李俊杰，程婉靜，梁媚，嚴(yán)曉輝，楊靖東，張?jiān)懒?，馮連勇，田亞峻，謝克昌，6，7

（1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；2北京低碳清潔能源研究院，北京102211；3中國(guó)石油大學(xué)（北京）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京102249；4國(guó)家能源集團(tuán)，北京100011；5華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京102206；6中國(guó)工程院，北京100088；7太原理工大學(xué)煤科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030024）

中國(guó)擁有相對(duì)豐富的煤炭資源，2017 年煤炭剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量占化石能源總剩余技術(shù)可采儲(chǔ)量的93%以上。同時(shí)，煤炭是中國(guó)一次能源的主體，2017 年煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)分別占全國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的70.1%和60.4%[1]?，F(xiàn)代煤化工作為煤炭利用的主要方式之一，將煤炭轉(zhuǎn)化為燃料以及化學(xué)品，在一定程度上緩解了中國(guó)對(duì)進(jìn)口油氣能源的依賴(lài)，在能源安全方面具有十分重要的戰(zhàn)略意義。近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)掀起現(xiàn)代煤化工的發(fā)展熱潮，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工藝技術(shù)日漸成熟。

然而，發(fā)展現(xiàn)代煤化工行業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)。中國(guó)煤炭資源與水資源逆向分布，14 大煤炭基地中有11個(gè)分布于干旱、半干旱地區(qū)[2]?，F(xiàn)代煤化工示范項(xiàng)目大多依托于大型煤炭基地而建，面臨用水困難、水權(quán)競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面。同時(shí)，這些大型煤炭基地生態(tài)環(huán)境較為脆弱，環(huán)境承載能力有限。隨著環(huán)保要求日益緊迫，已投產(chǎn)的現(xiàn)代煤化工企業(yè)面臨巨大的減排壓力與高額的環(huán)保成本。此外，現(xiàn)代煤化工是典型的高CO2排放行業(yè)，例如煤制烯烴、煤制芳烴與煤制乙二醇的CO2排放系數(shù)分別是相應(yīng)石油制產(chǎn)品的3.8 倍、3.4 倍和3.5 倍[3]。中國(guó)承諾的2030 年碳減排目標(biāo)對(duì)現(xiàn)代煤化工行業(yè)也造成一定的碳排放約束。這些資源、環(huán)境、氣候等因素都會(huì)制約現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，非常有必要對(duì)中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性進(jìn)行綜合評(píng)估，為制定發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。

指標(biāo)和指數(shù)能夠簡(jiǎn)化、量化、分析和溝通復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)信息，是向決策者和公眾傳播可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的重要工具[4]，廣泛應(yīng)用于能源領(lǐng)域的可持續(xù)性評(píng)價(jià)。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)提出了一個(gè)由30 個(gè)指標(biāo)組成，涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境這3個(gè)方面的能源可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系[5]。世界銀行開(kāi)發(fā)了一套可持續(xù)能源監(jiān)管指標(biāo)，對(duì)可持續(xù)能源政策的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)級(jí)，以鼓勵(lì)各個(gè)國(guó)家實(shí)施更有效的政策[6]。

有許多學(xué)者針對(duì)能源領(lǐng)域中的具體行業(yè)進(jìn)行可持續(xù)性評(píng)估。Elhuni 等[7]建立了一套基于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)要素的評(píng)價(jià)油氣行業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法對(duì)14 個(gè)指標(biāo)的重要性進(jìn)行了排序。Kopacz等[8]提出了一個(gè)涵蓋24個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)模型來(lái)評(píng)估波蘭采煤行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展水平，發(fā)現(xiàn)2007—2013 年間采煤行業(yè)在環(huán)境與社會(huì)可持續(xù)性方面的各項(xiàng)指標(biāo)呈下降趨勢(shì)。Hasheminasab 等[9]開(kāi)發(fā)了一個(gè)針對(duì)煉油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)框架，并通過(guò)實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素對(duì)煉油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展影響最大，尤其是溫室氣體排放。

對(duì)于現(xiàn)代煤化工行業(yè)而言，可持續(xù)性評(píng)價(jià)是相對(duì)不足的。雖然國(guó)家出臺(tái)了《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[10]，提出量水而行、綠色發(fā)展、科學(xué)布局等促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的原則，但這些原則未能量化為具體可衡量的指標(biāo)，因此難以為現(xiàn)代煤化工行業(yè)的發(fā)展提供具有實(shí)操性的指導(dǎo)。

本文基于以上研究空白，提出并構(gòu)建中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)煤直接液化、煤間接液化、甲醇制汽油等9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)分別進(jìn)行可持續(xù)性評(píng)估，以探究其發(fā)展和改善潛力，為政府和行業(yè)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供科學(xué)可行的決策框架。

1 評(píng)價(jià)體系

1.1 評(píng)價(jià)對(duì)象

圖1 中國(guó)現(xiàn)代煤化工主要技術(shù)路線(xiàn)

現(xiàn)代煤化工以汽化、液化、熱解為龍頭技術(shù)，結(jié)合下游不同形式的合成轉(zhuǎn)化技術(shù)形成完整的工藝鏈。圖1給出了中國(guó)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)，煤制液體燃料技術(shù)路線(xiàn)包括煤直接液化、煤間接液化、甲醇制汽油、中低溫煤焦油加氫以及煤制甲醇燃料，煤制氣體燃料技術(shù)路線(xiàn)主要指煤制天然氣，煤制化學(xué)品技術(shù)路線(xiàn)包括煤制烯烴、煤制芳烴和煤制乙二醇。截至2017年底，這9種技術(shù)路線(xiàn)的工業(yè)化產(chǎn)能分別達(dá)到108萬(wàn)噸、685萬(wàn)噸、150萬(wàn)噸、463萬(wàn)噸、1100萬(wàn)噸、51億立方米、1280萬(wàn)噸、47萬(wàn)噸和288萬(wàn)噸。

本文統(tǒng)計(jì)了中國(guó)現(xiàn)代煤化工計(jì)劃項(xiàng)目（包括在建項(xiàng)目和規(guī)劃項(xiàng)目）的產(chǎn)能與區(qū)域分布，如圖2所示。多個(gè)省區(qū)計(jì)劃部署煤制甲醇燃料、煤制天然氣和煤制烯烴項(xiàng)目，總規(guī)模分別達(dá)到1400 萬(wàn)噸、3650 億立方米和3385 萬(wàn)噸。煤直接液化、煤制芳烴的計(jì)劃產(chǎn)能分別為390 萬(wàn)噸和220 萬(wàn)噸，區(qū)域集中度較高。煤間接液化與中低溫煤焦油加氫的計(jì)劃項(xiàng)目主要集中于新疆和陜西，河北甲醇制汽油和內(nèi)蒙古煤制乙二醇的計(jì)劃規(guī)模為全國(guó)之最，這4種技術(shù)路線(xiàn)將分別新增產(chǎn)能1960萬(wàn)噸、1665萬(wàn)噸、865萬(wàn)噸和1825 萬(wàn)噸?？傮w而言，隨著工業(yè)化規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，以上9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)性更加值得關(guān)注。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

傳統(tǒng)的可持續(xù)性評(píng)價(jià)主要涉及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)方面?，F(xiàn)代煤化工是技術(shù)密集型行業(yè)，因此應(yīng)當(dāng)同其他能源行業(yè)一樣把技術(shù)作為可持續(xù)性評(píng)價(jià)的要素[11]。本研究依據(jù)全面性、代表性、定量化、可操作性和科學(xué)性等原則[12]，采用文獻(xiàn)調(diào)研與專(zhuān)家咨詢(xún)相結(jié)合的方法，全面總結(jié)影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)，構(gòu)建中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖2 中國(guó)現(xiàn)代煤化工計(jì)劃項(xiàng)目的區(qū)域分布

1.2.1 環(huán)境指標(biāo)

近年來(lái)，固廢處理與回收技術(shù)、廢水零排放技術(shù)在現(xiàn)代煤化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，固廢與廢水對(duì)環(huán)境的影響得到了有效控制[13-14]。因此，現(xiàn)代煤化工行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響主要集中在氣體排放物上。在溫室氣體排放方面，CO2是溫室效應(yīng)最主要的貢獻(xiàn)者；在氣體污染物排放方面，由于化工生產(chǎn)過(guò)程涉及燃料煤的燃燒，SO2和NOx是最主要的空氣污染源。本文設(shè)定CO2、SO2和NOx為氣體排放物的環(huán)境指標(biāo)。此外，現(xiàn)代煤化工是資源高消耗行業(yè)，尤其是煤炭資源消耗和水資源消耗。所以，將這兩個(gè)指標(biāo)也歸為需要考察的環(huán)境指標(biāo)。

1.2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

現(xiàn)代煤化工屬于典型的高投資行業(yè)，單個(gè)示范項(xiàng)目投資動(dòng)輒數(shù)十億元甚至上百億元。因此，投資者往往十分關(guān)注投資的效率。資產(chǎn)利用率和利潤(rùn)水平關(guān)系到投資是否能夠產(chǎn)生盈利，是投資者決策的關(guān)鍵因素[15]?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)品主要面臨石油制產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，其利潤(rùn)受油價(jià)波動(dòng)影響。當(dāng)油價(jià)上漲時(shí)，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品具有良好的競(jìng)爭(zhēng)力，利潤(rùn)水平普遍高于石油制產(chǎn)品[16]。據(jù)美國(guó)能源署預(yù)測(cè)，至2050年油價(jià)將呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢(shì)[17]，因此未來(lái)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品將具有一定的利潤(rùn)增長(zhǎng)潛力，這也是投資者非?？粗氐囊稽c(diǎn)。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，考慮到碳排放權(quán)交易范圍的擴(kuò)大，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的利潤(rùn)將面臨下滑的局面[18]。不同現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品對(duì)碳稅或碳交易的敏感程度也值得關(guān)注。此外，未來(lái)產(chǎn)品需求潛力較大的技術(shù)路線(xiàn)更能吸引投資，促進(jìn)產(chǎn)值增長(zhǎng)[19]。因此，投資效率、資產(chǎn)利用率、利潤(rùn)、利潤(rùn)增長(zhǎng)潛力、利潤(rùn)對(duì)碳交易或碳稅的可承受度以及市場(chǎng)需求潛力是本研究選擇的影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1.2.3 社會(huì)指標(biāo)

社會(huì)的可持續(xù)性主要考慮區(qū)域性資源與環(huán)境承載能力。能源工業(yè)的發(fā)展往往與城市和區(qū)域的發(fā)展聯(lián)系在一起，對(duì)于資源與環(huán)境承載能力較弱的地區(qū)，發(fā)展大規(guī)模能源工業(yè)勢(shì)必會(huì)影響當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钯|(zhì)量，引起諸多社會(huì)問(wèn)題。同時(shí)，《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》提出，支持布局現(xiàn)代煤化工示范項(xiàng)目向老、少、邊、窮地區(qū)傾斜。經(jīng)濟(jì)發(fā)展越弱的地區(qū)越應(yīng)當(dāng)布局現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目以支持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。此外，不同煤化工產(chǎn)品的對(duì)外貿(mào)易依存度有所不同。從供應(yīng)安全的角度考慮，產(chǎn)品對(duì)外依存度越高，越需要部署更多項(xiàng)目以滿(mǎn)足社會(huì)需求。因此，本文選擇CO2排放承載能力、SO2排放承載能力、NOx排放承載能力、煤炭資源承載能力、水資源承載能力、地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及產(chǎn)品對(duì)外依存度來(lái)量化影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)因素。

1.2.4 技術(shù)指標(biāo)

現(xiàn)代煤化工技術(shù)一般經(jīng)歷試驗(yàn)、中試到示范的一系列工業(yè)化過(guò)程，逐漸向成熟的方向發(fā)展。《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》提出，以技術(shù)發(fā)展進(jìn)程確定發(fā)展節(jié)奏，成熟一個(gè)，建設(shè)一個(gè)。同時(shí)，國(guó)家長(zhǎng)期堅(jiān)持重大技術(shù)自主化的政策導(dǎo)向，并依托工程推動(dòng)國(guó)產(chǎn)技術(shù)使用。因此，關(guān)鍵技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)的發(fā)展更能得到國(guó)家支持。此外，現(xiàn)代煤化工技術(shù)發(fā)展?jié)摿σ彩侵档藐P(guān)注的問(wèn)題。從國(guó)家層面來(lái)看，相關(guān)政策重點(diǎn)扶持的現(xiàn)代煤化工技術(shù)發(fā)展前景良好；創(chuàng)新能力是技術(shù)發(fā)展的第一動(dòng)力[10]，創(chuàng)新能力強(qiáng)的技術(shù)往往擁有良好的發(fā)展前景。因此，技術(shù)成熟度、自主化程度、政策扶持力度以及創(chuàng)新能力是本文選擇的影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)因素。

綜合以上環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)方面的指標(biāo)，構(gòu)建中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖3所示。該指標(biāo)體系全面涵蓋了影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

2 評(píng)價(jià)模型與數(shù)據(jù)

2.1 指標(biāo)計(jì)算

2.1.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源與量化

由于現(xiàn)代煤化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化不久，無(wú)法獲得較長(zhǎng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，因此本研究采用2017 年截面數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)發(fā)展的可持續(xù)性。針對(duì)官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不健全的情況，本研究通過(guò)多種渠道進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。大部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)工程院等權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)和研究數(shù)據(jù)，以及國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委等政府部門(mén)發(fā)布的政策數(shù)據(jù)。此外，還通過(guò)實(shí)地考察具有代表性的現(xiàn)代煤化工企業(yè)（如國(guó)家能源集團(tuán)、陜煤化集團(tuán)等）獲得一手生產(chǎn)數(shù)據(jù)。表1給出了各項(xiàng)指標(biāo)的量化方法和數(shù)據(jù)來(lái)源。

2.1.2 指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各指標(biāo)數(shù)據(jù)的單位有所不同，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，正向指標(biāo)和逆向指標(biāo)如式(1)和式(2)所示[30]。

圖3 中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重計(jì)算

由各類(lèi)指標(biāo)聚合而成的綜合指標(biāo)已成為衡量目標(biāo)整體可持續(xù)性程度的主要手段[31]。層次分析法提供了一個(gè)成熟的指標(biāo)聚合執(zhí)行框架，廣泛應(yīng)用于指標(biāo)的加權(quán)[32]。然而，該方法依靠專(zhuān)家評(píng)估確定指標(biāo)權(quán)重，相對(duì)較為主觀，研究結(jié)果受專(zhuān)家知識(shí)水平的影響較大。為解決該問(wèn)題，有研究[33-34]將熵權(quán)法引入指標(biāo)權(quán)重的判斷過(guò)程。相對(duì)于傳統(tǒng)的層次分析法，熵權(quán)-層次分析法兼顧了主觀與客觀因素，更具有合理性[35]。

2.2.1 熵權(quán)法

熵權(quán)法（entropy weight method，EWM）是按照信息論基本原理，通過(guò)計(jì)算指標(biāo)的信息熵來(lái)量化指標(biāo)相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)的影響[30]。指標(biāo)的變化程度越大，信息熵就越大，權(quán)重也就越大，說(shuō)明該指標(biāo)提供的信息量越多。

首先，計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)中第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的比例Yij，見(jiàn)式(3)。i

2.2.2 層次分析法

層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）是將與決策相關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析，通過(guò)專(zhuān)家的判斷，建立指標(biāo)之間相對(duì)偏好的矩陣，從而揭示指標(biāo)的權(quán)重大小[36]。本文分別以B1-B4、C1-C5、C6-C11、C12-C18以及C19-C22為對(duì)象邀請(qǐng)8位專(zhuān)家（來(lái)自于中國(guó)工程院、國(guó)家能源集團(tuán)以及清華大學(xué)的2 位教授、3 位高級(jí)工程師以及3 位副教授）進(jìn)行偏好評(píng)估，共收獲40個(gè)偏好矩陣。

首先，對(duì)每個(gè)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，通過(guò)式(6)計(jì)算矩陣的一致性指數(shù)（CI）。

式中，λmax為矩陣的最大特征值；n 為指標(biāo)的數(shù)量。通過(guò)計(jì)算一致性比率（CR）來(lái)檢驗(yàn)兩兩比較的一致性，如式(7)所示。

式中，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，取值如表2所示[32]。當(dāng)一致性比率小于0.1 時(shí)，認(rèn)為權(quán)重評(píng)估是合理的。

接著，通過(guò)式(8)計(jì)算第i 位專(zhuān)家評(píng)估的第j 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重αij。

表1 指標(biāo)量化方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)取值

式中，Cij為第i位專(zhuān)家評(píng)估的第j個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的C級(jí)的權(quán)重；Bij為第i位專(zhuān)家評(píng)估的第j個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的B級(jí)的權(quán)重。

最后，通過(guò)式(9)計(jì)算專(zhuān)家評(píng)估的第j 個(gè)指標(biāo)的平均權(quán)重αj。

2.2.3 熵權(quán)-層次分析法

在利用熵權(quán)法和層次分析法得到權(quán)重的基礎(chǔ)上，計(jì)算基于熵權(quán)-層次分析法的組合權(quán)重βj，如式(10)所示。

計(jì)算第i 個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合指標(biāo)Si，如式(11)所示。

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的指標(biāo)權(quán)重的結(jié)果如圖4 所示。根據(jù)AHP 的判斷，專(zhuān)家普遍認(rèn)為經(jīng)濟(jì)和環(huán)境指標(biāo)較為重要，權(quán)重值分別達(dá)到0.35 和0.26。而從EWM 的結(jié)果來(lái)看，社會(huì)指標(biāo)的重要性比較突出，權(quán)重值達(dá)到0.35，環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重值最低，僅為0.16。EWM-AHP 的4 個(gè)方面的指標(biāo)重要性排序由高到低依次為經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)，權(quán)重值分別為0.36、0.27、0.19和0.18。

圖4 中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

對(duì)比分析3 種方法得到的權(quán)重結(jié)果可知，EWM 得到的社會(huì)指標(biāo)權(quán)重較高。這是因?yàn)镃18 指標(biāo)的變異程度相對(duì)其他指標(biāo)非常突出，整體拉升了社會(huì)指標(biāo)的權(quán)重，從實(shí)際情況來(lái)看其權(quán)重有可能被高估。AHP 和EWM-AHP 的差異在于技術(shù)指標(biāo)的權(quán)重，AHP得到的技術(shù)指標(biāo)權(quán)重僅為0.20，小于環(huán)境指標(biāo)權(quán)重。這可能是由于參與調(diào)查的專(zhuān)家根據(jù)所處發(fā)展階段的整體要求而低估技術(shù)指標(biāo)的潛在重要性。然而，技術(shù)進(jìn)步也會(huì)提升工藝過(guò)程的節(jié)能減排效果，進(jìn)而促進(jìn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性。這些都說(shuō)明了EWM-AHP 方法在兼顧客觀因素與主觀因素的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)果與討論

3.1 9種技術(shù)路線(xiàn)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)

每種技術(shù)路線(xiàn)在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)方面的可持續(xù)性表現(xiàn)不一，皆存在相對(duì)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。如圖5所示，可以看到，中低溫煤焦油加氫和煤制甲醇燃料在環(huán)境可持續(xù)性方面表現(xiàn)優(yōu)異，煤制烯烴在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性方面表現(xiàn)最佳，煤制天然氣在區(qū)域的社會(huì)可持續(xù)性表現(xiàn)突出，煤直接液化、煤間接液化在技術(shù)可持續(xù)性表現(xiàn)較好。而甲醇制汽油在技術(shù)可持續(xù)性方面、煤制芳烴在環(huán)境可持續(xù)性方面以及煤制乙二醇在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可持續(xù)性方面表現(xiàn)較差，揭示出這些技術(shù)路線(xiàn)可持續(xù)性的短板，也為改善其綜合可持續(xù)性指明了方向。例如，煤制芳烴的資源消耗與污染物排放在9種技術(shù)路線(xiàn)中均處于最高水平，因此應(yīng)在節(jié)能減排方面投入更多的努力。

圖5 9種技術(shù)路線(xiàn)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)可持續(xù)性評(píng)價(jià)結(jié)果

從分類(lèi)指標(biāo)來(lái)看，在環(huán)境方面，中低溫煤焦油加氫的煤耗、水耗和CO2排放分別僅為2.24 噸/噸、1.44 噸/噸和1.33 噸/噸，氣體污染物排放水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他技術(shù)路線(xiàn)，其環(huán)境可持續(xù)性評(píng)價(jià)值最高，表明該技術(shù)路線(xiàn)對(duì)環(huán)境相對(duì)友好。其次為煤制甲醇燃料、煤直接液化、煤間接液化和煤制天然氣，可持續(xù)性評(píng)價(jià)值都在0.7以上。而甲醇制汽油以及煤制化學(xué)品技術(shù)路線(xiàn)由于工藝鏈較長(zhǎng)且復(fù)雜，新鮮水、原料煤和燃料煤用量都較大，同時(shí)產(chǎn)生了較高水平的氣體污染物排放，因此其可持續(xù)性評(píng)價(jià)值較低。

在經(jīng)濟(jì)方面，中低溫煤焦油加氫、煤制烯烴和煤直接液化表現(xiàn)良好，中低溫煤焦油加氫的投資效率最高，萬(wàn)噸產(chǎn)能僅投資0.31億元；煤制烯烴的利潤(rùn)和增長(zhǎng)潛力最大，分別達(dá)到3310 元/噸和2029元/噸；煤直接液化的投資利用率高達(dá)90%。因此，這些技術(shù)路線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性評(píng)價(jià)值較高，都在0.5 以上。但是，煤制乙二醇、甲醇制汽油和煤制天然氣表現(xiàn)較差，經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性評(píng)價(jià)值都在0.3 左右。這是由于煤制乙二醇的市場(chǎng)需求潛力相比其他技術(shù)路線(xiàn)較??；甲醇制汽油的投資效率較低，萬(wàn)噸產(chǎn)能投資高達(dá)2.58億元；煤制天然氣的投資效率最低，且對(duì)碳稅的敏感度最高。

在社會(huì)方面，煤制天然氣、煤制甲醇燃料和煤制烯烴的區(qū)域可持續(xù)性表現(xiàn)較好，集中體現(xiàn)在SO2和NOx排放承載能力最強(qiáng)，說(shuō)明這3 種技術(shù)路線(xiàn)主要布局在環(huán)境容量較大的地區(qū)，發(fā)展空間相對(duì)富裕。甲醇制汽油表現(xiàn)最差，在區(qū)域性煤炭資源、水資源、SO2排放和NOx排放承載能力方面受到更多制約。

在技術(shù)方面，煤間接液化的可持續(xù)性評(píng)價(jià)值表現(xiàn)優(yōu)秀。這是由于該技術(shù)路線(xiàn)的技術(shù)自主化率高達(dá)100%，且政府扶持力度和創(chuàng)新能力皆為最強(qiáng)。其次為煤間接液化和煤制天然氣，前者的技術(shù)成熟度最高，而后者得到的政府扶持力度以及創(chuàng)新能力更強(qiáng)。而甲醇制汽油、煤制芳烴和煤制乙二醇的技術(shù)成熟度最低，因此技術(shù)可持續(xù)性評(píng)價(jià)值較低。

圖6 9種技術(shù)路線(xiàn)的綜合可持續(xù)性評(píng)價(jià)結(jié)果

9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如圖6所示。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，煤制液體和氣體燃料技術(shù)路線(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)水平普遍高于煤制化學(xué)品技術(shù)路線(xiàn)。其中，煤間接液化的綜合表現(xiàn)最優(yōu)，可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)值達(dá)到0.65。其次為中低溫煤焦油加氫、煤直接液化和煤制天然氣，可持續(xù)性綜合評(píng)價(jià)值分別為0.61、0.59和0.58，表明這些技術(shù)路線(xiàn)的可持續(xù)性較好，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)積極發(fā)展。而甲醇制汽油和煤制乙二醇的綜合可持續(xù)性評(píng)價(jià)值不足0.3，這是由于這兩種技術(shù)路線(xiàn)與其他技術(shù)路線(xiàn)相比在各方面表現(xiàn)都較差。因此，應(yīng)當(dāng)以更加謹(jǐn)慎的態(tài)度發(fā)展和布局這些技術(shù)路線(xiàn)。煤制烯烴的可持續(xù)綜合評(píng)價(jià)值達(dá)到0.51，遠(yuǎn)高于同為煤制化學(xué)品技術(shù)路線(xiàn)的煤制芳烴和煤制乙二醇，這是因?yàn)槊褐葡N的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可持續(xù)性明顯優(yōu)于煤制芳烴和煤制乙二醇，前者的可持續(xù)性表現(xiàn)也可為后二者的改善提供重要參考。

3.2 區(qū)域性可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)

為了識(shí)別更加適合現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的區(qū)域，本研究評(píng)估了區(qū)域性資源環(huán)境承載能力以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的綜合表現(xiàn)，如圖7 所示。結(jié)果表明，內(nèi)蒙古、山西、陜西等省區(qū)雖然水資源相對(duì)匱乏，但由于煤炭資源十分豐富且經(jīng)濟(jì)相對(duì)不發(fā)達(dá)，因此其綜合可持續(xù)性評(píng)價(jià)值最高。其次，貴州、云南等省區(qū)具有豐富的水資源，以清潔水電為主的電力結(jié)構(gòu)也留出了較大的環(huán)境承載容量，因此在這些省區(qū)部署示范項(xiàng)目也能支持現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，山東、河北、江蘇等省區(qū)缺煤或缺水現(xiàn)象嚴(yán)重，環(huán)境容量十分有限，若大規(guī)模部署示范項(xiàng)目，在一定程度上不利于現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

圖7 區(qū)域性現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展評(píng)估以及煤炭消耗預(yù)測(cè)

目前區(qū)域性現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目計(jì)劃規(guī)模與綜合可持續(xù)性評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的不一致性。這是由于大多數(shù)示范項(xiàng)目主要依托煤炭資源富集地布局，卻忽略了水資源容量和環(huán)境容量等因素。例如，新疆地區(qū)生態(tài)環(huán)境較為脆弱，且當(dāng)?shù)厮Y源僅占全國(guó)的3.5%左右，而計(jì)劃項(xiàng)目規(guī)模（按煤耗計(jì)）卻占到全國(guó)的19.6%。河北基本已無(wú)水資源容量和環(huán)境容量，但計(jì)劃項(xiàng)目的煤耗卻超過(guò)4000 萬(wàn)噸。另一方面，目前廣西、四川等具有良好可持續(xù)性表現(xiàn)的地區(qū)卻相對(duì)缺乏現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的布局。國(guó)家已開(kāi)始著眼于科學(xué)利用這些地區(qū)的水資源和環(huán)境容量發(fā)展煤炭利用產(chǎn)業(yè)（包括現(xiàn)代煤化工行業(yè)），以促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。正在建設(shè)的蒙華鐵路打通了“北煤南運(yùn)”的戰(zhàn)略通道，煤炭資源可由內(nèi)蒙古等產(chǎn)地運(yùn)至華中地區(qū)，年運(yùn)載煤炭能力達(dá)到2億噸，從理論上講鐵路線(xiàn)輻射范圍內(nèi)的省區(qū)具有發(fā)展千萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的潛力。

4 結(jié)論與建議

本文在綜合考慮了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了基于EWM-AHP 模型的中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)中國(guó)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了可持續(xù)性的綜合評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下。

（1）對(duì)比9種技術(shù)路線(xiàn)，煤間接液化、中低溫煤焦油加氫、煤直接液化和煤制天然氣的可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)最好。這是由于煤間接液化、煤直接液化在技術(shù)方面的可持續(xù)性表現(xiàn)優(yōu)異，中低溫煤焦油加氫在環(huán)境方面的可持續(xù)性表現(xiàn)突出，煤制天然氣具有良好的區(qū)域性社會(huì)可持續(xù)性特征。對(duì)于這些技術(shù)路線(xiàn)，鼓勵(lì)通過(guò)科學(xué)布局推進(jìn)其高質(zhì)量發(fā)展，以緩解中國(guó)油氣能源對(duì)外依存度過(guò)高的問(wèn)題。而甲醇制汽油和煤制芳烴的可持續(xù)發(fā)展綜合評(píng)價(jià)較差，需以更謹(jǐn)慎的態(tài)度布局與發(fā)展。

（2）對(duì)于現(xiàn)代煤化工行業(yè)的區(qū)域布局，內(nèi)蒙古、山西和陜西等“三西”地區(qū)作為傳統(tǒng)的煤炭能源中心，仍然以其十分豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展上具有較好的綜合表現(xiàn)。而西南地區(qū)，如貴州、云南、四川等地，依托其豐富的水資源、較大的環(huán)境承載容量等優(yōu)勢(shì)，布局示范項(xiàng)目在一定程度上能夠支持現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，除了煤炭資源以外，國(guó)家布局現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目時(shí)可加強(qiáng)對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源、環(huán)境容量等因素的綜合考慮，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

基于本研究的結(jié)論，提出以下建議。首先，環(huán)境方面是影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)。因此，要積極發(fā)展高效污染物脫除技術(shù)、多污染物協(xié)同控制技術(shù)、CO2資源化利用技術(shù)，并依托示范工程盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，重點(diǎn)推廣低位熱能利用技術(shù)、高效節(jié)電技術(shù)、大型現(xiàn)代煤氣化技術(shù)等一系列節(jié)能、節(jié)煤、節(jié)水技術(shù)，不斷優(yōu)化過(guò)程工藝，減少煤炭資源和水資源的消耗。其次，政府有關(guān)部門(mén)應(yīng)引導(dǎo)推進(jìn)能源市場(chǎng)化改革，并制定相關(guān)保障性經(jīng)濟(jì)和金融政策，以提高煤制天然氣等技術(shù)路線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性與競(jìng)爭(zhēng)力。此外，要統(tǒng)籌地區(qū)各種資源、環(huán)境容量、市場(chǎng)需求等因素，科學(xué)布局示范項(xiàng)目，整體促進(jìn)現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。最后，應(yīng)大力加強(qiáng)顛覆性工藝技術(shù)創(chuàng)新，大力推進(jìn)大型煤汽化爐、大型空分設(shè)備、大型合成設(shè)備、甲烷化以及甲醇合成催化劑等設(shè)備和材料的研發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)一步提高現(xiàn)代煤化工裝備的制造水平與自主率，從而通過(guò)技術(shù)進(jìn)步保障可持續(xù)發(fā)展。

需要說(shuō)明的是，本研究是基于行政區(qū)域來(lái)研究行業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性，有時(shí)候難以反映局部的具體情況。此外，本研究并沒(méi)有考慮現(xiàn)代煤化工行業(yè)生產(chǎn)與市場(chǎng)的匹配問(wèn)題，這將是下一步研究的重點(diǎn)。