于 丹，張 蘭，張彩虹

（北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院）

基于熵權(quán)TOPSIS的林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ脑u價研究

于 丹，張 蘭，張彩虹

（北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院）

林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ脑u價是林木生物質(zhì)能源合理、有效開發(fā)和利用的基礎及前提，影響著其未來的發(fā)展規(guī)模、發(fā)展戰(zhàn)略以及發(fā)展可持續(xù)性?；?013年中國31個省區(qū)相關數(shù)據(jù)，引用PSR理論模型構(gòu)建林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ木C合評價指標體系，結(jié)合熵權(quán)法和TOPSIS法對各省市的林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿M行評價，將各省市林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿Ψ譃閮?yōu)秀、良好、一般和較差4個等級，指明阻礙其發(fā)展的主要原因，并提出相應的對策建議，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和相關政策制定提供參考依據(jù)。

林木生物質(zhì)能源；區(qū)域發(fā)展?jié)摿?；PSR模型；TOPSIS

隨著能源緊缺和環(huán)境問題的日益凸顯，尋找新型可再生能源來替代傳統(tǒng)化石能源已成為亟待解決的問題。林木生物質(zhì)能源的可再生性、高效清潔性、環(huán)境友好性帶給其巨大的發(fā)展?jié)摿?。當前林木生物質(zhì)能源產(chǎn)品主要包括林木生物質(zhì)液體燃料、林木生物質(zhì)氣體燃料、林木生物質(zhì)固體燃料以及林木生物質(zhì)發(fā)電［1］。根據(jù)國家發(fā)展與改革委員會發(fā)布的《中國資源綜合利用年度報告（2014）》顯示，2013年，我國生物質(zhì)發(fā)電裝機規(guī)模達到850萬kW，截止到2012年，生物質(zhì)成型燃料年利用量約800萬t，折合標準煤約400萬t，生物燃料乙醇產(chǎn)量24.96億t，生物柴油產(chǎn)量約9.29億t［2］。目前，我國正處于林木生物質(zhì)能源的初步發(fā)展階段，林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿Φ脑u價是林木生物質(zhì)能源合理、有效開發(fā)和利用的基礎及前提，影響著其未來的發(fā)展規(guī)模、發(fā)展戰(zhàn)略以及發(fā)展可持續(xù)性，然而各地區(qū)的發(fā)展階段和外部環(huán)境差異較大，不能同一而論，因此，將林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿σ孕姓^(qū)劃的省、自治區(qū)、直轄市來進行劃分，針對每個省市不同的特點，對林木生物質(zhì)能源進行區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu價具有重要意義。

發(fā)展?jié)摿Φ脑u價多基于《21世紀議程》［3］中提出的可持續(xù)發(fā)展指標體系，從人口、環(huán)境、自然資源、社會基礎、經(jīng)濟狀態(tài)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新等方面進行評價，眾多學者已將其應用在旅游、生態(tài)、食品等研究領域［4-7］。目前，國內(nèi)外對林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿Φ脑u價研究多集中于幾個方面:一是對全球林木生物質(zhì)能源資源總量的估算［8-9］和未來資源供給能力的預測［10-11］；二是對我國林木生物質(zhì)能源的資源總量及可獲取量的估算［12-14］；三是對于我國林木生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ脑u價分析［15-17］。而對于我國林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿Π词∈袆澐诌M行估算和評價的研究較為少見，且缺乏定量化評價分析。因此，本文在以往研究基礎上，引入PSR理論模型，即“壓力-狀態(tài)-響應”（Pressure-State-Response，簡稱為PSR）模型，構(gòu)建林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ木C合評價指標體系，并利用客觀賦權(quán)的熵權(quán)法和多元決策分析的TOPSIS法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，簡稱為TOPSIS）對中國31個省（市、區(qū)）進行實證分析，以期為其未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位和政策制定提供參考。

一、林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu價指標體系

PSR模型主要是用壓力-狀態(tài)-響應的邏輯思維選取指標，主要回答發(fā)生了什么、為什么發(fā)生以及將怎樣做3個問題。PSR模型是評估資源利用和持續(xù)發(fā)展的模型之一。其中壓力指標用以表示造成發(fā)展不可持續(xù)的人類活動，狀態(tài)指標用以表示可持續(xù)發(fā)展過程中的系統(tǒng)狀態(tài)，響應指標用以表示人類為促進可持續(xù)發(fā)展進程所采取的對策。

本研究利用傳統(tǒng)的PSR概念模型的思路，將模型中可持續(xù)發(fā)展的對象設為林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿Γ瑥牧帜旧镔|(zhì)能源和發(fā)展?jié)摿Φ膬?nèi)涵出發(fā)，以科學性、系統(tǒng)性和層次性為指標設計原則，將林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿υu價指標體系分為壓力指標、狀態(tài)指標和響應指標3個準則層。文中的壓力指標主要回答了造成林木生物質(zhì)能源不能持續(xù)發(fā)展或不發(fā)展的原因，狀態(tài)指標主要回答了林木生物質(zhì)能源得以發(fā)展的原因，響應指標主要回答了發(fā)展林木生物質(zhì)能源需要采取的措施。

本文將壓力指標劃分為人口壓力、環(huán)境壓力和資源壓力。人口壓力反映的是我國的林木生物質(zhì)能源發(fā)展還處于初級階段，林木生物質(zhì)能源當前的產(chǎn)能無法滿足由于人口擴張而導致的需求增加，對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿ζ鸬截撓蜃饔?。對于環(huán)境壓力，由于林木生物質(zhì)能源具有環(huán)境友好性，現(xiàn)今不斷惡化的環(huán)境問題必將促進林木生物質(zhì)能源的發(fā)展，但本文將環(huán)境放入壓力指標中，因此將環(huán)境壓力取為倒數(shù)，將環(huán)境壓力變?yōu)樽璧K林木生物質(zhì)能源發(fā)展的指標。資源壓力反映的是由于傳統(tǒng)的化石能源價格低廉，在能源市場占有較高的份額，使得林木生物質(zhì)能源缺乏市場競爭性，直接對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿Ξa(chǎn)生負向影響。

狀態(tài)指標劃分為資源狀態(tài)、經(jīng)濟狀態(tài)和產(chǎn)業(yè)狀態(tài)。林業(yè)資源的儲備是林木生物質(zhì)能源得以發(fā)展的先決條件，只有具備了豐富的森林資源，才能保障生物質(zhì)能源的更好發(fā)展，本文中資源狀態(tài)主要反映生產(chǎn)林木生物質(zhì)能源所需要的森林資源儲量，與林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿τ姓蜿P系。經(jīng)濟狀態(tài)是能夠反映國家整體經(jīng)濟情況的指標，國家總體的經(jīng)濟狀態(tài)可以反映發(fā)展林木生物質(zhì)能源的經(jīng)濟實力，對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿ζ鸬秸蜃饔?。產(chǎn)業(yè)狀態(tài)代表了林木生物質(zhì)能源現(xiàn)今的發(fā)展程度，以及其他能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度對林木生物質(zhì)能源產(chǎn)生的競爭。其中，林木生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)狀態(tài)對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿ζ鸬秸蜃饔?，而其他能源的產(chǎn)業(yè)狀態(tài)則對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿ζ鸬截撓蜃饔谩?/p>

響應指標劃分為社會響應和科技響應。推進林木生物質(zhì)能源發(fā)展離不開社會基礎設施建設、財政投入、科技發(fā)展及政策的推進。文中社會響應體現(xiàn)了社會基礎設施的建設和國家對于節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的財政支持力度，科技響應體現(xiàn)了地區(qū)整體的科技發(fā)展水平，每個指標對林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿Χ计鸬秸蜃饔?。本文在林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu價指標體系中選取的具體指標內(nèi)容如表1所示。

表1　林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu價指標體系及權(quán)重

二、熵權(quán)TOPSIS法

TOPSIS法是多目標決策分析中一種常用的有效方法，又稱為優(yōu)劣解距離法。其基本原理是通過計算得出各指標的最優(yōu)解和最劣解，確定各指標與最優(yōu)解、最劣解的加權(quán)歐式距離，找到一個與最優(yōu)解距離最近、與最劣解距離最遠的最優(yōu)方案，作為評價方案優(yōu)劣的標準。TOPSIS方法可以客觀真實地反映各方案之間的差距，具有原理直觀、計算簡便、數(shù)學意義明確等特點，而且對樣本資料無特殊要求［18］。本文將其和客觀賦權(quán)的熵權(quán)法相結(jié)合，使得計算結(jié)果更為有效、客觀，具體工作原理和步驟如下。

1）構(gòu)建標準化決策評估矩陣。構(gòu)建多目標決策問題的初始指標評價矩陣，該矩陣有m個地區(qū)，有n個評價指標:

對正向指標進行歸一化處理，對逆向指標進行歸一化處理，

式中:i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

2）計算各指標權(quán)重。設xij為第i個地區(qū)中的第j項指標的觀測數(shù)據(jù)，用熵權(quán)法確定各指標權(quán)重，具體結(jié)果見表1。首先計算各指標的熵值。計算第i個地區(qū)的第j項指標的特征比重:

然后可求出第j項指標的熵值:

最后求出第j項指標的熵權(quán):

3）構(gòu)建加權(quán)的決策評估矩陣。設yki為第k個指標下的第i個指標標準化數(shù)據(jù)的加權(quán)值，xki為第k個指標下的第i個指標規(guī)范化處理后的值，wk為第k個指標對目標層的熵權(quán)，則

三、我國林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu價實證結(jié)果及分析

本文選擇2013年指標數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》及《2015年可再生能源數(shù)據(jù)手冊》。其中，人均CO2排放量是根據(jù)IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會，簡稱為IPCC）公布的CO2排放系數(shù)計算而得。

通過上述計算方法，得出各地區(qū)林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿φw指標與最優(yōu)解的貼近度，以及其他指標與最優(yōu)解的貼近度，具體結(jié)果如表2和表3所示。

表2　總體評價結(jié)果和準則層各指標與最優(yōu)解的相對貼近度及排序

表3　要素層各指標與最優(yōu)解的相對貼近度

根據(jù)上述計算結(jié)果可將中國31個?。ㄊ小^(qū)）的林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿Ψ譃?個等級，如圖1所示。通過上述計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，各省的總體評價結(jié)果與二級指標的評價結(jié)果及排序并不完全一致。

林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿?yōu)秀的省市有湖南、廣東、江蘇、山東、浙江、江西和云南，總體評價與最優(yōu)解的貼近度均在0.3以上。其中，湖南是林業(yè)大省，森林資源儲備較高，且具有較好的經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得其林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ξ涣腥珖孜?。廣東省的壓力指標最小，同時其基礎設施建設、科技資金投入與創(chuàng)新能力遠遠領先于其他省份，因此廣東省的林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ξ涣腥珖诙?。同樣，江蘇、山東和浙江面臨發(fā)展林木生物質(zhì)能源的壓力較小，且狀態(tài)指標和響應指標均排在全國前列。江西和云南雖然林木生物質(zhì)資源較為豐富，具有較高的經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)水平，但是還應該加大對科技的財政投入力度，擴充高科技人才，提高整體的科技創(chuàng)新能力。

林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿α己玫氖∈杏泻幽?、?nèi)蒙古、湖北、安徽、河北、四川、福建、廣西、山西、新疆、遼寧和黑龍江。這一等級的地區(qū)分布較為分散，從分析結(jié)果可以看出，這些省市大致分為3種情況。其中，河南、湖北、福建發(fā)展林木生物質(zhì)能源所面臨的壓力較小，且其他發(fā)展較為均衡，處于全國較好水平。內(nèi)蒙古、河北、山西、新疆、遼寧和黑龍江面臨的發(fā)展林木生物質(zhì)能源的壓力極大，但支撐林木生物質(zhì)能源發(fā)展的條件較好，例如，山西省是煤礦大省，其發(fā)展林木生物質(zhì)能源所面臨的阻礙非常大，但是其發(fā)展林木生物質(zhì)能源所需要的資源基礎、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)和科技發(fā)展都處于較好水平，因此，單從林木生物質(zhì)能源的發(fā)展?jié)摿嵌葋碇v，山西省處于較好水平。安徽和四川的經(jīng)濟發(fā)展相對同水平的其他省市較弱，應大力促進經(jīng)濟的發(fā)展才能保障林木生物質(zhì)能源的推進。而廣西省雖然面臨的壓力較小，且資源豐富，經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展也較好，但是其科技響應較差，應該進一步提升科技創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高薪技術人才。

林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿σ话愕氖∈杏猩虾?、陜西、天津、貴州、北京、甘肅、寧夏、吉林、重慶和青海。在北京、天津、上海3個直轄市中，天津的人口壓力較大，雖然3個直轄市在經(jīng)濟、科技和基礎設施發(fā)面都具有明顯的優(yōu)勢，但是由于特殊的行政區(qū)域劃分，自然資源面積非常小，因此發(fā)展林木生物質(zhì)能源的潛力一般。其他省份除了要克服發(fā)展林木生物質(zhì)能源所面臨的阻礙的同時，還要提高全省總體的經(jīng)濟實力和科技創(chuàng)新能力，例如提高居民消費能力，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動經(jīng)濟增長，加大節(jié)能環(huán)保財政支出。

林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿^差的省市有海南和西藏。這兩個地區(qū)雖然面臨的發(fā)展壓力很小，但其他條件均位于全國末位，發(fā)展林木生物質(zhì)能源較為困難。

四、結(jié)論與啟示

本文將中國31個?。ㄊ?、區(qū)）的林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ψ鳛檠芯繉ο螅鶕?jù)林木生物質(zhì)能源發(fā)展現(xiàn)狀及影響因素選取41個初始指標，通過相關性分析最終確定28個指標，并以PSR模型為理論模型構(gòu)建林木生物質(zhì)能源區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ脑u價指標體系，結(jié)合熵權(quán)TOPSIS法對各省市發(fā)展林木生物質(zhì)能源的潛力進行了排序，將其分為優(yōu)秀、良好、一般和較差4個等級。

通過分析可知，林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿?yōu)秀的有湖南、廣東、江蘇、山東、浙江、江西和云南7個省市，這些省市不僅在人口、環(huán)境等方面發(fā)展阻礙小，而且具備豐富的森林資源儲備，在社會經(jīng)濟、能源產(chǎn)業(yè)、交通運輸、財政投入以及創(chuàng)新技術方面的發(fā)展都處在全國高水平行列。

而對于林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ο鄬^差的省市，主要存在這樣幾個問題:①地域限制。由于特定的地理環(huán)境，導致很多省市地區(qū)具有的發(fā)展林木生物質(zhì)能源的森林資源儲備較少，因此不能很好地發(fā)展林木生物質(zhì)能源。②市場競爭力缺乏。由于一些省市盛產(chǎn)煤炭、石油和天然氣等化石能源，而化石能源的價格要遠遠低于林木生物質(zhì)能源產(chǎn)品，使得林木生物質(zhì)能源沒有良好的市場競爭力，制約其發(fā)展。③科技水平低。林木生物質(zhì)能源在生產(chǎn)和消費過程中，都離不開科技的進步和發(fā)展，而一些省市提高科技創(chuàng)新能力的力度較弱，從而導致了林木生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。④地區(qū)經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后，財政投入力度不足。發(fā)展林木生物質(zhì)能源，地區(qū)經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)支持力度是基礎，只有具備充足的資金和強勁的市場需求才能促進其良好發(fā)展。因此，各省市需因地制宜，有針對性地制定區(qū)域發(fā)展策略，合理開發(fā)和利用資源，推進林木生物質(zhì)能源的健康發(fā)展。

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（責任編輯 何曉琦）

Evaluation on Regional Development Potential of Forest Biomass Energy Based on TOPSISM ethod

YU Dan，ZHANG Lan，ZHANG Cai-hong
（School ofEconomics&Management，Beijing Forestry University，100083，P.R.China）

Evaluation on regional development potential of forest biomass energy is foundational and prerequisite for reasonably and effectively developing and utilizing the forest biomass energy，which affects its future development scale，development strategy，and development sustainability.Based on the data of 31 provinces and regions in China in 2013，this paper constructed a comprehensive evaluation index system for the regional development potential of forest biomass energy using PSR（Pressure-State-Response）theorymodel，and then evaluated the development potential of forest biomass energy in each province and city while combining the entropy weight method and TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）method.The development potential of forestbiomass energy in each province and region was graded into 4 levels of excellent，good，general，and poor.Further，this paper pointed out themain reasons that hindered the development of forest biomass energy，and proposed the corresponding countermeasures and suggestions，aiming at providing some

for the industry development and the related policy-making.

forest biomass energy；regional development potential；PSR model；TOPSIS

F326.2

A

1671-6116（2016）-03-0050-06

10.13931/j.cnki.bjfuss.2016007

2016-03-20

國家社會科學基金項目“林木生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿υu價與產(chǎn)業(yè)形成機制研究”（11CGL060）。

于丹，碩士生。主要研究方向:投資經(jīng)濟與風險管理。Email:dandan_0317@126.com 地址:100083北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院。

責任作者：張彩虹，教授，博士生導師。主要研究方向:林業(yè)經(jīng)濟與生物質(zhì)能源發(fā)展研究。Email:zhangcaihong@263.net 地址:100083北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院。