河北省城市低碳發(fā)展水平評價研究

□文/徐 浪 王永莉 夏江偉

（1.河北建筑工程學(xué)院；2.張家口市BIM工程技術(shù)研究中心；3.張家口市建筑產(chǎn)業(yè)管理數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新中心 河北·張家口）

［提要］ 構(gòu)建基于低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃、能源利用及低碳環(huán)境的城市低碳水平評價指標(biāo)體系，運用熵權(quán)-TOPSIS評價法，分析河北省城市低碳發(fā)展水平。同時，運用障礙度模型，識別2014～2020年不同時期制約低碳發(fā)展的障礙因素。根據(jù)實證分析結(jié)果，總結(jié)河北省城市低碳發(fā)展中的優(yōu)勢與不足，提出河北省城市低碳發(fā)展策略。

一、河北省城市低碳發(fā)展水平評價指標(biāo)體系構(gòu)建

河北省地處華北平原，下轄11個地級市（不包含縣級市）。近年來，除了低碳試點城市石家莊、保定及秦皇島外，張家口、邯鄲和承德等非低碳城市也在積極推動低碳城市建設(shè)，取得了不錯的效果。城市是溫室氣體排放的主角，降低城市碳排放，推進城市可持續(xù)發(fā)展是實現(xiàn)社會發(fā)展與資源均衡的必由之路。結(jié)合《河北省“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》要求，進一步推進河北省低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展進程。

參考現(xiàn)有低碳城市評價研究，把河北省低碳城市發(fā)展的指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。為綜合評價實現(xiàn)程度，準(zhǔn)則層包含低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃、能源利用、低碳環(huán)境等5個子系統(tǒng)。指標(biāo)選取按照代表性、可行性、全面性以及針對性進行選擇，共選取了21個指標(biāo)，如表1所示，其中指標(biāo)權(quán)重的確定由公式（1）～公式（7）計算得出。（表1）

表1 河北省低碳城市指標(biāo)體系構(gòu)建一覽表

二、構(gòu)建評價模型

（一）數(shù)據(jù)收集。研究數(shù)據(jù)來源于《河北省統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》以及河北省各城市的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展公報》。其中，個別缺失數(shù)據(jù)采用牛頓插值公式進行估算。另外，由于各城市私家車數(shù)量和恩格爾系數(shù)數(shù)據(jù)不完整，為綜合分析河北省城市低碳的發(fā)展水平，統(tǒng)一采用河北省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)。

（二）構(gòu)建熵權(quán)-TOPSIS模型。熵權(quán)-TOPSIS是主客觀的模型，其評估過程包含了7個步驟：建立決策矩陣、原始矩陣標(biāo)準(zhǔn)化處理、計算權(quán)重、構(gòu)建加權(quán)矩陣、確定正負理想解、計算正負理想解的距離、計算目標(biāo)貼近度。詳細計算過程如下：

1、熵權(quán)法計算說明。評價指標(biāo)權(quán)重的確定使用熵權(quán)法，其出發(fā)點是根據(jù)各評價指標(biāo)值之間的差異程度來確定權(quán)重系數(shù)。假設(shè)對j個評價對象的i個指標(biāo)進行城市低碳水平的評價，建立如下初始矩陣R：

熵值法使用的數(shù)據(jù)來源于客觀環(huán)境的原始信息，通過分析指標(biāo)之間的相互作用程度以及各指標(biāo)所提供的信息量來決定指標(biāo)的權(quán)重。計算結(jié)果見表1。具體步驟如下：

（1）對各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理前，運用極值法將各指標(biāo)轉(zhuǎn)化為［0，1］區(qū)間的數(shù)值，最小為0，最大為1。對于正向指標(biāo)，采用計算公式（1），對于逆向指標(biāo)，采用計算公式（2）。

其中，Nj為Xij的最大值，nj為Xij的最小值。

（2）數(shù)據(jù)非負化處理，即所有標(biāo)準(zhǔn)化值都加上0.0001，以避免在后面計算中出現(xiàn)負值。

（3）對指標(biāo)做比重交換Sij：

（4）計算指標(biāo)的熵值Kj：

（5）計算指標(biāo)差異度Bj：

（6）計算指標(biāo)權(quán)重Wj：

2、TOPSIS計算公式說明。結(jié)合熵權(quán)法所計算的標(biāo)準(zhǔn)化值以及所確定的指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建TOPSIS評價模型，先計算出準(zhǔn)則層各指標(biāo)量化值，然后再計算出目標(biāo)層量化值，根據(jù)計算的結(jié)果排序，對城市低碳發(fā)展水平進行評價。

（1）加權(quán)規(guī)范化決策矩陣，得到加權(quán)規(guī)范化矩陣Qij。

（2）確定TOPSIS的正負理想解。根據(jù)加權(quán)規(guī)范化矩陣Qij逐一計算出正理想差和負理想差，分別用Q+和Q-表示：

（3）計算距離。由不同年份分別計算出不同年份的正、負理想解之間的距離，分別用Di+與Di-表示：

（4）計算不同年份的評價對象與最優(yōu)方案之間的貼近程度Ci，Ci值越大，表示該目標(biāo)越優(yōu)。

（三）構(gòu)建障礙度模型。在上述評價的基礎(chǔ)上，為找尋影響城市低碳發(fā)展水平的主要障礙因子，以針對性提出可行發(fā)展方案，更快地促進城市低碳發(fā)展，構(gòu)建障礙度模型。即引入因子貢獻度Fi、指標(biāo)偏離度Ii、障礙度Oi和Uj這3個指標(biāo)進行分析診斷。計算公式如下：

其中，Wi為第i個準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重；Vij為第j個準(zhǔn)則層指標(biāo)所屬的第i個單項指標(biāo)的權(quán)重；Ri`為單項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值；Oij為某單項指標(biāo)障礙度。

三、河北省低碳城市發(fā)展水平評價

（一）整體評價。根據(jù)熵權(quán)-TOPSIS計算公式分別計算出2014～2020年河北省準(zhǔn)則層各指標(biāo)及整體綜合貼近度，在熵權(quán)法計算基礎(chǔ)上，采用公式（8）～公式（10）計算得出綜合績效水平，從2014年的0.4866上升到2020年的0.5031，增長幅度為3.39%。其中，2018年的綜合績效水平達到最大，為0.6056。分析2014～2020年數(shù)據(jù)可知，河北省低碳水平變化幅度較小，但總體呈現(xiàn)波動上升的態(tài)勢，如圖1所示。（圖1）

圖1 2014～2020年河北省城市低碳水平綜合及單項指標(biāo)貼近度統(tǒng)計圖

2014～2015年，河北省低碳城市發(fā)展水平處于平穩(wěn)上升的趨勢，由0.4866上升到0.5236，且低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃、能源利用及低碳環(huán)境在這一年中均處于上升趨勢。其中，2014年為河北省城市低碳發(fā)展的最小值0.4866，且2014年城市規(guī)劃達到了低碳城市發(fā)展中的最大值0.9611。低碳環(huán)境中，由2014年的0.2580上升到2015年的0.3180，增長幅度為26.25%。京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略以及2015年北京攜手張家口贏得了2022年冬奧會的主辦權(quán)，是帶動河北省綜合績效增大的直接原因。

2016～2018年，河北省低碳城市發(fā)展水平處于平穩(wěn)上升趨勢，綜合績效水平由2016年的0.5064上升到2018年的0.6056。雖然2016年在2015年之后出現(xiàn)了短暫下降，但在這之后迅速恢復(fù)上升趨勢。2016～2018年低碳經(jīng)濟呈穩(wěn)步上升趨勢，其中2016年為三年中的最小值0.5040，2018年上升至三年中的最大值0.6715。能源利用總體呈上升趨勢，2017年為三年中的最小值0.5523，2018年為三年中的最大值0.5955。從2016年起，河北省保定市首批低碳社區(qū)試點建設(shè)進展順利，并逐步推廣，低碳發(fā)展也展現(xiàn)出了相應(yīng)的成效。

2019～2020年，河北省低碳城市發(fā)展水平處于下降的趨勢，綜合績效水平由2019年的0.5548下降到2020年的0.5031，下降幅度為9.31%。在近兩年的城市低碳發(fā)展中，低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃、能源利用均處于下降趨勢，其中城市規(guī)劃由2019年的0.2921下降到2020年的0.1002。能源利用同樣處于下降趨勢，由2019年的0.5410下降到了2020年的0.5149，下降幅度為4.824%。受2020年新冠肺炎疫情的影響，國家按下了發(fā)展的暫停鍵，城市低碳發(fā)展水平較低。但相對而言，低碳環(huán)境卻得到了很大改善，在2020年達到最高水平。

（二）河北省各城市評價。為了更直觀地分析河北省各城市低碳發(fā)展水平，分別計算出2014～2020年各城市低碳綜合績效水平，如表2所示。（表2）

低碳試點城市中，秦皇島市綜合績效評分較高，低碳試點城市發(fā)展較好。但石家莊市和保定市的綜合績效水平低于秦皇島市，其中石家莊市的綜合評分在0.5200左右波動，保定市的綜合評分較低在0.5100左右波動。而非低碳試點城市的綜合評分相對穩(wěn)定，均在0.5100左右波動，但邯鄲市在2016年與2018年的綜合評分較高。

參考李燕飛對低碳城市發(fā)展水平的等級標(biāo)準(zhǔn)，即得分在0.50以下為初級階段，得分在0.50～0.60之間為初級階段，得分在0.60～0.80之間為中級階段，得分在0.80之上為高級階段。由表2數(shù)據(jù)可知，2014～2020年河北省各城市低碳發(fā)展水平達到了初級階段，2015年石家莊市為初級階段，其中2019年秦皇島市達到了中級階段，非低碳試點城市中，邯鄲市在2016年達到了高級階段，2018年為中級階段。

表2 2014～2020年河北省各城市低碳水平綜合評分一覽表

（三）障礙度結(jié)果分析。通過上述問題的研究分析，進一步研究制約河北省城市低碳發(fā)展的原因，運用障礙度模型，根據(jù)公式（11）～公式（14）分別計算出準(zhǔn)則層各子系統(tǒng)以及指標(biāo)層各指標(biāo)的障礙度作用大小，以此來分析綜合河北省城市低碳發(fā)展水平績效的障礙度及障礙因子。

對表3分析可知，城市規(guī)劃呈逐年快速增長趨勢，由2014年的0.76%增長到了2020年的32.22%，與此相反的是低碳環(huán)境，由2014年的31.06%下降到了2020年的0.00%。另外，低碳經(jīng)濟呈波動下降趨勢，低碳社會呈平穩(wěn)波動狀態(tài)，能源利用處于波動狀態(tài)，但總體呈上升趨勢。（表3）

表3 河北省低碳城市準(zhǔn)則層障礙度一覽表（單位：%）

為深入分析障礙因素城市發(fā)展的影響，重點分析排在前5位的障礙因素。（表4）

表4 河北省低碳城市主要障礙因素一覽表（單位：%）

在2014～2020年的樣本年份中，各年所反映的障礙因子各不相同，具體表現(xiàn)為：

2014年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳社會、能源利用、低碳環(huán)境。主要的障礙因子包括自然增長率、每萬人擁有的公共汽車數(shù)量、居民耗電量、用水量以及生活垃圾無害化處理率。其障礙因素主要的來源于低碳社會和低碳環(huán)境。經(jīng)分析可知，2014年是京津冀協(xié)同發(fā)展元年，經(jīng)濟還不景氣，河北社會發(fā)展水平落后，低碳轉(zhuǎn)型不理想。

2015年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃、能源利用、低碳環(huán)境。主要的障礙影響因素包括人均GDP、居民人均耗電量、電力消費彈性系數(shù)、工業(yè)二氧化硫排放量以及人均綠化面積等。2015年，北京、張家口獲得冬奧會的主辦權(quán)，河北省迎來了發(fā)展的歷史機遇，但京津冀協(xié)同發(fā)展不平衡，經(jīng)濟發(fā)展不景氣，導(dǎo)致低碳經(jīng)濟發(fā)展較緩慢，工業(yè)發(fā)展所導(dǎo)致的環(huán)境污染，依舊是河北省急需解決的問題。

2016年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳社會、城市規(guī)劃和低碳環(huán)境障礙度，低碳社會、能源轉(zhuǎn)型的障礙度相對較小。主要的障礙影響因素包括自然增長率、居民人均耗電量、城鎮(zhèn)居民人均居住面積、人均綠地面積以及建成區(qū)綠化覆蓋率。自冬奧會申辦成功以來，河北加快了綠色低碳發(fā)展的步伐，經(jīng)濟、環(huán)境等整體發(fā)展得到了相應(yīng)落實。

2017年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳社會、城市規(guī)劃和能源利用障礙度較大。其中，主要影響因素為自然增長率、居民人均耗電量、生活用地比例以及單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗。2017年起，河北省加大了低碳發(fā)展的力度，保定市推進低碳社區(qū)方面的發(fā)展，并加大低碳社區(qū)發(fā)展的投入力度。

2018年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳社會、城市規(guī)劃和能源利用障礙度較大。其中，主要影響因素為私家車數(shù)量、生活用地比例、公路里程、單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗以及人均綠地面積。通過分析可知，2018年河北省開展了碳普惠試點城市建設(shè)，包括石家莊市、張家口市等，為河北省低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展增加了新的發(fā)展路徑。

2019年，河北省城市低碳發(fā)展障礙因子分布于低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃和能源利用、低碳環(huán)境都產(chǎn)生了障礙，其中主要影響因素為第三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比重、私家車數(shù)量、生活用地比例、單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗以及人均綠地面積。障礙因子分布于各準(zhǔn)則層中，由國家氣候戰(zhàn)略中心發(fā)布關(guān)于河北低碳發(fā)展調(diào)研可知，河北省低碳試點城市中石家莊市和保定市的低碳城市建設(shè)存在問題，低碳發(fā)展水平不理想，其原因有政策落實不到位等。

2020年，河北低碳城市發(fā)展過程中低碳經(jīng)濟、低碳社會、城市規(guī)劃和能源利用障礙度較大，而低碳環(huán)境的障礙度影響較小。主要障礙影響因素包括地區(qū)生產(chǎn)總值增長率、私家車數(shù)量、恩格爾系數(shù)、人均道路面積以及單位地區(qū)生產(chǎn)總值電耗。受2020年新冠肺炎疫情影響，全國低碳經(jīng)濟也受到了限制，河北省也不例外，低碳經(jīng)濟成為了阻礙河北低碳城市發(fā)展的限制因素。

四、河北省城市低碳發(fā)展建議

結(jié)合障礙度模型分析結(jié)果，2014～2020年河北省城市低碳障礙因子主要分布于低碳社會、城市規(guī)劃以及低碳環(huán)境，但低碳經(jīng)濟和能源利用方面也有涉及。因此，為促進河北低碳城市發(fā)展，應(yīng)加強以下五個方面的建設(shè)：

（一）加大經(jīng)濟發(fā)展動力，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展。人均GDP和地區(qū)生產(chǎn)總值增長率是地區(qū)產(chǎn)出創(chuàng)造水平的表現(xiàn)，第三產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟增長的主要推動力之一。結(jié)合河北省發(fā)展現(xiàn)狀和地理位置，首先，加大低碳民營企業(yè)的發(fā)展，破除壟斷，帶動民營企業(yè)進入更多低碳行業(yè)；其次，加大減稅力度，通過政府介入，扶持中小低碳企業(yè)的發(fā)展，提高人民收入，促進消費。

（二）調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進低碳社會發(fā)展。通過對2014～2020年的數(shù)據(jù)分析可知，河北省自然增長率呈下降的趨勢，其原因之一就有社會壓力較大，出生率下降，導(dǎo)致自然增長率也在下降，應(yīng)通過生育福利以及減輕社會壓力，從而促進出生率的增加。對每萬人擁有的公共汽車數(shù)量與私家車數(shù)量的比對分析來看，私家車增長趨勢明顯高于每萬人擁有的公共汽車，私家車過多，不利于低碳社會發(fā)展，應(yīng)加大低碳出行宣傳力度，加快各城市落實并執(zhí)行碳普惠，從而減少私家車的出行。

（三）加強城市規(guī)劃頂層設(shè)計，貫徹執(zhí)行落實力度。應(yīng)重視省委對各城市規(guī)劃方面的頂層設(shè)計，合理規(guī)劃城市用地。并由各個城市貫徹執(zhí)行低碳發(fā)展要求，是加速河北省低碳轉(zhuǎn)型的重要保障。其中，生活用地比例是指民生用地，是人們的立身之本，包括居住、教育等生活用地。加大民生用地投入是保障人們正常生活的表現(xiàn)，人均道路面積是城市擁擠程度、衡量綠色交通的重要表現(xiàn)，重視政府頂層設(shè)計，推進城市規(guī)劃建設(shè)，為改善、造福民生奠定基礎(chǔ)。

（四）加快推動能源轉(zhuǎn)型，提高能源利用率。應(yīng)針對河北省的能源分布特點，結(jié)合各城市能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢，促進能源高效利用。首先，河北省擁有豐富的光、風(fēng)資源，開發(fā)光、風(fēng)資源的利用，推進清潔能源的使用，減少不可再生能源的利用。此外，建筑業(yè)是能源消耗的一大“出口”，提高綠色低碳建筑的考核標(biāo)準(zhǔn)，是加速推進城市綠色低碳發(fā)展的重要體現(xiàn)。其次，應(yīng)用低碳和節(jié)能技術(shù)，降低高耗能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)，嚴格落實低碳發(fā)展，提升能源利用效率。

（五）加大環(huán)境投入力度，促進低碳環(huán)境發(fā)展。河北省屬于重工業(yè)發(fā)展區(qū)域，環(huán)境污染較嚴重。應(yīng)加快清退高污染的重工業(yè)，退耕還林還草，增加綠化面積，改善地區(qū)環(huán)境，增大人均綠地面積。近年來，河北各城市生活垃圾無害化處理較好，生活垃圾無害化處理逐步完善。另外，加大低碳相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，組建低碳團隊，清潔城市垃圾并降解垃圾，促進低碳環(huán)境發(fā)展。

五、結(jié)論

本文基于熵權(quán)-TOPSIS模型對河北省城市低碳發(fā)展水平進行綜合分析，從結(jié)果可以得出：河北省城市低碳發(fā)展水平總體呈波動上升趨勢。為進一步分析各城市現(xiàn)狀，分別計算2014～2020年各城市低碳發(fā)展水平，并對低碳試點城市和非低碳試點城市的綜合發(fā)展水平進行分析。為深入分析阻礙河北低碳城市發(fā)展的因素，運用障礙度模型，計算并分析了2014～2020年河北省的障礙度和障礙因素。最后，結(jié)合各年影響程度較大的5個障礙因子，提出河北省城市低碳發(fā)展的策略。