新能源城市評價指標體系的構建與研究

趙振宇，戴賽嵐，郭潤凡

(華北電力大學 經濟與管理學院，新能源電力與低碳發(fā)展研究北京市重點實驗室，北京 102206)

0 引 言

近年來新能源在中國發(fā)展迅猛，“新能源示范城市”也被列入《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014年-2020年)》的重點項目[1]。與低碳城市相比，中國的學者對新能源城市的研究尚處于起步階段[2]，甚至新能源城市的概念和內涵都不清晰，處于摸索和起步發(fā)展階段。

目前，國內外頒布的與新能源城市有關聯的指標體系主要有：1996年聯合國可持續(xù)發(fā)展委員會等提出的CSD可持續(xù)發(fā)展指標體系，主要分為驅使力指標、狀態(tài)指標及響應指標[3]；世界銀行設計開發(fā)了一套衡量可持續(xù)發(fā)展的指標體系，主要是通過計算國家財富的真實存量來進行評估[4]；2012年中國國家能源局發(fā)布了以新能源利用量指標、分類新能源利用指標及組織管理和激勵政策指標為一級指標的“新能源示范城市”評價指標體系[5]。除此之外，許多學者也在城市新能源發(fā)展、低碳城市、產業(yè)園區(qū)的評價指標方面進行了研究。付允等[6]提出了低碳城市的5大支撐體系,即產業(yè)結構體系、基礎設施體系、消費支撐體系、政策制度體系和技術支撐體系；辛玲等[7]在分析低碳城市的內涵及特點基礎上，從經濟低碳化、基礎設施低碳化、生活方式低碳化、低碳技術發(fā)展、低碳制度完善度和生態(tài)環(huán)境優(yōu)良等6個方面構建一個比較全面有效的低碳城市評價指標體系；王晶晶[8]將評價對象聚焦于產業(yè)園區(qū)，從園區(qū)管理與保障機制、規(guī)劃布局與土地利用、資源利用與溫室氣體管理、循環(huán)經濟與環(huán)境保護等4個方面進行低碳評估。

然而，現有的研究提出的評價體系很多處于理論研究階段，指標計量方法不足，相當一部分數據當前無法采集，研究的普適性較弱，而且大多數研究的對象是低碳城市，新能源與城市要素結合的研究成果較少。為了推動中國新能源城市的發(fā)展，發(fā)揮城市示范效應，促進城市內新能源規(guī)?；l(fā)展，建立一套科學全面的新能源城市指標體系具有理論和現實意義。

1 新能源城市評價指標體系的構建

選擇評價指標時應遵循統(tǒng)計學中指標選取的系統(tǒng)性、科學性、可比性和可行性的一般原則[9]。通過對現有新能源城市相關指標體系的比較研究，結合新能源城市的特點及建設目標，在已有研究成果基礎上選取新能源城市評價指標，本文提出更具科學性、針對性、可操作性和普適性的新能源城市評價指標體系，包括新能源開發(fā)情況、新能源利用情況及新能源發(fā)展環(huán)境3項分類指標，具體指標如表1所示。

表1 新能源城市評價指標體系

1.1 新能源開發(fā)情況(A)

新能源開發(fā)情況指一個地區(qū)(市)的新能源資源開發(fā)的程度，具體分為新能源開發(fā)現狀(A1)、新能源開發(fā)的經濟效益與環(huán)保效益(A2)兩個方面。

1.1.1 新能源開發(fā)現狀(A1)

非化石能源占一次能源消費比重(A11)：體現了一次能源消費結構從傳統(tǒng)化石能源向非化石能源轉變的程度，用以評價一個城市(或地區(qū))能源清潔利用、低碳發(fā)展程度。

電能占終端能源消費比重(A12)：體現了電能替代煤炭、石油、天然氣等其他能源的程度，用以衡量一個城市(或地區(qū))終端能源消費結構和電氣化程度。

新能源發(fā)電量占比(A13)：體現新能源在發(fā)電結構中的重要程度，用以評價一個城市(或地區(qū))風能、太陽能等新能源開發(fā)利用水平。

1.1.2 新能源開發(fā)的經濟效益與環(huán)保效益(A2)

新能源產業(yè)經濟貢獻率(A21)：即新能源產業(yè)產值與地區(qū)生產總值之比，其值越大，表明經濟效果越好，可以方便而直觀地表示地區(qū)新能源行業(yè)開發(fā)的經濟性。

單位產值能耗降低率(A22)：反映能源消費水平和節(jié)能降耗狀況的主要指標，體現了一個城市(或地區(qū))經濟活動對能源利用程度的變化程度，反映經濟結構和能源利用效率。

1.2 新能源利用情況(B)

新能源利用情況考查一個地區(qū)(城市)新能源的消費情況，通過新能源消費比重指標衡量新能源消費在能源消費總量中的比例，具體指標包括：新能源利用總量(B1)、新能源利用效率(B2)、新能源電力消納能力(B3)及新能源推廣度(B4)。

1.2.1 新能源利用總量(B1)

新能源消費比重(B11)：新能源消費比重是衡量一個城市(地區(qū))新能源推廣應用程度的綜合指標，它通過比較規(guī)劃期內該城市新能源消費量與地區(qū)能源消費總量，用以反映該城市新能源利用情況。

1.2.2 新能源利用效率(B2)

新能源利用效率指在一個地區(qū)(城市)經濟發(fā)展過程中，新能源在其中起到的推動作用，主要通過單位GDP新能源消費量(B21)指標體現。

1.2.3 新能源電力消納能力(B3)

新能源電力消納能力受電源結構、電網輸送能力、負荷特性和新能源特性等因素影響，新能源消納問題逐漸凸顯，新能源消納能力成為是否規(guī)劃發(fā)展新能源的重要指標。新能源電力消納能力考慮一個城市(地區(qū))棄風和棄光問題，包括兩項指標：風電棄風率(B31)和光伏棄光率(B32)，并綜合全國風電及光伏裝機規(guī)模進行指標賦權。

1.2.4 新能源推廣度(B4)

綠色建筑覆蓋率(B41)：該指標體現一個城市(或地區(qū))的綠色建筑推廣應用程度，是推進城市建筑節(jié)能降耗、綠色發(fā)展的重要指標。

新能源動力交通規(guī)模(B42)：以新能源動力汽車保有量為考查指標，包括地區(qū)(市)內保有的所有公共汽車及私家汽車等。

新能源農業(yè)規(guī)模(B43)：將太陽能、風能等新能源廣泛應用到現代農業(yè)種植、養(yǎng)殖、灌溉、病蟲害防治以及農業(yè)機械動力提供等領域的一種新型農業(yè)，包括光伏農業(yè)大棚、漁光互補等項目。

新能源綜合能源工業(yè)產業(yè)利用系統(tǒng)規(guī)模(B44)：考查地區(qū)(市)內是否有工業(yè)產業(yè)園區(qū)應用新能源綜合能源系統(tǒng)。

1.3 新能源發(fā)展環(huán)境(C)

新能源發(fā)展環(huán)境(C)是考查地區(qū)新能源發(fā)展的新能源發(fā)展政策環(huán)境(C1)、新能源發(fā)展技術環(huán)境(C2)及新能源發(fā)展產業(yè)環(huán)境(C3)。

1.3.1 新能源發(fā)展政策環(huán)境(C1)

新能源資源的開發(fā)在很大程度上受該地區(qū)政策的影響，有力的政策環(huán)境有利于推動新能源資源的開發(fā)及投資。在新能源行業(yè)政策分析上，可將政策劃分為準入規(guī)則、政策規(guī)劃目標、平臺建設、政府補貼、稅收激勵等類別，通過對新能源發(fā)展政策支持度(C11)指標評分進行衡量。

1.3.2 新能源發(fā)展技術環(huán)境(C2)

新能源科研投入比重(C21)：通過統(tǒng)計年度內城市實際用于能源領域基礎研究、應用研究和試驗發(fā)展的經費支出與城市地區(qū)生產總值(GDP)的比重計算當地新能源行業(yè)的科研投入比。

1.3.3 新能源發(fā)展產業(yè)環(huán)境(C3)

良好的產業(yè)環(huán)境能夠發(fā)揮地區(qū)要素作用，促進當地新能源企業(yè)間良性競爭，利于新能源行業(yè)的擴大。新能源發(fā)展產業(yè)環(huán)境可通過新能源企業(yè)規(guī)模占比(C31)指標衡量。

2 新能源城市評價關鍵指標篩選

為更加高效、快捷地考查新能源在各城市的推廣應用程度，為新能源城市開發(fā)建設提供發(fā)展目標、科學導向和評判依據，在所建新能源城市指標評價體系基礎上，基于粗糙集理論進行關鍵指標篩選，刪除掉影響較小的指標，最終選擇非化石能源占一次能源消費比重(A11)、電能占終端能源消費比重(A12)、新能源發(fā)電量占比(A13)、新能源產業(yè)經濟貢獻率(A21)、單位產值能耗下降率(A22)、新能源消費比重(B11)、綠色建筑覆蓋率(B41)及新能源發(fā)展政策支持度(C11)作為該指標體系的關鍵指標，各指標計算如表2所示。

表2 新能源城市評價關鍵指標

其中，新能源發(fā)展政策支持度采用0～1打分制，打分規(guī)則如下：1)缺乏針對新能源開發(fā)的支持政策，0.2分；2)已出臺部分新能源發(fā)展支持政策，但政策未成體系、覆蓋度小、落實度低、未產生積極影響，0.4分；3)在準入規(guī)則、政策規(guī)劃目標、平臺建設、政府補貼、稅收激勵等方面均有政策支持，政策體系較完善、但落實度較低、影響一般，0.6分；4)在準入規(guī)則、政策規(guī)劃目標、平臺建設、政府補貼、稅收激勵等方面均有政策支持，政策體系較為完善、落實度較高、影響較好，0.8分；5)在準入規(guī)則、政策規(guī)劃目標、平臺建設、政府補貼、稅收激勵等方面均有政策支持，政策體系完善、落實度高、影響顯著，1分。

3 基于AHP-TOPSIS的新能源城市綜合評價

3.1 AHP-TOPSIS法基本原理

AHP-TOPSIS法是層次分析法和逼近理想解排序法的結合，通過AHP法來對各個指標進行賦權，再通過評判對象與正理想解和負理想解之間的相對距離對評判對象進行排序[10]，其計算過程如下：

3.1.1 建立初始評價矩陣及其標準化

假設現存在m組樣本，則有樣本組A={A1,A2,…,Am}，各方案指標數為n，則對應指標組為X={X1,X2,…,Xn}，因此得到評價指標Xij(i∈[1,m],j∈[1,n])，則初始評價矩陣矩陣如下：

若各評價指標量綱不同，則采用Z-Score法對各指標進行無量綱化處理，逆指標需要進行正負號對調。

3.1.2 構造加權標準化矩陣

根據AHP法所確定的組合權重，對標準化處理的初評矩陣賦權，可得加權標準化矩陣：

3.1.3 確定正負理想解

在逆指標完成正向化處理的前提下，得到正理想解和負理想解分別為

3.1.4 計算評價距離

第i組樣本與正理想解的評價距離為

第i組樣本與負理想解的評價距離為

3.1.5 計算各樣本的貼近度

當Ci趨近于1時，評價對象達到正理想解；當Ci趨近于0時，評價對象達到負理想解。因此，貼近度Ci的大小體現了某市構建新能源城市能力大小，貼近度Ci越大，構建新能源城市能力越大。

3.2 實例分析

甘肅敦煌擁有著得天獨厚的自然資源，新能源資源豐富，尤其是光熱資源，2016年11月甘肅敦煌成為繼安徽金寨之后第二批高比例可再生能源示范城市。德令哈市位于柴達木盆地東北邊緣，和敦煌擁有類似的資源稟賦，光熱資源尤為突出，十分適合新能源發(fā)展。用上述評價方法對德令哈和敦煌進行對比評價，調研兩市相關戰(zhàn)略規(guī)劃及報告得到原始指標數據如表3所示。兩地區(qū)對新能源發(fā)展政策支持力度都比較大，從各個方面推動新能源行業(yè)的發(fā)展，政策差異性難較高下，根據打分規(guī)則兩地區(qū)新能源發(fā)展政策支持度都取0.8。結果如表4所示。

表3 新能源城市指標數據表

表4 相對接近程度及排序表

由表4可知，在該指標體系中，德令哈的貼近度C1的值為0.521 8，敦煌的貼近度C2的值為0.478 2，C1值要大于C2，表明德令哈市在新能源城市構建能力上優(yōu)于敦煌市。從實際情況來看，德令哈人口少于敦煌，旅游業(yè)欠發(fā)達，很多資源還未開發(fā)完善，相對敦煌來說全社會用電負荷需求小，外送通道還不發(fā)達，這些因素導致德令哈市更容易實現區(qū)域內的100%新能源城市目標。

4 結 語

從新能源開發(fā)情況、新能源利用情況及新能源發(fā)展環(huán)境三方面建立起一套科學完備的新能源城市指標體系，選取的16個指標涵蓋了城市新能源發(fā)展的的各方面，綜合對一個城市(或地區(qū))的能源消費水平及結構、新能源利用效率及推廣程度，多維度對新能源發(fā)展狀況進行評價。考慮到某些地區(qū)新能源發(fā)展相關統(tǒng)計數據難以獲得，且選用的指標間存在一定關聯度，某些指標對評價結果影響較小，在原有的指標體系的基礎上，基于粗糙集理論進行了關鍵指標篩選，選取影響因子最大的8個指標作為評價指標體系的關鍵指標。經過篩選后的指標體系可以更加高效快捷地對某地區(qū)新能源發(fā)展現狀進行評估，為對各類新能源城市的發(fā)展評估提供科學系統(tǒng)的測評工具，為優(yōu)化能源結構，發(fā)展清潔能源產業(yè)，構建清潔低碳、安全高效的能源體系提供參考，為新能源城市的建設提供發(fā)展目標和引導。