基于灰色数据包络分析法的水运低碳竞争力动态评价模型*

陈 静 张 毅 黄贤金 颜大伟

(1.南京大学政府管理学院江苏绿色发展研究基地，江苏 南京 210023；2.南京交通职业技术学院，江苏 南京 211188；3.南京交院交通节能减排技术有限公司，江苏 南京 211188)

基于灰色数据包络分析法的水运低碳竞争力动态评价模型*

陈 静1,2,3张 毅2,3黄贤金1颜大伟2,3

(1.南京大学政府管理学院江苏绿色发展研究基地，江苏 南京 210023；2.南京交通职业技术学院，江苏 南京 211188；3.南京交院交通节能减排技术有限公司，江苏 南京 211188)

水运低碳发展的目标，一是促进水运业的有序发展，二是降低碳排放。因此核心科学问题是提高水运低碳竞争力。目前，国内外对水运低碳竞争力研究未有完善的理论与方法体系。鉴于此，从运输、排放和效率的视角入手，基于数据可获性、可比性、兼顾完备性与简明性、动态性等基本原则，构建水运低碳竞争力评价指标体系。该指标体系包括3个一级指标，分别是运输生产能力、总量控制能力和效率提升能力。借鉴灰关联分析法和数据包络分析法，建立水运低碳竞争力动态评价模型。运用该模型以2007—2014年江苏省水运业为研究对象，对其低碳竞争力水平进行评价分析，在此基础上构建水运低碳发展的钻石结构框架，其研究成果能为江苏省水运低碳发展战略提供决策依据。

水运低碳竞争力 动态评价 评价指标 灰关联分析法 数据包络分析法

作为我国能源消费和碳排放大户的交通运输业已被列为我国节能减排工作的重点，是绿色、循环、低碳发展的重要内容。随着以流域开发为主导的发展得到更多重视，水运发展进一步加快，水运低碳化发展也将得到更多理论及实践的关注。虽然，近年来我国水运事业取得一定的成绩，但节能减排效果仍旧不理想，发展低碳水运势在必行。水运低碳发展的目标，一是促进水运业的有序发展，二是降低碳排放。因此核心科学问题是提高水运低碳竞争力。

国内对低碳水运的研究有一定成果。彭传圣[1]在借鉴国外绿色航运认证的成功经验的基础上，建立中国绿色港口等级评价管理办法。王爱虎等[2]针对欧洲内河水运多式联运发展的管理制度与政策体系进行了总结分析。田玉玛等[3]在研究浙江省低碳港口建设水平及存在的问题的基础上，提出浙江省低碳港口建设对策思路。陈友放[4]在借鉴国外低碳水运成功经验的基础上，提出水运低碳化的政策建议。杨靓[5]16-17从分析长江水运发展面临的形势入手，结合水运可持续发展有关热点，提出促进长江水运可持续发展的建议。刘文娜[6]基于发展度、协调度和持续度的视角，构建重庆市水运可持续发展评价体系。吴相军[7]基于可持续发展视角，采用层次分析法和功效函数法构建京杭运河山东段水运可持续发展能力评价体系。

上述研究对于低碳水运给予了理论关注与方法借鉴，而对于低碳水运竞争力研究鲜有报道。鉴于此，本研究采用灰色数据包络分析法(灰色DEA)，建立水运低碳竞争力动态评价模型。该法结合了灰关联分析法[8]和数据包络分析法(DEA)[9]。运用该模型以2007—2014年江苏省水运业为研究对象，对其低碳竞争力水平进行评价分析。在此基础上构建水运低碳发展的钻石结构框架，其研究成果能为江苏省水运低碳发展战略提供决策依据。

1 水运低碳竞争力评价指标体系

运输生产能力是反映水路运输运载能力的重要指标，反映效率水平的燃料消耗强度(即燃料的单位消耗量，以1 kt船舶运行1 km的燃料消耗量计)是评价低碳水运的关键要素，总量控制(即燃料消耗总量)是低碳水运发展的本质。燃料消耗总量是运输生产能力与燃料消耗强度的乘积。

在总量控制的前提下，提高运输能力与燃料利用效率是提升水运低碳竞争力的关键所在。指标体系的构建应从运输生产能力、总量控制和效率的视角入手。因此，基于数据可获性、可比性、兼顾完备性与简明性、动态性等基本原则，构建水运低碳竞争力评价指标体系(见表1)。该指标体系包括3个一级指标，分别是运输生产能力、总量控制能力和效率提升能力。运输生产能力指标包括换算周转量及其提高率，总量控制能力指标包括燃料消耗总量及其减少率，效率提升能力指标包括燃料消耗强度及其减少率。

2 水运低碳竞争力评价方法

2.1 单项指标打分

(1)

(2)

式中：min()、max()分别为取最小值和取最大值运算。

根据式(3)计算rit的得分系数(fi)：

(3)

式中：ρ(0<ρ<1)为分辨系数，ρ通常取为0.5；fi满足0≤fi≤1。

2.2 静态评估

根据熵值法对权重(wi)进行定值，再按照式(4)计算静态评估值(F1)：

表1 水运低碳竞争力评价指标体系及其解释

(4)

2.3 DEA动态评估

为反映水运在持续改进方面的贡献，应用DEA模型进行低碳竞争力动态评估，基本思路为：用第(j-1)年(共计m年)的得分值作为第j年的参考指数(xj)，即为输入；第j年的得分值作为第j年的当前指数(yj)，即为输出；利用DEA方法中的BCC模型，进行动态评价。在式(5)的边界条件下计算出最优值(E*)。

(5)

式中：θj为第j年的非负权重；xj0、yj0分别为第j0年(目标年)的参考指数和当前指数；E为输出水平，E的最大值即为E*，且E*≥1。

动态评估值(F2)按照式(6)计算。

(6)

3 水运低碳竞争力的评价实证

3.1 数据处理与评价分析

以建立的水运低碳竞争力评价模型，对江苏省2007—2014年的水运低碳竞争力水平进行评价，基本数据见表2。采用熵值法对指标权重进行计算，权重结果见表3。再依据各二级指标的得分系数(见表4)，对江苏省水运低碳竞争力进行评价，各一级指标F1、总F1和E*评价结果如图1至图2所示。

由图1可以看出，运输生产能力、总量控制能力和效率提升能力呈现波动变化。其中，运输生产能力在2008年处于波峰位置，竞争力水平(即评估值)为0.726 0；在研究时段呈现波动上涨态势，上涨率为54.35%，至2014年竞争力水平上涨为0.881 8。总量控制能力在2009年处于波峰位置，竞争力水平为0.810 0；在研究时段呈现波动下降态势，下降率为28.82%，至2014年竞争力水平下降为0.433 8。说明这些年江苏省水运规模大，燃料消耗量大。江苏省应增强“绿色交通”发展能力，以节能减排为重点，建立以低碳为特征的交通运输发展模式，提高资源利用效率。效率提升能力在2010年处于波峰位置，竞争力水平为0.896 6；在研究时段呈现波动上涨态势，上涨率为1.29%，至2014年竞争力水平为0.653 0。这些年来江苏省在大力推进节能减排和发展低碳交通中做出了不菲成绩，打造了绿色循环低碳水路主题性项目[10]，在此推动下，江苏省水路碳排放率有所下降。

表2 江苏省水运低碳竞争力评价的基本数据1)

注：1)燃料消耗总量、换算周转量和燃料消耗强度来源于2008—2015年的“江苏交通年鉴”。

表3 江苏省水运低碳竞争力单项指标权重

表4 江苏省水运低碳竞争力二级指标得分系数

图1 江苏省2007—2014年水运低碳竞争力一级指标静态评估值Fig.1 Static evaluation value of low-carbon competitiveness of water-transportation between 2007 and 2014 in Jiangsu Province

图2 江苏省2007—2014年水运低碳竞争力总静/动态评估值Fig.2 Total static and dynamic evaluation value of low-carbon competitiveness of water-transportation between 2007 and 2014 in Jiangsu Province

从图2可以看出，江苏省2007—2014年水运低碳竞争力总体处于波动增长态势。总静态评估值的涨幅为14.34%，动态评估值的涨幅为20.81%。2008—2013年动态评估值基本上高于总静态评估值；2007、2014年，动态评估值低于总静态评估值，主要表现在这两年竞争力有所下降。由此也可以看出，江苏省应以节能减排为重点，建立以低碳为特征的水路运输发展模式，提高资源利用效率，并加强工程建设生态保护和航道污染治理，推进绿色港口创建，积极打造水路低碳化发展的运输体系。

3.2 低碳发展的战略框架

综上所述，2007—2014年江苏省水运低碳竞争力总体处于波动增长状态，但增长趋势不稳定，需构建水运低碳发展的钻石结构框架以提高竞争力水平。基于钻石模型竞争理论，水运低碳发展的钻石结构框架主要包括低碳能源、低碳技术、低碳管理、低碳产业、低碳标准和低碳信息化(见图3和表5)。

图3 水运低碳发展的钻石结构框架Fig.3 The diamond structure system of low-carbon development of water-transportation

4 结 语

表5 水运低碳发展策略

建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。因此，构建符合绿色发展要求的水运低碳化发展模式，是绿色、循环、低碳发展的客观要求,更是绿色交通发展战略的重要支撑。江苏省2007—2014年水运低碳竞争力处于波动变化增长态势。总静态评估的涨幅为14.34%，动态评估的涨幅为20.81%。动态评估值在2008—2013年高于总静态评估值；但2007、2014年的动态评估值低于总静态评估值。2007—2014年江苏省水运低碳竞争力的增长趋势不稳定，需构建水运低碳战略钻石结构框架以提高竞争力水平。该框架主要包括低碳能源、低碳技术、低碳管理、低碳产业、低碳标准和低碳信息化。

[1] 彭传圣.我国开展绿色港口等级评价管理办法研究[J].港口经济,2014(3):11-15.

[2] 王爱虎,陈群.欧洲内河水运可持续发展历程解析[J].华南理工大学学报(社会科学版),2015,17(2):1-12.

[3] 田玉玛,张琴英,曹更永,等.浙江省低碳港口建设现状及发展对策研究[J].中国市场,2013(38):120-121.

[4] 陈友放.水运低碳化的启示与政策建议[J].交通企业管理,2012(6):19-20.

[5] 杨靓.促进长江水运可持续发展的思考[J].中国水运,2011(3).

[6] 刘文娜．基于组合评价的重庆水运可持续发展研究[D]．成都：成都理工大学，2012．

[7] 吴相军．京杭运河山东段水运可持续发展研究[D]．大连：大连海事大学，2008．

[8] 唐万梅．基于灰关联分析的多层次综合评价研究——风险投资项目综合评价模型[J]．系统工程理论与实践，2006，26(6)：25-29．

[9] 陈静，林逢春，杨凯．基于生态效益理念的企业环境绩效动态评估模型[J]．中国环境科学，2007，27(5)：717-720．

[10] 黄贤金，金雨泽，李升峰.江苏绿色发展：2007—2015[M].南京：南京大学出版社，2016.

Dynamicevaluationmodelofwater-transportationlow-carboncompetitivenessbasedondataenvelopmentanalysismethodandgreyrelationalanalysismethod

CHENJing1,2,3,ZHANGYi2,3,HUANGXianJin1,YANDawei2,3.

(1.JiangsuGreenDevelopmentResearchBase,SchoolofGovernment,NanjingUniversity,NanjingJiangsu210023;2.NanjingVocationalInstituteofTransportTechnology,NanjingJiangsu211188;3.TransportationEnergySavingandEmissionReductionTechnologyCo.,Ltd.ofNanjingCommunicationsInstituteofTechnology,NanjingJiangsu211188)

The goal of water-transportation low-carbon development is to promote the development of water-transportation industry and reduce carbon emissions. Therefore,the key scientific problem is to improve the water-transportation low-carbon competitiveness. At present,although some progress had been made on evaluation system of water-transportation low-carbon development in China,it was not perfect enough. In view of this,from the perspective of transport,emission and efficiency,based on basic principles such as the data availability,comparability,completeness and conciseness,and dynamics,evaluation index system of water-transportation low-carbon competitiveness was established. The index system included 3 first-level indicators,such as transport capacity,total-amount-control capacity and efficiency-improvement capacity. Using grey relational analysis and data envelopment analysis,dynamic evaluation model of water-transportation low-carbon competitiveness was established. By using the model,water-transportation industry in Jiangsu Province was used as the research object to evaluate its low carbon competitiveness level during 2007-2014. Finally,based on diamond competitiveness theory,the concrete measures for improving water-transportation low-carbon competitiveness were proposed. The research results provided decision basis for low-carbon development strategy.

water-transportation low-carbon competitiveness; dynamic evaluation; evaluation index; grey relational analysis method; data envelopment analysis method

陈 静，女，1980年生，博士，副研究员，主要从事节能减排方面的研究。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.11.023

2016-09-13)