基于AHP和熵权法的低碳经济发展探析

程魁

摘要：采用层次分析法和熵权法，对上海市低碳经济的发展做出评价。结果表明环境系统是影响上海市低碳经济发展最重要的因素，科技对减少温室气体排放的贡献也在发展低碳经济的过程中占有举足轻重的作用。最后就上海低碳经济的发展提出几点建议： 构建低碳能源体系，倡导节能减排；加大科技投入，实施生态碳汇，建设生态城市；制定城市生活低碳化的政策，倡导低碳生活方式；建立发展低碳经济的实践区和试点区。

关键词：层次分析法；熵权法；低碳经济；环境系统

随着科技的进步和社会的发展，人类也为了自身的发展不断地改造自然且力度越来越大。然而在人类不断追逐自身利益的同时，也在不断地破坏和损毁自然环境。大气污染、温室效应、固体颗粒物污染、地下水污染等的危害也逐渐引起公众的广泛关注。在人类不断地寻找解决这些问题的途径时，“低碳经济”被广泛提及并被社会接受。高效能、高效率、高效益、优环境是低碳经济新的基本特征。

上海市地域狭小，经济发展程度高，人口密度大，企业单位众多，能源和原材料几乎全部依靠进口。对上海市低碳经济发展的研究，可以为上海可持续快速地发展提供借鉴。上海市在“十二五”期间要将节约资源、环境友好、生态文明放在重要位置上，而低碳经济恰好迎合了这三个要素。实现低碳经济的根本路径就是通过制度和政策的制定与创新，形成长期稳定的引导和激励机制，推动提高能效、节约能源的技术，建立环境友好型的社会经济。

一、研究区域概况和研究方法

（一）上海市环境现状分析

为准确的反映目前上海的环境情况，本文根据上海市统计年鉴列出事关低碳经济发展的重要数据。全市废水排放量达到24.82亿吨，COD排放量21.98万吨，二氧化硫35.81万吨，酸雨频率高达73.9%，烟尘排放总量10.21万吨，全市废气排放总量达到13667亿立方米，环境空气质量优良率仅为92.1%，并且工业固体废物产生量高达2448.36万吨。但是，上海市也有着巨大的潜在低碳资源，具有碳汇功能的绿地拥有量非常丰富，上海市拥有绿地面积12.01公顷，绿地覆盖率38.2%，耕地面积20.10万公顷。

（二）上海低碳经济发展评价指标体系的层次结构模型

低碳经济的发展评价指标体系是对上海市低碳经济发展水平的综合反映与客观评价，因此指标体系的构建需要遵循一些基本的原则。本文在指标体系的构建上主要遵循以下四个原则：一是易实施性与科学性相结合原则。指标体系的构建既要考虑实际情况又要能够科学地反映低碳经济的主要内涵。二是系统性和层次性原则。从整体来考量，采用多指标综合评价分析，依据一定的逻辑规则，把多个具有内在联系的指标按一定的结构层次糅合成综合评价指标体系。三是定量与定性相结合原则。这就要求指标体系的构建既要考虑到定性因素又要考虑到定量因素。四是减量化、再利用、再循环原则。这个原则也是发展低碳经济过程中必须遵循的原则。依照上述四个基本原则，设计出了一套三层次低碳经济发展水平评价指标体系，如图1所示。

目标层，它综合反映和体现了上海市经济发展、科学技术、社会人文、生态环境等四个方面的内容。准则层，它是目标层中四个方面的具体内容。其中经济发展反映的是上海市产业业结构、居民收入等方面；科学技术反映上海市科学技术对空气中固体颗粒物含量、温室气体排放量、节能减排等情况改善的贡献；社会人文则侧重体现居民生活质量、社会安定两个方面的内容；生态环境主要反映的是上海市潜在的低碳资源情况。指标层，它是指在发展低碳经济过程中的一些基础性指标。具体包括人均GDP、控制碳排放的科技贡献率、居民的低碳意识以及绿化覆盖率等几个方面的内容。

A=1 1/2 1/2 1/52 1 2 1/22 1/2 1 25 2 1/2 1

B1=1 3 2 51/3 1 1/3 1/21/2 3 1 21/5 2 1/2 1

B2=1 2 3 51/2 1 3 21/3 1/3 1 21/5 1/2 1/3 1

B3=1 2 4 51/2 1 3 21/4 1/3 1 1/31/5 1/2 3 1

B4=1 1/5 1/2 1/55 1 3 12 1/3 1 15 1 1 1

（三）基于AHP 法的权重确定方法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是充分将定性与定量因素相结合的多准则决策评价方法。该方法首先建立递阶层次结构；然后根据层次结构构建判断矩阵；最后根据判断矩阵计算相对权重。层次分析法的特点：一种系统性的分析方法，简洁而实用；分析时所需的定量数据少，但对要求问题的本质、要素理解透彻；可用于对无结构特性的系统评价以及多准则、多目标、多时期等的系统评价。

（四）基于熵权法赋权的权重确定方法

在信息论中，熵是系统无序程度的度量，它还可以度量数据所提供的有效信息量，用熵来确定权重时，当评价对象在某项指标上的值相差较大时，熵值较小，说明该指标提供的有效信息量较大，该指标的权重也应较大；反之，若某项指标的值相差越小，熵值较大，说明该指标提供的信息量较小，该指标的权重也应较小。所以当各被评价对象在某项指标上的值完全相同时，熵值达到最大，这意味着该指标未向决策提供任何有用的信息，可以考虑从评价指标体系中去除。所以，熵权法赋权是一种客观赋权方法，在低碳经济发展探析中，通过对熵的计算确定权重，就是根据各项评价指标值的差异程度来计算和量化多个评价指标的综合权重。

求解步骤如下（其中系统指标有m个，基础指标有n个）：

1.权向量的计算。将准则层中的判断矩阵的每行相加，然后皈依化，即可得出权向量。

Vi=■bij

Wi=■

得出权向量：W=[W1，W2，…，Wm]T，其中i，j=1，2，…，m

2.整合方案层的判断矩阵。首先将判断矩阵每行相加得到m个列矩阵，再将列矩阵按次序整合为一个矩阵。

p′i=■cij 其中i，j=1，2，…，n

3.标准化方案层矩阵。

pij=■

式中：i=1，2，…，n； j=1，2，…，m

4.求基础指标层的熵。

Hj=-k■pijlnpij

式中：fij=■， 假设：fij=0时，

fijlnfij=0，k=■

5.求指标层的熵权。

wj=■

6.计算指标的综合权数。

λj=■

7.计算基础指标的欧氏距离并根据计算结果排序。

Li=■

二、结果与分析

根据判断矩阵和熵权法求这些因素按重要性程度排序的结果，见表1、表2和表3。

以上的计算结果表明，经济发展水平、科技发展、社会生活以及环境系统等4个方面是影响上海市低碳经济发展的主要因素，其中环境系统最为重要，而就具体来说，即科技对减少温室气体排放的贡献在发展低碳经济的过程中占有重要的作用，其次是人均居民收入及低碳资源，经济发展水平对低碳经济建设的影响最小。

主观因素、客观因素在基于熵权的评估方法中都有所考虑，这样更有助于最大程度地反映各项指标的真实水平。而AHP易受评价者主观意念影响，为了减少这种主观因素的影响，熵权的引入也使得评估方法更加科学和合理。在人类发展指数比较高的上海，经济发展水平不在是制约低碳经济的主要阻力，所以基于AHP和熵权法的求得结果与实际相符。

三、结论和建议

目前整个上海的大气，水资源等环境质量水平仍然偏低，政府在改善和优化环境质量方面也欠缺执行力度。发展低碳经济的定位尚未明晰，没有明确的战略目标，没有与可持续发展的经济、社会、环境全面提升结合起来。此外政府也没有建立起与发展低碳经济相应的完善的组织。上海作为中国的第一大经济城市，作为首批入选“中国低碳城市发展项目”的一线城市，大力发展低碳经济已势在必行。

（一）构建低碳能源体系，倡导节能减排，把上海建成低碳的海上明珠

一是提高清洁能源的比重，针对上海资源状况，降低煤炭在能源利用中的比例，大力提高天然气、石油等相对高效的传统能源。尤其是天然气，不但绿色环保，而且经济实惠。继续做好风能、太阳能、潮汐能、生物质能等可再生能源的开发利用，政府应设立研究和发展高清洁能源的专项课题，给予政策和资金扶持。二是加强传统化石能源的低碳、清洁和高效利用。通过高科技和新技术促进能源的高效、环保利用。唤醒市民的节能意识，建设环保社区。三是提高能源系统的效率，要在发展智能电网、智能天燃气网上走在全国前列，并加大力度推进分布式供能、减少能源在输运途中的损耗。

在宣传和倡导节能减排的环节上，应着重落实工业、建筑、交通三方面。在工业上，推广节能新技术，优化工业用能成分体系，扩大清洁能源的利用。在建筑方面，尤其注重建筑的设计，应充分考虑能源的利用情况。在设计时把清洁能源、可再生能源的使用考虑在内。在施工环节，推广节能新举措，减少浪费，减少能耗。在交通领域，鼓励市民乘坐公共交通工具，减少私家车的利用，从源头减少能耗。在能源的输送方面，合理布局燃气管道和输电网络，提升运输装备技术等级，减少能源的损耗。此外，还应大力推进低碳运输工具的应用，例如电动轿车。

（二）加大政策的扶持力度和资金的投入，实施生态碳汇，让生态文明成为城市的标签

上海的城市化水平较高，低碳资源十分有限。政府要加强对绿地、森林、农田和湿地等可进行生态碳汇的区域的保护，尤其是崇明岛湿地以及市郊的生态保护。在发展的同时而又不以损害生态环境为代价。发展农作物、林地、湿地等碳汇作用通过政策引导鼓励市民可以通过购买碳基金、参与植树造林等绿化活动来增加碳汇，减少碳排放。鼓励碳捕获与存储技术的开发。大力发展绿色经济，积极发展循环经济，研发和推广气候友好技术。

在“十二五”期间，上海市政府应引导各级部门要做好加强市区的绿化工作和保护郊区植被的工作，增加公共绿地面积；加大水污染的治理工作，使生态更加文明。在建设生态文明城市中，应加大政策的扶持力度，鼓励使用低碳能源，构造再循环系统，减少碳排放。

（三）制定和实施生活低碳化的举措，鼓励低碳的生活方式

从实际出发，在市民中大力宣传低碳消费理念，引导城乡居民培育低碳的生活方式、确立低碳理念、转变消费观念。各级政府应当制定城市生活低碳化的政策并大力宣传，倡导可持续的低碳生活方式，将政策机制的设计、宣传、引导教育与居民的自觉运动结合起来。让市民了解碳排放、水污染、温室效应等对环境的危害，戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好。

在居民低碳生活的政策机制设计方面要充分考虑到整个社会的低碳的可持续发展，这不仅取决于很多细微之处，还取决于节能技术、节能产业、节能工程的推进。要充分借助媒介的作用大力宣传发展低碳经济的益处，增强居民对低碳经济的了解和认识，引导居民将节能环保的理念转化到具体的实践上。一是在出行方式上，鼓励公众以公共交通方式出行，戒除以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”、“便利消费”的嗜好；二是在消费的结构上，引导居民购买低碳、环保、绿色、节能、可循环使用的商品，减少污染的排放和资源的消费，鼓励市民节水节电节油，养成关联性环保节能意识；三是在家庭能源的使用方式上，政府应引导家庭购买低能耗高效率的家用器具并给与厂家一定的政策支持。在适当的时候，财政应给予一定的补贴，积极主动推动高能耗器具的更新。

（四）建立和发展低碳经济的实践区和试点区

上海低碳经济的发展，要充分考虑到上海市的实际情况，只有在这个前提下才能设计出适合上海的发展规划。当然在发展规划的制定上也要充分吸收国内外先进的发展理念和经验，吸其精华弃其糟粕，然后为我所用。建议在临港新城、崇明岛、虹桥商务区三个区域先进行试点，积累实践经验，然后逐步推广。这三个试点分别是典型的新城区、生态保护区、高端商务区，这些试点低碳经济的发展必将在上海市起到模范带头作用。

临港新城，即将成为自由贸易区，在这里发展低碳经济起到很好的示范作用。在这里可以大力推进新技术、新工艺、新模式在实践中的利用，并以此为突破口带动整个低碳经济的发展。崇明岛是以生态农业为特色的区域，大量的绿地资源将在整个上海低碳经济的发展过程中起到关键作用。虹桥商务区是以服务经济为特色的区域。结合区域特点，虹桥商务区应大力实施六大低碳工程，探索高度城市化地区和服务业集聚区低碳发展的道路。

在市郊建立低碳经济试点区。相比低碳实践区，低碳试点区可以选择范围比较小的区域，这种区域的产业结构和功能相对来说比较单一，选择这些区域能够增强和突出实施低碳举措的专业性和针对性。针对上海的实际情况，可在嘉定、青浦、宝山等区选择能耗高、污染重、产业聚集的工业园区先进行试点，积累发展低碳经济的实践经验。此外，也可在一些高校和居民社区进行低碳试点。

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（作者单位：上海理工大学管理学院）