化工行业碳排放绩效评价方法综述

郑海宁，蒋 枫，李 露

（青岛科技大学， 山东 青岛 266042）



化工行业碳排放绩效评价方法综述

郑海宁，蒋 枫，李 露*

（青岛科技大学， 山东 青岛 266042）

化工行业作为高碳行业之一，碳排放绩效评价体系也应建立起来。分别从指标权重和评价方法对化工行业的碳排放绩效评价进行了总结。在指标权重上，主要从主观赋权法、客观赋权法和混合赋权法进行分析。在评价方法上，对层次分析法、模糊综合评价法、投入产出模型和生命周期法在碳排放绩效评价上的应用进行了分析。同时，针对化工行业碳排放绩效评价方法的不足，对未来发展提出建设性的意见。

碳排放；评价方法；指标权重；化工行业

随着气候环境的日益严峻，能源消耗问题和全球变暖已引起全社会的广泛关注。在联合国气候变化专门委员会发布的气候变化评估报告显示，由于温室气体的排放造成的温室效应已经使全球平均地表温度上升 0.3～0.6 ℃。［1］该数据表明，必须尽快采取措施应对日益严峻的温室效应。对此，中科院于2009年3月3日发布《2009中国可持续发展战略报告》，该报告指出，到2020年单位GDP的二氧化碳排放降低50%左右。这一系列政策表明，中国有信心也有能力为减缓全球气候问题尽自己的一份责任。

化工行业是传统的高碳行业之一，引导化工行业发展低碳经济意义重大。为了切实地履行节能减排的任务、有效地降低碳排放强度，针对化工领域的碳排放评价体系应建立起来，并根据相应评价准则，约束化工企业的碳排放行为。但是迄今为止，国家暂未出台较为完善的评价体系供化工企业和相关管理部门参考。对此，国内外众多学者分别运用层次分析法、模糊综合评价法等各种方法对化工领域的碳排放量进行评价，本文从指标权重和评价方法两个方面对各个方法进行分析评价。

1　化工行业碳绩效简介

绩效（Performance）是与劳动耗费有对比关系的、是实践活动所产生的、对人们有益、可以度量的结果。［2］而碳绩效是在绿色经济发展、低碳经济的背景下提出，碳绩效的研究不仅丰富了低碳理论，而且对于社会经济的可持续发展具有现实意义。［3］而迄今为止，各国对碳绩效并没有统一的概念，但是可以肯定的是，碳绩效应包含以下几个特点：（1）多因性（多个因素影响企业碳绩效的高低）。（2）多维性（需要从多个不同的维度和方面对企业的低碳绩效进行考核评析）。（3）动态性（影响碳绩效的因素处于动态变化之中）。

而化工行业作为许多国家的核心产业，其发展规模和速度将直接影响社会经济各个部门的发展，因此对化工领域碳排放绩效评价研究已成为国内外众多学者的研究热门。［4］但是，由于化工产品有着技术复杂、种类繁多、产成品多种多样的特点，直接造成了化工产品排放的污染物在数量和毒性方面都要远远高于其他行业。因此，对化工行业碳排放绩效评价体系的建立具有重要的现实意义［5］。

2　化工行业碳排放绩效评价指标权重

考虑到各评价指标决策者对评价指标偏好的不同，指标权重在化工企业碳排放绩效评价过程中有着极其重要的作用。目前，在化工领域碳排放绩效指标权重确定方法有多种，根据其主观参与的程度不同，可分为主观赋权法、客观赋权法和混合赋权法三种［6］。

2.1主观赋权法

主观赋权法是根据决策者主观上对各指标的重视程度来确定各评价指标权重的一种方法，其原始数据是由专家根据经验主观判断而得到。【6】目前应用较多的为德菲尔法（Delphi）和层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）。

德菲尔法（Delphi）是一种定性的权重确定方法，其基本流程是首先由调查人员下发问卷收集各位专家的意见，然后对收回的各位专家的意见进行分析和汇总，然后要再次匿名反馈给各个专家，最终到各位专家能够达成一致意见为止。与德菲尔法不同的是，层次分析法（Analytic Hierarchy Process）是定性与定量相结合的权重确定方法。德菲尔法具有较大的主观性，在应用中完全需要依赖专家的判断，因此可能出现偏差。而层次分析法则引入了判断矩阵的一致性验证，运用数学定量的方法减小这种不确定性，大大削弱了人为判断的误差。【7】目前，两种方法在化工领域碳排放绩效评价的权重确定中都有着较为广泛的应用：姚晓艳【8】等借助德菲尔法通过多次多方咨询各专家意见，确定热电行业低碳经济评价指标体系中各个指标的权重。代永辉【9】综合运用了德尔菲问卷调查法和层次分析法，对BD热电厂的环境绩效指标的权重大小进行确定。刘鑫【7】在对某碱业公司进行节能减排因素权重分析时，综合运用了德菲尔法、层次分析法，以求得到更准确的评价结果。朱博雅【10】在对煤业环境审计评价的过程中，在层次分析法的视角下，借助了德菲尔法，得到了煤矿项目环境审计各指标权重。【11】除了前文中姚晓艳【8】和代永辉【9】将层次分析法与德菲尔法结合应用到热点行业的权重确定外，国内外亦有众多学者将改进的层次分析法应用到化工领域，如：薛洋［12］在层次分析法的基础上，以纺织企业为背景，分三个层次对绿色生产绩效评价的各因素权重进行了对比分析。Seong Kon Lee［13］等分阶段采用模糊层次分析和数据包络分析相结合的方法，从五个主要标准对韩国高油价的战略能源技术进行评估，最终建立了一个长期的战略能源技术路线图。

2.2客观赋权法

客观赋权法根据原始数据之间的关系通过一定的数学方法来确定权重，其判断结果不依赖于人的主观判断，有较强的数学理论依据。【6】由于较主观赋权法而言，客观赋权法在国内外的研究刚刚起步，现应用于化工碳排放绩效评价的方法主要为熵权法（Entropy Method）：熵权法在 1948年首先被Shannon引入到信息论中，是一种根据各项指标所提供的信息量的大小来确定指标权重的方法。该法根据熵的特性，通过计算熵值来判断一个事件的无序程度及随机性，同样也可以判断某个指标的离散程度。【14】由于熵权法是近年来使用较多、较为新颖的方法，在化工领域的碳排放绩效评价中应用的并不十分广泛，只有个别学者采用该方法进行研究：吴成霞【15】运用熵权法对天津市工业节能减排绩效进行评价，研究发现天津市在2006-2010年期间的节能效果呈逐年上升趋势。

2.3混合赋权法

主观赋权法与客观赋权法虽然各有较广的应用范围，但是也有各自的不足之处。考虑到二者各自的局限性，人们提出了综合主观和客观的第三类赋权方法，即混合赋权法，例如陆浩杰【14】在对焦作煤业集团进行低碳经济综合评价的赋权时，运用了熵权法和层次分析法相结合的混合赋权法，并根据权重大小进行指标重要性排序。王世进【16】在对我国工业企业碳排放绩效进行评价赋权时，对于定量指标运用主成分分析法，对于定性指标运用专家评价法，得到了五个煤炭上市企业的各个指标权重结果。但是，由于混合赋权法有着计算过程复杂，指标集构建困难等缺陷，因此在碳排放绩效评价的赋权方面并未得到较为广泛的应用。

3　化工行业的碳排放绩效评价方法

在确定各个评价指标对应的权重的基础上，下面需要依据各个方法对应的碳排放绩效等级标准对评价对象进行评价。国内外常用的碳排放绩效评价方法有层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、模糊综合评价法（Fuzzy Comprehensive Evaluation）和投入-产出模型（Input-Output）等。

3.1基于层次分析法（AHP）的碳排放绩效综合评价

对于化工领域来说，层次分析法（AHP）依旧为主流方法，现国内外运用层次分析法对碳排放的绩效进行评价的学者有Mehdi Piltan【21】、宋猛【17】等。宋艋等【17】结合我国电力企业生产的特点，对某电力公司的低碳绩效进行评判，结果表明该电力公司低碳绩效水平较高。徐竟成等【18】采用改进的灰关联层次分析方法，建立了城镇污水厂处理工艺综合评价指标体系和评价方法，证明四号方案是低碳、生态化程度较高的污水处理工艺方案。邵华【19】运用改进的模糊层次分析法，对雅戈尔纺织公司2010-2011年间的低碳环境业绩进行了评价，发现该公司的综合环境业绩表现良好。李强【20】借助层次分析法和加权评分法，对上海石化公司进行低碳综合评价，发现该公司低碳发展水平一般。Mehdi Piltan【21】等基于层次分析法和专家模糊评价系统，对 23个伊朗产业的热点联产安装量进行排序，结果表明，化工等行业安装热电联产的安装量远超过其他行业。Bo Peng等【22】并运用层次分析法确定了沥青路面各阶段的碳排放比例，进而编制出一个能耗调查清单，发现节能减排方案可以降低碳排放量和成本。Salman Ahmad等【23】采用层次分析的方法，对水电、太阳能、风能、生物量四种可再生资源的发电碳排放量进行了研究，研究结果发现，太阳能是最有效的资源。

虽然层次分析法有简便性、灵活性和直观性诸多优点，但是亦有许多固有缺陷，如：（1）定量成分较少、定性成分较多。层次分析法在权重确定时不可避免一定程度主观成分的引入，这将降低评价体系的结论严密性。（2）特征值和特征向量的精确求法比较复杂。化工行业在生产和运营的过程中涉及到各种物料和产品的衡算问题，复杂的计算过程将加大统计者的工作量。（3）指标过多时数据统计量大。化工领域所包含的行业种类繁多、数量庞大，迄今为止，国内外对化工领域的相关统计数据均较为匮乏，因此这也成为阻碍层次分析法在化工领域发展的一重要原因。

3.2基于模糊综合评价法（ Fuzzy Comprehensive Evaluation）的碳排放绩效综合评价

模糊综合评价法（Fuzzy Comprehensive Evaluation）是一种根据模糊数学理论把定性评价转化为定量评价的方法。与层次分析法不同的是，该方法具有系统性强，结果清晰的特点，能较好地解决难以量化的、模糊的问题。在化工领域，主要有以下学者进行了研究：刘祝龙等【24】运用模糊综合评价法提出低碳电力供应链的绩效评价指标体系，研究表明该低碳供应链运营状况良好，节能减排效果显著。朱昌煜【25】运用层次分析法和模糊综合评价相结合的方法，以华东东华热电厂的发展现状为研究依据，发现该电厂的节能减排效果较好。代永辉【26】综合运用了德尔菲问卷调查法和层次分析法，对BD热电厂的环境绩效进行考核，结果表明该厂的环境绩效评价为“良”。Bi Kexin【27】等采用模糊综合评价法，中国制造业在全球价值链的低碳技术风险进行了评价，结果表明全球低碳风险介于中级和高级。模糊综合评价法的特点在于对定性指标进行定量化评价，对评价对象的模糊处理不仅可以使在化工领域中难以用准确数据界定的指标简单化，并且可以在一定程度上减小计算的复杂程度、缩减统计者工作量，对于多因素多层次的复杂问题评价结果更好，因此模糊综合评价法在化工领域碳排放绩效评价中得到了较为广泛的应用。

3.3基于投入-产出模型（Input-Output）的碳排放绩效综合评价

投入产出分析模型是Bicknell于1998年在生态足迹研究中提出的，在运用投入-产出模型解决的碳排放问题时，首先需要构造供应链碳排放投入产出表，然后依次计算核心企业某部门的投入产出资本、总产品数量以及各类的温室气体排放量，在化工领域的碳排放评价体系的研究中也有着一定程度的应用：【28】徐盈之【29】并利用投入产出模型将我国制造业碳排放量分解为各种影响效应，结果表明，化石能源消耗较大产业和高技术产业的碳排放量最大。曹俊文【30】根据江西省1992—2007 年的投入产出表，对江西省化工产业部门的碳排放强度进行测算和分析，结果发现直接碳排放强度和完全碳排放强度的排序不一致。Paul Konijn【31】等就现如今重工业生产和使用材料上存在的诸多环境问题，运用投入-产出模型分析法，给出了一种可以提供完整的信息材料和能量流动信息的数据系统。Nandan U. Ukidwe【32】等根据现如今化工行业的可持续发展现状，运用投入-产出网络模型，比较分析了在美国的经济模式下的化工行业和其他行业的资源强度。由于化工领域包含的子产业种类繁多，并且不同产业之间的差异较大，因此很难运用一个投入-产出模型综合运用到各个化工行业的碳排放计算当中，这便在一定程度上限制了投入-产出模型在化工领域碳排放评价应用的发展。

3.4基于生命周期法（Life Cycle Model）的碳排放绩效综合评价

生命周期法（Life Cycle Model）是评价某种化工产品、工艺过程或者活动，从原材料的采集到产品的生产、运输、出售、使用、最终处理和回收循环利用整个生命周期系统有关的环境负荷的过程，主要应用在电力部门和煤矿行业：【33】罗春燕【33】等根据生命周期理论，将化工企业碳足迹的核算分为采购期、生产期、销售期、报废期四个环节，并结合碳足迹价值量的换算，得到化工企业碳足迹计算公式。袁丽铭【34】通过对火电厂生产过程、锅炉设备原理的剖析，运用生命周期法与情景分析法，预测出保定地区火电厂2020-2050年的碳排放量。刘韵【35】采用全生命周期法，以山西省吕梁市某燃煤电厂为案例，对该企业的碳排放情况进行生命周期评价，发现电力企业的碳减排潜力主要在于锅炉燃煤和煤炭开采。Chia Hao Liu【36】等运用投入产出分析和生命周期评价相结合的方法，综合评价台湾电力部门对环境的间接影响，发现影响主要来自于“非金属矿产”和“石油提炼产品”。Anne Rainville【37】等探讨了加拿大产品类别的潜在标准，以提高来自阿尔伯塔油砂产品生命周期排放量的潜在估计值，并建立起一个可信的原油产品行业的碳排放评价方法。生命周期法系统的研究化工产品在生命周期的整个过程中每一阶段的资源和能源输入，污染物的排放情况以及对环境的影响，可以对化工产品的影响给出综合的评价。但是由于生命周期法着重强调的是化工生产的整个过程，而没有着眼于每一个过程的相关细节，因此许多疏漏不易被发现，这也是生命周期法的缺陷之一。

4　结 论

本文通过研究国内外化工行业碳排放绩效评价的相关文献，得到如下结论：在指标权重方面，主观赋权法相对于客观赋权法和混合赋权法应用更为广泛，此外主观赋权法中的层次分析法应用最多；在评价方法方面，层次分析法和模糊综合评价法是国内外学者选用最多的方法，而投入产出模型和生命周期评价近几年也逐渐被学者引入化工行业碳排放评价的领域。尽管化工行业碳排放绩效评价的研究成果已经较为全面，但仍存在许多问题需要改善，例如：采用的评价方法较少；缺乏足够的理论基础，也没有构成完善的评价体系；相关统计资料较为缺乏，资料精确度不高；当不同的学者对同一对象的研究采用不同的方法时，结果相差悬殊等。针对这些问题，笔者认为，在未来的研究中，注重理论基础的同时，应加强深入的多层次的实证的研究，与此同时逐步改善数据计量方法，加大资料统计的力度，从根本上消除因数据不准确而引起的误差。相信随着化工领域的学者日益深入的研究，完善的碳排放绩效评价体系将被建立起来。

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Review of Carbon Emission Performance Evaluation Methods in Chemical Industry

ZHENG Hai-ning, JIANG Feng , LI Lu*
（Qingdao University of Science & Technology, Shandong Qingdao 266042，China）

As one of high carbon emission industries, chemical industry should establish the carbon emission performance evaluation system. In this article, the performance evaluation of carbon emission from the index weight and evaluation methods was summarized. In the index weight, the subjective weighting method, the objective weighting method and the mixed weighting method were mainly analyzed. In the evaluation method, application of the analytic hierarchy process, fuzzy comprehensive evaluation method, input-output model and life-cycle method in the performance evaluation of carbon emission was discussed. At the same time, in the light of the deficiency of the carbon emission performance evaluation method, the constructive comments to the future development were put forward.

carbon emission; evaluation method; index weight; chemical industry

李露，女，副教授，硕士生导师，研究方向：生物质资源利用。E-mail：zhanglilu@126.com。

TQ 127.1

A

1671-0460（2016）05-0957-05

2016-03-30

郑海宁（1994-），女，山东济南人。 E-mail：136723257@qq.com。