陳鳴，宗剛，高曉龍

（北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院，北京100124）

經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)資源的需求和消耗不斷增長(zhǎng)，而可利用的礦物資源的儲(chǔ)量是一定的。同時(shí)，大量時(shí)間和空間錯(cuò)位的電子廢棄物從消費(fèi)進(jìn)入廢棄，“城市礦山”的儲(chǔ)量呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。

我國(guó)正面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程資源供給不足和過度依賴進(jìn)口的困境。2010年我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源年需求量相當(dāng)于20世紀(jì)70年代中期所有發(fā)達(dá)國(guó)家消費(fèi)量的總和，我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量快速下降，同時(shí)導(dǎo)致了生產(chǎn)能力的下降，使得我國(guó)主要礦產(chǎn)和石油進(jìn)口幅度大幅增加：2003年我國(guó)鐵礦石的對(duì)外依存度達(dá)到31.6%，2005年為51.8%，2010年更是達(dá)到55%。這樣的格局使得我國(guó)在對(duì)外貿(mào)易上日益處于不利地位，同時(shí)付出了高昂的代價(jià)。

嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)要求多渠道的去獲取資源，而不能過度的依賴原生資源和進(jìn)口。這時(shí)“城市礦山”研究的興起則為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展尋求礦物資源指出了一條新路?！俺鞘械V山”要比天然形成的真正礦山更具開發(fā)價(jià)值，因?yàn)榫哂懈偷某杀尽＜涌臁俺鞘械V山”開發(fā)，有利于擴(kuò)大戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備，緩解資源瓶頸約束，減輕環(huán)境污染，化害為利，同時(shí)也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、走可持續(xù)發(fā)展道路的戰(zhàn)略。

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了大量的研究結(jié)果。王喜[1]、毛振幅[2]、張欣[3]以及高穎楠等[4]分別采用等維遞補(bǔ)動(dòng)態(tài)灰色預(yù)測(cè)、時(shí)間序列預(yù)測(cè)法、GM（1，1）、卡內(nèi)基梅隆模型和斯坦福模型、市場(chǎng)供給A模型等對(duì)上海、蘭州、天津的廢舊電器產(chǎn)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，部分研究還對(duì)回收體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)；目前，對(duì)北京這方面的研究還很少，所以對(duì)其廢舊家電產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)顯得尤為緊迫。

以北京為例，對(duì)廢舊家電產(chǎn)生量預(yù)測(cè)，能為“城市礦山”的研究提供大量數(shù)據(jù)支持，同時(shí)引起全社會(huì)的重視；就回收體系存在的問題提出可行性建議，建立完善的逆向物流網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的“從搖籃到墳?zāi)埂保瑴p少對(duì)環(huán)境和資源的影響。

1 數(shù)據(jù)及模型構(gòu)建

1.1 數(shù)據(jù)說明

對(duì)用于分析的數(shù)據(jù)序列，要根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況選擇適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。因?yàn)閿?shù)據(jù)序列太短,不容易發(fā)現(xiàn)家電銷量的變動(dòng)規(guī)律,但數(shù)據(jù)序列越長(zhǎng),預(yù)測(cè)結(jié)果就更容易受早期歷史數(shù)據(jù)的影響，無法反映家電銷售領(lǐng)域的新變化，故選擇2004—2011年間數(shù)據(jù)。

對(duì)各年廢舊家電產(chǎn)生量的預(yù)測(cè)，使用的原始數(shù)據(jù)是各年家電銷售量（見表1），因?yàn)橥ㄟ^銷售量能更好地掌握家電使用年限、報(bào)廢比例等必要因素，能更準(zhǔn)確地獲得預(yù)測(cè)結(jié)果。根據(jù)已收集的數(shù)據(jù)，采用等維灰數(shù)遞補(bǔ)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法,對(duì)北京市4種主要家用電器的銷售量進(jìn)行預(yù)測(cè)，初步確定預(yù)測(cè)到2016年。

表1 北京市2004—2011年4種主要家電年銷售量 臺(tái)

1.2 模型構(gòu)建

灰色系統(tǒng)理論是由我國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授于20世紀(jì)80年代創(chuàng)造的一種系統(tǒng)科學(xué)理論[5]。主要用于灰色系統(tǒng)的建模、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和關(guān)聯(lián)性等問題的研究?；疑到y(tǒng)理論是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題及“灰系統(tǒng)”的新方法。其特點(diǎn)在于只運(yùn)用預(yù)測(cè)對(duì)象自身的時(shí)間序列數(shù)據(jù)就能建立模型。

家電產(chǎn)品的銷售量與所在區(qū)域的人口密度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等許多因素有關(guān)，具有灰色系統(tǒng)的特征，因此可以采用灰色建模理論的灰色預(yù)測(cè)方法，對(duì)電子產(chǎn)品的銷售量進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中使用最為廣泛的是灰色動(dòng)態(tài)模型 GM（l，l）。

1.2.1 灰色預(yù)測(cè)基本模型

設(shè) x（0）=（x（0）（1），x0（2），…，x0（n））為原始數(shù)據(jù)，對(duì)原始序列作i階累加得到x（1），弱化數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，使其變動(dòng)趨勢(shì)有規(guī)律可循，文中取i=1。

對(duì)于這樣的新數(shù)列，其變化趨勢(shì)可以近似地用如下微分方程描述：

式（3）中的參數(shù)a，μ可以用向量：

上述微分方程的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)為：

式（6）即為數(shù)列預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)公式。累減還原得到原始數(shù)列 x（0）的預(yù)測(cè)值：

原始數(shù)據(jù)估計(jì)值與其實(shí)際觀測(cè)值之間的殘差值ε（t）和相對(duì)誤差值 q（t）如式（8）、式（9）所示：

1.2.2 等維灰數(shù)遞補(bǔ)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)原理

雖然灰色預(yù)測(cè)具有使用數(shù)據(jù)少、利用預(yù)測(cè)對(duì)象本身信息進(jìn)行預(yù)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。但是當(dāng)GM（l，l）模型通過對(duì)數(shù)列長(zhǎng)度的不同取舍時(shí)，可得到一系列預(yù)測(cè)結(jié)果,而組成一個(gè)預(yù)測(cè)灰區(qū)間，即灰平面，供決策選用[6]。但是當(dāng)數(shù)據(jù)變化很大，模型所得預(yù)測(cè)值的灰區(qū)間過大，就失去了意義，或很難得到較為滿意的結(jié)果。

所以應(yīng)該用已知數(shù)據(jù)列建立的GM（l，l）模型預(yù)測(cè)最近一個(gè)值，然后把這個(gè)預(yù)測(cè)值（灰色數(shù)據(jù)）補(bǔ)充到已知數(shù)列，同時(shí)為不增加建模序列的長(zhǎng)度，去掉最老的一個(gè)數(shù)據(jù)，使序列等維，再建 GM（l，l），再去預(yù)測(cè)下一個(gè)值。這樣用預(yù)測(cè)灰數(shù)新陳代謝，逐個(gè)預(yù)測(cè)，降低灰度，直到完成預(yù)測(cè)目標(biāo)或達(dá)到要求的預(yù)測(cè)精度為止。

2 模型求解

2.1 4種主要家電銷售量預(yù)測(cè)及結(jié)果分析

利用等維灰數(shù)遞補(bǔ)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法可以得到4種家電在未來3年內(nèi)的銷售量變動(dòng)狀況，具體預(yù)測(cè)結(jié)果如圖1所示。

圖1 4種主要家電2012—2016銷售量變動(dòng)趨勢(shì)

通過圖1可以看出，至2016年4種主要家電預(yù)期銷售量都呈上升趨勢(shì)。其中電腦的銷售量從2011的1554.4萬(wàn)臺(tái)上升到2016年的10359.5萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)率高達(dá)566.6%。洗衣機(jī)的銷售量從2011年的741.1萬(wàn)臺(tái)上升到2016年的1479萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)率為99.6%，電視的銷售量從2011年的1011.7萬(wàn)臺(tái)增加到2016年的12928萬(wàn)臺(tái)，銷量增加了11.7倍。空調(diào)的銷售量從2011的716.5萬(wàn)臺(tái)增加到2016年的4229.7萬(wàn)臺(tái)，增加了490%。尤其是從2010年起，我國(guó)的家電銷售量迅速增加，由此可見在今后的數(shù)年內(nèi)，我國(guó)的家電銷售業(yè)將會(huì)進(jìn)入迅猛的發(fā)展階段。

2.2 4種主要家電廢舊量預(yù)測(cè)

采用市場(chǎng)供給A模型對(duì)4種主要廢舊家電產(chǎn)生量進(jìn)行預(yù)測(cè)，將不同家電在不同使用年限分別賦予一定的廢棄比例。通過實(shí)地調(diào)研、發(fā)放調(diào)查問卷和參考《家用和類似用途電器安全使用年限和再生利用通則》對(duì)家電報(bào)廢年限的規(guī)定和已有研究成果[7]，確定了家電使用年限，超過家電使用年限之后這些家電就會(huì)進(jìn)入回收系統(tǒng)。4類家電的使用年限及其廢棄比例如表2所示。

表2 4種主要家電的使用年限及其廢棄比例

在得到4種主要家電的使用年限和廢舊比例之后，根據(jù)前面估算得到的家電銷售量，就能估計(jì)2013—2016年各類家電廢棄物數(shù)量。結(jié)果如表3所示。

經(jīng)過對(duì)北京市2013—2016年廢舊家電產(chǎn)生量預(yù)測(cè)結(jié)果的動(dòng)態(tài)分析，可以看出北京市電腦、空調(diào)淘汰總量在以較快的速度增長(zhǎng)，這將對(duì)目前混亂的廢舊家電回收體系造成不小的沖擊，為減少?gòu)U舊家電對(duì)地下水、土壤等環(huán)境的污染以及礦產(chǎn)資源的消耗，構(gòu)建規(guī)范化的廢舊物資回收體系，以實(shí)現(xiàn)廢舊家電的無害化和資源化。

表3 4種主要家電的廢舊量預(yù)測(cè) 臺(tái)

3 廢舊家電回收體系的規(guī)范化

在已知廢舊家電產(chǎn)生量預(yù)測(cè)值的情況下，為了更好地回收和利用廢舊家電中可重復(fù)利用的部件和貴重金屬，必須構(gòu)建合理、有效的回收體系。但目前，就全國(guó)來說還沒有建立一套完整的廢舊家電回收體系。現(xiàn)有回收體系是傳統(tǒng)路徑沿襲、經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)與國(guó)家政策導(dǎo)向等多種因素結(jié)合而形成的混合體系，主要包括供銷社/物資回收企業(yè)回收、民間回收、家電銷售商“以舊換新”回收、搬家公司回收、售后服務(wù)站或維修站回收等回收渠道，其中民間回收渠道目前占主導(dǎo)地位[8]。

發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了完善的廢棄物回收體系，而且有完善的制度保障。為降低廢舊家電對(duì)資源、環(huán)境可能造成的破壞，構(gòu)建北京市規(guī)范化的廢舊家電回收體系，應(yīng)結(jié)合北京的具體情況，以改編為主，建成“個(gè)體回收戶+回收基地”的回收渠道。政府應(yīng)致力于實(shí)現(xiàn)廢棄電子電器產(chǎn)品的無害化、資源化，轉(zhuǎn)變政府職能，重點(diǎn)支持廢棄物回收行業(yè)的發(fā)展?？梢揽魁堫^企業(yè)帶頭，統(tǒng)一搭建平臺(tái)，在城鄉(xiāng)結(jié)合部建立廢舊家電回收基地?；厥栈貞?yīng)該由政府統(tǒng)一成本價(jià)或無償劃撥土地，由龍頭企業(yè)投資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和監(jiān)管，實(shí)行稅收優(yōu)惠，以及嚴(yán)格排污制度。同時(shí)在居民區(qū)，以現(xiàn)有社區(qū)廢舊物資回收網(wǎng)點(diǎn)為基礎(chǔ)，建立覆蓋面廣泛的回收中轉(zhuǎn)網(wǎng)點(diǎn)。再次，對(duì)目前走街串巷的個(gè)體回收大軍進(jìn)行“收編”，設(shè)立統(tǒng)一性的管理制度，對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)。其核心是對(duì)原有回收渠道進(jìn)行規(guī)范化改造，而政府只提供服務(wù)不過分干涉，以期實(shí)現(xiàn)廢舊電子電器產(chǎn)品的“從搖籃到墳?zāi)埂钡墓芾怼?/p>

4 展望

在“城市礦山”重要性凸顯的今天，對(duì)北京市家用電器廢舊量進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠?qū)ξ磥淼那闆r有清晰的認(rèn)識(shí)。但研究也有不全面之處，如能夠利用的數(shù)據(jù)不全，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)存在偏差；另外廢舊家電量不等同于廢棄量，家用電器廢舊后不會(huì)立刻進(jìn)入回收階段，而研究卻假設(shè)兩者等同，是一種理想情況。研究中存在的問題還需要在以后的工作中深入探討，提高預(yù)測(cè)的精度，同時(shí)為北京市廢棄電子電器產(chǎn)品回收體系建設(shè)提供可行性建議。

[1]王喜.基于G I S的上海市電子廢氣物回收網(wǎng)絡(luò)體系研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2007.

[2]毛振幅.蘭州城市固體廢棄物管理現(xiàn)狀分析與對(duì)策研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2007.

[3]張欣.天津市廢舊電器電子產(chǎn)品回收體系研究[D].天津：天津理工大學(xué)，2010.

[4]高穎楠，徐鶴，盧現(xiàn)軍.基于市場(chǎng)供給A模型的手機(jī)廢棄量預(yù)測(cè)研究[C].2010中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第4卷)，2010.

[5]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990：1-20.

[6]郝永紅，王學(xué)萌.灰色動(dòng)態(tài)模型及其在人口預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2002，32(5)：110-117.

[7]梁曉輝，李光明，黃菊文.上海市電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)與回收網(wǎng)絡(luò)建立[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，30(5)：1115-1120.

[8]楊華國(guó).完善我國(guó)廢舊家電回收體系——兼評(píng)家電“以舊換新”政策的回收策略[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010，3(2):25-28.