基于Gini修正G1组合赋权的低碳经济评价模型与实证

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王斌, 李刚, 刘丽波, 陈凯. 基于Gini修正G1组合赋权的低碳经济评价模型与实证[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(12): 1800-1804.

WANG Bin, LI Gang, LIU Li-bo, CHEN Kai. The Low-Carbon Economy Evaluation Model and Its Empirical Research Based on the Gini Revised G1 Combination Weighting[J]. Journal of Northeastern University Nature Science, 2017, 38(12): 1800-1804. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2017.12.027.

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基金项目

国家社科重大项目(15ZDC034)

作者简介

王斌(1977-)，男，内蒙古海拉尔人，东北大学博士研究生;
陈凯(1961-)，男，山西浑源人，东北大学教授，博士生导师。

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收稿日期：2017-05-02

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基于Gini修正G1组合赋权的低碳经济评价模型与实证

王斌¹, 李刚¹, 刘丽波², 陈凯¹

1. 东北大学工商管理学院, 辽宁沈阳 110169;
2. 秦皇岛市统计局, 河北秦皇岛 066000

收稿日期：2017-05-02

基金项目：国家社科重大项目(15ZDC034)。

作者简介：王斌(1977-)，男，内蒙古海拉尔人，东北大学博士研究生;
陈凯(1961-)，男，山西浑源人，东北大学教授，博士生导师。

摘要：主要目的是通过构建低碳经济评价模型实现对低碳经济发展水平的评价, 并找出低碳经济发展的影响因素, 低碳经济评价结果可以对低碳经济发展的政策制定提供理论依据和参考.首先, 根据低碳经济的涵义构建低碳经济评价指标体系; 然后, 利用G1赋权法和Gini赋权法构造了基于客观修正主观的组合赋权方法, 确定评价指标的组合权重; 最后, 对秦皇岛市2005~2015年的低碳经济发展水平进行了实证研究, 判断秦皇岛市的低碳经济发展水平, 找出影响秦皇岛市低碳经济发展的因素, 为秦皇岛市低碳经济发展政策制定提供理论依据和参考.

关键词：低碳经济低碳经济评价 Gini G1

The Low-Carbon Economy Evaluation Model and Its Empirical Research Based on the Gini Revised G1 Combination Weighting

WANG Bin¹, LI Gang¹, LIU Li-bo², CHEN Kai¹

1. School of Business Administration, Northeastern University, Shenyang 110169, China;
2. Qinhuangdao Statistical Bureau, Qinhuangdao 066000, China

Corresponding author: LI Gang, E-mail: ligang@neuq.edu.cn

Abstract: The purpose of this paper is to realize the evaluation of the level of low-carbon economy by the low-carbon economy evaluation model, and find the effecting factors which influence the development of low-carbon economy. The evaluation results of low-carbon economy can provide theoretical guidance for the low-carbon economic development. The paper first developed the low-carbon economy evaluation index system, and then determined the weights of indicators by Gini and G1, establishing the comprehensive evaluation model of low-carbon economy based on Gini revised G1. At last, the paper did empirical analysis on the level of low-carbon economy development of Qinhuangdao between 2005~2015, determining its status and influence factors. In the meantime, the paper provides theoretical references for the development of low-carbon economy in Qinhuangdao.

Key Words: low-carbon economy low-carbon economy evaluation Gini G1

在全球气候极端变化和环境污染加重的背景下, 低碳经济受到越来越多的重视.国内外专家学者对经济发展和环境之间的关系进行了研究, Grossman指出, 环境质量和经济发展的联系呈现倒“U”型^[1], Panayotou指出可以通过产业结构调整改善环境^[2], Tapio的绝对脱钩^[3], Sturluson证实了脱钩效应的存在^[4], 经济合作发展组织(OECD)提出通过发展低碳经济来实现经济发展和环境改善^[5].通过低碳经济发展评价找出当前经济发展中存在的问题和不足, 对节能减排、发展循环经济、构建和谐社会具有重要的意义.

1979年, 加拿大统计学家Rapport等提出了“压力-状态-响应”(PSR)模型, 之后又提出了PSIR、DSR和DPSIR等修正模型^[6].1996年, 联合国可持续发展委员会(UNCSD)联合多家机构在PSR模型的基础上, 提出了“驱动力-状态-响应”(DFSR)模型.联合国统计局(UNSTAT)又在DFSR的基础上构建了可持续发展指标体系FISD(Framework for Indictors of Sustainable Development).欧盟委员会、欧洲环境局和日本也推出了相应的评价指标体系^[7].2003年, 国家环境保护总局推出了生态县、生态市和生态省的试行指标^[8].低碳经济评价方法研究有两大类.Shaw等用模糊层次分析法确定指标权重^[9], Duan等采用AHP方法对经济进行评价^[10]，是以主观赋权为主的低碳经济评价研究.Long等通过熵权法确定指标权重对循环经济进行评价^[11], 田晴等利用因子分析法对低碳经济进行评价^[12], 是以客观赋权为主的低碳经济评价研究.

秦皇岛市作为低碳城市试点城市, 其低碳经济评价研究还不多.本文从指标体系构建、指标赋权和指标打分等方面, 构建低碳经济评价模型, 并对秦皇岛市2005~2015年的低碳经济进行实证研究.

1 低碳经济评价指标体系

遵循科学性、可操作性、全面性和代表性的原则, 在“压力-状态-响应”(PSR)模型、“驱动力-状态-响应”(DFSR)模型和我国生态县、生态市和生态省的试行指标的基础上, 选择万元GDP综合能耗、万元增加值电耗、能源消费弹性系数和工业废水排放量等共计30个指标, 构建了秦皇岛市低碳经济评价指标体系, 如表 1所示.

表 1 秦皇岛市低碳经济评价指标体系及指标数据 Table 1 Comprehensive low-carbon economic evaluation index and data

(1)准则	(2)指标	(3)类型	指标原始数据
(1)准则	(2)指标	(3)类型	(4)2005	(5)2006	…	(13)2014	(14)2015
X₁低碳经济发展水平	X₁₁ GDP/万元	正	4 534 994	5 343 611	…	12 000 219	12 504 439
	X₁₂人均GDP/元	正	16 347	19 112	…	39 282	40 746
	X₁₃第三产业占GDP比重/%	正	49.5	50.8	…	48	50.2
	X₁₄旅游总收入/亿元	正	69.13	77.94	…	293.6	351.17
	X₁₅第三产业增加值/万元	正	2 245 440	2 710 948	…	5 761 294	6 277 228
X₂低碳技术发展水平	X₂₁污水处理率/%	正	86.43	84.71	…	95.1	96.17
	X₂₂生活垃圾无害化处理率/%	正	100	100	…	100	100
	X₂₃生活垃圾无害化处理能力/(t·d^-1)	正	1 600	1 600	…	1 000	1 000
	X₂₄工业固体废物综合利用比率/%	正	0.898 7	0.941 6	…	0.756	0.686
X₃低碳能耗	X₃₁万元GDP能耗/(吨标准煤/万元)	负	1.47	1.445	…	0.803 2	0.762 6
	X₃₂单位工业增加值能耗/(吨标准煤/万元)	负	4.25	4.12	…	1.910 4	1.734 5
	X₃₃万元增加值电耗/(kW·h/万元)	负	1 457.93	1 529.53	…	1 171.94	1 001.42
	X₃₄能源消费弹性系数	负	0.66	0.676 934	…	-0.04	0.05
	X₃₅规模以上工业企业能源消费量/吨标准煤	负	631.895 5	708.183 4	…	748.68	713.54
	X₃₆工业企业水消费量/万m³	负	3 950.38	36 180	…	16 556	13 956
X₄低碳污染减量排放	X₄₁万元GDP工业废水排放量/t	负	12.357 1	10.308 5	…	5.227 5	5.808 9
	X₄₂万元GDP工业固体废物产生量/t	负	0.761 7	1.008 5	…	1.679 2	0.922
	X₄₃万元GDP二氧化硫排放量/t	负	0.011 6	0.009 5	…	0.006 1	0.004 8
	X₄₄万元GDP烟尘排放量/t	负	0.003 6	0.002 9	…	0.006 8	0.003 6
	X₄₅万元GDP工业粉尘排放量/t	负	0.015 0	0.011 6	…	0.004 9	0.002 8
	X₄₆万元GDP危险废物/t	负	0.000 2	0.000 2	…	0.001 6	0.001 5
X₅低碳社会发展水平	X₅₁城市居民可支配收入/元	正	9 802	10 774	…	26 053	28 158
	X₅₂农村居民家庭纯收入/元	正	3 376	3 832	…	9 964	10 782
	X₅₃城市人均住房面积/m²	正	24.96	25.48	…	33.5	33.89
	X₅₄农村人均住房面积/m²	正	29.1	29.93	…	31.7	32.48
X₆低碳生态环境质量	X₆₁公园面积/hm²	正	374.15	412	…	1 130	1 130
	X₆₂人均公园绿地面积/m²	正	8.49	9.08	…	20.41	19.73
	X₆₃建成区绿化覆盖率/%	正	42.56	42.9	…	46.5	40.03
	X₆₄建成区绿地率/%	正	36.47	36.6	…	43.97	38.48
	X₆₅公园个数	正	17	17	…	30	35

表 1 秦皇岛市低碳经济评价指标体系及指标数据 Table 1 Comprehensive low-carbon economic evaluation index and data

2 基于Gini修正G1组合赋权的低碳经济评价模型 2.1 评价指标的组合权重确定 2.1.1 评价指标的Gini客观权重

1) 评价指标的基尼系数值.设:G_k为第k个指标的基尼系数值, Y_ki为第k个指标的第i年的数据, m为年数, μ_k为第k个指标所有数据的期望值.则第k个指标的Gini值G_k^[13]:

(1)

2) 评价指标的基尼系数权重.第k个指标的基尼系数权重g_k通过式(2)计算:

(2)

2.1.2 基于Gini修正G1的组合赋权

1) 评价指标的重要性排序.邀请低碳经济评价领域内的专家确定评价指标的重要性排序.

2) 基于基尼系数的相邻指标重要性之比确定.通过比较相邻两个指标的基尼系数值, 确定相邻指标x_k-1与x_k重要性程度之比r_k：

(3)

3) 组合权重确定.根据G1赋权法计算第m个指标组合权重^[13]:

(4)

由v_m可得第m-1, …, 3, 2个指标的权重:

(5)

2.2 指标评分与评价对象得分计算

1) 指标评分.利用式(6), (7)对正向和负向指标进行标准化消除指标类型和量纲对评价结果的影响^[13].

(6)

(7)

其中：x_ki为第k个指标第i年的标准化值; Y_ki为第k个指标第i年的评价对象的值; n为被评价的对象个数.

2) 评价方程.第j个评价对象第i年的得分A_jⁱ:

(8)

其中:w_k为第k个指标的组合权重; m为指标数.

3 秦皇岛市2005~2015年低碳经济评价 3.1 评价对象和数据处理

本文对秦皇岛市2005~2015年间的低碳经济发展状况进行评价.

指标数据通过秦皇岛市统计年鉴(2006~2016年)查得, 具体如表 1第4~14列所示.

利用式(6), (7)对表 1中的相关数据进行标准化处理, 具体列入表 2第4~14列.

表 2 低碳经济评价指标的标准化数据和权重 Table 2 Standardized data and weight of low-carbon economy evaluation index

(1)序号	(2)准则层	(3)指标	2005 ~ 2015年标准化得分					(15)基尼系数	(16)基尼系数权重g_k	Gini修正G1组合权重
			(4)2005	(5)2006	...	(13)2014	(14)2015			重要性之比		权重
			(4)2005	(5)2006	...	(13)2014	(14)2015			(17)指标	(18)准则	(19)指标对准则	(20)准则对目标	(21)指标对目标
1	X₁低碳经济发展水平	X₁₁	0.000 0	0.101 5	...	0.936 7	1.000 0	0.084 3	0.034 8	-	-	0.326 1	0.333 3	0.108 7
2		X₁₂	0.000 0	0.113 3	...	0.940 0	1.000 0	0.076 7	0.031 7	1.099 1		0.296 7		0.098 9
3		X₁₃	0.711 1	1.000 0	...	0.377 8	0.866 7	0.007 7	0.003 2	2.000 0		0.148 4		0.049 5
4		X₁₄	0.000 0	0.031 2	...	0.795 9	1.000 0	0.156 0	0.064 5	1.000 0		0.148 4		0.049 5
5		X₁₅	0.000 0	0.115 5	...	0.872 0	1.000 0	0.084 6	0.035 0	1.843 8		0.080 5		0.026 8
7	X₂低碳技术发展水平	X₂₁	0.150 1	0.000 0	...	0.906 6	1.000 0	0.011 0	0.004 5	-	2.000 0	0.401 1	0.166 7	0.066 9
8		X₂₂	1.000 0	1.000 0	...	1.000 0	1.000 0	0.002 3	0.001 0	2.000 0		0.200 5		0.033 4
9		X₂₃	0.666 7	0.666 7	...	0.000 0	0.000 0	0.056 2	0.023 2	1.000 0		0.200 5		0.033 4
10		X₂₄	0.904 4	1.000 0	...	0.586 3	0.430 2	0.055 4	0.022 9	1.013 7		0.197 8		0.033 0
11	X₃低碳能耗	X₃₁	0.000 0	0.035 3	...	0.942 6	1.000 0	0.066 1	0.027 3	-	1.000 0	0.285 7	0.166 7	0.047 6
12		X₃₂	0.000 0	0.051 7	...	0.930 1	1.000 0	0.087 5	0.036 2	1.000 0		0.285 7		0.047 6
13		X₃₃	0.287 4	0.175 7	...	0.733 8	1.000 0	0.034 7	0.014 3	2.000 0		0.142 9		0.023 8
14		X₃₄	0.469 5	0.456 7	...	1.000 0	0.931 8	0.193 8	0.080 1	1.000 0		0.142 9		0.023 8
15		X₃₅	1.000 0	0.750 9	...	0.618 7	0.733 4	0.031 6	0.013 0	2.000 0		0.071 4		0.011 9
16		X₃₆	1.000 0	0.498 7	...	0.803 9	0.844 4	0.169 9	0.070 2	1.000 0		0.071 4		0.011 9
17	X₄低碳污染减量排放	X₄₁	0.000 0	0.287 3	...	1.000 0	0.918 4	0.078 8	0.032 5	-	1.000 0	0.190 8	0.166 7	0.031 8
18		X₄₂	1.000 0	0.777 2	...	0.171 8	0.856 9	0.082 9	0.034 3	1.000 0		0.190 8		0.031 8
19		X₄₃	0.000 0	0.314 8	...	0.803 2	1.000 0	0.074 6	0.030 8	1.110 6		0.171 8		0.028 6
20		X₄₄	0.618 6	0.727 6	...	0.124 6	0.626 2	0.174 3	0.072 0	1.000 0		0.171 8		0.028 6
21		X₄₅	0.000 0	0.274 9	...	0.822 9	1.000 0	0.139 4	0.057 6	1.250 3		0.137 4		0.022 9
22		X₄₆	0.951 3	0.969 0	...	0.311 5	0.345 4	0.216 5	0.089 5	1.000 0		0.137 4		0.022 9
23	X₅低碳社会发展水平	X₅₁	0.000 0	0.053 0	...	0.885 3	1.000 0	0.094 7	0.039 1	-	2.000 0	0.363 6	0.083 3	0.030 3
24		X₅₂	0.000 0	0.061 6	...	0.889 5	1.000 0	0.102 7	0.042 4	1.0000		0.363 6		0.030 3
25		X₅₃	0.000 0	0.058 2	...	0.956 3	1.000 0	0.029 3	0.012 1	2.000 0		0.181 8		0.015 1
26		X₅₄	0.000 0	0.202 9	...	0.635 7	0.826 4	0.012 1	0.005 0	2.000 0		0.090 9		0.007 6
27	X₆低碳生态环境质量	X₆₁	0.000 0	0.050 1	...	1.000 0	1.000 0	0.093 1	0.038 5	-	1.000 0	0.305 7	0.083 3	0.025 5
28		X₆₂	0.000 0	0.048 8	...	0.985 9	0.929 7	0.084 6	0.035 0	1.1006		0.277 7		0.023 1
29		X₆₃	0.254 5	0.288 7	...	0.650 9	0.000 0	0.019 6	0.008 1	2.000 0		0.138 9		0.011 6
30		X₆₄	0.000 0	0.012 4	...	0.714 3	0.191 4	0.028 2	0.011 7	1.000 0		0.138 9		0.011 6
31		X₆₅	0.000 0	0.000 0	...	0.722 2	1.000 0	0.071 3	0.029 5	1.000 0		0.138 9		0.011 6

表 2 低碳经济评价指标的标准化数据和权重 Table 2 Standardized data and weight of low-carbon economy evaluation index

3.2 评价指标的权重确定

1) 评价指标的重要性排序确定.由专家确定的评价准则重要性排序如下:

X1低碳经济发展水平≥X2低碳技术发展水平≥X3低碳能耗≥X4低碳污染减量排放≥X5低碳社会发展水平≥X6低碳生态环境质量.

2) 评价指标的基尼系数.把表 1中的相关数据代入式(1), 可以计算各个指标的基尼系数值, 根据式(2)可以计算指标的基尼系数权重.计算结果列入表 2.

3) 相邻指标的重要性之比的确定.根据指标的基尼系数权重, 利用式(3)可以计算相邻指标的重要性之比.结果列入表 2第17列.同理计算相邻准则的重要性之比, 列入表 2第18列.

4) 指标权重计算.把根据指标的Gini权重确定相邻指标的重要性之比代入式(4), (5)可计算指标的组合权重.

3.3 秦皇岛市2005~2015年低碳经济评价

把表 2第4~14列中数据, 第21列的指标权重, 代入式(8)计算不同年份下各个评价对象的得分, 列入表 3.根据表 3得到图 1, 由表 3和图 1可以看出, 2005~2015年秦皇岛市低碳经济整体发展水平较好, 呈现持续变好的发展趋势, 尤其是在2009~2010年间.在六个评价准则中, 低碳经济发展水平的发展趋势较好, 尤其是2008年之后, 呈现较快增长的趋势.其次，低碳能耗得到了较好的控制, 呈现逐年好转的趋势(该准则内指标已经正向标准化, 所以得分越高越好).再次, 低碳社会发展水平整体水平不高, 但呈现逐年提高的态势.低碳生态环境质量方面, 秦皇岛市具有一定发展优势, 但在2010年之后, 整体发展水平却略有降低, 应当引起相关部门的重视, 提高秦皇岛市的生态环境质量.低碳技术发展水平和低碳污染减量排放两个准则波动稍大, 多次出现起伏, 但2013年后开始好转, 呈现上升趋势.

表 3 各评价对象的评价结果和排名 Table 3 Result and ranking of the evaluation objects

图 1 秦皇岛市2005~2015年低碳经济发展水平折线图 Fig.1 Line chart of low-carbon economy development of Qinhuangdao in 2005~2015

4 结语

本文的主要工作有三:一是在经济合作发展组织(OECD)、联合国可持续发展委员会和国家环境保护总局等典型机构的低碳经济评价指标体系的基础上选择万元GDP综合能耗、万元增加值电耗、能源消费弹性系数和工业废水排放量等共计30个指标, 构建了秦皇岛市低碳经济评价指标体系；二是通过Gini修正G1组合赋权法确定指标权重, 建立了低碳经济评价模型；三是对秦皇岛市2005~2015年的低碳经济评价进行实证研究.实证结果表明秦皇岛市从2005到2015年的低碳经济发展整体趋势是逐年变好, 但不同的低碳经济发展准则呈现了不同的发展趋势, 为相关部门的低碳经济发展政策制定提供了一定的理论参考.

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