基于云理論的煤炭建設項目可持續發展評價

董思思 彭曉英

摘 要：為正確評價可持續發展思想下的煤炭建設項目，結合對其產生影響的經濟因子、社會因子、資源因子以及環境因子，文章對煤炭建設項目可持續發展情況進行系統分析。首先以可持續發展為目標建立了煤炭建設項目評價指標體系，針對傳統評價方法中模糊指標精確化、隨機指標缺省化、指標權重主觀化等現象，利用云理論處理模糊性與隨機性指標的優勢，提出了基于云理論的評價標準和評價模型。以典型煤炭建設項目為評價對象，規劃可持續發展等級，為可持續發展思想下的煤炭建設項目可持續發展判定提供理論依據。

關鍵詞：煤炭建設項目 云理論 可持續發展 評價

中圖分類號：F407.9 ?文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）11-021-03

一、引言

近年來，粗放型的煤炭開采引發的嚴重礦難災害、資源浪費和環境破壞現象越來越多地引起國內外學術界和理論界的重視。伴隨著我國經濟發展的突飛猛進，既要滿足國家發展對能源的需要，又要實現能源開采與環境保護的協調發展，煤炭建設項目的可持續發展必然將受到充分的重視。傳統的煤炭開采常常伴隨著一系列環境問題，如煤礦瓦斯事故、井下突水事故、地表沉陷、滑坡、農田及建筑設施的損壞、煤矸石占用良田且造成環境污染等等。

可持續發展思想下的煤炭建設項目是使煤炭開采對礦區環境的擾動量小于區域環境容量、資源開發利用最優化和生態環境影響最小化為原則，由一個或多個相互聯系的以煤炭資源開發為主體的工程，建成后在經濟上可以獨立經營、實行統一核算，行政上有獨立的企業組織形式，實行統一管理的建設工程總體？譹？訛。煤炭建設項目具有程序復雜、工程量大、投資類別多、受重多不確定性因素影響嚴重等特點，具體表現為煤炭資源的開發與保護、環境治理與污染控制、安全生產與社會穩定等等。因此，在煤炭建設項目論證及實施的各個階段，不但要兼顧當代和后代的利益，更要正確處理好經濟因素、社會因素、資源因素以及環境因素之間的相互聯系？譺？訛。目前煤炭建設評價主要依據是《建設項目經濟評價方法與參數》？譻？訛？譼？訛？譽？訛，這一指導性文件體現了我國市場經濟體制對建設項目經濟評價的新要，反映了我國經濟體制與投資、金融和財稅改革的新情況。但是，對可持續發展的評價主旨沒有明確規定。因此，建立基于可持續發展條件下的煤炭建設評價方法、理論體系對我國煤炭開發戰略及經濟社會發展具有重要現實意義。

最近幾年國內外很多學者針對區域、資源、行業的可持續發展體系建立和評價方法上進行了研究，但缺少綜合考慮經濟因素、社會因素、環境因素以及資源因素等系統性進行可持續發展的煤炭建設項目評價體系。大部分研究方法局限于隸屬函數、神經網絡、模糊綜合、集對分析等方法？譾？訛？譿？訛，這些方法其最大的問題是忽略或部分忽略不確定性因素中隨機性的存在，導致在定性指標定量化、模糊指標精確化過程中信息缺失及主觀因素的主導作用。為解決上述問題，筆者提出基于云理論的煤炭建設項目可持續發展評價方法，它可以把煤炭建設項目可持續發展概念中所涉及的模糊性和隨機性的定性描述與定量分析綜合在一起，實現定性語言值和定量數值之間轉換。降低傳統評價方法中對主觀評價因素的依據，更加客觀地反映指標的分布特征？讀？訛。

二、評價指標體系及權重的確定

1.評價指標與評價標準?？沙掷m發展條件下的煤炭建設項目評價指標體系是評價煤炭建設項目方案是否可持續發展的重要依據，其指標體系呈現多指標性和多層次性，涉及經濟、社會、資源、環境等多方面復雜因素。因此必須建立一個可以表達煤炭建設項目可持續發展的指標體系和評價標準，便于對煤炭建設項目方案的可持續發展性的時空比較和未來趨勢的監測預警。為了客觀地對煤炭建設項目可持續發展進行評價，筆者從系統論的角度分析煤炭建設項目可持續發展要素構成，根據評價指標選擇的系統性、全面性、科學性和可評性等原則，從經濟、社會、資源、環境4個方面建立了評價指標體系（表1），確?？陀^地反映其評價因素的構成及其內在聯系。？讀？訛

根據建立的煤炭建設項目可持續發展綜合評價指標體系，通過參閱相關統計資料，結合我國煤炭建設項目的實際情況，參照《煤炭建設項目經濟評價方法與參數》？譽？訛，經過實地調研和咨詢相關專家意見，確定的評價等級標準見表2。按照煤炭建設項目方案的可持續發展性，將煤炭建設項目方案分為四個等級，分別是可持續發展（甲級）、基本可持續發展（乙級），弱可持續發展（丙級），不可持續發展（丁級）。

2.權重的確定。在煤炭建設項目可持續發展評價中，指標權重的獲取是核心。傳統確定指標權重的方法主要有：熵權法、層次分析法、Delphi法等。這些方法大多依賴于主觀因素的評價，相比之下，熵權法給出的指標權重則能有效地彌補這個缺陷。尤其是在評價煤炭建設項目方案指標相同時，屬于同類指標值相同的情況，此時的商權為零，評價時可剔除，這樣大大簡化計算過程并具有更高的可信度。？讀？訛

假設待評價的煤炭建設項目有n個備選方案，集合為a={ai}={a1，a2，…，an}，每個評價方案包含m個評價指標，其集合為p={pj}={p1，p2，…，pm}，故A=（aij）n×m為初始煤炭建設項目評價指標矩陣。其中，aij表示煤炭建設項目環評第i個方案相對應的第j項的評價值，則有如下計算過程：上式（3）為煤炭建設項目評價體系的指標熵權，值得說明的是，該熵權除說明煤炭建設項目評價指標的重要程度，也表示每個評價方案指標值確定的條件下，可以用相對差異度表示同類指標的重要程度。當指標的相對差異度接近0時，說明該指標對煤炭建設評價結果影響程度較少，反之亦然。這種方法與傳統的主觀權重相比，具有更高的可信度。？讀？訛

三、基于云理論的評價過程

1.云概念。云理論是一種將不確定性概念的模糊性和隨機性相結合的定性與定量轉換模型，該模型能夠實現不確定語言描述與定量數值之間的自然轉化。？輥？輮？訛它能實現定性向定量的轉化，其輸入是表示定性概念的數字特征（Ex，En，Ee）和云滴數量N，輸出N個云滴定量值及由這些云滴構成的云圖。其中：Ex為期望，它代表在數域空間中最能夠代表這個定性概念的點;En稱為熵，常被用來衡量定性概念的模糊度與概率，反映定性概念的不確定性，通常熵越大概念越宏觀;Ee為超熵：超熵是熵的不確定性的度量，即熵的熵，反映了數域空間中代表該語言值的所有點的不確定度的凝聚性，即云滴的凝聚度。？輥？輯？訛云發生器主要有兩種：正向云發生器和逆向云發生器？輥？輰？訛，這里使用正向云發生器算法。

2.云理論評價過程。假設設評價指標Ij對應的等級為Cl，則云理論評價的過程如下：

（1）根據公式（2）計算熵權向量。

（2）指標Ij對應的等級cl用云模型表示，其云特征值為（Exjl，Enjl，Hejl），其中最能代表指標Ij對應等級cl的是該等級中間值，即：

Exjl=z1jl-z2jl2

其中：z1jl和z2jl分別為指標Ij對應評價等級Cl的臨界值。

臨界值作為一個等級到一個等級的過渡，應當是一個模糊邊界，同時屬于上下兩個等級，并且對兩等級的隸屬度相等？讀？訛，故有

超熵Hejl的確定可以根據Enjl的大小經過經驗和反復實驗得到，超熵越大，則云圖中的云層越厚，反之亦然。

（3）根據已獲取的云數字特征值和實際指標數據，利用X-條件云發生器？輥？輱？訛，某指標數據xo隸屬于某云的隸屬程度為：

其中En是以En為期望，He為標準差的正態隨機數。

由公式（6）可以得到隸屬度矩陣：

U=u11 u12 … u1nu21 u22 … u2n… … … …um1 um2 … umn

（4）將指標權重與隸屬度矩陣進行模糊變換，得到評語集C上的模糊子集：

R=W？茚U

結果R=（r1，r2…rk）中每個元素rl表示待評價對象隸屬于等級cl的程度，選擇隸屬較大的等級作為煤炭建設項目方案評價結論。？讀？訛

四、實證研究

根據以上建立的煤炭建設項目評價指標體系和評價指標標準，以某煤炭建設項目在可行性研究階段進行評價的實際數據為例（表3），應從經濟、社會、資源、環境四個評價的基礎上進行可持續發展評價，過程如下：

1.價指標等級標準。根據2.1中煤炭建設項目評價目標與方案優化模型及表3中評價指標值，確定各指標評價等級標準，見表4。若計算出的等級為甲級，則說明該備選方案可持續發展，乙級為為基本可持續發展，丙級為弱可持續發展，丁級為不可持續發展。

利用正向云發生器，建立每個指標對應的云圖。根據上述云理論算法步驟1，以經濟指標為例，投資內部收益率I1對應的各個等級的數字特征分別是：第一個等級（27.5000 2.1231 0.1000），第二個等級（22.5000 2.1231 0.1000），第三個等級（17.0000 2.5478 0.1000），第四個等級（12.0000 1.6985 0.1000）。其他指標算法同上，指標I1對應的4個等級云圖，詳見圖1。

2.評價指標等級權重。根據第4.3.2節利用熵權法求權重的思想，結合Matlab程序編程求解，得出以上指標的權重為：

W=（0.0207， 0.00050， 0.0012， 0.0010， 0.0137， 0.0994， 0.2098， 0.1235， 0， 0， 0， 0， 0.0006， 0， 0.0006， 0.0972， 0.0322， 0.3363， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0.0022， 0.0466， 0.0145， 0， 0， 0， 0， 0， 0.0001， 0）

其中，權重為零的指標對整個煤炭建設項目方案的評價沒有產生影響。

3.評價結果。綜合表3所有評價指標，運用X-條件云及公式（7）計算出各方案指標的隸屬度矩陣U：

根據公式（8），得到每個煤炭建設項目方案評價等級的隸屬度關系矩陣（表5）。

表5的評價等級結果表明，方案1和方案3均隸屬于第4等級，即可持續發展水平，第2方案為不可持續發展。根據最大隸屬度原則，第3方案的隸屬度0.4630大于第1方案隸屬度0.4287，所以方案3更符合可持續發展要求，應選方案3作為最優方案。

五、結語

在可持續發展理念下，須將影響煤炭建設項目評價的各方面因素綜合考慮，建立包含經濟平穩發展、社會資源合理開發及利用、生態環境保護與治理等綜合評價體系。基于云模型的煤炭建設項目可持續發展評價，是對傳統財務評價的補充與發展，對煤炭設計部門可行性研究具有重要的理論意義和應用價值。

[基金項目：黑龍江省教育廳人文社會科學項目（12542214）;國家科技支撐計劃項目（2012BAH66F01）]