶處在第二灰類(lèi)等級(jí)，這與城市發(fā)展現(xiàn)狀基本相符。在此基礎(chǔ)上本文利用聚類(lèi)分析法對(duì)四個(gè)直轄市的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)，聚類(lèi)結(jié)果與熵值灰色系統(tǒng)評(píng)判模型基本相符，這證明本文構(gòu)建的熵值灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型是一個(gè)科學(xué)、公正、合理的評(píng)價(jià)方法。

[1]蔣金荷,姚愉芳.人文發(fā)展?jié)摿εc碳排放[J].數(shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究,2003，（11）.

[2]夏堡.發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展[J].環(huán)境保護(hù),2008（3）.

[3]趙婷,2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%[N].天津日?qǐng)?bào),2009-11-27(10).

[4]李曉燕.基于模糊層次分析法的省區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)探索[J].華東經(jīng)濟(jì)管理,2010,(2).

[5]Ang,B.W.,Pandiyan,G.Decomposition of Energy-induced CO2Emissions in Manufacturing[J].Energy Economics,1997,(19).

[6]Intergovernmental Panel on Climate Change.2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventory[Z].IPCC/IGES,ISBN,Hayama,Japan,2006,（2）.

[7]《上海統(tǒng)計(jì)年鑒》編委會(huì).上海統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,1990～2009.

[8]《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》編委會(huì).中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,1991～1996，1997～1999，2001～2002，2003～2008.

[9]李大建,王鳳山.地空導(dǎo)彈總體性能多層次灰色評(píng)價(jià)[J].中國(guó)管理科學(xué),2004,12(5).