基于因子分析法的城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)

王中元，羅東坤

1 中國石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院，北京 102249 2 昆侖能源有限公司 ，北京 100101

基于因子分析法的城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)

王中元1,2*，羅東坤1

1 中國石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院，北京 102249 2 昆侖能源有限公司 ，北京 100101

城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展研究相對較少，以中國城市燃?xì)鉃檎w研究對象的可持續(xù)發(fā)展評價(jià)仍是空白。本文以系統(tǒng)論和層次分析法工作原理為指導(dǎo)，以城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展為整體研究對象，通過指標(biāo)的初選和篩選，構(gòu)建了由5個(gè)子系統(tǒng)和47項(xiàng)具體指標(biāo)構(gòu)成的城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系。在搜集和整理大量原始指標(biāo)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用因子分析法對城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)進(jìn)行了分析和評價(jià)。2002—2014年，各子系統(tǒng)發(fā)展呈上升趨勢，但又表現(xiàn)不盡一致。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)波動(dòng)幅度較大，社會(huì)子系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定增長，資源子系統(tǒng)前緊后松，環(huán)境子系統(tǒng)穩(wěn)中趨緩，技術(shù)子系統(tǒng)最為顯著。以城市燃?xì)庾酉到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)的多維空間結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合因子分析法評價(jià)結(jié)果，對城市燃?xì)庀到y(tǒng)整體的發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力、持續(xù)能力和可持續(xù)發(fā)展水平做出評價(jià)?？傮w來看，城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展能力不斷增強(qiáng)，整體協(xié)調(diào)性較高，持續(xù)能力穩(wěn)步提升。在其共同作用下，城市燃?xì)庑袠I(yè)可持續(xù)發(fā)展水平不斷提高。

城市燃?xì)?；可持續(xù)發(fā)展；評價(jià)指標(biāo)體系；因子分析

0 引言

本世紀(jì)以來，大力發(fā)展天然氣、水電、可再生能源等清潔能源已成為中國可持續(xù)發(fā)展行動(dòng)中改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率的重要抓手，凸顯了天然氣在未來國家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略地位。特別是2002年市政公用事業(yè)市場化改革以來，以城市燃?xì)鉃橹鞯奶烊粴饫媚Ｊ街鸩叫纬蒣1]，城市燃?xì)庑袠I(yè)已成為影響國家能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整的主要領(lǐng)域，開展城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)研究現(xiàn)狀

與其他行業(yè)較為豐富的可持續(xù)發(fā)展研究論文及研究成果相比，有關(guān)城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展的研究文獻(xiàn)及成果相對較少，目前的研究主要集中在區(qū)域城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展[2-3]和燃?xì)馄髽I(yè)可持續(xù)發(fā)展[4-6]兩個(gè)方面。吳家正[2]從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、科教等方面協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系出發(fā)，對上海城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展的模式和對策進(jìn)行了研究，提出了燃?xì)馐聵I(yè)的可持續(xù)發(fā)展概念，是較早開展城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展研究的文獻(xiàn)，但其并未對燃?xì)馐聵I(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出進(jìn)一步的解釋和說明。尚玉秋[4]總結(jié)出由盈利、規(guī)模和能力3個(gè)方面共8個(gè)指標(biāo)構(gòu)成的評價(jià)燃?xì)馄髽I(yè)地位和水平的方法——燃?xì)馄髽I(yè)綜合評價(jià)指標(biāo)體系，來評價(jià)城市燃?xì)馄髽I(yè)在行業(yè)中所處位置，但指標(biāo)權(quán)重靠經(jīng)驗(yàn)取得，尚缺乏科學(xué)系統(tǒng)的研究和分析。以中國城市燃?xì)庑袠I(yè)為整體研究對象的可持續(xù)發(fā)展評價(jià)至今仍是空白。

2 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)體系構(gòu)建

作為一種有效的政策制定和公共交流工具[7]，可持續(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系愈來愈成為開展復(fù)雜系統(tǒng)評價(jià)研究和分析的重要基礎(chǔ)。城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)雖然涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境和技術(shù)等多個(gè)方面，但不能簡單地將各方面的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行疊加、集合或羅列[8]，而應(yīng)由集中反映經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境、技術(shù)等系統(tǒng)內(nèi)涵和特征的參數(shù)，按照相互關(guān)系及隸屬關(guān)系劃分成不同層次的組合，并由形成一定結(jié)構(gòu)和層次的指標(biāo)集構(gòu)成的一個(gè)有機(jī)體系。

2.1 城市燃?xì)庠u價(jià)指標(biāo)體系框架結(jié)構(gòu)

對復(fù)雜系統(tǒng)組成要素的劃分和對代表組成要素的指標(biāo)分析，是刻畫和了解系統(tǒng)的基本途徑[9]。以要素為基本單元，在進(jìn)行系統(tǒng)層次和結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，將這些要素按其功能作用分別組合在一起，構(gòu)成經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境和技術(shù)5個(gè)方面要素的組合，即：經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和技術(shù)子系統(tǒng)。

按照指標(biāo)體系建立的方法和原則，將城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系框架分為總體層、系統(tǒng)層、專題層及指標(biāo)層4個(gè)層次(如圖1所示)?？傮w層反映城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)整體可持續(xù)發(fā)展能力、水平和狀況；系統(tǒng)層反映組成系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境和技術(shù)各個(gè)子系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力、水平和狀況；專題層是將各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)一步分解為不同的側(cè)面(專題)來反映各個(gè)子系統(tǒng)在某一個(gè)或幾個(gè)發(fā)展方向的可持續(xù)發(fā)展能力、水平和狀況，而指標(biāo)層則由反映各個(gè)要素的具體評價(jià)指標(biāo)組成。專題層是對系統(tǒng)層的進(jìn)一步闡釋和對指標(biāo)層的歸納，承擔(dān)承上啟下功能。

在具體指標(biāo)的選擇過程中，運(yùn)用理論分析、專家咨詢和頻度統(tǒng)計(jì)等方法選取、設(shè)置和篩選指標(biāo)，以滿足科學(xué)性和完備性原則的基本要求[10]。指標(biāo)設(shè)立目的清楚，指標(biāo)名稱保持前后一致和連貫，充分考慮指標(biāo)穩(wěn)定性及相關(guān)性，確保相關(guān)數(shù)據(jù)的可得性和量化程度，避免數(shù)據(jù)中斷使評價(jià)研究工作陷于被動(dòng)。同時(shí)，對指標(biāo)處理的方法依據(jù)和反映指標(biāo)的有關(guān)數(shù)據(jù)來源比較準(zhǔn)確可靠，以確保指標(biāo)選取的科學(xué)性和合理性。通過年鑒整理及綜合相關(guān)數(shù)據(jù)采集情況，經(jīng)初步篩選、精選等過程，形成由5個(gè)子系統(tǒng)及47項(xiàng)具體指標(biāo)組成的城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系(如表1所示)。

圖1 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系基本框架結(jié)構(gòu)Fig. 1 Basic frame structure of city gas sustainable development evaluation indicator system

1城市氣可持續(xù)發(fā)展指ab led標(biāo)系及各子系統(tǒng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)表Table 1C燃ity gassustain體evelop mentind icators system and raw d ata of each sub system in dex子系統(tǒng)指標(biāo)層指標(biāo)名稱年份2002 2003 20 04 2005 2006 20 07 2008 2009 20 10 2011 2012 2013 20 14經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)A A1 A11資產(chǎn)總額/億元712.14 818.72 90 2.62 1 186.15 1 465.71 1 632.6 1 2 201.6 9 3 3 79.36 2 982.87 3 457.7 1 4 4 71.59 5 2 52.53 6 407.26 A12主營業(yè)務(wù)收入/億元32 2.81 39 1.99 46 7.45 66 2.12 880.88 1 137.3 2 1 5 92.09 1 8 88.27 2 505.94 3 205.3 1 3 3 58.55 4 136.8 5 227.09 A13燃?xì)庑袠I(yè)投資額/億元87.3 3 15 1.64 209.77 27 4.63 331 347 420 65 1 96 4 1 244 1 6 05 2 210 2 241.6 A2 A21利潤總額/億元-1.05 6.47 8.66 16.8 2 29.83 75.52 125.37 17 7.47 253.97 314.48 319.45 38 3.93 429.82 A22總資產(chǎn)貢獻(xiàn)率/%1.9 3.14 3.55 3.58 4.82 8.29 9.85 7.59 11.8 2 12.63 10.17 11.5 9.61 A23工業(yè)成本費(fèi)用利潤率/%-0.3 1.59 1.81 2.53 3.4 6.97 8.28 10.1 2 11.3 7 10.48 9.98 9.98 8.59 A2 4利稅總額/億元9.6 20.13 25.17 36.47 61.7 3 119.9 19 6.59 23 9.12 330.32 410 41 9.43 501.88 564.71 A2 5主營業(yè)務(wù)利潤率/%5.64 8.28 8.64 9.49 9.96 13.63 13.7 3 15.17 17.92 14.73 24.1 16.56 12.52 A3 A3 1流動(dòng)資產(chǎn)周轉(zhuǎn)次數(shù)/(次/年)1.45 1.6 1.75 1.96 1.99 2.22 2.31 1.15 2.49 2.73 2.24 2.48 2.49 A3 2主營業(yè)務(wù)成本率/%93.95 91.21 90.90 90.12 89.62 85.76 85.7 8 84.21 81.63 84.8 0 84.5 9 85.34 87.02 A3 3人均主營業(yè)務(wù)收入/(萬元/人)23.06 26.72 32.26 44.62 52.75 71.6 2 87.6 2 104.38 131.75 16 1.40 155.02 174.44 203.67社會(huì)子系統(tǒng)B B1 B11生活能源天然氣消費(fèi)總量/108m3 51 57 67 79 103 14 3 170 178 22 7 26 4 288 323 34 3 B12生活能源液化石油氣消費(fèi)總量/104t 1 1 69 1 2 93 1 350 1 3 29 1 456 1 638 1 457 1 4 96 1 457 1 607 1 635 1 8 46 2 173 B13全國人均生活能源天然氣消費(fèi)量/m 3 3.6 4 5.2 6.1 7.8 10.9 12.8 13.3 17 19.7 21.3 23.8 25.1 B14全國人均生活能源液化石油氣消費(fèi)量/kg 7.6 8.6 10.4 10.2 11.5 12.4 11 11.2 10.5 12 12.1 13.6 15.9 B2 B21人工煤氣用氣人口/萬人4 6 09.3 4 8 43.33 4735.91 4496.35 4 121.58 4 080.5 2 3 442.2 2 3 0 40.12 2 871.97 2 742.5 3 2 4 95.58 2 0 06.15 1 813.05 B22天然氣用氣人口/萬人4 002 4 681 6 065 7 623 9 0 99 11 133 13290 15948 18 856 21442 24134 27 338 30 138 B23液化石油氣用氣人口/萬人19 456 21 342 22520 23 164 22505 24389 24136 23 700 23 601 23152 22924 22 310 21650 B2 4城鎮(zhèn)燃?xì)馄占奥?%55.9 0 58.9 3 61.38 62.7 7 61.29 65.32 65.49 66.1 7 67.68 68.53 69.62 70.6 5 71.55 B3 B3 1就業(yè)人員數(shù)/萬人14 14.6 7 14.49 14.8 4 16.7 15.88 18.17 18.0 9 19.02 19.86 21.665 23.7 149 25.6648 B3 2就業(yè)人員平均工資/(元/年)16 440 18 752 21805 20606 23 774 27886 32668 41869 47 309 52 723 58202 67085 73 339資源子系統(tǒng)C C1 C11國內(nèi)天然氣產(chǎn)量/108m3 326.6 350.2 41 4.6 493.2 585.5 69 2.4 803 852.7 95 7.9 1 053.4 1 106.1 1 2 08.6 1 301.6 C12天然氣凈進(jìn)口量/108m3-3 2-1 8.7-24.4-29.7-1 9.5 14.2 13.5 44.2 12 4.4 27 9.6 391.7 497.9 56 5 C13天然氣供氣總量/108m3 132.29 149.31 18 0.31 228.62 261.24 33 3.09 391.30 437.26 52 7.56 73 2.67 865.18 982.57 1 057.00 C2 C21國內(nèi)液化石油氣產(chǎn)量/1 04t 1 0 36.8 1 2 11.7 1 417 1 4 32.7 1 745.3 1 944.7 1 914.8 1 8 31.7 2 092.3 2 240.8 2 268.7 2 5 13.3 2 705.8 C22液化石油氣供氣總量/1 04t 1 2 78.81 1 300.80 1 315.65 1 407.91 1 458.7 0 1669.99 1 531.2 5 1 5 52.61 1 486.51 1 408.00 1 371.7 5 1 3 50.80 1 318.00 C3 C31人工煤氣自制氣量/108m3 178.26 178.78 22 0.29 257.75 285.68 30 3.77 323.03 335.09 24 8.14 84.7 3 60.92 54.77 51.2 4 C32人工煤氣供氣總量/108m3 200.11 202.82 21 5.52 258.87 297.71 32 3.79 358.51 363.33 28 4.00 94.2 4 85.54 70.45 64.5 0 C4 C41天然氣終端消費(fèi)量/108m3 291.8 339.1 39 6.7 466.1 573.3 70 5.2 812.9 895.2 1 080.2 1 341.1 1 497 1 7 05.4 1 868.9 C42天然氣終端消費(fèi)量占比/%45.34 44.03 45.4 5 49.05 45.57 47.2 3 48.14 48.84 48.8 4 54.63 57.79 57.62 56.5 6 C43液化石油氣終端消費(fèi)量/104t 1 6 26.8 1 8 18.2 2 016 2 0 46.5 2 252.6 2 327.9 2 118.9 2 1 53.1 2 321.9 2 470.2 2 482.2 2 8 23.4 3 289.8

子系統(tǒng)指標(biāo)層指標(biāo)名稱份年2002 2003 20 04 2005 2006 20 07 2008 2009 20 10 2011 2012 2013 20 14環(huán)境子系統(tǒng)D D1 D11廢廢二工廢廢固萬科R&水氣氧業(yè)水氣體元技D D排排化煙處治廢收活項(xiàng)項(xiàng)經(jīng)管煤氣石放放硫(粉設(shè)設(shè)綜能人數(shù)全/萬度氣能儲(chǔ)量量排/(t/萬元12.32 9.94 7.49 6.19 3.72 2.49 1.64 1.07 0.77 0.31 0.28 0.30 0.11 D12/(m3/萬收元入收)入1.39 1.35 0.97 1.19 0.84 0.32 0.35 0.40 0.33 0.08 0.10 0.14 0.09 D13量排數(shù)數(shù)利消數(shù)/(kg/萬元)收入元)收7.62.3 7.29 4.15 2.84 2.38 2.28 1.77 1.24 0.80 0.51 0.49 0.38 0.33 D14放)塵施施合源員/個(gè)當(dāng)量/(kg/萬入)14 96 44 78 3 13.63 2.97 2.33 1.93 1.64 1.54 0.95 0.44 0.37 0.22 0.14 0.10 D2 D21理理物入動(dòng)目目費(fèi)道氣儲(chǔ)油放/套/套率量89 44 74 1.49 0 83 436 70 29 72 1.05 72 70 359 70 56 40 63 0.30 5 58 392 30 187 33 33 15 96 0.17 35 227 D22 8.0 2.2 3.3 321.4 433 6.6 210 9.7 D23用費(fèi)/人/%/(噸3 4 82.10 0 66 0.68 0 74.60 66.70 0 89.80 97.21 97.80 0 95.00 D24標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元收入)1.88 2 1.17 0.60 0.34 5 0.25 0.20 18 0.21 0.14技術(shù)子系統(tǒng)E E1 E11 11 8 13 1 151 11 8 10 1 207 86 9 9 860 9.553 86 9 6 1 085 88 5 9 1 232 97 10 14 12 1 601 27 32 143 376 1 0 1 016 1 117 2 425 E12 11 24 71 277 91 65 85 56 17 105 157 95 E13 R&目氣工然化時(shí)元量/人年442 245 7844 811 1 7 E14項(xiàng)燃人天液1 7 61 1 811 9 9 5.409 13 5.467 31382 3 55584 E2 E21/103km 122.47 4 1 40 4 1.160 15 176.74 4 209.451 246.498 289.281.3 312.27 0 35 40 459.666.8 513.07 56 92 7.542 E22長儲(chǔ)氣氣能力氣/104m3 3 4 98.2 56.5 4 815.75 3 2 7 233.9 4 450.6.5 3 075.3 2 960 2 6 86.4.6 2 306.4 1 198.8 1 240 8 1 4 0 028 99.21.8 9.38 92.02 E23力/104m3 4 8 96 5 2 31.6 6 200 27.8 9 278 6 847.4 14877.2 46472 47 16 800.2 47 16 539 54999.496 761 8 4.56 E24能力/1 04t 102.81 135.99 12 6.8 127.52 163.09 15 9.88 156.97 166.41 6.77 8.33 198.58 200.82 19(續(xù)表)

2.2 城市燃?xì)庀到y(tǒng)的多維空間結(jié)構(gòu)

城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展是多層次、多要素共同作用的結(jié)果。各子系統(tǒng)不停地運(yùn)動(dòng)變化構(gòu)成了城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)的多維空間結(jié)構(gòu)。如果將各子系統(tǒng)分別看成是城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展多維空間結(jié)構(gòu)中的一維，則城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡就是空間結(jié)構(gòu)中由若干個(gè)狀態(tài)點(diǎn)構(gòu)成的一條曲線。曲線上的每一個(gè)點(diǎn)都是有經(jīng)濟(jì)維、社會(huì)維、資源維、環(huán)境維和技術(shù)維確定的幾何位置以及具有時(shí)(空)間、數(shù)量和數(shù)值具體特征描述的狀態(tài)點(diǎn)。對城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展能力的判斷，實(shí)質(zhì)上是對城市燃?xì)庠诙嗑S空間結(jié)構(gòu)中所處幾何位置(狀態(tài)點(diǎn))進(jìn)行的描述和評價(jià)[11]，各子系統(tǒng)的評價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)化值即為位置坐標(biāo)點(diǎn)的維度值。

設(shè)Q點(diǎn)為最不可持續(xù)的臨界點(diǎn)，其位置坐標(biāo)點(diǎn)為(0,0,0,0,0)。M點(diǎn)為最可持續(xù)的理想目標(biāo)點(diǎn)，其位置坐標(biāo)點(diǎn)為(1,1,1,1,1)。城市燃?xì)馊我粻顟B(tài)點(diǎn)設(shè)為S(t)，其位置坐標(biāo)點(diǎn)為(xt,yt,zt,ut,kt),其中，xt、yt、zt、ut、kt分別為狀態(tài)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)維、社會(huì)維、資源維、環(huán)境維、技術(shù)維的坐標(biāo)值。t=1,2,…,n。n為評價(jià)對象個(gè)數(shù)。在QM、MS(t)、QS(t)三條直線構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)中，QM與QS(t)形成的夾角為θ(t)。QM是城市燃?xì)庠诙嗑S空間結(jié)構(gòu)的最優(yōu)路徑軌跡，任一狀態(tài)點(diǎn)S(t)在最優(yōu)路徑軌跡上的投射點(diǎn)為S(t)′(如圖2所示)。

圖2 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡平面結(jié)構(gòu)Fig. 2 Plane structure of state point motion trail in city gas sustainable development system

2.3 原始指標(biāo)數(shù)據(jù)收集

動(dòng)態(tài)地監(jiān)測城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展過程和變化趨勢，必須使所有用于評價(jià)的指標(biāo)都能夠得到一個(gè)有時(shí)間序列的原始數(shù)據(jù)的支持，這對完成評價(jià)任務(wù)和實(shí)現(xiàn)評價(jià)目的至關(guān)重要。因此，原始數(shù)據(jù)收集整理過程對樣本數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量的要求就比較高。為了能真實(shí)反映城市燃?xì)獍l(fā)展情況，筆者在查閱2003—2016年中國統(tǒng)計(jì)年鑒、中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒、中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒、中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒、中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒、中國人口與就業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒以及統(tǒng)計(jì)資料匯編等大量文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，得到城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)體系各子系統(tǒng)相關(guān)原始數(shù)據(jù)(如表1所示)。由于統(tǒng)計(jì)年鑒等資料數(shù)據(jù)有一定的滯后性，本次評價(jià)以2002—2014年間城市燃?xì)獍l(fā)展?fàn)顩r作為評價(jià)對象。

3 城市燃?xì)庀到y(tǒng)的因子分析與綜合評價(jià)

3.1 因子分析法評價(jià)

3.1.1 原始指標(biāo)數(shù)據(jù)同趨勢化處理

綜合評價(jià)一般以正向指標(biāo)為評價(jià)基礎(chǔ)。對逆向指標(biāo)需要進(jìn)行一致化處理。既可以通過取倒數(shù)變?yōu)檎蛑?標(biāo)，即yij= 1/xij(xij>0)；也可 以通 過減法 取得一致化，即yij=M?xij，其中M為指標(biāo)xij的一個(gè)允許的上界。由于減法一致化方法下的綜合評價(jià)結(jié)果更為穩(wěn)定[12]，故對逆向指標(biāo)進(jìn)行減法一致化處理，得到原始指標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣Y=(yij)m×n。

3.1.2 各子系統(tǒng)因子分析

以SPSS19.0對各子系統(tǒng)進(jìn)行因子分析。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化處理

使用標(biāo)準(zhǔn)化處理法(Z-Score法)對原始指標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣Y進(jìn)行無量綱化處理，使標(biāo)準(zhǔn)化樣本矩陣方差為1，均值為0。得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z=(zij)m×n：

其中，yij為原始指標(biāo)轉(zhuǎn)換值為矩陣Y中第j項(xiàng)原始指標(biāo)轉(zhuǎn)換值的均值，sj為矩陣Y中第j項(xiàng)原始指標(biāo)轉(zhuǎn)換值的標(biāo)準(zhǔn)差。

其中，m為評價(jià)樣本數(shù)。

(2)因子分析適宜檢驗(yàn)

一般認(rèn)為，KMO值小于0.5不適宜做因子分析[13]。通過因子分析適宜性檢驗(yàn)，得各子系統(tǒng)KMO檢驗(yàn)和Bartlett 球度檢驗(yàn)結(jié)果(如表2所示)。各子系統(tǒng)KMO值均大于0.5，sig.(顯著性水平)均為0.000，適宜進(jìn)行因子分析。

(3)主因子提取及權(quán)重

按照初始特征值大于1，累積方差貢獻(xiàn)率大于85%的原則提取主因子，得各子系統(tǒng)主因子數(shù)、主因子特征值和方差貢獻(xiàn)率，并按歸一化方法確定主因子權(quán)重(如表3所示)。除技術(shù)子系統(tǒng)主因子累積方差貢獻(xiàn)率均達(dá)到87%以上外，其他各子系統(tǒng)累積方差貢獻(xiàn)率均達(dá)到92%以上，具有顯著的代表性，變量絕大部分信息都能得到主因子的解釋，因子提取效果比較理想。

(4)因子旋轉(zhuǎn)

由于技術(shù)子系統(tǒng)只抽取了一個(gè)主成分，無法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。利用SPSS19.0 對除技術(shù)子系統(tǒng)以外的其他各子系統(tǒng)建立因子載荷矩陣，并進(jìn)行最大方差正交旋轉(zhuǎn)，使因子載荷相對集中，以突出主因子意義，得各子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣。

(5)計(jì)算各子系統(tǒng)因子得分及評價(jià)值

對各子系統(tǒng)進(jìn)行回歸，根據(jù)各子系統(tǒng)因子得分系數(shù)矩陣與各變量標(biāo)準(zhǔn)化值計(jì)算因子得分FAC。設(shè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)綜合評價(jià)值分別為VES、VSS、VRS、VENS、VTS。

根據(jù)各子系統(tǒng)因子得分及主因子權(quán)重，計(jì)算各子系統(tǒng)綜合評價(jià)值，其計(jì)算公式為：

表2 各子系統(tǒng)KMO 和Bartlett 球度檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 KMO and Bartlett sphericity inspection result of every subsystem

根據(jù)式4～8，計(jì)算得各子系統(tǒng)各評價(jià)年度綜合評價(jià)值(如表4所示)。同時(shí)，根據(jù)各子系統(tǒng)各評價(jià)年度綜合評價(jià)值，可得基于因子分析法的城市燃?xì)飧髯酉到y(tǒng)可持續(xù)發(fā)展變化趨勢(如圖3所示)。

3.1.3 各子系統(tǒng)評價(jià)

由表4及圖3可知，城市燃?xì)飧髯酉到y(tǒng)發(fā)展總體呈上升趨勢，但表現(xiàn)有所差別。技術(shù)子系統(tǒng)和社會(huì)子系統(tǒng)增長較為顯著，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)波動(dòng)較大，而資源子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)前期增長較快而后期相對平緩。

(1)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)波動(dòng)幅度較大。2002年底市政公用事業(yè)市場化改革后，受外商投資及非公有資本進(jìn)入燃?xì)馔顿Y領(lǐng)域許可等限制條件，燃?xì)庑袠I(yè)投資額等指標(biāo)增長相對較慢，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)發(fā)展徘徊不前。2007年后受城市燃?xì)鈨?yōu)先發(fā)展政策影響，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)發(fā)展逐步好轉(zhuǎn)。2011—2012年，受主營業(yè)務(wù)成本率升高和工業(yè)成本費(fèi)用利潤率下降等多重影響，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)增長乏力。隨著2013年天然氣存量氣與增量氣價(jià)格調(diào)整政策的實(shí)施，有效刺激了城市燃?xì)馓烊粴饫眯枨?，?jīng)濟(jì)子系統(tǒng)增長顯著。

(2)社會(huì)子系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定增長。2002—2006年社會(huì)子系統(tǒng)保持穩(wěn)定增長，燃?xì)庑袠I(yè)就業(yè)人數(shù)和就業(yè)人員工資持續(xù)得到提高。受天然氣利用優(yōu)先保障民用氣政策的積極影響，2007—2011年社會(huì)子系統(tǒng)增長有所加快。2012年后，社會(huì)子系統(tǒng)增長速度非常明顯，民生得到較大改善。

表3 各子系統(tǒng)主因子及權(quán)重Table 3 Principle factors and its weight of every subsystem

表4 基于因子分析法的各子系統(tǒng)評價(jià)值Table 4 Evaluation of estimate of every subsystem based on factor analysis method

(3)資源子系統(tǒng)發(fā)展前緊后松。2007年前，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量、國內(nèi)液化石油氣產(chǎn)量和天然氣供氣總量持續(xù)保持增長，為資源子系統(tǒng)快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2007—2012年，資源子系統(tǒng)發(fā)展基本處于徘徊狀態(tài)。隨著國內(nèi)液化石油氣產(chǎn)量和液化石油氣終端消費(fèi)量恢復(fù)性增長，2012年后資源子系統(tǒng)發(fā)展逐步扭轉(zhuǎn)頹勢。

(4)環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展穩(wěn)中趨緩。2002—2009年環(huán)境子系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定增長。2010年后，環(huán)境子系統(tǒng)發(fā)展相對平緩。萬元收入能源消費(fèi)量、廢水排放量指標(biāo)以及固體廢物綜合利用率指標(biāo)頻繁波動(dòng)，造成相互抵消，致使環(huán)境子系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)有效快速增長。

(5)技術(shù)子系統(tǒng)增長最為顯著。2002—2008年，科技活動(dòng)人員數(shù)、R&D項(xiàng)目數(shù)、R&D項(xiàng)目全時(shí)當(dāng)量和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)等指標(biāo)增長較緩慢，技術(shù)子系統(tǒng)保持緩慢增長。2009—2014年，受科技活動(dòng)人員數(shù)、R&D項(xiàng)目數(shù)、R&D項(xiàng)目全時(shí)當(dāng)量和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)等指標(biāo)的快速增長，技術(shù)子系統(tǒng)發(fā)展顯著加快。

3.2 城市燃?xì)庀到y(tǒng)整體可持續(xù)發(fā)展水平測度與評價(jià)

城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展水平是系統(tǒng)發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力和持續(xù)能力的綜合表現(xiàn)，反映了某一時(shí)點(diǎn)城市燃?xì)庀到y(tǒng)的整體可持續(xù)發(fā)展能力或水平狀況。

3.2.1 綜合評價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)化處理

城市燃?xì)庀到y(tǒng)的任一狀態(tài)點(diǎn)S(t)均是由經(jīng)濟(jì)維(xt)、社會(huì)維(yt)、資源維(zt)、環(huán)境維(ut)、技術(shù)維(kt)的坐標(biāo)值構(gòu)成(如圖2所示)。為了消除各子系統(tǒng)所得綜合評價(jià)值在數(shù)量級(jí)上的差異，保持各子系統(tǒng)評價(jià)結(jié)果原有數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，需要對各子系統(tǒng)的綜合評價(jià)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化法(Z-score)處理，并以處理值作為城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展水平測度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。xt、yt、zt、ut、kt分別為經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會(huì)子系統(tǒng)、資源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和技術(shù)子系統(tǒng)在狀態(tài)點(diǎn)的評價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)化值。

3.2.2 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力、持續(xù)能力及可持續(xù)發(fā)展水平

(1)發(fā)展能力

若以狀態(tài)點(diǎn)S(t)與目標(biāo)點(diǎn)M之間的歐氏距離MS(t)來表示狀態(tài)點(diǎn)S(t)離開臨界點(diǎn)向目標(biāo)點(diǎn)M移動(dòng)程度和能力大小，MS(t)數(shù)值越小，狀態(tài)點(diǎn)S(t)與目標(biāo)點(diǎn)M的距離就越近，發(fā)展能力就越強(qiáng)，則城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展能力MS(t)可以用下式表示：

(2)協(xié)調(diào)能力

若以cosθ(t)作為城市燃?xì)庀到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡擬合最優(yōu)路徑軌跡的度量，當(dāng)cosθ(t)值越大，表示夾角θ(t)越小，狀態(tài)點(diǎn)S(t)就越接近于最佳運(yùn)動(dòng)軌跡QM，狀態(tài)點(diǎn)S(t)偏離QM越遠(yuǎn)，θ(t)變大，cosθ(t)值逐漸變小，協(xié)調(diào)能力變差，則城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展協(xié)調(diào)能力cosθ(t)可以表示為：

其中，QM=。

圖3 基于因子分析法的各子系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展趨勢圖Fig. 3 Sustainable development tendency of every subsystem based on factor analysis method

即：

(3)持續(xù)能力

若以投射點(diǎn)S′(t)與臨界點(diǎn)Q之間的歐式距離QS′(t)代表狀態(tài)點(diǎn)S(t)離開臨界點(diǎn)向目標(biāo)點(diǎn)M持續(xù)運(yùn)動(dòng)能力，QS′(t)距離越長就越接近目標(biāo)點(diǎn)，發(fā)展就越可持續(xù)，則城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展的持續(xù)能力可以表示為：

(4)可持續(xù)發(fā)展水平

以SD(t)表示城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展水平，是系統(tǒng)遠(yuǎn)離不可持續(xù)狀態(tài)的能力和接近理想狀態(tài)能力的綜合表現(xiàn)。在任一狀態(tài)下，城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展水平可表示為：

3.2.3 城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展水平總體評價(jià)

將城市燃?xì)飧髯酉到y(tǒng)年度評價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)化值代入上式(9～13)，計(jì)算得各評價(jià)年度城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力、持續(xù)能力和整體可持續(xù)發(fā)展水平變化趨勢(如圖4所示)。

(1)發(fā)展能力曲線MS(t)持續(xù)下降，狀態(tài)點(diǎn)S(t)不斷向理想目標(biāo)點(diǎn)M靠近。

(2)協(xié)調(diào)能力曲線cosθ(t)基本呈倒Z型分布，cosθ(t)值逐步趨近于1，夾角θ(t)逐漸變小，城市燃?xì)庀到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡不斷向最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡靠攏，協(xié)調(diào)能力顯著增強(qiáng)，整體協(xié)調(diào)性較高。

(3)持續(xù)能力曲線穩(wěn)步增長，狀態(tài)點(diǎn)S(t)向目標(biāo)點(diǎn)M持續(xù)運(yùn)動(dòng)能力不斷增強(qiáng)，城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展的可持續(xù)性不斷提高。

(4)可持續(xù)發(fā)展水平曲線呈持續(xù)增長趨勢，城市燃?xì)庀到y(tǒng)遠(yuǎn)離不可持續(xù)狀態(tài)的能力和接近理想狀態(tài)能力持續(xù)得到提升，可持續(xù)發(fā)展水平不斷提高。

4 結(jié)論

因子分析法在城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià)中的創(chuàng)新性應(yīng)用，為推進(jìn)城市燃?xì)獬掷m(xù)發(fā)展提供了重要依據(jù)。從總體上看，城市燃?xì)飧髯酉到y(tǒng)發(fā)展均呈上升趨勢，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體可持續(xù)發(fā)展水平的不斷提高提供了有效支撐。城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展不斷向可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)移動(dòng)并逐步靠近，系統(tǒng)整體的發(fā)展能力不斷增強(qiáng)，在滿足城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和提高人民群眾生活質(zhì)量方面體現(xiàn)了較好的成長性，夯實(shí)了城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。城市燃?xì)庀到y(tǒng)整體協(xié)調(diào)性較高，城市燃?xì)庑袠I(yè)各類要素之間相互配合得當(dāng)，逐步實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)和協(xié)同互動(dòng)，各子系統(tǒng)發(fā)展較為平衡。城市燃?xì)庀到y(tǒng)向可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)延續(xù)不斷的運(yùn)動(dòng)，城市燃?xì)庑袠I(yè)發(fā)展具有較強(qiáng)的連續(xù)性，為城市燃?xì)庑袠I(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了質(zhì)量保證。在城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力和持續(xù)能力共同作用下，城市燃?xì)庑袠I(yè)可持續(xù)發(fā)展水平處在不斷提高的過程中。

圖4 城市燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)展能力、協(xié)調(diào)能力、持續(xù)能力和可持續(xù)發(fā)展水平變化趨勢Fig. 4 Variation trend of development ability, coordination ability, sustainability and level of sustainable development of city gas system

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Evaluation of sustainable development of city gas based on factor analysis

WANG Zhongyuan1,2, LUO Dongkun1
1 School of Business Administration, China University of Petroleum-Beijing, Beijing 102249, China 2 Kunlun Energy Company Limited, Beijing 100101, China

Research into sustainable development of urban gas is relatively sparse, and the evaluation of sustainable development based on the overall research into urban gas in China is still blank. Guided by system theory and analytic hierarchy processes (AHP), this paper took the sustainable development system of China's urban gas as a whole research object, and constructed the city gas sustainable development evaluation index system which consists of 5 subsystems and 47 specific indicators through primaries and screening indexes. On the basis of collecting and arranging a large amount of original index data, the authors analyzed and evaluated the sustainable development system of urban gas by using the factor analysis method. During 2002-2014, the development of each subsystem has shown an upward tendency, but with different performance. The economic subsystem fluctuates more widely, while the social subsystem continues to grow steadily. The resource subsystem developed fast early on and slowly in the latter stage. The development of the environment subsystem is best described as stable and slow, and the growth of the technology subsystem is most remarkable. Based on the multidimensional spatial structure model of urban gas subsystem movement, and combining the factor analysis evaluation results, this work calculates the development capacity, coordination ability, sustainable ability and sustainable development level of the urban gas system, and then evaluates its sustainable development. Overall, the development capacity of urban gas systems is increasing, the whole system reflects a high degree of coordination, and the sustainable ability has been improved steadily. Under this joint action, the sustainable development level of city gas industry has been increasing continuously.

city gas; sustainable development; evaluation index system; factor analysis

*通信作者, wzhy@cnpc.com.cn

2017-07-05

國家科技重大專項(xiàng)“頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法研究”(2012ZX05018-005-04)資助

王中元, 羅東坤.基于因子分析法的城市燃?xì)饪沙掷m(xù)發(fā)展評價(jià). 石油科學(xué)通報(bào), 2017, 04: 536-545

WANG Zhongyuan, LUO Dongkun. Evaluation of sustainable development of city gas based on factor analysis. Petroleum Science Bulletin, 2017, 04: 536-545. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2017.04.050

10.3969/j.issn.2096-1693.2017.04.050

(編輯 付娟娟)