基于三維狀態(tài)空間模型的石化企業(yè)生態(tài)承載力評價研究

孫洪海，肖艷玲，王艷秋

（東北石油大學經(jīng)濟管理學院，黑龍江大慶163318）

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基于三維狀態(tài)空間模型的石化企業(yè)生態(tài)承載力評價研究

孫洪海，肖艷玲，王艷秋

（東北石油大學經(jīng)濟管理學院，黑龍江大慶163318）

采用生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結合的方法測算石化企業(yè)的生態(tài)承載力，驗證三維狀態(tài)空間模型應用于企業(yè)生態(tài)效率測算的可行性和適用性，能為石化企業(yè)的生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論工具。該方法有助于發(fā)現(xiàn)石化企業(yè)發(fā)展過程中資源、經(jīng)濟、環(huán)境之間的問題，從而為相關企業(yè)管理者制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供決策參考。

石化企業(yè)；三維狀態(tài)空間模型；生態(tài)承載力；生態(tài)效率

一、引言

生態(tài)效率的思想最早起源于20世紀70年代，是由加拿大科學委員會（SCC）提出的，80年代，世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）將生態(tài)效率引入世界保護戰(zhàn)略，1990年，學者Schaltegger和Sturn首先對生態(tài)效率定義給予界定［1］，90年代后，國際上開始興起對生態(tài)效率的研究，不同組織、學者等分別給出了生態(tài)效率的定義。最具影響力的是世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會（WBCSD）于1992年給出的生態(tài)效率定義，定義中重要的思想是降低資源、能源使用強度，提高可再生資源的使用效率，加強物質(zhì)回收，減少有毒物質(zhì)排放，盡量使企業(yè)在整個生命周期中對資源的消耗強度、對環(huán)境的污染程度降低到與生態(tài)承載一致的水平。［2］2000年，該內(nèi)涵被進一步明確并確定了三大目標：一是減少資源消耗，二是減少對環(huán)境的影響，三是增加產(chǎn)品價值。［3］承載力的概念源于自然生態(tài)學理論，20世紀20年代，承載力的概念被引入人類生態(tài)學領域［4］，1995年，獲得諾貝爾經(jīng)濟學獎的Arrow發(fā)表的關于“經(jīng)濟、環(huán)境、承載力”的文章，引發(fā)了學術界對承載力研究的熱潮。［5］Bishop于1974年第一次提出環(huán)境承載力的定義［6］，有些學者把環(huán)境承載力的英文名（ecological carrying capacity）翻譯為生態(tài)承載力，所以現(xiàn)在提得更多的是生態(tài)承載力。本文根據(jù)WBCSD提出的生態(tài)效率定義，在承載力理論的基礎上，將生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結合，從經(jīng)濟、資源、環(huán)境三個方面來描述石化企業(yè)資源使用、環(huán)境影響和經(jīng)濟發(fā)展的相互作用及互動關系，構建三維狀態(tài)空間模型，建立評價指標體系，對某石化企業(yè)生態(tài)效率進行評價。

二、建立石化企業(yè)生態(tài)承載力指標體系

生態(tài)效率作為一種新興的管理理念，強調(diào)企業(yè)在實現(xiàn)高利潤的同時，要承擔保護環(huán)境的責任；企業(yè)在提升效率、減少環(huán)境污染的同時，要節(jié)約成本，提升企業(yè)競爭力?；跔顟B(tài)空間模型及承載力理論構建的三維狀態(tài)空間生態(tài)承載力模型，對某石化企業(yè)從經(jīng)濟、資源、環(huán)境三個方面來描述它們之間的相互作用。在三維狀態(tài)空間中，石化企業(yè)是對自然資源、社會環(huán)境的施壓者，三維狀態(tài)空間的三個軸分別代表某石化企業(yè)的經(jīng)濟運營狀況、資源使用狀況及企業(yè)對社會環(huán)境的影響狀況，該模型可以準確反映企業(yè)經(jīng)濟、資源及環(huán)境之間的緊密互動關系。本文結合某石化企業(yè)的生產(chǎn)技術特點、生態(tài)效率目標、可持續(xù)發(fā)展的要求，構建石化企業(yè)生態(tài)承載力指標體系。該體系包括經(jīng)濟、資源、環(huán)境三類指標及狀態(tài)層、變量層，見表1。

表1　石化企業(yè)生態(tài)承載力指標體系

三、模型的建立和計算

（一）構建三維狀態(tài)空間模型

狀態(tài)空間模型由系統(tǒng)中反映要素狀態(tài)向量的三維狀態(tài)空間軸組成，是歐氏幾何空間進行系統(tǒng)狀態(tài)定量分析的一種可行方法。三維狀態(tài)空間軸分別代表經(jīng)濟、資源和環(huán)境三要素，空間點代表生態(tài)承載狀態(tài)點，生態(tài)承載狀態(tài)點反映一定時間企業(yè)的承載狀況，狀態(tài)空間原點與系統(tǒng)生態(tài)承載狀態(tài)點構成的矢量模反映企業(yè)承載力的大小。該種方法是通過定量計算、測度來反映企業(yè)承載能力和承載狀態(tài)的有效方法。

某石化企業(yè)的生態(tài)效率狀況可以通過企業(yè)的承載空間的承載力狀態(tài)來反映。狀態(tài)空間的三個軸分別表示資源、經(jīng)濟、環(huán)境，如圖1所示。圖1曲面為某石化企業(yè)生態(tài)承載曲面，高于該承載曲面的點，如B點，表示該企業(yè)處于超載狀態(tài)，在曲面上的點，如C點，表示該企業(yè)處于滿載狀態(tài)，低于該曲面的點，如A點，表示該企業(yè)處于可載狀態(tài)。

圖1　某石化企業(yè)三維狀態(tài)空間模型

評價某石化企業(yè)生態(tài)效率的生態(tài)承載力模型，即三維狀態(tài)空間模型為：式中，ECC為企業(yè)生態(tài)承載力；為有向矢量模；xi為理想狀態(tài)值，i=1，2，…，n；ω為xi軸的權重。

（二）模型計算步驟

第一，確定企業(yè)承載力值，即規(guī)劃值或理想值，ECCi，i=1，2，…，n；

第二，確定指標權重ωi，i=1，2，…，n；

第三，確定指標現(xiàn)狀值ECSi，i=1，2，…，n；

第五，計算企業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的實際生態(tài)壓力，即在經(jīng)濟、環(huán)境、資源三維狀態(tài)空間中，點距離原點的加權距離

第七，判斷企業(yè)的實際承載狀況，當D＞ECC時表示超載，當D=ECC時表示滿載，當D＜ECC時表示可載。［7］

（三）模型計算

某石化企業(yè)建于1962年，是以煉化生產(chǎn)為主，集工程技術、礦區(qū)服務、多種經(jīng)營為一體的大型企業(yè)，其將節(jié)能管理納入工藝技術管理，多措并舉，取得了一定成效。該企業(yè)節(jié)能降耗管理的最大特點是“精到每個人，細到每個點”，即將節(jié)能降耗指標層層細化分解到每個崗位，采取各種優(yōu)化方案，如停運重整精餾系統(tǒng)、拆除閑置裝置、關停水煤漿鍋爐、對伴熱系統(tǒng)實施優(yōu)化、探索性地關停裝置內(nèi)蒸汽伴熱線93條等，優(yōu)化方案的實施使裝置的能耗大大降低，污水回用工程開車正常，降低了污水排放。整合蒸汽系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、低溫熱系統(tǒng)，為優(yōu)化方案的實施提供了條件。通過積極引入新技術，實行工藝流程、質(zhì)量管理、節(jié)能減排同步運作，近些年某石化企業(yè)在節(jié)能減排方面取得了突破性進展。下面以某石化企業(yè)為例，驗證三維狀態(tài)空間模型應用于企業(yè)生態(tài)效率測算的可行性，為企業(yè)的生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論依據(jù)，同時，也使某石化企業(yè)了解自己所處的生態(tài)效率狀態(tài)，為制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供理論依據(jù)。

1.采用層次分析法（AHP）確定權重

AHP法包括兩個步驟：一是請相關專家對指標體系進行重要度比較和評分，構建判斷矩陣，然后根據(jù)判斷矩陣的特征向量確定下級指標對上級指標的貢獻率。二是進行一致性檢驗。為保證指標權重的合理性和科學性，本文選取10名生態(tài)效率方面的專家及企業(yè)從事相關工作的人員進行評分，去掉一個最高分和一個最低分，最后根據(jù)平均值得到兩兩對比的比重值，再進行一致性檢驗。

一級指標判斷矩陣如表2所示。

表2　一級指標判斷矩陣

計算得到的一級指標權重向量為（0.121，0.341，0.538）T，經(jīng)一致性檢驗，結果具有滿意的一致性。

二級指標判斷矩陣如表3所示。

表3　二級指標判斷矩陣

計算得到的二級指標權重向量為（0.125，0.101，0.177，0.241，0.090，0.266）T，經(jīng)一致性檢驗，結果具有滿意的一致性。

同理，分別計算每個二級指標下三級指標的權重向量，進行一致性檢驗，獲得各級指標權重后，再通過各級指標的組合權重確定各指標的最終權重。指標權重如表4所示。

表4　各級指標權重

2.構造向量

某石化企業(yè)生態(tài)承載力的指標分為兩類：一類是反映企業(yè)發(fā)展的正指標，即承壓類指標；一類是反映對企業(yè)發(fā)展施加壓力的逆指標，即壓力類指標。計算構造向量，=ECSi（opr）ECCi時，承壓類指標=ECCi/ECSi，壓力類指標=。

本文采用問卷調(diào)查和訪談兩種方式，收集某石化企業(yè)2010年的相關數(shù)據(jù)，一部分數(shù)據(jù)通過企業(yè)獲得，一部分數(shù)據(jù)通過國家環(huán)保局發(fā)布的石油煉制行業(yè)清潔生產(chǎn)標準獲得。根據(jù)收集的某石化企業(yè)生態(tài)效率指標理想值及現(xiàn)狀值，依據(jù)三維狀態(tài)空間模型原理，計算得到ECS*i，見表5。

表5　某石化企業(yè)生態(tài)效率指標理想值、現(xiàn)狀值及?

3.計算結果

為了方便計算，首先將指標權重進行歸一化處理，得出各指標權重，如表5所示。根據(jù)表5及上述公式計算某石化企業(yè)的實際生態(tài)承載力，即三維狀態(tài)空間中點到原點的加權距離D：

企業(yè)的總生態(tài)承載力為

四、結論

本文采用三維狀態(tài)空間模型對某石化企業(yè)生態(tài)承載力狀況進行分析，得出以下結論：

某石化企業(yè)的實際生態(tài)承載力為12.49，企業(yè)的總生態(tài)承載力為11.98，根據(jù)石化企業(yè)生態(tài)承載力判斷依據(jù)，該企業(yè)生態(tài)承載力處于超載狀態(tài)，說明該企業(yè)目前生態(tài)效率狀況偏離企業(yè)生態(tài)效率發(fā)展目標。

通過對表5中各指標權重及理想值、現(xiàn)值等數(shù)據(jù)進行深入分析，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)污水中酚含量、廢氣排放量、原油加工損失率等指標偏高，處于超載狀態(tài)。工業(yè)廢水處理率、工業(yè)廢氣處理率等指標為1，處于滿載狀態(tài)。新鮮水使用量、單位原油耗水量、工業(yè)污水單排量、污水中含油量、污水中硫化物含量等指標偏低，處于可載狀態(tài)。

通過應用三維狀態(tài)空間模型對該石化企業(yè)進行生態(tài)承載力評價發(fā)現(xiàn)，該石化企業(yè)需要在以下幾方面進一步改進完善，以促進企業(yè)生態(tài)效率的提高，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標。一是該企業(yè)應在生產(chǎn)工藝技術上進行改進，尤其是節(jié)能技術的改進；二是企業(yè)應對資源使用效率進行改進，如水、原材料、能源的使用效率；三是企業(yè)應改進污染物的處理技術，提高污染物的處理率。

本文采用狀態(tài)空間模型和生態(tài)承載指數(shù)模型相結合的方法來描述企業(yè)的經(jīng)濟、環(huán)境、資源的相互作用，通過狀態(tài)空間的三個軸準確描述企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、資源使用、環(huán)境保護緊密相連的互動關系，采用生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結合的方法測算石化企業(yè)的生態(tài)承載力并進行實例分析，進一步驗證了三維狀態(tài)空間模型應用于企業(yè)生態(tài)效率測算的可行性和適用性，為企業(yè)生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論依據(jù)。該方法有助于發(fā)現(xiàn)石化企業(yè)發(fā)展過程中資源、經(jīng)濟、環(huán)境間的問題，為相關企業(yè)管理者制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供參考。

［1］Willard B.The Sustainability Advantage：Seven Business Case Benefits of a Trip le Bottom Line［M］.Gabriol Island：New Society Publishers，2002.

［2］Bjrn Stigson.Eco-efficiency Creating More Value with Less Impact［M］.New Youk：WBCSD，2000：5-36.

［3］WBCSD.Measuring Eco-efficiency：A Guide to Reporting Company Performance［R］.Geneva：World Business Council for Sustainable Development，2000.

［4］高吉喜.可持續(xù)發(fā)展理論探索——生態(tài)承載力理論、方法與應用［M］.北京：中國環(huán)境科學出版社，2001.

［5］Arrow K，Bolin B，Costanza R，et al.Economic Growth，Carrying Capacity and the Environment［J］.Science. 1995，268：520-521.

［6］許聯(lián)芳，楊勛林，王克林，等.生態(tài)承載力研究進展［J］.生態(tài)環(huán)境，2006，15（5）：1111-1116.

［7］孫源遠.石化企業(yè)生態(tài)效率評價研究［D］.大連：大連理工大學，2009.

責任編輯：張巖林

Evaluation of Ecological Carrying Capacity of Petrochem ical Enterprises based on 3D State Space M odel

SUN Honghai，XIAO Yanling，WANG Yanqiu
（Economic Management Institute，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang 163318，China）

A new approach is proposed to calculate the ecological carrying capacity of petrochemical enterprises，using the method of ecological carrying capacity index model and the state spacemodel.The feasibility and applicability of applying the three dimensional state spacemodel to the calculation of enterprise ecological efficiency are tested.The results show that thismethod is helpful in finding the problems of resources，economy and environment in the development of petrochemical enterprises.

petrochem ical enterprises；three-dimensional state spacemodel；ecological carrying capacity；eco-efficiency

X22；F424

A

1673-5595（2016）01-0007-04

10.13216/j.cnki.upcjess.2016.01.0002

2015-10-01

國家社會科學基金項目（14BJY072）

孫洪海（1968—），男，吉林雙陽人，東北石油大學經(jīng)濟管理學院博士研究生，研究方向為能源經(jīng)濟、生態(tài)效率評價。