节能减排效用分析与评价研究

科󰀁学󰀁技󰀁术󰀁与󰀁工󰀁程

ScienceTechnologyandEngineering

󰀁󰀁2009󰀁Sci󰀂Tech󰀂Engng󰀂

󰀂9󰀁No󰀂1󰀁Jan.2009󰀁Vol

论󰀁文

数󰀁学

节能减排效用分析与评价研究

李󰀁亮󰀁吴瑞明

(上海交通大学安泰经济与管理学院,上海200052)

摘󰀁要󰀁节能减排是涉及多因素的系统工程,目前常用的考核方法多是对单位GDP能耗和主要污染物排放总量分别考核。针对目前中国节能减排的现状,提出把节能和减排两大任务并入一个系统内进行效用分析和评价。构建包含COD,SO2,单位GDP能耗三个子系统的节能减排系统。并给出了节能减排系统的综合效用模型,提出了一种针对节能减排整个系统的综合评价考核办法。

关键词󰀁节能减排󰀁󰀁效用分析󰀁󰀁评价中图法分类号󰀁N94;󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码󰀁

A

2007年国务院发文

[4]

󰀁󰀁2006年3月14日,十届人大四次会议审议批准了 中国人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要!,正式将单位CDP能耗降低指标和主要污染物减排指标列入经济社会发展的约束性指标。但是,十一五开局之年的各项统计数据不容乐观,主要污染物减排和节能指标纷纷挂起红灯。目前关于节能减排的研究文章多是集中于意义、观点、对策、建议、措施等∀议论#形式的文献,以及具体行业的节能减排的方法和技术。例如,陈好盂

[1]

指出制定合理有效的 单位

GDP能耗统计指标体系实施方案!、 单位GDP能耗监测体系实施方案!、 单位GDP能耗考核体系实施方案!和 主要污染物总量减排统计办法!、 主要污染物总量减排监测办法!、 主要污染物总量减排考核办法!是节能减排工作的首要问题。宋雅琴

[5]

指出节能减排指标的失灵是规划制度本身的问题,建立科学,统一的节能减排评价考核方法和体系有利于节能减排指标的实现。而如何制定科学的评价考核方法和体系,正是我国当前所面临的主要问题。现有的研究文献,较少对节能减排评价考核方法进行研究。当前节能减排的考核标准是在国家两大指标的指导下,对企业或单位分别进行考核,通常是以逐项打分加和为主,各项分数的设置由各省市自行决定。但是,一个企业,部门,地区往往同时存在节能和减排两大任务,那么对不同企业或部门的节能减排工作的综合考核就存在困难。例如,某企业节能指标完成较好,但是减排指标未达标,而另一企业减排指标完成较好,但节能指标未达标。如何对两企业的工作进行综合考核排序[6]

指出,发挥金融经济杠杆的作用,推动和引导

社会各方面加大对节能减排的资金投入,调动市场主体节能减排的积极性,促进节能减排目标的实现。孙仁宏

[2]

指出需要从总体上把握和系统考虑

[3]

构建促进节能减排的税收政策体系。周宏春提

出了几点实现我国节能减排目标的对策和建议。

2008年9月22日收到

国家自然科学基金项目(70671067)、上海教育委员会科研创新项目(09ZS30)

联合资助

第一作者简介:李󰀁亮(1982󰀂),男,汉族,山东青岛人,硕士研究生。研究方向:系统评价与绩效考核评估。E󰀁mai:lliang_l@isjtu.edu.cn。

。2

科󰀁学󰀁技󰀁术󰀁与󰀁工󰀁程

3

3

9卷

如果将节能和减排纳入一个大的系统进行分析,则可以科学,统一的考核、比较各单位、部门和地区的节能减排工作。

中n1=

&n

k=1

(k)

1

,n0=

&

k=1

n0。为了便于叙述,可将

(k)

x,y,t的关系列表(表1)。

表1󰀁

指标体系实测数据(无量纲)表

R1

1)

I(11)x(ti

1)

I(01)y(ti

2)

I(12)x(ti

1󰀁节能减排系统分析

R

R2

(2)

I02)y(ti

(3)

I13)x(ti

R3

3)

I(03)y(ti

1.1󰀁节能减排系统的空间描述

对于节能减排系统内的一切活动,均有人力、未处理污染物、财力和能源的投入,也有已处理污染物、单位GDP能源消耗量的产出。整个社会的节能减排活动是一个动态系统

[7]

t

󰀁󰀁上述实测数据表是节能减排系统在t时段发展状态的一种数字表征,其中数值{xti}与{yti}的关系并不是一一对应的。一种投入可以有多种产出;一种产出也可能是多种投入的结果;多种投入又会对应多种产出;一个子系统的投入可能是另一个子系统的产出;一个子系统的产出也可能是多个子系统的投入等等。因此,采用常规的先建模再求解的思维方式很难奏效,但是我们可以用加权平均的思想将众多的数据映射到空间C上。假定{pi}(i=1,2,%,n1)为投入类指标的权值,{qi}(i=1,2,%,n0)为产出类指标的权值,并且&pi

(k)

i

(k)

(k)

(k)

(k)

(k)

(k)

。因此,我们认为投入,产出

和时间是构成节能减排系统的基本要素。此外,社会生产产出了成果和产品,从而伴随产出了未处理污染物和后续处理过的污染物,以上产出必将影响单位GDP能源消耗量,因此成果和产品作为一个重要因素,制约和影响节能减排系统的投入和产出。

令x表示节能减排系统中的投入量,y表示节能减排系统中的产出量,t表示时间变量,x,y,t共同构成了一个描述节能减排系统发展状态的三维空间。我们记之为C(x,y,t),坐标原点为O,空间坐标轴Ox,的正向表示投入的增加,空间坐标轴Oy的负向表示产出的减少。

目前针对节能减排的考核指标主要是COD,SO2,单位GDP能耗。因此,节能减排系统由这三个子系统组成。在空间C中,节能减排系统中蕴含的COD、SO2、单位GDP能耗子系统相互联系,相互作用,组成一个有形的节能减排系统,每一组时间,投入和产出的有序三元参变量就对应于节能减排系统中的一点,在此称之为节能减排系统的状态点1.2󰀁节能减排系统的前沿面

设R{R1,R2,R3}为给定的节能减排系统的综合指标体系,其中R1,R2,R3分别对应COD子系统(S1),SO2子系统(S2),单位GDP能耗子系统(S3)的评价指标集,I1,I0分别表示Sk的投入类指标和产出类指标,即Rk=I1∃I0(k=1,2,3),并且令n1,n0分别表示I1,I0中的指标个数。记X

(k)(k)

(k)

(k)

(k)(k)

(k)

(k)

(k)

(k)

(k)

[8]

+

&

i

qi

(k)

=

1(k=1,2,3)。令

xk(t)=yk(t)=

&

ii

pixti/&pi

(k)

(k)

i

(k)

i

(k)

&qyti/&qi

(k)

i

(1)

(k)

式(1)是系统Sk(k=1,2,3)的多维统计数据到空间C上的一种映射关系,如图1所示,图1中状态点Bk(t)的坐标为(xk(t),yk(t),t)(k=1,2,3)。当时段t=0,1,2,%不断变化时,连接各时段相应状态点Bk(t)而形成的多棱柱面就是所谓的节能减排系统前沿面。例如图2即给出了一个3个时段的系统对应状态点连接而成的节能减排系统前沿面,影响这个前沿面形式精度的主要因素是指标体系设置的全面性和实测数据统计的准确性。

。

=(xt1,xt2,%,xtn(k)),Y1

(k)(k)(k)

=(yt1,yt2,%

图1󰀁系统Sk在t时段的状态点描述示意图(k)(k)

ytn0(k))为t时段关于指标体系R的两组实测数据,其

1期李󰀁亮,等:节能减排效用分析与评价研究󰀁

3

󰀁󰀁(k=1,2,3)

我们认为社会生产所产出的产品和成果对社会产生了正效用,而污染物的排放和单位GDP能耗增加则对社会产生了负效用,两者加和即为总效用。因此节能减排系统的目标就是使总效用最大。

(2)式中bk(t)=yk(t)/xk(t)表示时段t [T0,T1]时子系统Sk(k=1,2,3)的宏观效用,随时,2,3)的宏间增加而减小;bk(t)为子系统Sk(k=1

观效用的均值;l(t)为控制参数,它是各个节能减排子系统的瓶颈,影响了节能减排系统的投入和产

图2󰀁

系统协调前沿面示意图

出;zk(t)为社会生产的正效用。

由式(2)可以看出,首先,在国家约束性指标的要求下,节能减排系统的是三个子系统的产生的效用在时域[T0,T1]内是持续减少的,其次,由于三个子系统自身的限制使得效用只能在一定范围之内波动。当出现以下情况之一时,可以判定节能减排系统处于不稳定状态。

(1)b(t))󰀂(󰀂>0为给定的实数);(2)bk(t)-bk(t-1))0(k=1,2,3);(3)[bk(t)-bk(t)])lk(t)(k=1,2,3)。2.2󰀁节能减排系统的综合评价考核方法

通过此模型,可以考核各单位、部门和地区的节能减排系统是否处于稳定状态,若处于不稳定状态,则其肯定难以完成两大指标。并可以通过以下方法对两个指标进行综合考核确定各指标权值,设定参数。

(2)计算系统的t时刻的理论最优产出量。(3)比较实际产出量和最优产出量得到现有系统下,最优产出完成率,因已对实测数据进行了无量纲处理,所以对三个子系统进行加和,

(4)对各节能减排系统进行综合排序。因此,通过此系统模型,我们可以评价节能减排系统是否处于稳定状态,投入产出是否达到最优。在已知投入产出的情况下对于各个节能减排

(2)

系统进行综合排序。

[10]

2

我们可以通过对图1和图2直观的分析得出以下结论。

(1)状态点Bk(t)(k=1,2,3)的坐标值反映了

节能减排系统中,COD,SO2,单位GDP能耗的宏观效益情况;

(2)当一个节能减排系统处在稳定状态的时候,状态点B1(t),B2(t),B3(t)三者之间的相对距离之比不会太大,否则说明整个节能减排系统是不稳定的。

(3)从前沿面的变化可以得出节能减排系统的形象概念,即状态点由集中向分散变化时,表示节能减排系统向差的方向变化,反之,由分散向集中变化时,则是向好的方向转变。由此进一步分析还可给出三个子系统的变化方向

[9]

。

。

2󰀁节能减排系统的效用模型及评价考核方法

2.1󰀁节能减排系统的效用模型

基于上述系统分析,我们提出了以下节能减排系统的系统模型:maxb(t)=

z(󰀁)-&[b(󰀁)-b(󰀁-1)]d󰀁∋Tk

k

0(1)建立节能减排系统模型,建立指标体系和

T1

3

k=1

bk(t)-bk(t-1)(0[bk(t)-bk(t)](lk(t)s..t[bk(t)-bk(t)](lk(t)bk(t))0bk(t-1))0

22

4

科󰀁学󰀁技󰀁术󰀁与󰀁工󰀁程9卷

3󰀁结语

我国当前面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾。目前我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限,为了实现经济增长可持续,缓解巨大的环境压力,必须以环境友好的方式推动经济增长。节能减排就是要从源头预防污染产生,最有效地减少资源消耗,不排放废弃物,从而真正解决当代中国的发展困境。科学的节能减排指标体系、准确的节能减排监测体系和严格的节能减排考核体系是实现节能减排目标的有力保障。

关于节能减排考核体系的研究,目前多限于广泛的定性论述,定量研究成果尚不多见。本文初步探讨了如何定量的描述节能减排系统,并提出节能减排效用模型以及综合评价考核方法,希望为以后进一步的研究打下基础。

63󰀂64

参󰀁考󰀁文󰀁献

1󰀁陈好盂.金融支持节能减排问题探讨.中国金融,2007;(22):

2󰀁孙仁宏.健全和完善促进节能减排的税收政策体系.中国税务,

2007;(11):25󰀂26

3󰀁周宏春.对我国节能减排指标的经济学分析.理论前沿,2007;

(16):16󰀂20

4󰀁国发(2007)36号,国务院批转节能减排统计监测及考核实施方案和办法的通知.

5󰀁宋雅琴.∀十一五规划#开局节能、减排指标∀失灵#的制度分析.中国软科学,2007;(9):25󰀂32

6󰀁齐建国.中国经济高速增长与节能减排目标分析.财贸经济,

2007;(10):3󰀂9

7󰀁颜文涛.城市生态系统健康属性综合评价模型及应用研究.系统工程理论与实践,2007;27(8):137󰀂143

8󰀁何建坤,陈文颖.温室气体减排项目评价方法研究.环境科学研究,1999;12(2):24󰀂27

9󰀁刘书俊.环境库兹涅茨曲线与节能减排.环境保护,2007;(12),

31󰀂32

10󰀁郑󰀁淮.对我国未来减排温室气体的评价模型及应用.数量经济技术经济研究,2007;(10):81󰀂85

StudyonUtilityAnalysisandEvaluationofEnergy󰀁savingand

PollutantEmissionReduction

LILiang,WURui󰀁ming

(AntaiCollegeofEconomics&Management,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200052,P.R.China)

[Abstract]󰀁Energy󰀁saving&pollutantemissionreductionisasystematicprojectinvolvingmultiplefactors.ThegeneralmethodsaretoassessunitGDPenergyconsumptionandemissionsofmajorpollutantsrespectively.Accord󰀁ingtothestatusquoofenergy󰀁saving&pollutantemissionreduction,thepaperproposestomergeenergy󰀁savingtargetandemissionreductiontargetintotheonesystemandtoanalyzethesystem.Thesystemincludesthreesub󰀁systems,CODsystem,SO2system,unitGDPenergyconsumptionsystem.Thepaperproposesautilityanalysismodelandacomprehensiveevaluationassessmentmethodfortheenergy󰀁saving&pollutantemissionreductionsys󰀁tem.

[Keywords]󰀁energy󰀁saving&pollutantemissionreduction󰀁󰀁utilityanalysis󰀁󰀁evaluation