中國農林生物質發電產業發展區域適宜性分析

馬哲等

摘要：根據農林生物質發電項目的環境、經濟、能源和社會等綜合影響，從資源、需求和發展條件3個方面構建了農林生物質發電產業區域適宜性評價指標體系，利用模糊層次分析法對指標進行重要性排序，并對中國除港澳臺以外31個省（市、區）發展農林生物質發電的適宜性進行綜合指標值計算和空間分布特征評價，然后利用加權聚類分析法對各省區進行分類，結合綜合指標值形成了區域適宜性評價結果。結果表明，農林生物質發電產業區域適宜性評價準則層指標重要性排序為資源>發展條件>需求；農林生物發電產業的規劃和布局不能只考慮資源條件，要充分考慮需求和發展條件；我國農林生物質發電根據區域適宜性不同可以分為4類，分別為重點發展區，潛在發展區，普通發展區和不適宜發展區。研究結果有助于我國生物質能產業政策的制定和優化產業布局，促進生物質能產業發展。

關鍵詞：農林生物質發電；區域適宜性；產業布局；模糊層次分析法；加權聚類分析

中圖分類號： X24 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0290-05

收稿日期：2013-12-06

作者簡介：馬哲（1985—），男，河南武陟人，博士研究生，主要從事資源與環境經濟學研究。E-mail：zhema@126.com?？稍偕茉串a業的布局和規劃是國家開發利用可再生能源的前提[1]，我國生物質發電產業總體上還處于起步階段[2]，盡管《可再生能源中長期發展規劃》和《可再生能源發展“十二五”規劃》提出了生物質發電的總體發展目標，但是尚未形成省級及以下政府的產業發展規劃體系，不利于產業的優化布局和長遠發展[1]，有待于對此問題進行深入研究。產業發展區域適宜性評價是對一個地區資源、環境、經濟、社會和技術等因素綜合考慮的基礎上所形成的是否適合發展某種產業的綜合性評價，是進行產業發展布局和規劃的依據[3]。

農林生物質能發電是我國生物質產業發展的重要領域，根據《可再生能源“十二五”規劃》，農林生物質能發電占生物質能產業發展目標的60%以上，項目的規劃和實施過程中涉及到資源、環境、經濟、社會和能源等多個方面，不同區域的產業發展適宜性差別很大[4]?！犊稍偕茉粗虚L期發展規劃》中提出生物質能的發展要“因地制宜”，規定生物質能發電產業主要在“糧棉主產區”和“重點林區”等資源較為豐富的地區開展，這種以“資源條件”為單一決策因素的規劃缺乏科學和系統性。因此，有必要通過建立綜合性的評價指標，對我國各省（市、區）的農林生物質區域適宜性進行綜合評價，為產業規劃和布局提供參考，促進生物質能產業發展，實現改善環境、促進農民增收和能源安全等的綜合效益。

1研究方法

農林生物質發電產業的區域適宜性分析涉及到資源、環境、經濟、社會和能源等多方面因素，屬于多屬性決策（multiple attribute decision making，MADM）問題[4]。多屬性決策問題有多種分析方法，其中層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）被廣泛地應用于能源規劃和綜合評價等MADM問題的研究[5]。在生物質能源問題的分析上，層次分析法有廣泛的應用，包括微觀層面的項目評價[4，6-7]以及宏觀層面的區域規劃和評價[8-9]。

在實踐中，人們發現層次分析法在判斷矩陣的一致性檢驗和調整方面較困難，同時判斷矩陣的一致性與人類思維的一致性也存在顯著差異。因此，相關學者提出了基于模糊一致矩陣的模糊層次分析法（fuzzy analytic hierarchy process，FAHP）[10]。本研究首先采用FAHP計算指標的權重，在此基礎上利用簡單加權法求得各?。ㄊ?、區）的綜合評價值，并通過ArcGIS軟件分析我國各?。ㄊ?、區）指標值的空間分布，使結果的呈現更加直觀；再根據FAHP確定的權重，采用加權聚類分析法對全國各?。ㄊ小^）進行分類，并結合綜合評價值形成農林生物質發電產業區域適宜性評價。

1.1指標權重的計算

2指標體系設置

本研究中設立4個層次的指標體系，分別是目標層、準則層、子準則層和評價指標層。在準則層和子準則層指標的設置上體現全面性的原則，指標的設置要全面反映影響農林生物質發電適宜性的各個因素；在評價指標層的設置上要能準確表達子準則層的含義，同時又要考慮到數據的可獲取性。準則層和子準則層指標的全面性體現在既考慮到企業層面的資源可得性、發展成本和當地能源需求等因素，同時，又要考慮項目可能產生的環境改善、資源節約和農村發展等外部性影響和需求，從而形成一個綜合判斷指標體系。根據以上原則，在回顧和分析相關文獻的基礎上[8-9，19-21]，又咨詢了農林生物質發電領域的相關專家后，最終形成了表1的遞階層次結構表。表1農林生物質發電產業發展區域適宜性評價遞階層次結構

目標層（A）準則層（B）子準則層（C）評價指標層（D）中國農林生物質發電產業資源（B1）農業生物質資源量（C1）糧食產量（萬t）發展區域適宜性林木質資源量（C2）活立木總蓄積量（億m3）化石能源資源量（C3）煤炭儲藏（億t）需求（B2）供電需求（C4）電力消費年增長率（%）集中供熱需求（C5）城市集中供熱增長率（%）空氣污染改善需求（C6）省會城市空氣治理指標——二氧化硫（mg/m3）治理秸稈露天焚燒（C7）剩余秸稈量（t）帶動農村地區發展（C8）農村居民消費水平（元）小火電改造需求（C9）“十一五”小火電關停目標（萬kW）農村固體廢棄物處理的需求（C10）剩余秸稈量（t）發展條件（B3）人力成本（C11）城鎮單位就業人員平均工資（元）原料分布密度（C12）人均單位面積資源量[t/（人·km2）]交通條件（C13）單位國土面積3、4級公路里程（km/km2）氣候適宜度（C14）缺省當地居民配合性（C15）人均資源量比人均純收入（t/元）當地農林產業發展水平（C16）農林加工業新增固定資產投資（元）地方政府支持度（C17）政府效率（%）注：實際計算過程中發現“氣候適宜度”指標在權重的評價中所占的權重最小，而且氣候指標涉及到溫度、降水量等因素，以及這些因素的動態變化、空間分布等情況，很難用單一的數值代表，因此在綜合評價值的計算中省略不計。endprint

3數據來源

3.1模糊互補判斷矩陣

模糊互補判斷矩陣由專家采用9級標度法[10]給出，專家來源包括相關學者、新能源投資分析師、生物質電廠運營商和能源咨詢分析師等，他們在生物質能發電領域有過多年的研究和實踐經驗，對該問題有比較深入的了解和認識。

3.2評價指標層數據

評價指標層的數據主要來源于相關統計年鑒包括：《2012—2013國家統計年鑒》《2009年中國電力統計年鑒》和《中國固定資產投資統計年鑒2012》等，其中部分指標（C7、C10和C17）的數據來自于相關學術論文[22-23]。

4結果與分析

4.1組合權重

根據FAHP法求得的組合權重即層次總排序如表2所示。準則層中3個元素的重要性從高到低依次是資源>發展條件>需求，說明資源因素對農林生物質發電項目的開發影響最大，這是項目能夠順利運行的基礎。其中，區域化石能源的豐富程度雖然會影響到項目的開發，但還是農業生物質資源量起到決定性作用。在目前的收集模式和技術條件下，農業生物質由于相對便于收集和運輸，作為原料來源的農業生物質比林木生物質所起到的作用更加突出。

5結論和建議

本研究利用FAHP法和加權聚類分析法評價了中國除港澳臺以外的31個?。ㄊ小^）發展農林生物質能發電的適宜性，形成了以下結論。

對農林生物質發電產業的規劃和布局要首先進行區域適宜性評價，而該評價過程涉及到資源、環境、經濟、社會和能源等諸多因素是一個多屬性決策分析過程，要綜合的加以考慮。在指標大類上，本研究將各個分析指標整合為資源、需求和發展條件3個評價因素，它們的重要性排序為資源>發展條件>需求，但是資源條件并非是唯一影響因素，比如潛在發展區雖然生物質資源十分豐富，但是由于需求和發展條件較差，使得適宜性并不十分突出。因此，在未來的規劃和布局中要在資源調查的基礎上，加大對社會、經濟和環境綜合指標的分析，真正實現“因地制宜”。

目前，在生物質能源項目中，農業生物質資源的重要性要高于林業生物質資源，林業生物質能開發的潛力需要進一步挖掘；發展農林生物質發電的主要需求來自于改善環境質量和控制秸稈露天焚燒，對于項目所產生的能源產品的需求為次要因素；政府的扶持和當地居民的支持對于生物質能源項目的開展具有重要作用，因此，為促進農林生物質發電產業的發展，政府部門需要提高重視，加大支持和宣傳工作。

中國除港澳臺以外31個?。ㄊ?、區）根據是否適宜發展農林生物質發電產業可以劃分為4類，其中重點發展區是目前最適合發展農林生物質發電產業的地區，國家應該重點扶持；潛在發展區具有較大的發展潛力，雖暫不作為發展重點，但是需要國家在長期規劃中予以重視；普通發展區綜合條件一般，可以選擇在條件較好的縣（市、區）重點開發項目；最后，應該嚴格對不適宜發展區農林生物質發電項目的審批，防止盲目建設，造成資源的浪費。

參考文獻：

[1]李艷芳，岳小花. 我國生物質發電行業存在的問題及對策[J]. 中國地質大學學報：社會科學版，2009，9（2）：37-41.

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[8]侯剛，李軼冰，席建超，等. 中國秸稈生物質發電區域適宜度分異評價[J]. 干旱地區農業研究，2009，27（6）：189-196.

[9]van Dael M，van Passel S，Pelkmans L，et al. Determining potential locations for biomass valorization using a macro screening approach[J]. Biomass and Bioenergy，2012，45：175-186.

[10]張吉軍. 模糊層次分析法（FAHP）[J]. 模糊系統與數學，2000，14（2）：80-88.

[11]宋光興，楊德禮. 模糊判斷矩陣的一致性檢驗及一致性改進方法[J]. 系統工程，2003，21（1）：110-116.

[12]張吉軍. 模糊互補判斷矩陣排序的一種新方法[J]. 運籌與管理，2005，14（2）：59-63.

[13]吉建華. 基于群組決策中一致性指標的專家賦權法研究[J]. 現代商貿工業，2011，23（20）：41-42.

[14]李繼軍，潘亞. 群體決策和AHP法結合確定指標權重[J]. 基建優化，2006，27（6）：27-29.

[15]楊保安，張科靜. 多目標決策分析理論，方法與應用研究[M]. 上海：東華大學出版社，2008：47.

[16]葉宗裕. 關于多指標綜合評價中指標正向化和無量綱化方法的選擇[J]. 浙江統計，2003（4）：24-25.

[17]桂云苗，朱金福. 一種用信息熵確定聚類權重的方法[J]. 統計與決策，2005，8（16）：29-30.

[18]王強. 基于權系數的區域經濟結構聚類分析[J]. 河北建筑科技學院學報：自然科學版，2004，21（2）：101-104，112.

[19]那偉，祝延立，劉鵬，等. 吉林省農村戶用沼氣建設的適宜性評價分析[J]. 可再生能源，2010，28（5）：134-138.

[20]包風霞，楊改河，馮永忠，等. 陜北黃土高原農村戶用沼氣區域適宜性評價——以延安市為例[J]. 西北農林科技大學學報：自然科學版，2008，36（11）：117-122，129.

[21]陳豫，楊改河，馮永忠，等. “三位一體”沼氣生態模式區域適宜性評價指標體系[J]. 農業工程學報，2009，25（3）：174-178.

[22]蔡亞慶，仇煥廣，徐志剛.中國各區域秸稈資源可能源化利用的潛力分析[J]. 自然資源學報，2011，16（10）：1637-1646.

[23]唐任伍，唐天偉. 2002年中國省級地方政府效率測度[J]. 中國行政管理，2004（6）：64-68.endprint

3數據來源

3.1模糊互補判斷矩陣

模糊互補判斷矩陣由專家采用9級標度法[10]給出，專家來源包括相關學者、新能源投資分析師、生物質電廠運營商和能源咨詢分析師等，他們在生物質能發電領域有過多年的研究和實踐經驗，對該問題有比較深入的了解和認識。

3.2評價指標層數據

評價指標層的數據主要來源于相關統計年鑒包括：《2012—2013國家統計年鑒》《2009年中國電力統計年鑒》和《中國固定資產投資統計年鑒2012》等，其中部分指標（C7、C10和C17）的數據來自于相關學術論文[22-23]。

4結果與分析

4.1組合權重

根據FAHP法求得的組合權重即層次總排序如表2所示。準則層中3個元素的重要性從高到低依次是資源>發展條件>需求，說明資源因素對農林生物質發電項目的開發影響最大，這是項目能夠順利運行的基礎。其中，區域化石能源的豐富程度雖然會影響到項目的開發，但還是農業生物質資源量起到決定性作用。在目前的收集模式和技術條件下，農業生物質由于相對便于收集和運輸，作為原料來源的農業生物質比林木生物質所起到的作用更加突出。

5結論和建議

本研究利用FAHP法和加權聚類分析法評價了中國除港澳臺以外的31個省（市、區）發展農林生物質能發電的適宜性，形成了以下結論。

對農林生物質發電產業的規劃和布局要首先進行區域適宜性評價，而該評價過程涉及到資源、環境、經濟、社會和能源等諸多因素是一個多屬性決策分析過程，要綜合的加以考慮。在指標大類上，本研究將各個分析指標整合為資源、需求和發展條件3個評價因素，它們的重要性排序為資源>發展條件>需求，但是資源條件并非是唯一影響因素，比如潛在發展區雖然生物質資源十分豐富，但是由于需求和發展條件較差，使得適宜性并不十分突出。因此，在未來的規劃和布局中要在資源調查的基礎上，加大對社會、經濟和環境綜合指標的分析，真正實現“因地制宜”。

目前，在生物質能源項目中，農業生物質資源的重要性要高于林業生物質資源，林業生物質能開發的潛力需要進一步挖掘；發展農林生物質發電的主要需求來自于改善環境質量和控制秸稈露天焚燒，對于項目所產生的能源產品的需求為次要因素；政府的扶持和當地居民的支持對于生物質能源項目的開展具有重要作用，因此，為促進農林生物質發電產業的發展，政府部門需要提高重視，加大支持和宣傳工作。

中國除港澳臺以外31個?。ㄊ?、區）根據是否適宜發展農林生物質發電產業可以劃分為4類，其中重點發展區是目前最適合發展農林生物質發電產業的地區，國家應該重點扶持；潛在發展區具有較大的發展潛力，雖暫不作為發展重點，但是需要國家在長期規劃中予以重視；普通發展區綜合條件一般，可以選擇在條件較好的縣（市、區）重點開發項目；最后，應該嚴格對不適宜發展區農林生物質發電項目的審批，防止盲目建設，造成資源的浪費。

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[19]那偉，祝延立，劉鵬，等. 吉林省農村戶用沼氣建設的適宜性評價分析[J]. 可再生能源，2010，28（5）：134-138.

[20]包風霞，楊改河，馮永忠，等. 陜北黃土高原農村戶用沼氣區域適宜性評價——以延安市為例[J]. 西北農林科技大學學報：自然科學版，2008，36（11）：117-122，129.

[21]陳豫，楊改河，馮永忠，等. “三位一體”沼氣生態模式區域適宜性評價指標體系[J]. 農業工程學報，2009，25（3）：174-178.

[22]蔡亞慶，仇煥廣，徐志剛.中國各區域秸稈資源可能源化利用的潛力分析[J]. 自然資源學報，2011，16（10）：1637-1646.

[23]唐任伍，唐天偉. 2002年中國省級地方政府效率測度[J]. 中國行政管理，2004（6）：64-68.endprint

3數據來源

3.1模糊互補判斷矩陣

模糊互補判斷矩陣由專家采用9級標度法[10]給出，專家來源包括相關學者、新能源投資分析師、生物質電廠運營商和能源咨詢分析師等，他們在生物質能發電領域有過多年的研究和實踐經驗，對該問題有比較深入的了解和認識。

3.2評價指標層數據

評價指標層的數據主要來源于相關統計年鑒包括：《2012—2013國家統計年鑒》《2009年中國電力統計年鑒》和《中國固定資產投資統計年鑒2012》等，其中部分指標（C7、C10和C17）的數據來自于相關學術論文[22-23]。

4結果與分析

4.1組合權重

根據FAHP法求得的組合權重即層次總排序如表2所示。準則層中3個元素的重要性從高到低依次是資源>發展條件>需求，說明資源因素對農林生物質發電項目的開發影響最大，這是項目能夠順利運行的基礎。其中，區域化石能源的豐富程度雖然會影響到項目的開發，但還是農業生物質資源量起到決定性作用。在目前的收集模式和技術條件下，農業生物質由于相對便于收集和運輸，作為原料來源的農業生物質比林木生物質所起到的作用更加突出。

5結論和建議

本研究利用FAHP法和加權聚類分析法評價了中國除港澳臺以外的31個省（市、區）發展農林生物質能發電的適宜性，形成了以下結論。

對農林生物質發電產業的規劃和布局要首先進行區域適宜性評價，而該評價過程涉及到資源、環境、經濟、社會和能源等諸多因素是一個多屬性決策分析過程，要綜合的加以考慮。在指標大類上，本研究將各個分析指標整合為資源、需求和發展條件3個評價因素，它們的重要性排序為資源>發展條件>需求，但是資源條件并非是唯一影響因素，比如潛在發展區雖然生物質資源十分豐富，但是由于需求和發展條件較差，使得適宜性并不十分突出。因此，在未來的規劃和布局中要在資源調查的基礎上，加大對社會、經濟和環境綜合指標的分析，真正實現“因地制宜”。

目前，在生物質能源項目中，農業生物質資源的重要性要高于林業生物質資源，林業生物質能開發的潛力需要進一步挖掘；發展農林生物質發電的主要需求來自于改善環境質量和控制秸稈露天焚燒，對于項目所產生的能源產品的需求為次要因素；政府的扶持和當地居民的支持對于生物質能源項目的開展具有重要作用，因此，為促進農林生物質發電產業的發展，政府部門需要提高重視，加大支持和宣傳工作。

中國除港澳臺以外31個?。ㄊ小^）根據是否適宜發展農林生物質發電產業可以劃分為4類，其中重點發展區是目前最適合發展農林生物質發電產業的地區，國家應該重點扶持；潛在發展區具有較大的發展潛力，雖暫不作為發展重點，但是需要國家在長期規劃中予以重視；普通發展區綜合條件一般，可以選擇在條件較好的縣（市、區）重點開發項目；最后，應該嚴格對不適宜發展區農林生物質發電項目的審批，防止盲目建設，造成資源的浪費。

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[8]侯剛，李軼冰，席建超，等. 中國秸稈生物質發電區域適宜度分異評價[J]. 干旱地區農業研究，2009，27（6）：189-196.

[9]van Dael M，van Passel S，Pelkmans L，et al. Determining potential locations for biomass valorization using a macro screening approach[J]. Biomass and Bioenergy，2012，45：175-186.

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