基于層次分析法的生物燃料發(fā)展?jié)摿ρ芯?/h1>
2019-06-20 01:34:27張程王雙穎鄔金杉
科技視界 2019年12期
張程 王雙穎 鄔金杉
【摘 要】能源作為國(guó)家的戰(zhàn)略資源，一直是制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源安全是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一步。傳統(tǒng)的石油化工能耗的急劇增長(zhǎng)，使各國(guó)的環(huán)境污染問題惡化。生物燃料作為一種新的可再生能源，受到了世界各國(guó)前所未有的重視。本文建立了一個(gè)簡(jiǎn)單有效的基于政策促進(jìn)的免稅因素、原材料生產(chǎn)成本和原材料產(chǎn)量實(shí)際年增長(zhǎng)率的層次分析法評(píng)價(jià)模型，對(duì)包括中國(guó)、美國(guó)、巴西、德國(guó)、法國(guó)在內(nèi)的5個(gè)國(guó)家的生物燃料發(fā)展?jié)摿M(jìn)行了評(píng)估和比較。最后，在研究的基礎(chǔ)上，對(duì)生物燃料的可持續(xù)發(fā)展提出了自己的建議，指出了未來(lái)生物燃料的發(fā)展趨勢(shì)和方向。
【關(guān)鍵詞】生物燃料;層次分析法;對(duì)比分析
中圖分類號(hào)： F426.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）12-0092-003
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.044
【Abstract】As a national strategic resource，energy has always been an important material basis to restrict national economic growth and social development.Energy security is a step of sustainable development of national economy and society.The rapid growth of energy consumption in traditional petrochemical industry has aggravated the environmental pollution problems in various countries.As a new renewable energy，biofuels have received unprecedented attention in the world.In this paper，a simple and effective analytic hierarchy process（AHP）evaluation model based on policy-driven tax-free factors，raw material production costs and actual annual growth rate of raw material production is established.The development potential of biofuels in five countries，including China，the United States，Brazil，Germany and France，is evaluated and compared.Finally，on the basis of the research，the author puts forward his own suggestions for the sustainable development of biofuels，and points out the development trend and direction of biofuels in the future
【Key words】Biofuels;Analytic hierarchy process;Comparative analysis
0 引言
隨著世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求也持續(xù)增長(zhǎng)，分析生物燃料市場(chǎng)、研究生物燃料開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響、預(yù)測(cè)各國(guó)生物燃料的發(fā)展?jié)摿?，?duì)當(dāng)今世界各國(guó)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
由于近年來(lái)生物燃料發(fā)展較快，相關(guān)研究不多，國(guó)內(nèi)研究也不及國(guó)外，研究范圍狹窄。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)生物燃料的研究主要集中在對(duì)生物燃料的發(fā)展現(xiàn)狀、實(shí)施政策和未來(lái)發(fā)展方向的探討，對(duì)生物燃料的發(fā)展?jié)摿Φ难芯枯^少。主要基于定性分析，缺乏嚴(yán)格的定量分析。為此，我們決定用量化的方式去評(píng)估各國(guó)的生物燃料發(fā)展?jié)摿?，從而客觀地了解生物燃料所處的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的發(fā)展問題。
1 變量定義和模型假設(shè)
1.1 變量定義（見表1）：
1.2 模型假設(shè)
A 僅考慮提及的參考量作為評(píng)價(jià)依據(jù)
B 假設(shè)不考慮突發(fā)性大規(guī)模外部刺激。
2 利用層次分析法（AHP）比較五個(gè)國(guó)家的生物燃料發(fā)展情況
根據(jù)文獻(xiàn)，生物燃料主要由燃料乙醇和生物柴油組成，而生物燃料的發(fā)展主要與成本、國(guó)家政策有關(guān)。因此，我們將從國(guó)家政策和燃料乙醇與生物柴油相結(jié)合的角度分析中國(guó)、美國(guó)、巴西、法國(guó)和德國(guó)生物燃料的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
2.1 數(shù)據(jù)收集
生物燃料主要由燃料乙醇和生物柴油組成。其中小麥和玉米是燃料乙醇的主要原料，大豆油和菜籽是生物柴油的主要原料。因此，我們收集了五個(gè)研究國(guó)家影響生物燃料的六個(gè)指標(biāo)：稅收抵免、原材料增長(zhǎng)率、小麥成本、玉米成本、豆油成本和菜籽成本。
數(shù)據(jù)如下（已通過標(biāo)準(zhǔn)化折算）：
2.2 模型準(zhǔn)備
利用上述數(shù)據(jù)計(jì)算各國(guó)成本評(píng)價(jià)得分、政策支持力度評(píng)價(jià)得分和原材料產(chǎn)量增長(zhǎng)率評(píng)價(jià)得分，用層次分析法建立模型。
第一步：計(jì)算各國(guó)生物燃料的成本
第二步：計(jì)算各個(gè)國(guó)家成本項(xiàng)得分情況
第三步：計(jì)算各個(gè)國(guó)家政策支持力度得分情況：
第四步：計(jì)算各個(gè)國(guó)家原材料產(chǎn)量增速得分：
得出各國(guó)各項(xiàng)得分分布如下：
2.3 模型建立
步驟一、基于9尺度法構(gòu)建判斷矩陣
9尺度法：
構(gòu)建判斷矩陣：
步驟二、建立一致性指標(biāo)方程：
根據(jù)定義，當(dāng)CI=0時(shí)，A是一致的。CI越大，A的不一致性就越嚴(yán)重。
步驟三、建立一致性比例公式：
根據(jù)定義，當(dāng)CR<0.1時(shí)，A的不一致度在允許范圍內(nèi)。此時(shí)，A的特征向量可以用作權(quán)重向量。
步驟四、計(jì)算結(jié)果：
根據(jù)以上規(guī)則，我們得到：
所以A的特征向量可用作權(quán)重向量。
步驟五、得出各項(xiàng)參考指標(biāo)的權(quán)重。
各國(guó)生物燃料發(fā)展得分計(jì)算式如下：
因此，我們知道最終各國(guó)生物燃料發(fā)展得分如下：
2.4 比較分析
我們從計(jì)算中得出關(guān)于各國(guó)生物燃料發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)論如下：
（1）中國(guó)的政策支持評(píng)分和原材料增長(zhǎng)率得分均居首位，但原材料成本得分排在最后。這表明，中國(guó)發(fā)展生物燃料的主要?jiǎng)恿υ谟谡咧С郑饕系K在于原材料生產(chǎn)成本過高。
（2）美國(guó)的潛力得分最低是因?yàn)槊绹?guó)生物燃料發(fā)展處于世界領(lǐng)先地位，因此其增長(zhǎng)率得分最低。另外，美國(guó)對(duì)發(fā)展生物燃料的政策支持明顯低于其他幾個(gè)國(guó)家，所以得分也不高。
（3）巴西目前在生物燃料方面的發(fā)展僅次于美國(guó)，因此巴西的增長(zhǎng)率評(píng)分也很低，同時(shí)，巴西也面臨政策支持的不足。但是，巴西的地理位置使其可生產(chǎn)的原材料種類豐富且高產(chǎn)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
（4）法國(guó)和德國(guó)類似，原材料產(chǎn)量不足，但是產(chǎn)量增速夠快，且具有足夠政策支持力度。
最后，根據(jù)各國(guó)各項(xiàng)指標(biāo)得分乘以相應(yīng)權(quán)重，我們各國(guó)生物燃料發(fā)展?jié)摿ε判颍旱聡?guó)>中國(guó)>巴西>法國(guó)>美國(guó)
3 生物燃料未來(lái)
與生物燃料生產(chǎn)和使用有關(guān)的問題已在主流媒體和科學(xué)期刊上討論過。其爭(zhēng)議包括對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土壤資源、水資源、生物多樣性的影響以及對(duì)能源平衡和效率的影響。
特別是在美國(guó)，大規(guī)模的生物燃料生產(chǎn)，使人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心生物燃料原材料的生產(chǎn)對(duì)全球市場(chǎng)的影響，尤其是對(duì)非燃料作物生產(chǎn)的影響。比如，如果你想用乙醇取代目前所有的汽油消費(fèi)，你就需要更多的土地來(lái)生產(chǎn)玉米，而這比目前的農(nóng)業(yè)可用面積還要大。同時(shí)，由于過度使用化肥來(lái)增加生物燃料原材料的生產(chǎn)可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。
推廣生物燃料的核心是技術(shù)。對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家而言，如果沒有適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步，土地將成為生物燃料開發(fā)的主要挑戰(zhàn)。對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言，如果沒有適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步，基礎(chǔ)設(shè)施的薄弱和財(cái)政資源的有限將成為生物燃料開發(fā)的主要挑戰(zhàn)。目前比較有前景的做法是：發(fā)展中國(guó)家評(píng)估可用于生物燃料作物的未使用土地，然后與資本市場(chǎng)合作，吸引外來(lái)資金投入，在遵守國(guó)際燃料質(zhì)量和可持續(xù)性發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的前提下，發(fā)展生物燃料，并且在國(guó)際市場(chǎng)上交易。我們相信，在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，規(guī)范化生產(chǎn)的形成，國(guó)際市場(chǎng)的開啟，生物燃料的需求和產(chǎn)量都會(huì)越來(lái)越大，人們的生活也將因此獲益。
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數(shù)據(jù)如下（已通過標(biāo)準(zhǔn)化折算）：
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第一步：計(jì)算各國(guó)生物燃料的成本
第二步：計(jì)算各個(gè)國(guó)家成本項(xiàng)得分情況
第三步：計(jì)算各個(gè)國(guó)家政策支持力度得分情況：
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根據(jù)定義，當(dāng)CR<0.1時(shí)，A的不一致度在允許范圍內(nèi)。此時(shí)，A的特征向量可以用作權(quán)重向量。
步驟四、計(jì)算結(jié)果：
根據(jù)以上規(guī)則，我們得到：
所以A的特征向量可用作權(quán)重向量。
步驟五、得出各項(xiàng)參考指標(biāo)的權(quán)重。
各國(guó)生物燃料發(fā)展得分計(jì)算式如下：
因此，我們知道最終各國(guó)生物燃料發(fā)展得分如下：
2.4 比較分析
我們從計(jì)算中得出關(guān)于各國(guó)生物燃料發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)論如下：
（1）中國(guó)的政策支持評(píng)分和原材料增長(zhǎng)率得分均居首位，但原材料成本得分排在最后。這表明，中國(guó)發(fā)展生物燃料的主要?jiǎng)恿υ谟谡咧С郑饕系K在于原材料生產(chǎn)成本過高。
（2）美國(guó)的潛力得分最低是因?yàn)槊绹?guó)生物燃料發(fā)展處于世界領(lǐng)先地位，因此其增長(zhǎng)率得分最低。另外，美國(guó)對(duì)發(fā)展生物燃料的政策支持明顯低于其他幾個(gè)國(guó)家，所以得分也不高。
（3）巴西目前在生物燃料方面的發(fā)展僅次于美國(guó)，因此巴西的增長(zhǎng)率評(píng)分也很低，同時(shí)，巴西也面臨政策支持的不足。但是，巴西的地理位置使其可生產(chǎn)的原材料種類豐富且高產(chǎn)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
（4）法國(guó)和德國(guó)類似，原材料產(chǎn)量不足，但是產(chǎn)量增速夠快，且具有足夠政策支持力度。
最后，根據(jù)各國(guó)各項(xiàng)指標(biāo)得分乘以相應(yīng)權(quán)重，我們各國(guó)生物燃料發(fā)展?jié)摿ε判颍旱聡?guó)>中國(guó)>巴西>法國(guó)>美國(guó)
3 生物燃料未來(lái)
與生物燃料生產(chǎn)和使用有關(guān)的問題已在主流媒體和科學(xué)期刊上討論過。其爭(zhēng)議包括對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土壤資源、水資源、生物多樣性的影響以及對(duì)能源平衡和效率的影響。
特別是在美國(guó)，大規(guī)模的生物燃料生產(chǎn)，使人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心生物燃料原材料的生產(chǎn)對(duì)全球市場(chǎng)的影響，尤其是對(duì)非燃料作物生產(chǎn)的影響。比如，如果你想用乙醇取代目前所有的汽油消費(fèi)，你就需要更多的土地來(lái)生產(chǎn)玉米，而這比目前的農(nóng)業(yè)可用面積還要大。同時(shí)，由于過度使用化肥來(lái)增加生物燃料原材料的生產(chǎn)可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。
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