基于层次分析法的化工园区评价指标权重研究

周楠楠

（中化环境科技工程有限公司，辽宁 沈阳 110000）

“十三五”期间，我国已跃然成为石油和化工供应大国，大多数化工企业生产能力大幅提升，但由于部分原料供应制约，行业技术水平不高，核心竞争力较世界先进梯队仍有不足，导致产品供应存在结构性短缺。随着国家政策导向，石油和化工行业提质转型迫在眉睫，老旧城区的化工企业陆续关停，搬迁至化工集聚区，企业通过产业集聚效应提高行业技术水平，政府通过设立化工园区增加税收，创造经济增长点。截至2018年，全国已设立不同级别的化工园区 676家，但由于园区选址先天不足、定位不合理、无序扩张、基础设施不完善、管理能力不足，产业布局缺乏正确引导和规划，难以形成上下游产业链，科技创新能力薄弱，不利于提升化工行业技术。

园区管理部门人员数量和专业水平参差不齐，重监管、轻服务，在应急安全、环境保护、节能减排、产业引导、信息化建设等方面的服务能力不足，导致园区管理工作事倍功半。化工行业产品种类繁多，导致生产工艺复杂，易燃易爆物质生产需求量大，还可能应用高温高压装置。企业一旦疏于管理，就可能引发火灾爆炸事故，更有可能在化工园区引发连锁反应，造成大范围的经济损失和人员伤亡[1]，如 2018年11月28日张家口化工厂特大爆炸事故，2019年3月21日天嘉宜化工厂特大爆炸事故等。随着环境风险事件频发，化工园区现存的安全环保问题越来越严峻。

为引导化工园区绿色健康发展，国家陆续出台一系列指导政策，例如工业和信息化部关于促进化工园区规范发展的指导意见，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部、环境保护部联合印发关于加强长江经济带工业绿色发展的指导意见等。但是，针对化工园区评价指标及量化评估的研究相对较少，定性分析已无法满足化工园区规划的需要，建立相对客观量化的指标体系已经成为我国化工园区实现高质量规划的关键。因此，本研究运用层次分析法构建判断矩阵，针对化工园区评价指标及权重进行探索性研究。

1 研究方法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美国运筹学教授T.L.Satty在20世纪70年代提出的决策分析方法，根据决策的性质，将最终的决策目标分解成不同组成因素，并按因素间的相互关系将因素层次化，组成一个层次结构模型，然后按层次分析，最终获得最低层因素对于最高层（总目标）的重要性权值[2]。采用层次分析法解决决策问题时，首先，根据各要素（目标、准则、方案）之间的逻辑关系建立彼此相关的层次系统结构，将复杂的问题简单化；其次，按层级采用两两对比法进行比较和判断，确定最优的解决方案。基于层次分析法，首先构建化工园区评价指标层次结构模型，其次构造准则层和方案层比较判断矩阵，再次计算各单准则下方案层相对排序权重及一致性检验，最后计算目标总相对排序权重及一致性检验。

1.1 层次结构模型建立

通过AHP分析时，先构造一个多级的递阶结构模型[3]。模型最高一层为总目标：化工园区评估综合值（A）。二层设计为方案评价的准则层。研究参考了《化工园区综合评价导则》（GB/T 39217—2020）和《国家生态工业示范园区标准》（HJ 274—2015）的评价指标，按照定性与定量评价相结合的原则，筛选了既可以对化工园区的产业、基础设施和管制形态的发展阶段和水平作出定性判断，又可以对化工园区的发展规模、结构、效率和水平作出定量评价的3个准则，分别为园区规划（B1）、管理水平（B2）、资源环境承载力（B3）。

最低层为方案层。园区规划准则包括规划选址（P1）、产业布局与结构（P2）、经济规模（P3）、基础设施建设（P4）、创新能力（P5）5种方案。管理水平准则包括组织机构（P6）、制度建设（P7）、安全应急能力（P8）、监管手段（P9）、服务效率（P10）5种方案。资源环境承载力准则包括环境质量（P11）、环境管制（P12）、污染强度（P13）、资源利用（P14）4种方案（见图1）。

图1 化工园区评价AHP模型

1.2 构造比较判断矩阵

化工园区评价层次结构模型建立后，首先，方案层中的规划选址（P1）、产业布局与结构（P2）、经济规模（P3）、基础设施建设（P4）、创新能力（P5）使用两两比较的方法，确定相对于准则层中园区规划（B1）的重要性权重。其次，方案层组织机构（P6）、制度建设（P7）、安全应急能力（P8）、监管手段（P9）、服务效率（P10）使用两两比较的方法，确定相对于准则层中管理水平（B2）的重要性权重。最后，方案层环境质量（P11）、环境管制（P12）、污染强度（P13）、资源利用（P14）使用两两比较的方法，确定相对于准则层中资源环境承载力（B3）的重要性权重。aij表示方案层中第i个因素和第j个因素的相对重要性，既可采用1～9及其倒数表示，也可采用2、4、6、8及其倒数表示。如果方案层中第i个因素与第j个因素的重要性比较结果为aij，则方案层中第j个因素与第i个因素的重要性比较结果为1/aij。由αij构成的矩阵被称为比较判断矩阵A=（aij）（见表1）。

表1 两两比较法的标度确定

1.3 各单准则下方案层排序及其一致性检验

园区规划（B1）、管理水平（B2）、资源环境承载力（B3）的准则层分别支配了方案层P1～P5、P6～P10和P11～P14，可以得到3个比较判断矩阵，这是层次分析法的信息基础。为确保比较判断矩阵能够真实反映客观事实，需通过计算求取各准则层下方案层的相对排序权重，并进行一致性检验。研究以和法计算权重，计算步骤如下。

第一步：将判断矩阵的列向量归一化，即：

第二步：将Aij按行求和，即：

第三歩：将W归一化后得到公示：

第四步：得到A的最大特征值，即：

第五步：一致性检验结果通过一致性指标（CI）表征，若n＝1或2，一致性标准值（RI）为0，说明1阶和2阶判断矩阵总是一致的。若n不小于3，一致性比例（CR）小于0.1时，说明比较判断矩阵的一致性可以接受，反之不可以接受。CR的判定公式为CI/RI，RI查表确定。

1.4 目标总排序及其一致性检验

目标总排序反映了AHP模型中园区规划（B1）、管理水平（B2）、资源环境承载力（B3）等准则层对于化工园区评估综合值（A）总目标的相对重要性，其一致性检验步骤如下。

第一步：自上而下逐层计算各层次相对于目标层的重要性排序权向量。

第二步：假设准则层上3个因素相对于总目标的排序权向量：

第三步：方案层有14个因素，分别对应准则层的某个因素（i，j，k）的排序权向量：

第四步：方案层14个因素相对总目标的排序权向量：

第五步：假设方案层为k-1，准则层为k，则第k层各因素两两比较的层次单排序一致性指标如式（12）～（14）所示。当目标总排序的一致性比例CRk＜0.1时，说明化工园区评价AHP模型在方案层水平上整体达到一致性。

2 结果与讨论

给指标赋权是评价过程中的一个重要环节，权重是否合理直接关系到评价的准确性和科学性[4]。沈阳化学工业园规划了基础原材料、化工新材料、高端专用化学品、橡胶加工、制药和涂料6个产业板块，结合园区内48家企业现场排查结果，基于AHP模型得出的评价权重见表2。

表2 园区48家企业AHP模型分析结果

从分析结果可知，评价指标权重从大到小排序依次为规划选址、基础设施建设、环境质量、产业布局与结构、安全应急能力、资源利用、经济规模、污染强度、制度建设、监管手段、环境管制、服务效率、创新能力和组织机构，说明化工园区规划选址尤为重要。生态保护红线、自然保护区、饮用水水源地保护区及上游汇水区、永久基本农田以及其他环境敏感区域内严禁新建化工园区，与辽宁省化工园区认定暂行办法的要求一致。

3 结论

（1）化工园区评价指标主要包括规划选址、基础设施建设、环境质量、产业布局与结构、安全应急能力、资源利用、经济规模、污染强度、制度建设、监管手段、环境管制、服务效率、创新能力和组织机构。

（2）基于AHP构建的化工园区评价指标结构模型一次性比例CR小于0.1，说明比较判断矩阵的一致性可以接受，建模可行。

（3）通过研究确定，化工园区规划选址、基础设施建设、环境质量3个指标权重之和占比超过50%，应在园区总体规划编制阶段予以重视，确保园区内企业危险化学品生产、储存装置与周边环境敏感点保持足够的安全防护距离。