基于熵權(quán)-層次分析法的中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價

李俊杰，程婉靜，梁媚，嚴曉輝，楊靖東，張岳玲，馮連勇，田亞峻，謝克昌，6，7

（1中國礦業(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中國石油大學(xué)（北京）經(jīng)濟管理學(xué)院，北京102249；4國家能源集團，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)教育部重點實驗室，山西太原030024）

中國擁有相對豐富的煤炭資源，2017 年煤炭剩余技術(shù)可采儲量占化石能源總剩余技術(shù)可采儲量的93%以上。同時，煤炭是中國一次能源的主體，2017 年煤炭生產(chǎn)與消費分別占全國一次能源生產(chǎn)和消費總量的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對進口油氣能源的依賴，在能源安全方面具有十分重要的戰(zhàn)略意義。近10年來，國內(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)。中國煤炭資源與水資源逆向分布，14 大煤炭基地中有11個分布于干旱、半干旱地區(qū)[2]。現(xiàn)代煤化工示范項目大多依托于大型煤炭基地而建，面臨用水困難、水權(quán)競爭激烈的局面。同時，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]。中國承諾的2030 年碳減排目標(biāo)對現(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，非常有必要對中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性進行綜合評估，為制定發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。

指標(biāo)和指數(shù)能夠簡化、量化、分析和溝通復(fù)雜的統(tǒng)計信息，是向決策者和公眾傳播可持續(xù)發(fā)展問題的重要工具[4]，廣泛應(yīng)用于能源領(lǐng)域的可持續(xù)性評價。國際原子能機構(gòu)提出了一個由30 個指標(biāo)組成，涉及社會、經(jīng)濟和環(huán)境這3個方面的能源可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系[5]。世界銀行開發(fā)了一套可持續(xù)能源監(jiān)管指標(biāo)，對可持續(xù)能源政策的質(zhì)量進行評級，以鼓勵各個國家實施更有效的政策[6]。

有許多學(xué)者針對能源領(lǐng)域中的具體行業(yè)進行可持續(xù)性評估。Elhuni 等[7]建立了一套基于經(jīng)濟、環(huán)境、社會要素的評價油氣行業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)指標(biāo)體系，并運用層次分析法對14 個指標(biāo)的重要性進行了排序。Kopacz等[8]提出了一個涵蓋24個指標(biāo)的綜合評價模型來評估波蘭采煤行業(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)境與社會可持續(xù)性方面的各項指標(biāo)呈下降趨勢。Hasheminasab 等[9]開發(fā)了一個針對煉油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展評價框架，并通過實證研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素對煉油行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展影響最大，尤其是溫室氣體排放。

對于現(xiàn)代煤化工行業(yè)而言，可持續(xù)性評價是相對不足的。雖然國家出臺了《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)展提供具有實操性的指導(dǎo)。

本文基于以上研究空白，提出并構(gòu)建中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系，對煤直接液化、煤間接液化、甲醇制汽油等9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線分別進行可持續(xù)性評估，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 評價體系

1.1 評價對象

圖1 中國現(xiàn)代煤化工主要技術(shù)路線

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給出了中國已實現(xiàn)工業(yè)化的現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線，煤制液體燃料技術(shù)路線包括煤直接液化、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)路線主要指煤制天然氣，煤制化學(xué)品技術(shù)路線包括煤制烯烴、煤制芳烴和煤制乙二醇。截至2017年底，這9種技術(shù)路線的工業(yè)化產(chǎn)能分別達到108萬噸、685萬噸、150萬噸、463萬噸、1100萬噸、51億立方米、1280萬噸、47萬噸和288萬噸。

本文統(tǒng)計了中國現(xiàn)代煤化工計劃項目（包括在建項目和規(guī)劃項目）的產(chǎn)能與區(qū)域分布，如圖2所示。多個省區(qū)計劃部署煤制甲醇燃料、煤制天然氣和煤制烯烴項目，總規(guī)模分別達到1400 萬噸、3650 億立方米和3385 萬噸。煤直接液化、煤制芳烴的計劃產(chǎn)能分別為390 萬噸和220 萬噸，區(qū)域集中度較高。煤間接液化與中低溫煤焦油加氫的計劃項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劃規(guī)模為全國之最，這4種技術(shù)路線將分別新增產(chǎn)能1960萬噸、1665萬噸、865萬噸和1825 萬噸?？傮w而言，隨著工業(yè)化規(guī)模的不斷增長，以上9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線發(fā)展的可持續(xù)性更加值得關(guān)注。

1.2 評價指標(biāo)

傳統(tǒng)的可持續(xù)性評價主要涉及環(huán)境、經(jīng)濟以及社會方面?，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)性評價的要素[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]，采用文獻調(diào)研與專家咨詢相結(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)建中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系。

圖2 中國現(xiàn)代煤化工計劃項目的區(qū)域分布

1.2.1 環(huán)境指標(biāo)

近年來，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)最主要的貢獻者；在氣體污染物排放方面，由于化工生產(chǎn)過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，將這兩個指標(biāo)也歸為需要考察的環(huán)境指標(biāo)。

1.2.2 經(jīng)濟指標(biāo)

現(xiàn)代煤化工屬于典型的高投資行業(yè)，單個示范項目投資動輒數(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]。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品主要面臨石油制產(chǎn)品的競爭，其利潤受油價波動影響。當(dāng)油價上漲時，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品具有良好的競爭力，利潤水平普遍高于石油制產(chǎn)品[16]。據(jù)美國能源署預(yù)測，至2050年油價將呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢[17]，因此未來現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品將具有一定的利潤增長潛力，這也是投資者非?？粗氐囊稽c。借鑒發(fā)達國家的發(fā)展經(jīng)驗，考慮到碳排放權(quán)交易范圍的擴大，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的利潤將面臨下滑的局面[18]。不同現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品對碳稅或碳交易的敏感程度也值得關(guān)注。此外，未來產(chǎn)品需求潛力較大的技術(shù)路線更能吸引投資，促進產(chǎn)值增長[19]。因此，投資效率、資產(chǎn)利用率、利潤、利潤增長潛力、利潤對碳交易或碳稅的可承受度以及市場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)濟指標(biāo)。

1.2.3 社會指標(biāo)

社會的可持續(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)勢必會影響當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钯|(zhì)量，引起諸多社會問題。同時，《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)代煤化工示范項目向老、少、邊、窮地區(qū)傾斜。經(jīng)濟發(fā)展越弱的地區(qū)越應(yīng)當(dāng)布局現(xiàn)代煤化工項目以支持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。此外，不同煤化工產(chǎn)品的對外貿(mào)易依存度有所不同。從供應(yīng)安全的角度考慮，產(chǎn)品對外依存度越高，越需要部署更多項目以滿足社會需求。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)濟實力以及產(chǎn)品對外依存度來量化影響現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的社會因素。

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、中試到示范的一系列工業(yè)化過程，逐漸向成熟的方向發(fā)展?！睹禾可罴庸ぎa(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》提出，以技術(shù)發(fā)展進程確定發(fā)展節(jié)奏，成熟一個，建設(shè)一個。同時，國家長期堅持重大技術(shù)自主化的政策導(dǎo)向，并依托工程推動國產(chǎn)技術(shù)使用。因此，關(guān)鍵技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線的發(fā)展更能得到國家支持。此外，現(xiàn)代煤化工技術(shù)發(fā)展?jié)摿σ彩侵档藐P(guān)注的問題。從國家層面來看，相關(guān)政策重點扶持的現(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)展的第一動力[10]，創(chuàng)新能力強的技術(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、社會和技術(shù)方面的指標(biāo)，構(gòu)建中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標(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 評價模型與數(shù)據(jù)

2.1 指標(biāo)計算

2.1.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)來源與量化

由于現(xiàn)代煤化工行業(yè)實現(xiàn)工業(yè)化不久，無法獲得較長的時間序列數(shù)據(jù)，因此本研究采用2017 年截面數(shù)據(jù)來評價9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線發(fā)展的可持續(xù)性。針對官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)不健全的情況，本研究通過多種渠道進行數(shù)據(jù)收集。大部分數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計局、中國工程院等權(quán)威機構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計和研究數(shù)據(jù)，以及國務(wù)院、國家發(fā)改委等政府部門發(fā)布的政策數(shù)據(jù)。此外，還通過實地考察具有代表性的現(xiàn)代煤化工企業(yè)（如國家能源集團、陜煤化集團等）獲得一手生產(chǎn)數(shù)據(jù)。表1給出了各項指標(biāo)的量化方法和數(shù)據(jù)來源。

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 中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重計算

由各類指標(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，該方法依靠專家評估確定指標(biāo)權(quán)重，相對較為主觀，研究結(jié)果受專家知識水平的影響較大。為解決該問題，有研究[33-34]將熵權(quán)法引入指標(biāo)權(quán)重的判斷過程。相對于傳統(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，通過計算指標(biāo)的信息熵來量化指標(biāo)相對變化程度對系統(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，說明該指標(biāo)提供的信息量越多。

首先，計算第j個指標(biāo)中第i個評價對象的比例Yij，見式(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)上進行定性和定量分析，通過專家的判斷，建立指標(biāo)之間相對偏好的矩陣，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為對象邀請8位專家（來自于中國工程院、國家能源集團以及清華大學(xué)的2 位教授、3 位高級工程師以及3 位副教授）進行偏好評估，共收獲40個偏好矩陣。

首先，對每個矩陣進行一致性檢驗，通過式(6)計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。通過計算一致性比率（CR）來檢驗兩兩比較的一致性，如式(7)所示。

式中，RI為平均隨機一致性指標(biāo)，取值如表2所示[32]。當(dāng)一致性比率小于0.1 時，認為權(quán)重評估是合理的。

接著，通過式(8)計算第i 位專家評估的第j 個指標(biāo)的權(quán)重αij。

表1 指標(biāo)量化方法與數(shù)據(jù)來源

表2 平均隨機一致性指標(biāo)取值

式中，Cij為第i位專家評估的第j個指標(biāo)對應(yīng)的C級的權(quán)重；Bij為第i位專家評估的第j個指標(biāo)對應(yīng)的B級的權(quán)重。

最后，通過式(9)計算專家評估的第j 個指標(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，計算基于熵權(quán)-層次分析法的組合權(quán)重βj，如式(10)所示。

計算第i 個評價對象的綜合指標(biāo)Si，如式(11)所示。

經(jīng)過計算得到的指標(biāo)權(quán)重的結(jié)果如圖4 所示。根據(jù)AHP 的判斷，專家普遍認為經(jīng)濟和環(huán)境指標(biāo)較為重要，權(quán)重值分別達到0.35 和0.26。而從EWM 的結(jié)果來看，社會指標(biāo)的重要性比較突出，權(quán)重值達到0.35，環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重值最低，僅為0.16。EWM-AHP 的4 個方面的指標(biāo)重要性排序由高到低依次為經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境和社會，權(quán)重值分別為0.36、0.27、0.19和0.18。

圖4 中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)權(quán)重

對比分析3 種方法得到的權(quán)重結(jié)果可知，EWM 得到的社會指標(biāo)權(quán)重較高。這是因為C18 指標(biāo)的變異程度相對其他指標(biāo)非常突出，整體拉升了社會指標(biāo)的權(quán)重，從實際情況來看其權(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)進步也會提升工藝過程的節(jié)能減排效果，進而促進環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)性。這些都說明了EWM-AHP 方法在兼顧客觀因素與主觀因素的獨特優(yōu)勢。

3 結(jié)果與討論

3.1 9種技術(shù)路線可持續(xù)發(fā)展評價

每種技術(shù)路線在環(huán)境、經(jīng)濟、社會和技術(shù)方面的可持續(xù)性表現(xiàn)不一，皆存在相對的優(yōu)勢和劣勢。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)濟可持續(xù)性方面表現(xiàn)最佳，煤制天然氣在區(qū)域的社會可持續(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)路線的環(huán)境、經(jīng)濟、社會和技術(shù)可持續(xù)性評價結(jié)果

從分類指標(biāo)來看，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遠低于其他技術(shù)路線，其環(huán)境可持續(xù)性評價值最高，表明該技術(shù)路線對環(huán)境相對友好。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)性評價值都在0.7以上。而甲醇制汽油以及煤制化學(xué)品技術(shù)路線由于工藝鏈較長且復(fù)雜，新鮮水、原料煤和燃料煤用量都較大，同時產(chǎn)生了較高水平的氣體污染物排放，因此其可持續(xù)性評價值較低。

在經(jīng)濟方面，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，萬噸產(chǎn)能僅投資0.31億元；煤制烯烴的利潤和增長潛力最大，分別達到3310 元/噸和2029元/噸；煤直接液化的投資利用率高達90%。因此，這些技術(shù)路線的經(jīng)濟可持續(xù)性評價值較高，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)濟可持續(xù)性評價值都在0.3 左右。這是由于煤制乙二醇的市場需求潛力相比其他技術(shù)路線較小；甲醇制汽油的投資效率較低，萬噸產(chǎn)能投資高達2.58億元；煤制天然氣的投資效率最低，且對碳稅的敏感度最高。

在社會方面，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，說明這3 種技術(shù)路線主要布局在環(huán)境容量較大的地區(qū)，發(fā)展空間相對富裕。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)性評價值表現(xiàn)優(yōu)秀。這是由于該技術(shù)路線的技術(shù)自主化率高達100%，且政府扶持力度和創(chuàng)新能力皆為最強。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。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)性評價值較低。

圖6 9種技術(shù)路線的綜合可持續(xù)性評價結(jié)果

9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線的可持續(xù)發(fā)展綜合評價結(jié)果如圖6所示。對比發(fā)現(xiàn)，煤制液體和氣體燃料技術(shù)路線的可持續(xù)發(fā)展綜合評價水平普遍高于煤制化學(xué)品技術(shù)路線。其中，煤間接液化的綜合表現(xiàn)最優(yōu)，可持續(xù)發(fā)展綜合評價值達到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)性綜合評價值分別為0.61、0.59和0.58，表明這些技術(shù)路線的可持續(xù)性較好，應(yīng)當(dāng)鼓勵積極發(fā)展。而甲醇制汽油和煤制乙二醇的綜合可持續(xù)性評價值不足0.3，這是由于這兩種技術(shù)路線與其他技術(shù)路線相比在各方面表現(xiàn)都較差。因此，應(yīng)當(dāng)以更加謹慎的態(tài)度發(fā)展和布局這些技術(shù)路線。煤制烯烴的可持續(xù)綜合評價值達到0.51，遠高于同為煤制化學(xué)品技術(shù)路線的煤制芳烴和煤制乙二醇，這是因為煤制烯烴的經(jīng)濟和技術(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)展評價

為了識別更加適合現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的區(qū)域，本研究評估了區(qū)域性資源環(huán)境承載能力以及經(jīng)濟實力的綜合表現(xiàn)，如圖7 所示。結(jié)果表明，內(nèi)蒙古、山西、陜西等省區(qū)雖然水資源相對匱乏，但由于煤炭資源十分豐富且經(jīng)濟相對不發(fā)達，因此其綜合可持續(xù)性評價值最高。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)象嚴重，環(huán)境容量十分有限，若大規(guī)模部署示范項目，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)展評估以及煤炭消耗預(yù)測

目前區(qū)域性現(xiàn)代煤化工項目計劃規(guī)模與綜合可持續(xù)性評價結(jié)果存在一定的不一致性。這是由于大多數(shù)示范項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源僅占全國的3.5%左右，而計劃項目規(guī)模（按煤耗計）卻占到全國的19.6%。河北基本已無水資源容量和環(huán)境容量，但計劃項目的煤耗卻超過4000 萬噸。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)卻相對缺乏現(xiàn)代煤化工項目的布局。國家已開始著眼于科學(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)），以促進當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。正在建設(shè)的蒙華鐵路打通了“北煤南運”的戰(zhàn)略通道，煤炭資源可由內(nèi)蒙古等產(chǎn)地運至華中地區(qū)，年運載煤炭能力達到2億噸，從理論上講鐵路線輻射范圍內(nèi)的省區(qū)具有發(fā)展千萬噸級規(guī)模的現(xiàn)代煤化工項目的潛力。

4 結(jié)論與建議

本文在綜合考慮了環(huán)境、經(jīng)濟、社會、技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了基于EWM-AHP 模型的中國現(xiàn)代煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標(biāo)體系，對中國已實現(xiàn)工業(yè)化的9種現(xiàn)代煤化工技術(shù)路線進行了可持續(xù)性的綜合評價，主要結(jié)論如下。

（1）對比9種技術(shù)路線，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)展綜合評價最好。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)域性社會可持續(xù)性特征。對于這些技術(shù)路線，鼓勵通過科學(xué)布局推進其高質(zhì)量發(fā)展，以緩解中國油氣能源對外依存度過高的問題。而甲醇制汽油和煤制芳烴的可持續(xù)發(fā)展綜合評價較差，需以更謹慎的態(tài)度布局與發(fā)展。

（2）對于現(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，布局示范項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，國家布局現(xiàn)代煤化工項目時可加強對當(dāng)?shù)厮Y源、環(huán)境容量等因素的綜合考慮，實現(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現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。同時，重點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)部門應(yīng)引導(dǎo)推進能源市場化改革，并制定相關(guān)保障性經(jīng)濟和金融政策，以提高煤制天然氣等技術(shù)路線的經(jīng)濟性與競爭力。此外，要統(tǒng)籌地區(qū)各種資源、環(huán)境容量、市場需求等因素，科學(xué)布局示范項目，整體促進現(xiàn)代煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。最后，應(yīng)大力加強顛覆性工藝技術(shù)創(chuàng)新，大力推進大型煤汽化爐、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，從而通過技術(shù)進步保障可持續(xù)發(fā)展。

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