基于組合賦權(quán)和灰色-TOPSIS的陜西省道路運輸業(yè)低碳競爭力評價

田愛玄，王蕾

(1.長安大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，陜西西安 710064；2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710064)

0 引言

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，促使交通運輸需求日益增長。交通運輸作為國民經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，更是能源消耗和碳排放問題的主要來源之一，因此發(fā)展綠色低碳的交通運輸已成為節(jié)能減排的工作重點。

近年來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注交通運輸行業(yè)的低碳化研究。這些研究主要是從能耗與碳排放測算[1-3]與碳排放驅(qū)動因子分析等[4-8]兩方面進行探討。文獻(xiàn)[1]以省級交通運輸業(yè)為研究對象，建立以能源消費和碳排放總量、分能源品種與分運輸方式的比例結(jié)構(gòu)及能耗與碳排放強度為指標(biāo)的測算體系。文獻(xiàn)[2]針對無調(diào)控、汽車保有量調(diào)控、燃油經(jīng)濟性調(diào)控及綜合調(diào)控等4種情景，討論了碳排放的變化情況。文獻(xiàn)[4]采用對數(shù)平均迪氏指數(shù)法(logarithmic mean weight divisia index,LMDI)、修正的拉氏指數(shù)法探討了我國交通運輸業(yè)的碳排放驅(qū)動因素。文獻(xiàn)[5 -6]分別運用向量自回歸模型(vector auto-regression,VAR)對碳排放因子進行分析，結(jié)果表明提高能源利用效率可有效降低二氧化碳排放。文獻(xiàn)[7 -8]運用通徑分析探討交通運輸業(yè)主要驅(qū)動因子間的作用機理。

道路運輸作為交通運輸業(yè)的重要組成部分，低碳化是其發(fā)展的必然過程和重要要求。文獻(xiàn)[9]通過建立自下而上的模型來估計中國道路運輸部門燃油消耗量和二氧化碳排放量。文獻(xiàn)[10]運用能源需求的全生命周期模型對中國道路運輸業(yè)的能耗進行探究。文獻(xiàn)[11]采用投入產(chǎn)出法和過程分析法討論福建省道路運輸業(yè)的碳排放量。文獻(xiàn)[12]建立道路運輸企業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟評價體系。文獻(xiàn)[13]通過機構(gòu)制度、組織調(diào)度、節(jié)能減排等指標(biāo)構(gòu)建道路運輸企業(yè)的節(jié)能減排評價指標(biāo)體系。

自2013年引入低碳競爭力以來，低碳化已成為行業(yè)競爭力演化過程中的重要舉措。澳大利亞氣候研究機構(gòu)與英國第三代環(huán)境主義組織聯(lián)合發(fā)布的研究報告《20國集團(G20)低碳競爭力》中指出，低碳競爭力是在減少碳排放的同時實現(xiàn)經(jīng)濟更好發(fā)展的能力。文獻(xiàn)[14-16]討論了鋼鐵企業(yè)的低碳競爭力。文獻(xiàn)[17-19]分別對城市及省際的低碳競爭力進行評價。文獻(xiàn)[20]將灰色關(guān)聯(lián)法與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(data envelopment analysis,DEA)結(jié)合，研究江蘇省水運低碳競爭力的動態(tài)演化。文獻(xiàn)[21-22]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)法對道路運輸業(yè)低碳競爭力進行了評價研究。

從上述文獻(xiàn)的分析看，目前研究相對集中于能源消耗量預(yù)測、低碳評價體系方面，關(guān)于道路運輸業(yè)低碳競爭力的研究較少，而提高道路運輸業(yè)的低碳競爭力對于經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展具有重要的促進作用。本文在文獻(xiàn)[21]研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建運輸生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展、低碳效率為一級指標(biāo)的道路運輸業(yè)低碳競爭力評價指標(biāo)體系，采用序關(guān)系分析法(G1-method,G1)和變異系數(shù)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法對評價指標(biāo)權(quán)重進行評價，再以組合權(quán)重為基礎(chǔ)，基于灰色-逼近于理想值的排序方法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)構(gòu)建道路運輸業(yè)低碳競爭力評價模型，并對2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)低碳競爭力進行實證分析。

1 評價體系構(gòu)建

道路運輸行業(yè)不僅涉及運輸生產(chǎn)，同時也是影響社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的重要因素。因此，在構(gòu)建道路運輸?shù)吞几偁幜υu價體系時，既要考慮運輸生產(chǎn)的基本特征，同時要滿足社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的低碳發(fā)展要求?；诖?，構(gòu)建由運輸生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展、低碳效率為一級指標(biāo)，換算周轉(zhuǎn)量、等級公路比例、道路運輸產(chǎn)值增加值、道路運輸業(yè)能耗量、新能源車輛使用率、單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗、單位運輸產(chǎn)值增加值能耗為二級指標(biāo)的道路運輸業(yè)低碳競爭力評價體系，如表1所示。

表1 道路運輸業(yè)低碳競爭力評價指標(biāo)體系

2 基于組合賦權(quán)法的評價指標(biāo)權(quán)重確定

目前常用的權(quán)重確定方法主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類。其中，主觀賦權(quán)法是根據(jù)專家主觀價值判斷來確定指標(biāo)權(quán)重的方法，如：層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)、G1法。其評價結(jié)果依賴專家意見，具有較強的主觀隨意性。

客觀賦權(quán)法是利用數(shù)值統(tǒng)計將各指標(biāo)值進行分析處理，來確定指標(biāo)權(quán)重的方法，如主成分分析法、熵權(quán)法、變異系數(shù)法,其評價結(jié)果具有較強的客觀性與數(shù)據(jù)依據(jù)，但卻忽視了評價指標(biāo)的主觀定性分析。兩種權(quán)重確定方法均具有一定的局限性。

因此,為使評價指標(biāo)的權(quán)重達(dá)到主觀和客觀的統(tǒng)一，從而更接近實際情況，本文綜合主、客觀賦權(quán)法的優(yōu)點與不足，采用G1法主觀賦權(quán)、變異系數(shù)法客觀賦權(quán)的組合賦權(quán)法，確定評價指標(biāo)的組合賦權(quán)權(quán)重。

2.1 基于G1法的評價指標(biāo)主觀權(quán)重

1)確定評價指標(biāo)序關(guān)系

①定義1。若評價指標(biāo)xi相對某評價準(zhǔn)則的重要程度大于等于xk時，i=1，2，……,n；k=1，2，……,n，n為指標(biāo)個數(shù)，則記xi?xk。

2)確定指標(biāo)間的相對重要性程度

設(shè)xi-1和xi(i=n，n-1，n-2，……，3，2)是經(jīng)過序關(guān)系排列后的相鄰指標(biāo)，專家賦于評價指標(biāo)xi-1和xi權(quán)重為ri，ri的理性賦值如表2所示。

表2 G1法ri賦值參考

3)經(jīng)序關(guān)系排列后第i個評價指標(biāo)的主觀權(quán)重

(1)

其中,經(jīng)序關(guān)系排列后的第n個評價指標(biāo)的權(quán)重

(2)

2.2 基于變異系數(shù)法的評價指標(biāo)客觀權(quán)重

設(shè)xi為第i個評價指標(biāo)，i=(1，2，……，n)，n為指標(biāo)個數(shù)；xij為第i個評價指標(biāo)在第j個年度下的觀測數(shù)據(jù)，p為評價總年度數(shù)，j=(1，2，……，p)。

基于變異系數(shù)法的評價指標(biāo)客觀權(quán)重確定步驟如下：

1)計算各評價指標(biāo)xi的均值和標(biāo)準(zhǔn)差

(3)

(4)

2)計算各指標(biāo)的變異系數(shù)

(5)

3)計算評價指標(biāo)xi的權(quán)重

(6)

2.3 評價指標(biāo)組合權(quán)重的確定

(7)

式中：β為主觀權(quán)重所占比例，(1-β)為客觀權(quán)重所占比例。借鑒文獻(xiàn)[25]，取β=0.5。

3 基于灰色-TOPSIS的道路運輸業(yè)低碳競爭力評價模型

對于道路運輸業(yè)低碳競爭力評價指標(biāo)來說，換算周轉(zhuǎn)量、等級公路比例、道路運輸產(chǎn)值增加值、新能源車輛使用率等4個指標(biāo)取觀測數(shù)據(jù)的最大值作為最優(yōu)值。道路運輸業(yè)能耗量、單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗、單位運輸產(chǎn)值增加值能耗等3個指標(biāo)取觀測數(shù)據(jù)的最小值作為最優(yōu)值。

1)由于各評價指標(biāo)的計量單位存在差異，首先對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，有

(8)

(9)

(10)

(11)

3)求解各二級評價指標(biāo)的得分系數(shù)

(12)

式中：ρ為分辨系數(shù)，0<ρ<1，通常取ρ=0.5。

(13)

5)第j年第i個指標(biāo)與正理想解和負(fù)理想解的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為:

(14)

(15)

6)第j年道路運輸業(yè)低碳競爭力水平與正理想解、負(fù)理想解的灰色關(guān)聯(lián)度分別為:

(16)

(17)

7)第j年道路運輸業(yè)低碳競爭力水平的灰色關(guān)聯(lián)相對貼近度

(18)

相對貼近度ξj表示第j年道路運輸業(yè)低碳競爭評價指標(biāo)與理想解的接近程度，ξj取值越大,說明該評價年的道路運輸業(yè)低碳競爭力越強，ξj取值越小，說明該評價年的道路運輸業(yè)低碳競爭力越弱。

4 道路運輸業(yè)低碳競爭力評價實證分析

選取2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表3所示，評價其低碳競爭力，得出2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)運輸生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展、低碳效率的競爭力評價結(jié)果，進而對陜西省道路運輸業(yè)總體低碳競爭力水平進行分析。

表3 2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)基本數(shù)據(jù)表

表4 二級評價指標(biāo)的主、客觀權(quán)重及組合權(quán)重

根據(jù)式8)～18)計算2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)一級評價指標(biāo)的相對貼近度，如表5所示。其中相對貼近度數(shù)值越大，說明該評價年份對應(yīng)的一級指標(biāo)競爭力越強。

表5 2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)一級評價指標(biāo)相對貼近度

由表5可見：

1)陜西省2012—2016年道路運輸業(yè)運輸生產(chǎn)競爭力相對貼近度整體呈上升趨勢。其中，2014年運輸生產(chǎn)競爭力相對貼近度出現(xiàn)明顯的降低，2015年開始回升，至2016年運輸生產(chǎn)競爭力相對貼近度達(dá)到0.539 9，較2012年增長14.39%。

2)陜西省2012—2016年道路運輸行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展競爭力相對貼近度整體呈上升趨勢，2016年為0.724 5，較2012年增加154.84%，說明陜西省道路運輸業(yè)2012—2016年得到了良好發(fā)展。原因是陜西省道路運輸?shù)燃壒匪急壤鹉晟仙?，運行環(huán)境不斷改善，促使國民生產(chǎn)總值持續(xù)增長，而單位產(chǎn)值增加值的能耗量持續(xù)降低，反映了近幾年陜西省在發(fā)展道路運輸業(yè)經(jīng)濟效益的同時，逐步重視道路運輸行業(yè)的低碳化演變，且低碳道路運輸取得了較好的經(jīng)濟收益。另一方面，經(jīng)濟發(fā)展競爭力水平對陜西省道路運輸業(yè)低碳競爭力的影響程度越來越大，所占比例越來越重要。

圖1 陜西省道路運輸業(yè)低碳競爭力水平評價

3)作為表征陜西省道路運輸業(yè)競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)，低碳效率競爭力的相對貼近度整體呈上升趨勢，由表3可以看出道路運輸業(yè)的能耗量x4整體呈下降趨勢，完成單位運輸周轉(zhuǎn)量所消耗的能源量x6持續(xù)減少，低碳效率逐漸提高。

根據(jù)式8)～18)，同時綜合一級指標(biāo)相對貼近度的評價結(jié)果，得出2012—2016年陜西省道路運輸業(yè)總體競爭力水平評價結(jié)果，如圖1所示。由圖1可知：陜西省2012—2016年道路運輸行業(yè)的低碳競爭力相對貼近度整體呈上升趨勢，2016年達(dá)到0.599 2，較2012年上漲30.23%，說明陜西省著力推廣節(jié)能減排政策，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在控制碳排放量、推動道路運輸業(yè)的綠色化方面取得了一定成績。

5 結(jié)論

1)陜西省道路運輸業(yè)整體低碳競爭能力逐漸提高，有效地降低了道路運輸業(yè)整體能耗和單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗，表明陜西省在道路運輸業(yè)低碳化發(fā)展工作上取得了顯著成效。

2)從2016年陜西省道路運輸業(yè)能耗量、單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗及低碳效率等方面來看，提高能源利用效率、降低能源消耗強度是陜西省提高道路運輸業(yè)低碳競爭力的有效途徑。

3)從各一級指標(biāo)評價結(jié)果來看，經(jīng)濟發(fā)展是制約陜西省道路運輸業(yè)低碳發(fā)展的主要因素，而運輸生產(chǎn)、低碳效率是促進陜西省道路運輸業(yè)低碳發(fā)展的主要因素。因此，發(fā)展經(jīng)濟水平、穩(wěn)固運輸生產(chǎn)能力、提高低碳效率是促進陜西省道路運輸業(yè)低碳化發(fā)展的重要路徑。

本文選取的道路運輸業(yè)低碳競爭力指標(biāo)具有一定的局限性，同時僅對陜西省的道路運輸業(yè)進行評價，并未擴展到省域或市域間道路運輸業(yè)低碳競爭力的比較，因此這將是未來的研究方向。