孫洪海，肖艷玲，王艷秋

（東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江大慶163318）

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基于三維狀態(tài)空間模型的石化企業(yè)生態(tài)承載力評(píng)價(jià)研究

孫洪海，肖艷玲，王艷秋

（東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江大慶163318）

采用生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結(jié)合的方法測(cè)算石化企業(yè)的生態(tài)承載力，驗(yàn)證三維狀態(tài)空間模型應(yīng)用于企業(yè)生態(tài)效率測(cè)算的可行性和適用性，能為石化企業(yè)的生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論工具。該方法有助于發(fā)現(xiàn)石化企業(yè)發(fā)展過(guò)程中資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的問(wèn)題，從而為相關(guān)企業(yè)管理者制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供決策參考。

石化企業(yè)；三維狀態(tài)空間模型；生態(tài)承載力；生態(tài)效率

一、引言

生態(tài)效率的思想最早起源于20世紀(jì)70年代，是由加拿大科學(xué)委員會(huì)（SCC）提出的，80年代，世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）將生態(tài)效率引入世界保護(hù)戰(zhàn)略，1990年，學(xué)者Schaltegger和Sturn首先對(duì)生態(tài)效率定義給予界定［1］，90年代后，國(guó)際上開始興起對(duì)生態(tài)效率的研究，不同組織、學(xué)者等分別給出了生態(tài)效率的定義。最具影響力的是世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)（WBCSD）于1992年給出的生態(tài)效率定義，定義中重要的思想是降低資源、能源使用強(qiáng)度，提高可再生資源的使用效率，加強(qiáng)物質(zhì)回收，減少有毒物質(zhì)排放，盡量使企業(yè)在整個(gè)生命周期中對(duì)資源的消耗強(qiáng)度、對(duì)環(huán)境的污染程度降低到與生態(tài)承載一致的水平。［2］2000年，該內(nèi)涵被進(jìn)一步明確并確定了三大目標(biāo)：一是減少資源消耗，二是減少對(duì)環(huán)境的影響，三是增加產(chǎn)品價(jià)值。［3］承載力的概念源于自然生態(tài)學(xué)理論，20世紀(jì)20年代，承載力的概念被引入人類生態(tài)學(xué)領(lǐng)域［4］，1995年，獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)的Arrow發(fā)表的關(guān)于“經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、承載力”的文章，引發(fā)了學(xué)術(shù)界對(duì)承載力研究的熱潮。［5］Bishop于1974年第一次提出環(huán)境承載力的定義［6］，有些學(xué)者把環(huán)境承載力的英文名（ecological carrying capacity）翻譯為生態(tài)承載力，所以現(xiàn)在提得更多的是生態(tài)承載力。本文根據(jù)WBCSD提出的生態(tài)效率定義，在承載力理論的基礎(chǔ)上，將生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結(jié)合，從經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三個(gè)方面來(lái)描述石化企業(yè)資源使用、環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互作用及互動(dòng)關(guān)系，構(gòu)建三維狀態(tài)空間模型，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)某石化企業(yè)生態(tài)效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

二、建立石化企業(yè)生態(tài)承載力指標(biāo)體系

生態(tài)效率作為一種新興的管理理念，強(qiáng)調(diào)企業(yè)在實(shí)現(xiàn)高利潤(rùn)的同時(shí)，要承擔(dān)保護(hù)環(huán)境的責(zé)任；企業(yè)在提升效率、減少環(huán)境污染的同時(shí)，要節(jié)約成本，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。基于狀態(tài)空間模型及承載力理論構(gòu)建的三維狀態(tài)空間生態(tài)承載力模型，對(duì)某石化企業(yè)從經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三個(gè)方面來(lái)描述它們之間的相互作用。在三維狀態(tài)空間中，石化企業(yè)是對(duì)自然資源、社會(huì)環(huán)境的施壓者，三維狀態(tài)空間的三個(gè)軸分別代表某石化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)狀況、資源使用狀況及企業(yè)對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響狀況，該模型可以準(zhǔn)確反映企業(yè)經(jīng)濟(jì)、資源及環(huán)境之間的緊密互動(dòng)關(guān)系。本文結(jié)合某石化企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)、生態(tài)效率目標(biāo)、可持續(xù)發(fā)展的要求，構(gòu)建石化企業(yè)生態(tài)承載力指標(biāo)體系。該體系包括經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三類指標(biāo)及狀態(tài)層、變量層，見表1。

表1　石化企業(yè)生態(tài)承載力指標(biāo)體系

三、模型的建立和計(jì)算

（一）構(gòu)建三維狀態(tài)空間模型

狀態(tài)空間模型由系統(tǒng)中反映要素狀態(tài)向量的三維狀態(tài)空間軸組成，是歐氏幾何空間進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)定量分析的一種可行方法。三維狀態(tài)空間軸分別代表經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境三要素，空間點(diǎn)代表生態(tài)承載狀態(tài)點(diǎn)，生態(tài)承載狀態(tài)點(diǎn)反映一定時(shí)間企業(yè)的承載狀況，狀態(tài)空間原點(diǎn)與系統(tǒng)生態(tài)承載狀態(tài)點(diǎn)構(gòu)成的矢量模反映企業(yè)承載力的大小。該種方法是通過(guò)定量計(jì)算、測(cè)度來(lái)反映企業(yè)承載能力和承載狀態(tài)的有效方法。

某石化企業(yè)的生態(tài)效率狀況可以通過(guò)企業(yè)的承載空間的承載力狀態(tài)來(lái)反映。狀態(tài)空間的三個(gè)軸分別表示資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境，如圖1所示。圖1曲面為某石化企業(yè)生態(tài)承載曲面，高于該承載曲面的點(diǎn)，如B點(diǎn)，表示該企業(yè)處于超載狀態(tài)，在曲面上的點(diǎn)，如C點(diǎn)，表示該企業(yè)處于滿載狀態(tài)，低于該曲面的點(diǎn)，如A點(diǎn)，表示該企業(yè)處于可載狀態(tài)。

圖1　某石化企業(yè)三維狀態(tài)空間模型

評(píng)價(jià)某石化企業(yè)生態(tài)效率的生態(tài)承載力模型，即三維狀態(tài)空間模型為：式中，ECC為企業(yè)生態(tài)承載力；為有向矢量模；xi為理想狀態(tài)值，i=1，2，…，n；ω為xi軸的權(quán)重。

（二）模型計(jì)算步驟

第一，確定企業(yè)承載力值，即規(guī)劃值或理想值，ECCi，i=1，2，…，n；

第二，確定指標(biāo)權(quán)重ωi，i=1，2，…，n；

第三，確定指標(biāo)現(xiàn)狀值ECSi，i=1，2，…，n；

第五，計(jì)算企業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的實(shí)際生態(tài)壓力，即在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源三維狀態(tài)空間中，點(diǎn)距離原點(diǎn)的加權(quán)距離

第七，判斷企業(yè)的實(shí)際承載狀況，當(dāng)D＞ECC時(shí)表示超載，當(dāng)D=ECC時(shí)表示滿載，當(dāng)D＜ECC時(shí)表示可載。［7］

（三）模型計(jì)算

某石化企業(yè)建于1962年，是以煉化生產(chǎn)為主，集工程技術(shù)、礦區(qū)服務(wù)、多種經(jīng)營(yíng)為一體的大型企業(yè)，其將節(jié)能管理納入工藝技術(shù)管理，多措并舉，取得了一定成效。該企業(yè)節(jié)能降耗管理的最大特點(diǎn)是“精到每個(gè)人，細(xì)到每個(gè)點(diǎn)”，即將節(jié)能降耗指標(biāo)層層細(xì)化分解到每個(gè)崗位，采取各種優(yōu)化方案，如停運(yùn)重整精餾系統(tǒng)、拆除閑置裝置、關(guān)停水煤漿鍋爐、對(duì)伴熱系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化、探索性地關(guān)停裝置內(nèi)蒸汽伴熱線93條等，優(yōu)化方案的實(shí)施使裝置的能耗大大降低，污水回用工程開車正常，降低了污水排放。整合蒸汽系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、低溫?zé)嵯到y(tǒng)，為優(yōu)化方案的實(shí)施提供了條件。通過(guò)積極引入新技術(shù)，實(shí)行工藝流程、質(zhì)量管理、節(jié)能減排同步運(yùn)作，近些年某石化企業(yè)在節(jié)能減排方面取得了突破性進(jìn)展。下面以某石化企業(yè)為例，驗(yàn)證三維狀態(tài)空間模型應(yīng)用于企業(yè)生態(tài)效率測(cè)算的可行性，為企業(yè)的生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論依據(jù)，同時(shí)，也使某石化企業(yè)了解自己所處的生態(tài)效率狀態(tài)，為制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供理論依據(jù)。

1.采用層次分析法（AHP）確定權(quán)重

AHP法包括兩個(gè)步驟：一是請(qǐng)相關(guān)專家對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行重要度比較和評(píng)分，構(gòu)建判斷矩陣，然后根據(jù)判斷矩陣的特征向量確定下級(jí)指標(biāo)對(duì)上級(jí)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。二是進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。為保證指標(biāo)權(quán)重的合理性和科學(xué)性，本文選取10名生態(tài)效率方面的專家及企業(yè)從事相關(guān)工作的人員進(jìn)行評(píng)分，去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分，最后根據(jù)平均值得到兩兩對(duì)比的比重值，再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣如表2所示。

表2　一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣

計(jì)算得到的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量為（0.121，0.341，0.538）T，經(jīng)一致性檢驗(yàn)，結(jié)果具有滿意的一致性。

二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣如表3所示。

表3　二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣

計(jì)算得到的二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量為（0.125，0.101，0.177，0.241，0.090，0.266）T，經(jīng)一致性檢驗(yàn)，結(jié)果具有滿意的一致性。

同理，分別計(jì)算每個(gè)二級(jí)指標(biāo)下三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，獲得各級(jí)指標(biāo)權(quán)重后，再通過(guò)各級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重確定各指標(biāo)的最終權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重如表4所示。

表4　各級(jí)指標(biāo)權(quán)重

2.構(gòu)造向量

某石化企業(yè)生態(tài)承載力的指標(biāo)分為兩類：一類是反映企業(yè)發(fā)展的正指標(biāo)，即承壓類指標(biāo)；一類是反映對(duì)企業(yè)發(fā)展施加壓力的逆指標(biāo)，即壓力類指標(biāo)。計(jì)算構(gòu)造向量，=ECSi（opr）ECCi時(shí)，承壓類指標(biāo)=ECCi/ECSi，壓力類指標(biāo)=。

本文采用問(wèn)卷調(diào)查和訪談兩種方式，收集某石化企業(yè)2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)，一部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)企業(yè)獲得，一部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)國(guó)家環(huán)保局發(fā)布的石油煉制行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)獲得。根據(jù)收集的某石化企業(yè)生態(tài)效率指標(biāo)理想值及現(xiàn)狀值，依據(jù)三維狀態(tài)空間模型原理，計(jì)算得到ECS*i，見表5。

表5　某石化企業(yè)生態(tài)效率指標(biāo)理想值、現(xiàn)狀值及?

3.計(jì)算結(jié)果

為了方便計(jì)算，首先將指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，得出各指標(biāo)權(quán)重，如表5所示。根據(jù)表5及上述公式計(jì)算某石化企業(yè)的實(shí)際生態(tài)承載力，即三維狀態(tài)空間中點(diǎn)到原點(diǎn)的加權(quán)距離D：

企業(yè)的總生態(tài)承載力為

四、結(jié)論

本文采用三維狀態(tài)空間模型對(duì)某石化企業(yè)生態(tài)承載力狀況進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

某石化企業(yè)的實(shí)際生態(tài)承載力為12.49，企業(yè)的總生態(tài)承載力為11.98，根據(jù)石化企業(yè)生態(tài)承載力判斷依據(jù)，該企業(yè)生態(tài)承載力處于超載狀態(tài)，說(shuō)明該企業(yè)目前生態(tài)效率狀況偏離企業(yè)生態(tài)效率發(fā)展目標(biāo)。

通過(guò)對(duì)表5中各指標(biāo)權(quán)重及理想值、現(xiàn)值等數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)污水中酚含量、廢氣排放量、原油加工損失率等指標(biāo)偏高，處于超載狀態(tài)。工業(yè)廢水處理率、工業(yè)廢氣處理率等指標(biāo)為1，處于滿載狀態(tài)。新鮮水使用量、單位原油耗水量、工業(yè)污水單排量、污水中含油量、污水中硫化物含量等指標(biāo)偏低，處于可載狀態(tài)。

通過(guò)應(yīng)用三維狀態(tài)空間模型對(duì)該石化企業(yè)進(jìn)行生態(tài)承載力評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，該石化企業(yè)需要在以下幾方面進(jìn)一步改進(jìn)完善，以促進(jìn)企業(yè)生態(tài)效率的提高，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。一是該企業(yè)應(yīng)在生產(chǎn)工藝技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，尤其是節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)；二是企業(yè)應(yīng)對(duì)資源使用效率進(jìn)行改進(jìn)，如水、原材料、能源的使用效率；三是企業(yè)應(yīng)改進(jìn)污染物的處理技術(shù)，提高污染物的處理率。

本文采用狀態(tài)空間模型和生態(tài)承載指數(shù)模型相結(jié)合的方法來(lái)描述企業(yè)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源的相互作用，通過(guò)狀態(tài)空間的三個(gè)軸準(zhǔn)確描述企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源使用、環(huán)境保護(hù)緊密相連的互動(dòng)關(guān)系，采用生態(tài)承載指數(shù)模型和狀態(tài)空間模型相結(jié)合的方法測(cè)算石化企業(yè)的生態(tài)承載力并進(jìn)行實(shí)例分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了三維狀態(tài)空間模型應(yīng)用于企業(yè)生態(tài)效率測(cè)算的可行性和適用性，為企業(yè)生態(tài)效率狀態(tài)判斷提供理論依據(jù)。該方法有助于發(fā)現(xiàn)石化企業(yè)發(fā)展過(guò)程中資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境間的問(wèn)題，為相關(guān)企業(yè)管理者制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供參考。

［1］Willard B.The Sustainability Advantage：Seven Business Case Benefits of a Trip le Bottom Line［M］.Gabriol Island：New Society Publishers，2002.

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［6］許聯(lián)芳，楊勛林，王克林，等.生態(tài)承載力研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境，2006，15（5）：1111-1116.

［7］孫源遠(yuǎn).石化企業(yè)生態(tài)效率評(píng)價(jià)研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2009.

責(zé)任編輯：張巖林

Evaluation of Ecological Carrying Capacity of Petrochem ical Enterprises based on 3D State Space M odel

SUN Honghai，XIAO Yanling，WANG Yanqiu
（Economic Management Institute，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang 163318，China）

A new approach is proposed to calculate the ecological carrying capacity of petrochemical enterprises，using the method of ecological carrying capacity index model and the state spacemodel.The feasibility and applicability of applying the three dimensional state spacemodel to the calculation of enterprise ecological efficiency are tested.The results show that thismethod is helpful in finding the problems of resources，economy and environment in the development of petrochemical enterprises.

petrochem ical enterprises；three-dimensional state spacemodel；ecological carrying capacity；eco-efficiency

X22；F424

A

1673-5595（2016）01-0007-04

10.13216/j.cnki.upcjess.2016.01.0002

2015-10-01

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（14BJY072）

孫洪海（1968—），男，吉林雙陽(yáng)人，東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院博士研究生，研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)、生態(tài)效率評(píng)價(jià)。