基于DEMATEL-ISM模型气化乡村制约因素分析

2024-05-23王伟歌

煤气与热力 2024年4期

王伟歌, 赵凡

(1.郑州升达经贸管理学院管理学院, 河南郑州 450000; 2.河南豫天新能源有限公司, 河南郑州 450000)

1 引言

河南作为全国重要的粮食和农业生产大省,农村范围广、农业人口多,拥有46 098个行政村、5 267×104农村人口,全面推进气化乡村工程,实现天然气进村入户全覆盖,工程体量庞大,推进责任重大。虽然国家“乡镇振兴”战略的出台为河南大力建设乡村基础设施提供了政策依据,“双碳目标”落地也为河南省气化乡村的发展提出了新的要求,但河南省气化乡村工程仍存在着整体规划缺失、定价机制不完善、优质低价气源难以保障、安全合规经营困难等一系列问题亟待解决,这些问题严重制约了河南省气化乡村工程的有力推进。

2 研究现状

为明确河南省气化乡村工程的制约因素,笔者阅读了大量文献,发现学术界和企业界从不同视角、不同利益相关方、不同地域发展等多方面对推进河南省气化乡村工程的困难和障碍进行了理论研究和社会实践调查。具体来看,包括以下研究:

张有生等人[1]指出农村地区天然气推广普及工作仍面临现实矛盾和挑战,主要表现在“煤改气”成本较高、高峰期气源保障压力较大以及部分设施不规范建设带来安全隐患等3个方面,认为应该积极探索新模式、新技术促进农村“煤改气”高质量发展。李慧等人[2]系统分析了中国“煤改气”的发展现状,并认为补贴政策是推进“煤改气”工程的政府政策重要内容。刘国柱[3]从燃气运营企业角度分析了乡镇及农村地区实施天然气化工程项目推进过程中存在的一些问题,具体包括:天然气价格不稳定,部分农村用户不易接受;用气设备安装不规范,存在安全隐患;农村用户安全意识不强;天然气供应峰谷差大,储气设施建设滞后等,并针对相关问题提出了相关建议。孙慧等人[4]从天然气气源供应方的角度指出农村地区天然气供暖工程进展缓慢的主要原因有3点:一是部分地方政府在推进“煤改气”过程中未充分考虑资源落实程度,导致“煤改气”之后天然气供应出现短缺;二是储气调峰设施建设进度总体滞后;三是天然气供暖发展对补贴依赖程度较高。

关于燃气下乡推进中的问题,林益楷等人[5]认为主要体现在4个方面,一是农村布局和建筑多样的特点使得燃气施工难度比城市大,成本较高;二是农村地区相关基础设施薄弱,天然气供应难以保障;三是农民用能行为不易改变,自发推动燃气改造意愿不强;四是部分地区的政府补贴政策存在不确定性。强盛[6]分析了乡村使用天然气存在的制约问题,包括村民兴趣意愿、经济能力、运营成本、气荒导致的燃气价格上涨等。孔茹芸[7]则从农村居民能源利用意愿与行为的角度进行了实证分析,发现农村居民整体对新能源和天然气利用的意愿比较高,但实际利用的行为不够理想,认为农村新能源和天然气推广还需要多方努力。张世霞[8]探讨了在冀南农村“煤改气”发展过程中,存在的气源保障、调峰措施、政府资金补贴、燃气市场乱象、安全用气等问题,并提出了相应的对策。马仕豪[9]分析了河北省煤改气工程存在着统筹规划缺乏综合性、工程质量安全保障、安全管理运营以及法律法规不完善等问题。

针对河南省气化乡村工程推进问题,程传兴等人[10]通过实地研究和调查,发现河南省气化乡村工程在推进中存在着规范化管理缺失、项目推进缓慢、推广模式不符合实际、发展市场混乱等问题,并进一步指出,推进气化乡村工程面临着3方面的困境和挑战:一是供需矛盾突出,加速发展迫在眉睫;二是燃气运营企业面临着投资大而收益缓慢的挑战;三是气化乡村也存在着缺乏有效的法律法规和标准规范,市场化改革进展较慢。皇甫小雷[11]也认为,气化乡村工程在河南省仍在局部探索阶段,整体上还没有纳入各级政府的总体规划,推进压力较大,存在着项目投资大、回报慢的制约性问题,特别是在特许经营权方面问题比较突出。

以上学者的成果为河南省气化乡村工程的制约因素研究提供了理论借鉴,但尚未对河南省气化乡村工程这一复杂问题中各个制约因素及因素间关系进行深入研究。由于河南省气化乡村工程涉及范围广,推进过程复杂,受到诸多因素影响,对其制约因素进行研究非常必要。因此,本文通过文献综述、问卷调查以及专家咨询等方式,明确了推进河南省气化乡村工程的制约因素,并采用决策实验室分析法(DEMATEL)和解释结构模型(ISM)辨析出河南省气化乡村工程各制约因素的层级关系和因素间的关系,明确了各个因素对推进工作影响的强弱程度,最终得出河南省气化乡村工程制约因素的层级结构和相互关系。

3 河南省气化乡村工程制约因素分析

通过文献梳理、实地走访以及行业专家咨询,对河南省气化乡村工程制约因素进一步梳理和归纳。构建7人专家小组,包括燃气公司4人、项目投资方1人和研究学者2人,通过充分讨论,一致认为以下8个因素较为全面地涵盖了河南省气化乡村推进过程中存在的问题,进而明确了河南省气化乡村工程制约因素,是资金保障S1、运营成本S2、政策支持S3、主管部门S4、市场准入S5、气价市场化S6、用气意愿S7、规划建设S8。

① 资金保障

乡村居民人数较少且分散,远离主干管道,用气需求量较小,天然气设施前期建设以及后续运营维护费用较高。目前,乡村天然气管网一般由获得特许经营权的企业自行建设,如此大规模的投资,一般的燃气公司根本承担不起,导致推动气化乡村的资金保障不足。

② 运营成本

气化乡村运营成本高的原因主要包括3点:一是用气习惯还未形成,普遍用气量较小,经济效益不明显。二是以老人及小孩居多的乡村用户安全意识差,用气安全风险高,燃气企业需要增加各项安全运营投入。三是乡村拆改迁工作较为频繁,天然气安装入户重复性投资大。这些情况导致气化乡村投资回收期较长,投资回报率极低,运营主体将长期处于亏损状态,因而制约气化乡村工作。

③ 政策支持

目前来看,气化乡村还未纳入各级政府的总体规划[11],相关政策不够完善,比如中共中央一号文件等政策大多没有匹配的具体政策支持,气化乡村主要依靠各个燃气企业市场化行为。政府在财政补贴和资金支持方面也缺乏明确的支持政策。

④ 主管部门

乡村市场的天然气主管部门部分在发改系统、部分在城建系统、部分在城管系统,使得推进工作审批和协调沟通出现较多阻碍。没有明确的牵头和主管部门,管理办法、行动计划、实施方案、推动实施不能落地,对乡村燃气行业的长期发展带来不利影响。

⑤ 市场准入

燃气行业作为市政公用事业,具有前期投入大、投资回收周期长以及赢利能力弱的特点。城市燃气主要实施燃气特许经营制度,大多采取招标方式与燃气企业签订特许经营协议。乡村区域的燃气特许经营界限模糊,省、县、乡各级政府特许经营管理权限不明确,导致市场碎片化严重,打击了燃气企业开拓乡村市场的积极性。另外,特许经营权招投标存在恶性竞争,部分没有实力的民营企业通过低价竞标获取燃气特许经营权后,不开工敷设管道,或者只敷设部分主干管道,进村入户迟迟不开工建设,导致有实力有意愿的公司无法进入乡镇市场进行优质服务,造成特许经营权的严重浪费。

⑥ 气价市场化

经过多轮次价格机制改革,目前我国的天然气定价机制为,燃气企业按照市场调节价购进天然气,按政府定价销售天然气。为有效地解决天然气销售价格与天然气购进成本倒挂的矛盾,广西、宁夏、新疆和甘肃四省(自治区)已经推进天然气上下游价格联动机制,但目前河南省还未启动有关试点工作。

⑦ 用气意愿

村民使用天然气意愿不高主要有3个原因,一是燃气初装费用对于收入并不高的农村用户来说有一定压力。二是乡村老人和孩子较多,缺乏天然气使用常识,因而担心天然气事故的发生[12]。三是缺乏用气习惯。

⑧ 规划建设

天然气管网骨干网络由国家管网集团或大型油气企业建设和运营,支线管道和区域性管网多由地方政府主导的燃气公司掌控,不同性质公司间的管网在互联互通方面存在一定的困难。天然气管网在用户准入、气源调配、管网开口、管输收费等方面有着高度垄断的特点[13]。管道敷设需要当地政府审批,由于农村人口分布零散,村落不集中,燃气管道途经铁路、高速公路、加油站、高压电力电线等基础设施,不仅需要提前向发改委备案,施工过程还需向各相关部门进行报批,周期长,手续繁冗。

4 DEMATEL-ISM模型构建

4.1 方法与模型

决策实验室分析法(DEMATEL)是一种用于分析复杂要素之间的影响的有效方法,通过运用图论对矩阵进行系统要素分析,构建直接影响矩阵,计算要素之间的影响度与被影响度、中心度与原因度,能够减少系统要素的构成,简化要素之间的关联。

解释结构模型法(Interpretative Structural Modeling,ISM)可将系统中各要素之间的复杂、凌乱关系分解成为若干子系统(要素),利用人们的实践经验和知识,以及计算机的帮助,从而将系统构建成一个多级阶梯的结构模型。

DEMATEL方法能针对复杂系统识别出关键影响因素,但无法明确地探析因素间内在机理及层次结构,而ISM方法能够将因素间的逻辑关系予以直观呈现,二者均着眼于复杂系统进行因素分析,因此基于此共性将两种方法相结合,可以实现优势互补,为复杂系统定量分析和科学决策提供强有力的支持[14]。构建DEMATEL-ISM模型的基本步骤如下。

① 确定因素间影响关系,得到直接影响矩阵。

② 为消除数量不同带来的影响,对邻接矩阵规范化处理得到规范化直接影响矩阵。

③ 求得综合影响矩阵。

④ 计算各因素的中心度与原因度,明确各因素对其他因素的影响程度。

⑤ 将综合影响矩阵转化为邻接矩阵。

⑥ 建立可达矩阵。

⑦ 进行层级分解,得到多级层次结构图。

⑧ 构建气化乡村推进制约因素多层递阶结构模型。

4.2 计算及建模过程

4.2.1确定因素间影响关系,得到直接影响矩阵

根据前述梳理归纳的河南省气化乡村工程的8个制约因素,前文提到的7人专家小组通过多轮次打分及讨论,最后确定了8个因素两两之间的影响关系。程度等级为无影响、弱影响、中等影响和强影响,分值依次为0,1,2,3,例如aij=3表示元素Si对Sj具有强影响。得到的直接影响矩阵A见表1。

表1 直接影响矩阵A

4.2.2进行规范化处理,得到规范化直接影响矩阵

对矩阵A进行规范化处理,得到规范化直接影响矩阵N。处理方法见下式[15]:

(1)

式中N——规范化直接影响矩阵

A——直接影响矩阵

aij——A中的元素

4.2.3求得综合影响矩阵

基于规范化直接影响矩阵N得到综合影响矩阵T,见表2,方法见下式[15]:

表2 综合影响矩阵T

T=N(I-N)-1

(2)

式中T——综合影响矩阵

I——单位矩阵

4.2.4计算DEMATEL各类指标

利用综合影响矩阵T的元素tij计算各因素的影响度Di、被影响度Ci、中心度Mi、原因度Ri,见表3。计算公式见下式[15]:

表3 影响度Di、被影响度Ci、中心度Mi、原因度Ri

(3)

(4)

Mi=Di+Ci

(5)

Ri=Di-Ci

(6)

式中Di——第i个因素的影响度

Ci——第i个因素的被影响度

Mi——第i个因素的中心度

Ri——第i个因素的原因度

各参数的具体含义为:影响度Di为因素Si对其他因素的影响程度,值越大意味着影响程度越大。被影响度Ci为因素Si被其他因素影响的程度,值越大意味着被影响程度越大。中心度Mi为因素Si在系统中的作用,值越大意味着该因素越重要。原因度Ri大于0意味着因素Si对其他因素影响更大,小于0意味着该因素被其他因素影响更大。

4.2.5将综合影响矩阵转化为邻接矩阵

为进一步分析各因素之间的关系,需要将综合影响矩阵T转化为ISM方法中的邻接矩阵B。通常文献中会根据专家经验选取阈值,但此种方法较为主观,为增强客观性,本文采用综合影响矩阵T全部元素的平均值α与标准差β之和作为阈值λ[15]。α=0.064,β=0.103,λ=0.167,按照式(7)将综合影响矩阵T,转化为邻接矩阵B,见表4。bij=1代表因素Si对Sj有直接影响关系,bij=0代表因素Si对Sj没有直接影响关系。

表4 邻接矩阵B

(7)

4.2.6建立可达矩阵

可达矩阵表示系统路径中因素之间可以到达的程度,邻接矩阵B与单位矩阵I经过布尔代数运算法求和,得到可达矩阵[16],见表5。

表5 可达矩阵

4.2.7进行层级分解,得到多级层次结构图

为了更清晰地了解系统中各要素之间的层级关系,在可达矩阵的基础上进行层级分解。具体方法如下[16]。

① 计算可达集合Ri,Ri为可达矩阵第i行中值为1的因素集合。

② 计算先行集合Qi,Qi为可达矩阵第i列中值为1的因素集合。

③ 得到Ri、Qi的交集即Ri∩Qi。

④ 判断Ri是否等于Ri∩Qi,若是,则Si为第1层级的因素。得到第1层要素为S1、S2,计算过程见表6。

表6 第1层级计算过程

⑤ 将因素S1、S2对应的行和列从可达矩阵中删除,其余因素符号和下标不变,得到新的可达矩阵。

⑥ 在新的可达矩阵的基础上,计算新的Ri、Qi、Ri∩Qi,并判断Ri是否等于Ri∩Qi。得到第2层级的因素为S7,计算过程见表7。以此类推,直到所有因素都得到分层,得到一个4层层次结构图,见图1。

图1 4层层次结构图

表7 第2层级计算过程

4.2.8构建多层递阶结构模型

根据图1构建河南省气化乡村推进制约因素多层递阶结构模型,以清晰反映各影响因素作用途径,见图2。

图2 河南省气化乡村推进制约因素多层递阶结构模型

4.3 结果分析

4.3.1DEMATEL分析

由DEMATEL相关指标计算结果可分析出:①影响度较大的因素分别是政策支持、主管部门及规划建设,表示这3个因素容易影响其他因素,因此应出台统一的规划和相应的激励性政策,明确牵头主管部门以及完善燃气规划建设流程。②被影响度较大的因素是运营成本、气价市场化和用气意愿,意味着这些因素受其他因素影响较大,可以通过这3个因素判定其他因素的影响和作用程度。③中心度排在前3位的是运营成本、政策支持和用气意愿,说明这3个因素的重要程度较高,完善这3个因素对于推进气化乡村有重要作用。④ 原因度排名前3位的是政策支持、主管部门及规划建设,其中政策支持的原因度最大,说明它最容易影响其他因素。排名最后的是运营成本,说明其最容易受到其他因素的影响。

因此,通过DEMATEL方法识别出政策支持、主管部门及规划建设为3个关键的制约因素,通过对这3个因素的科学把握能够有效推进气化乡村工程的各项工作。

4.3.2ISM分析

由图2可知,河南省气化乡村工程制约因素是一个4级递阶结构模型,依据该系统因素间的相互作用关系,将第1、2层级归纳为表层因素,第3层级归纳为中层因素,将第4层级归纳为深层因素。其中,表层因素直接影响着河南省气化乡村工程的推进,包括资金保障、运营成本和用气意愿,说明要解决河南省气化乡村工程推进过程的融资问题,广泛开展宣传引导工作。中层因素在解释结构模型中起着承上启下的作用,有着影响与被影响的关系,即市场准入和气价市场化,就燃气行业来说特许经营权和天然气价格改革一直是行业发展中的关键性问题,在深入乡村燃气市场时表现更为突出。深层因素产生影响最大,作用效果最明显,包括政策支持、主管部门及规划建设,需要从这3个因素出发,制定切实可行的对策措施,才能从根本上解决上述问题。

4.3.3DEMATEL-ISM综合分析

通过以上分析可以发现,DEMATEL分析出的关键的制约因素与ISM分析出的深层因素是相吻合的,两种方法在对河南省气化乡村工程制约因素的重要程度和类型划分上有高度一致性,也进一步证明了模型分析的有效性和准确性。

5 河南省气化乡村工程发展的建议

基于模型结果分析,本文认为应通过加强规划引导和政策支持、明确主管部门及完善竞争机制、探索多样化能源保障等措施推进河南省气化乡村工程,具体建议如下。

① 加强规划引导和政策支持

一是加强规划引导,通过制定规划、财政、金融政策引导企业加快推进河南省气化乡村工程,要把气化乡村纳入全省国民经济和社会发展“十四五”规划,在“十四五”时期给予行业发展支持。深入推进“多规合一”,实现专项规划与国民经济社会发展总体规划、城乡总体规划、土地利用总体规划、基础设施和公共服务设施等规划的有机衔接,实现“一张蓝图绘到底”。

二是加大资金保障力度。全面整合农村基础设施建设资金,通过财政补贴、政府奖励等手段支持专业的天然气运营商和服务商开展河南省气化乡村工程建设,积极争取政策性银行对河南煤改气基金的配套贷款,探索发展多元化的融资模式。

② 明确牵头主管部门,完善市场竞争机制

一是成立全省气化乡村工程的管理领导小组,由常务副省长任组长,发改、交通、住建、自然资源、城管等各相关部门参加,统一规划、协调和实施河南省气化乡村工程各项建设工作。明确气化乡村的实施路径、重点项目和责任单位。建立健全燃气管理工作机制,协调推进各区域内的气化乡村工作。

二是完善市场竞争机制,创新燃气特许经营权。目前,不少地方存在圈而不建、市场主体推进缓慢的情况。农村集中度较低,建设有一定难度,投资强度大,要打破燃气特许经营权制约,分门别类地对特许经营权进行有效整合和重新授权,通过拍卖回收、参股合并、协商转让等多种手段,有效盘活特许经营权,为有实力、有投资意愿、有运营经验的市场主体参与气化乡村的开发创造条件。

③ 试点天然气上下游价格联动机制,探索多样化能源保障

一是试点天然气上下游价格联动机制。通过对比2021年新疆、广西、宁夏、甘肃等省份出台的天然气上下游价格联动机制实施方案,和《天然气利用政策》《关于促进天然气协调稳定发展的若干意见》等文件,河南省应综合河南省经济发展水平和用户承受能力,健全和完善天然气上下游价格联动机制。具体包括:通过建立气源采购成本约束机制,引导企业增加储气和淡旺季调节能力,提高天然气利用效率;制定区分用户类别的配气价格,推行差异化体系,引导乡村用户的天然气合理消费;设置价格标准保证民用天然气价格相对稳定;严查燃气企业变相提价的违法行为,规范企业供气行为[17-18]。

二是探索多样化能源保障,推进双碳政策落地。加大域外天然气气源入豫的规模,确保气源的稳定性和可靠性,积极探索发展生物质制气。在此基础上,围绕河南“一主二副”的区域发展新格局,省、市两级联动出台辅助政策推进双碳政策落地,聚焦碳中和与碳减排领域战略规划、重大技术创新、科技成果转化等。将能源基础设施、双碳能源产业及工业实体产业协同发展,整合乡镇燃气、分布式光伏风电、生物质能源、智慧农业设施等综合能源利用,带动科技创新型产业落地。打造河南省“乡村振兴低碳高质量”样板示范,切实引领双碳战略及乡村振兴战略的实施。