基于云理論的煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展評價

董思思 彭曉英

摘 要：為正確評價可持續(xù)發(fā)展思想下的煤炭建設(shè)項目，結(jié)合對其產(chǎn)生影響的經(jīng)濟因子、社會因子、資源因子以及環(huán)境因子，文章對煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展情況進行系統(tǒng)分析。首先以可持續(xù)發(fā)展為目標建立了煤炭建設(shè)項目評價指標體系，針對傳統(tǒng)評價方法中模糊指標精確化、隨機指標缺省化、指標權(quán)重主觀化等現(xiàn)象，利用云理論處理模糊性與隨機性指標的優(yōu)勢，提出了基于云理論的評價標準和評價模型。以典型煤炭建設(shè)項目為評價對象，規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展等級，為可持續(xù)發(fā)展思想下的煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展判定提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤炭建設(shè)項目 云理論 可持續(xù)發(fā)展 評價

中圖分類號：F407.9 ?文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）11-021-03

一、引言

近年來，粗放型的煤炭開采引發(fā)的嚴重礦難災(zāi)害、資源浪費和環(huán)境破壞現(xiàn)象越來越多地引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和理論界的重視。伴隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的突飛猛進，既要滿足國家發(fā)展對能源的需要，又要實現(xiàn)能源開采與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，煤炭建設(shè)項目的可持續(xù)發(fā)展必然將受到充分的重視。傳統(tǒng)的煤炭開采常常伴隨著一系列環(huán)境問題，如煤礦瓦斯事故、井下突水事故、地表沉陷、滑坡、農(nóng)田及建筑設(shè)施的損壞、煤矸石占用良田且造成環(huán)境污染等等。

可持續(xù)發(fā)展思想下的煤炭建設(shè)項目是使煤炭開采對礦區(qū)環(huán)境的擾動量小于區(qū)域環(huán)境容量、資源開發(fā)利用最優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境影響最小化為原則，由一個或多個相互聯(lián)系的以煤炭資源開發(fā)為主體的工程，建成后在經(jīng)濟上可以獨立經(jīng)營、實行統(tǒng)一核算，行政上有獨立的企業(yè)組織形式，實行統(tǒng)一管理的建設(shè)工程總體？譹？訛。煤炭建設(shè)項目具有程序復(fù)雜、工程量大、投資類別多、受重多不確定性因素影響嚴重等特點，具體表現(xiàn)為煤炭資源的開發(fā)與保護、環(huán)境治理與污染控制、安全生產(chǎn)與社會穩(wěn)定等等。因此，在煤炭建設(shè)項目論證及實施的各個階段，不但要兼顧當代和后代的利益，更要正確處理好經(jīng)濟因素、社會因素、資源因素以及環(huán)境因素之間的相互聯(lián)系？譺？訛。目前煤炭建設(shè)評價主要依據(jù)是《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》？譻？訛？譼？訛？譽？訛，這一指導(dǎo)性文件體現(xiàn)了我國市場經(jīng)濟體制對建設(shè)項目經(jīng)濟評價的新要，反映了我國經(jīng)濟體制與投資、金融和財稅改革的新情況。但是，對可持續(xù)發(fā)展的評價主旨沒有明確規(guī)定。因此，建立基于可持續(xù)發(fā)展條件下的煤炭建設(shè)評價方法、理論體系對我國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略及經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。

最近幾年國內(nèi)外很多學(xué)者針對區(qū)域、資源、行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展體系建立和評價方法上進行了研究，但缺少綜合考慮經(jīng)濟因素、社會因素、環(huán)境因素以及資源因素等系統(tǒng)性進行可持續(xù)發(fā)展的煤炭建設(shè)項目評價體系。大部分研究方法局限于隸屬函數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊綜合、集對分析等方法？譾？訛？譿？訛，這些方法其最大的問題是忽略或部分忽略不確定性因素中隨機性的存在，導(dǎo)致在定性指標定量化、模糊指標精確化過程中信息缺失及主觀因素的主導(dǎo)作用。為解決上述問題，筆者提出基于云理論的煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展評價方法，它可以把煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展概念中所涉及的模糊性和隨機性的定性描述與定量分析綜合在一起，實現(xiàn)定性語言值和定量數(shù)值之間轉(zhuǎn)換。降低傳統(tǒng)評價方法中對主觀評價因素的依據(jù)，更加客觀地反映指標的分布特征？讀？訛。

二、評價指標體系及權(quán)重的確定

1.評價指標與評價標準?？沙掷m(xù)發(fā)展條件下的煤炭建設(shè)項目評價指標體系是評價煤炭建設(shè)項目方案是否可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)，其指標體系呈現(xiàn)多指標性和多層次性，涉及經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境等多方面復(fù)雜因素。因此必須建立一個可以表達煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展的指標體系和評價標準，便于對煤炭建設(shè)項目方案的可持續(xù)發(fā)展性的時空比較和未來趨勢的監(jiān)測預(yù)警。為了客觀地對煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展進行評價，筆者從系統(tǒng)論的角度分析煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展要素構(gòu)成，根據(jù)評價指標選擇的系統(tǒng)性、全面性、科學(xué)性和可評性等原則，從經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境4個方面建立了評價指標體系（表1），確?？陀^地反映其評價因素的構(gòu)成及其內(nèi)在聯(lián)系。？讀？訛

根據(jù)建立的煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展綜合評價指標體系，通過參閱相關(guān)統(tǒng)計資料，結(jié)合我國煤炭建設(shè)項目的實際情況，參照《煤炭建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》？譽？訛，經(jīng)過實地調(diào)研和咨詢相關(guān)專家意見，確定的評價等級標準見表2。按照煤炭建設(shè)項目方案的可持續(xù)發(fā)展性，將煤炭建設(shè)項目方案分為四個等級，分別是可持續(xù)發(fā)展（甲級）、基本可持續(xù)發(fā)展（乙級），弱可持續(xù)發(fā)展（丙級），不可持續(xù)發(fā)展（丁級）。

2.權(quán)重的確定。在煤炭建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展評價中，指標權(quán)重的獲取是核心。傳統(tǒng)確定指標權(quán)重的方法主要有：熵權(quán)法、層次分析法、Delphi法等。這些方法大多依賴于主觀因素的評價，相比之下，熵權(quán)法給出的指標權(quán)重則能有效地彌補這個缺陷。尤其是在評價煤炭建設(shè)項目方案指標相同時，屬于同類指標值相同的情況，此時的商權(quán)為零，評價時可剔除，這樣大大簡化計算過程并具有更高的可信度。？讀？訛

假設(shè)待評價的煤炭建設(shè)項目有n個備選方案，集合為a={ai}={a1，a2，…，an}，每個評價方案包含m個評價指標，其集合為p={pj}={p1，p2，…，pm}，故A=（aij）n×m為初始煤炭建設(shè)項目評價指標矩陣。其中，aij表示煤炭建設(shè)項目環(huán)評第i個方案相對應(yīng)的第j項的評價值，則有如下計算過程：上式（3）為煤炭建設(shè)項目評價體系的指標熵權(quán)，值得說明的是，該熵權(quán)除說明煤炭建設(shè)項目評價指標的重要程度，也表示每個評價方案指標值確定的條件下，可以用相對差異度表示同類指標的重要程度。當指標的相對差異度接近0時，說明該指標對煤炭建設(shè)評價結(jié)果影響程度較少，反之亦然。這種方法與傳統(tǒng)的主觀權(quán)重相比，具有更高的可信度。？讀？訛

三、基于云理論的評價過程

1.云概念。云理論是一種將不確定性概念的模糊性和隨機性相結(jié)合的定性與定量轉(zhuǎn)換模型，該模型能夠?qū)崿F(xiàn)不確定語言描述與定量數(shù)值之間的自然轉(zhuǎn)化。？輥？輮？訛它能實現(xiàn)定性向定量的轉(zhuǎn)化，其輸入是表示定性概念的數(shù)字特征（Ex，En，Ee）和云滴數(shù)量N，輸出N個云滴定量值及由這些云滴構(gòu)成的云圖。其中：Ex為期望，它代表在數(shù)域空間中最能夠代表這個定性概念的點;En稱為熵，常被用來衡量定性概念的模糊度與概率，反映定性概念的不確定性，通常熵越大概念越宏觀;Ee為超熵：超熵是熵的不確定性的度量，即熵的熵，反映了數(shù)域空間中代表該語言值的所有點的不確定度的凝聚性，即云滴的凝聚度。？輥？輯？訛云發(fā)生器主要有兩種：正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器？輥？輰？訛，這里使用正向云發(fā)生器算法。

2.云理論評價過程。假設(shè)設(shè)評價指標Ij對應(yīng)的等級為Cl，則云理論評價的過程如下：

（1）根據(jù)公式（2）計算熵權(quán)向量。

（2）指標Ij對應(yīng)的等級cl用云模型表示，其云特征值為（Exjl，Enjl，Hejl），其中最能代表指標Ij對應(yīng)等級cl的是該等級中間值，即：

Exjl=z1jl-z2jl2

其中：z1jl和z2jl分別為指標Ij對應(yīng)評價等級Cl的臨界值。

臨界值作為一個等級到一個等級的過渡，應(yīng)當是一個模糊邊界，同時屬于上下兩個等級，并且對兩等級的隸屬度相等？讀？訛，故有

超熵Hejl的確定可以根據(jù)Enjl的大小經(jīng)過經(jīng)驗和反復(fù)實驗得到，超熵越大，則云圖中的云層越厚，反之亦然。

（3）根據(jù)已獲取的云數(shù)字特征值和實際指標數(shù)據(jù)，利用X-條件云發(fā)生器？輥？輱？訛，某指標數(shù)據(jù)xo隸屬于某云的隸屬程度為：

其中En是以En為期望，He為標準差的正態(tài)隨機數(shù)。

由公式（6）可以得到隸屬度矩陣：

U=u11 u12 … u1nu21 u22 … u2n… … … …um1 um2 … umn

（4）將指標權(quán)重與隸屬度矩陣進行模糊變換，得到評語集C上的模糊子集：

R=W？茚U

結(jié)果R=（r1，r2…rk）中每個元素rl表示待評價對象隸屬于等級cl的程度，選擇隸屬較大的等級作為煤炭建設(shè)項目方案評價結(jié)論。？讀？訛

四、實證研究

根據(jù)以上建立的煤炭建設(shè)項目評價指標體系和評價指標標準，以某煤炭建設(shè)項目在可行性研究階段進行評價的實際數(shù)據(jù)為例（表3），應(yīng)從經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境四個評價的基礎(chǔ)上進行可持續(xù)發(fā)展評價，過程如下：

1.價指標等級標準。根據(jù)2.1中煤炭建設(shè)項目評價目標與方案優(yōu)化模型及表3中評價指標值，確定各指標評價等級標準，見表4。若計算出的等級為甲級，則說明該備選方案可持續(xù)發(fā)展，乙級為為基本可持續(xù)發(fā)展，丙級為弱可持續(xù)發(fā)展，丁級為不可持續(xù)發(fā)展。

利用正向云發(fā)生器，建立每個指標對應(yīng)的云圖。根據(jù)上述云理論算法步驟1，以經(jīng)濟指標為例，投資內(nèi)部收益率I1對應(yīng)的各個等級的數(shù)字特征分別是：第一個等級（27.5000 2.1231 0.1000），第二個等級（22.5000 2.1231 0.1000），第三個等級（17.0000 2.5478 0.1000），第四個等級（12.0000 1.6985 0.1000）。其他指標算法同上，指標I1對應(yīng)的4個等級云圖，詳見圖1。

2.評價指標等級權(quán)重。根據(jù)第4.3.2節(jié)利用熵權(quán)法求權(quán)重的思想，結(jié)合Matlab程序編程求解，得出以上指標的權(quán)重為：

W=（0.0207， 0.00050， 0.0012， 0.0010， 0.0137， 0.0994， 0.2098， 0.1235， 0， 0， 0， 0， 0.0006， 0， 0.0006， 0.0972， 0.0322， 0.3363， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0.0022， 0.0466， 0.0145， 0， 0， 0， 0， 0， 0.0001， 0）

其中，權(quán)重為零的指標對整個煤炭建設(shè)項目方案的評價沒有產(chǎn)生影響。

3.評價結(jié)果。綜合表3所有評價指標，運用X-條件云及公式（7）計算出各方案指標的隸屬度矩陣U：

根據(jù)公式（8），得到每個煤炭建設(shè)項目方案評價等級的隸屬度關(guān)系矩陣（表5）。

表5的評價等級結(jié)果表明，方案1和方案3均隸屬于第4等級，即可持續(xù)發(fā)展水平，第2方案為不可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)最大隸屬度原則，第3方案的隸屬度0.4630大于第1方案隸屬度0.4287，所以方案3更符合可持續(xù)發(fā)展要求，應(yīng)選方案3作為最優(yōu)方案。

五、結(jié)語

在可持續(xù)發(fā)展理念下，須將影響煤炭建設(shè)項目評價的各方面因素綜合考慮，建立包含經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展、社會資源合理開發(fā)及利用、生態(tài)環(huán)境保護與治理等綜合評價體系?；谠颇Ｐ偷拿禾拷ㄔO(shè)項目可持續(xù)發(fā)展評價，是對傳統(tǒng)財務(wù)評價的補充與發(fā)展，對煤炭設(shè)計部門可行性研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

[基金項目：黑龍江省教育廳人文社會科學(xué)項目（12542214）;國家科技支撐計劃項目（2012BAH66F01）]