［提要］ 构建基于低碳经济、低碳社会、城市规划、能源利用及低碳环境的城市低碳水平评价指标体系，运用熵权-TOPSIS评价法，分析河北省城市低碳发展水平。同时，运用障碍度模型，识别2014～2020年不同时期制约低碳发展的障碍因素。根据实证分析结果，总结河北省城市低碳发展中的优势与不足，提出河北省城市低碳发展策略。
关键词：河北；低碳城市；熵权-TOPSIS；障碍度
基金项目：2022年度校级研究生创新基金项目：“基于熵权-TOPSIS法的低碳城市发展水平评价及障碍度分析——以河北省为例”（项目编号：XY202257）。通讯作者：王永莉
中图分类号：F127 文献标识码：A
收录日期：2022年5月8日
一、河北省城市低碳发展水平评价指标体系构建
河北省地处华北平原，下辖11个地级市（不包含县级市）。近年来，除了低碳试点城市石家庄、保定及秦皇岛外，张家口、邯郸和承德等非低碳城市也在积极推动低碳城市建设，取得了不错的效果。城市是温室气体排放的主角，降低城市碳排放，推进城市可持续发展是实现社会发展与资源均衡的必由之路。结合《河北省“十四五”循环经济发展规划》要求，进一步推进河北省低碳转型发展进程。
参考现有低碳城市评价研究，把河北省低碳城市发展的指标体系分为目标层、准则层和指标层。为综合评价实现程度，准则层包含低碳经济、低碳社会、城市规划、能源利用、低碳环境等5个子系统。指标选取按照代表性、可行性、全面性以及针对性进行选择，共选取了21个指标，如表1所示，其中指标权重的确定由公式（1）～公式（7）计算得出。（表1）
二、构建评价模型
（一）数据收集。研究数据来源于《河北省统计年鉴》《中国城市统计年鉴》以及河北省各城市的《国民经济和社会发展公报》。其中，个别缺失数据采用牛顿插值公式进行估算。另外，由于各城市私家车数量和恩格尔系数数据不完整，为综合分析河北省城市低碳的发展水平，统一采用河北省统计年鉴数据。
（二）构建熵权-TOPSIS模型。熵权-TOPSIS是主客观的模型，其评估过程包含了7个步骤：建立决策矩阵、原始矩阵标准化处理、计算权重、构建加权矩阵、确定正负理想解、计算正负理想解的距离、计算目标贴近度。详细计算过程如下：
1、熵权法计算说明。评价指标权重的确定使用熵权法，其出发点是根据各评价指标值之间的差异程度来确定权重系数。假设对j个评价对象的i个指标进行城市低碳水平的评价，建立如下初始矩阵R：
R＝■
熵值法使用的数据来源于客观环境的原始信息，通过分析指标之间的相互作用程度以及各指标所提供的信息量来决定指标的权重。计算结果见表1。具体步骤如下：
（1）对各指标的原始数据进行标准化处理前，运用极值法将各指标转化为［0，1］区间的数值，最小为０，最大为１。对于正向指标，采用计算公式（1），对于逆向指标，采用计算公式（2）。
Xij′=■ （1）
Xij｀=■ （2）
其中，Nj为Xij的最大值，nj为Xij的最小值。
（2）数据非负化处理，即所有标准化值都加上0.0001，以避免在后面计算中出现负值。
Xij｀｀＝Xij｀+0.0001 （3）
（3）对指标做比重交换Sij：
Sij=■ （4）
（4）计算指标的熵值Kj：
Kj=-■■SijlnSij （5）
（5）计算指标差异度Bj：
Bj＝1-Kj （6）
（6）计算指标权重Wj：
Wj＝■ （7）
2、TOPSIS计算公式说明。结合熵权法所计算的标准化值以及所确定的指标权重，构建TOPSIS评价模型，先计算出准则层各指标量化值，然后再计算出目标层量化值，根据计算的结果排序，对城市低碳发展水平进行评价。
（1）加权规范化决策矩阵，得到加权规范化矩阵Qij。
Qij＝■=■
（2）确定TOPSIS的正负理想解。根据加权规范化矩阵Qij逐一计算出正理想差和负理想差，分别用Q+和Q-表示：
Q+＝｛maxqij｜i=1，2，…，21｝＝｛Q1+，Q2+，…，Q21+｝
Q-＝｛minqij｜i=1，2，…，21｝＝｛Q1-，Q2-，…，Q21-｝ （8）
（3）计算距离。由不同年份分别计算出不同年份的正、负理想解之间的距离，分别用Di+与Di-表示：
Di+＝■
Di-＝■ （9）
其中，j=1，2，....，7。
（4）计算不同年份的评价对象与最优方案之间的贴近程度Ci，Ci值越大，表示该目标越优。
Ci=■ （10）
（三）构建障碍度模型。在上述评价的基础上，为找寻影响城市低碳发展水平的主要障碍因子，以针对性提出可行发展方案，更快地促进城市低碳发展，构建障碍度模型。即引入因子贡献度Fi、指标偏离度Ii、障碍度Oi和Uj这3个指标进行分析诊断。计算公式如下：
Fi＝Wi+Vij （某单因素对总目标的权重） （11）
Ii＝1-Ri｀ （单项指标评估值与100%之差） （12）
Oi=■×100% （单项指标对城市低碳发展水平综合发展度的影响程度） （13）
Uj＝∑Oij（准则层指标对城市低碳发展水平综合发展度的影响程度） （14）
其中，Wi为第i个准则层指标权重；Vij为第j个准则层指标所属的第i个单项指标的权重；Ri｀为单项指标标准化值；Oij为某单项指标障碍度。
三、河北省低碳城市发展水平评价
（一）整体评价。根据熵权-TOPSIS计算公式分别计算出2014～2020年河北省准则层各指标及整体综合贴近度，在熵权法计算基础上，采用公式（8）～公式（10）计算得出综合绩效水平，从2014年的0.4866上升到2020年的0.5031，增长幅度为3.39%。其中，2018年的综合绩效水平达到最大，为0.6056。分析2014～2020年数据可知，河北省低碳水平变化幅度较小，但总体呈现波动上升的态势，如图1所示。（图1）
2014～2015年，河北省低碳城市发展水平处于平稳上升的趋势，由0.4866上升到0.5236，且低碳经济、低碳社会、城市规划、能源利用及低碳环境在这一年中均处于上升趋势。其中，2014年为河北省城市低碳发展的最小值0.4866，且2014年城市规划达到了低碳城市发展中的最大值0.9611。低碳环境中，由2014年的0.2580上升到2015年的0.3180，增长幅度为26.25%。京津冀协同发展战略以及2015年北京携手张家口赢得了2022年冬奥会的主办权，是带动河北省综合绩效增大的直接原因。
2016～2018年，河北省低碳城市发展水平处于平稳上升趋势，综合绩效水平由2016年的0.5064上升到2018年的0.6056。虽然2016年在2015年之后出现了短暂下降，但在这之后迅速恢复上升趋势。2016～2018年低碳经济呈稳步上升趋势，其中2016年为三年中的最小值0.5040，2018年上升至三年中的最大值0.6715。能源利用总体呈上升趋势，2017年为三年中的最小值0.5523，2018年为三年中的最大值0.5955。从2016年起，河北省保定市首批低碳社区试点建设进展顺利，并逐步推广，低碳发展也展现出了相应的成效。
2019～2020年，河北省低碳城市发展水平处于下降的趋势，综合绩效水平由2019年的0.5548下降到2020年的0.5031，下降幅度为9.31%。在近两年的城市低碳发展中，低碳经济、低碳社会、城市规划、能源利用均处于下降趋势，其中城市规划由2019年的0.2921下降到2020年的0.1002。能源利用同样处于下降趋势，由2019年的0.5410下降到了2020年的0.5149，下降幅度为4.824%。受2020年新冠肺炎疫情的影响，国家按下了发展的暂停键，城市低碳发展水平较低。但相对而言，低碳环境却得到了很大改善，在2020年达到最高水平。
（二）河北省各城市评价。为了更直观地分析河北省各城市低碳发展水平，分别计算出2014～2020年各城市低碳综合绩效水平，如表2所示。（表2）
低碳试点城市中，秦皇岛市综合绩效评分较高，低碳试点城市发展较好。但石家庄市和保定市的综合绩效水平低于秦皇岛市，其中石家庄市的综合评分在0.5200左右波动，保定市的综合评分较低在0.5100左右波动。而非低碳试点城市的综合评分相对稳定，均在0.5100左右波动，但邯郸市在2016年与2018年的综合评分较高。
参考李燕飞对低碳城市发展水平的等级标准，即得分在0.50以下为初级阶段，得分在0.50～0.60之间为初级阶段，得分在0.60～0.80之间为中级阶段，得分在0.80之上为高级阶段。由表2数据可知，2014～2020年河北省各城市低碳发展水平达到了初级阶段，2015年石家庄市为初级阶段，其中2019年秦皇岛市达到了中级阶段，非低碳试点城市中，邯郸市在2016年达到了高级阶段，2018年为中级阶段。
（三）障碍度结果分析。通过上述问题的研究分析，进一步研究制约河北省城市低碳发展的原因，运用障碍度模型，根据公式（11）～公式（14）分别计算出准则层各子系统以及指标层各指标的障碍度作用大小，以此来分析综合河北省城市低碳发展水平绩效的障碍度及障碍因子。
对表3分析可知，城市规划呈逐年快速增长趋势，由2014年的0.76%增长到了2020年的32.22%，与此相反的是低碳环境，由2014年的31.06%下降到了2020年的0.00%。另外，低碳经济呈波动下降趋势，低碳社会呈平稳波动状态，能源利用处于波动状态，但总体呈上升趋势。（表3）
为深入分析障碍因素城市发展的影响，重点分析排在前5位的障碍因素。（表4）
在2014～2020年的样本年份中，各年所反映的障碍因子各不相同，具体表现为：
2014年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳社会、能源利用、低碳环境。主要的障碍因子包括自然增长率、每万人拥有的公共汽车数量、居民耗电量、用水量以及生活垃圾无害化处理率。其障碍因素主要的来源于低碳社会和低碳环境。经分析可知，2014年是京津冀协同发展元年，经济还不景气，河北社会发展水平落后，低碳转型不理想。
2015年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳经济、低碳社会、城市规划、能源利用、低碳环境。主要的障碍影响因素包括人均GDP、居民人均耗电量、电力消费弹性系数、工业二氧化硫排放量以及人均绿化面积等。2015年，北京、张家口获得冬奥会的主办权，河北省迎来了发展的历史机遇，但京津冀协同发展不平衡，经济发展不景气，导致低碳经济发展较缓慢，工业发展所导致的环境污染，依旧是河北省急需解决的问题。
2016年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳社会、城市规划和低碳环境障碍度，低碳社会、能源转型的障碍度相对较小。主要的障碍影响因素包括自然增长率、居民人均耗电量、城镇居民人均居住面积、人均绿地面积以及建成区绿化覆盖率。自冬奥会申办成功以来，河北加快了绿色低碳发展的步伐，经济、环境等整体发展得到了相应落实。
2017年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳社会、城市规划和能源利用障碍度较大。其中，主要影响因素为自然增长率、居民人均耗电量、生活用地比例以及单位地区生产总值电耗。2017年起，河北省加大了低碳发展的力度，保定市推进低碳社区方面的发展，并加大低碳社区发展的投入力度。
2018年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳社会、城市规划和能源利用障碍度较大。其中，主要影响因素为私家车数量、生活用地比例、公路里程、单位地区生产总值电耗以及人均绿地面积。通过分析可知，2018年河北省开展了碳普惠试点城市建设，包括石家庄市、张家口市等，为河北省低碳转型发展增加了新的发展路径。
2019年，河北省城市低碳发展障碍因子分布于低碳经济、低碳社会、城市规划和能源利用、低碳环境都产生了障碍，其中主要影响因素为第三产业从业人员比重、私家车数量、生活用地比例、单位地区生产总值电耗以及人均绿地面积。障碍因子分布于各准则层中，由国家气候战略中心发布关于河北低碳发展调研可知，河北省低碳试点城市中石家庄市和保定市的低碳城市建设存在问题，低碳发展水平不理想，其原因有政策落实不到位等。
2020年，河北低碳城市发展过程中低碳经济、低碳社会、城市规划和能源利用障碍度较大，而低碳环境的障碍度影响较小。主要障碍影响因素包括地区生产总值增长率、私家车数量、恩格尔系数、人均道路面积以及单位地区生产总值电耗。受2020年新冠肺炎疫情影响，全国低碳经济也受到了限制，河北省也不例外，低碳经济成为了阻碍河北低碳城市发展的限制因素。
四、河北省城市低碳发展建议
结合障碍度模型分析结果，2014～2020年河北省城市低碳障碍因子主要分布于低碳社会、城市规划以及低碳环境，但低碳经济和能源利用方面也有涉及。因此，为促进河北低碳城市发展，应加强以下五个方面的建设：
（一）加大经济发展动力，促进低碳经济发展。人均GDP和地区生产总值增长率是地区产出创造水平的表现，第三产业是经济增长的主要推动力之一。结合河北省发展现状和地理位置，首先，加大低碳民营企业的发展，破除垄断，带动民营企业进入更多低碳行业；其次，加大减税力度，通过政府介入，扶持中小低碳企业的发展，提高人民收入，促进消费。
（二）调整和优化产业结构，促进低碳社会发展。通过对2014～2020年的数据分析可知，河北省自然增长率呈下降的趋势，其原因之一就有社会压力较大，出生率下降，导致自然增长率也在下降，应通过生育福利以及减轻社会压力，从而促进出生率的增加。对每万人拥有的公共汽车数量与私家车数量的比对分析来看，私家车增长趋势明显高于每万人拥有的公共汽车，私家车过多，不利于低碳社会发展，应加大低碳出行宣传力度，加快各城市落实并执行碳普惠，从而减少私家车的出行。
（三）加强城市规划顶层设计，贯彻执行落实力度。应重视省委对各城市规划方面的顶层设计，合理规划城市用地。并由各个城市贯彻执行低碳发展要求，是加速河北省低碳转型的重要保障。其中，生活用地比例是指民生用地，是人们的立身之本，包括居住、教育等生活用地。加大民生用地投入是保障人们正常生活的表现，人均道路面积是城市拥挤程度、衡量绿色交通的重要表现，重视政府顶层设计，推进城市规划建设，为改善、造福民生奠定基础。
（四）加快推动能源转型，提高能源利用率。应针对河北省的能源分布特点，结合各城市能源结构的优劣势，促进能源高效利用。首先，河北省拥有丰富的光、风资源，开发光、风资源的利用，推进清洁能源的使用，减少不可再生能源的利用。此外，建筑业是能源消耗的一大“出口”，提高绿色低碳建筑的考核标准，是加速推进城市绿色低碳发展的重要体现。其次，应用低碳和节能技术，降低高耗能产业的生产，严格落实低碳发展，提升能源利用效率。
（五）加大环境投入力度，促进低碳环境发展。河北省属于重工业发展区域，环境污染较严重。应加快清退高污染的重工业，退耕还林还草，增加绿化面积，改善地区环境，增大人均绿地面积。近年来，河北各城市生活垃圾无害化处理较好，生活垃圾无害化处理逐步完善。另外，加大低碳相关行业的发展，组建低碳团队，清洁城市垃圾并降解垃圾，促进低碳环境发展。
五、结论
本文基于熵权-TOPSIS模型对河北省城市低碳发展水平进行综合分析，从结果可以得出：河北省城市低碳发展水平总体呈波动上升趋势。为进一步分析各城市现状，分别计算2014～2020年各城市低碳发展水平，并对低碳试点城市和非低碳试点城市的综合发展水平进行分析。为深入分析阻碍河北低碳城市发展的因素，运用障碍度模型，计算并分析了2014～2020年河北省的障碍度和障碍因素。最后，结合各年影响程度较大的5个障碍因子，提出河北省城市低碳发展的策略。
（作者单位：1.河北建筑工程学院；2.张家口市BIM工程技术研究中心；3.张家口市建筑产业管理数字化技术创新中心）
主要参考文献：
［1］仇保兴，李晓丹.仇保兴：碳中和与城市发展模式创新［N］.经济观察报，2021-11-29（032）.
［2］邓荣荣，赵凯.中国低碳试点城市评价指标体系构建思路及应用建议［J］.资源开发与市场，2018.34（08）.
［3］朱喜安，魏国栋.熵值法中无量纲化方法优良标准的探讨［J］.统计与决策，2015（02）.
［4］俞立平，何庆光，韩钰.赋权类非线性学术评价方法伪权重及权重失灵研究——以TOPSIS评价方法为例［J/OL］.情报杂志，2022-04-26.
［5］李彩惠，霍海鹰，李雅洁，侯玮.基于突变级数模型的城市低碳竞争力评价及障碍因子诊断分析［J］.资源科学，2015（07）.
［6］李云燕，羡瑛楠，殷晨曦.低碳城市发展评价方法模式研究——以四直辖市为例［J］.生态经济，2017.33（12）.
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