董 亮 李会泉 陈 波 关 雪 张 懿

(1．中国科学院过程工程研究所循环经济技术中心，北京100190;2．中国科学院研究生院，北京100049)

基于AHP－Fuzzy 的循环经济技术综合评价方法研究

董 亮1，2李会泉1，2陈 波1关 雪1张 懿1

(1．中国科学院过程工程研究所循环经济技术中心，北京100190;2．中国科学院研究生院，北京100049)

国家将制定重点领域循环经济技术清单，引导和发展循环经济。在此背景下，本文针对循环经济技术的筛选，开展了综合评价方法的实证研究，结果显示该技术属于一级循环经济技术，并在资源节约与废弃物减排方面具有显著效益，表明本文构建的综合评价方法实现了对备选循环经济技术的综合评价、分级和排序，可以为企业、国家选择循环经济技术提供参考。

循环经济技术;AHP－Fuzzy;二次资源利用;延伸效益;全过程节水技术

无论是循环经济技术的选择还是清单制定，其科学基础均是技术综合评价，研究建立适合我国国情的循环经济技术综合评价方法，对于普及先进适用的循环经济技术，进而构建具有我国特色的循环经济技术体系具有重大推动作用。

1 国内外循环经济技术评价的研究进展

欧美发达国家自20世纪90年代开始开展针对环境技术、清洁生产技术、可持续技术等与循环经济相关技术的评价研究，目前已形成较为成熟的评价方法与评价体系。为了表征上述技术相比于传统技术在整个系统生命周期上带来的资源环境效益，国外一些学者依托发达国家相对完善的生命周期数据库和技术信息数据库，应用生命周期评价方法和生态效率方法开展对这类技术的系统评价，通过计算技术实施对生产全生命周期上的综合效益或生态效率的影响来确定技术的优劣。在国内，傅泽强等探讨了生态工业技术的概念与特征，并提出了链接性等核心评价指标。王明旭等根据生命周期的概念给出了可持续技术的定义，并进一步设计了包括经济效益、资源与能源消耗、环境影响与二次利用效率等核心评价指标。此外，在具体清单编制方面，一些国家部委陆续发布了一些清单。

总体来说，因为我国尚无完善的生命周期数据库，导致我国无法有效应用生命周期评价方法来定量化确定循环经济技术的综合效益。国内目前开展的循环经济技术评价研究多针对技术的概念与指标进行探讨，技术清单制定在方法上主要依赖于专家判断，相关技术难以进行量化评估，能够反映并定量化计算循环经济技术延伸效益等特征效益的指标体系与评价模型尚不成熟。

2 循环经济技术综合评价方法

2．1 综合评价指标体系构建

基于对循环经济技术内涵和特征的剖析设计核心评价指标，并通过专家咨询予以调整，最终构建包括目标层和指标层的递阶层次结构的循环经济技术评价指标体系(见表1)。指标体系中重点指标特点、释义及计算方法如下:

(1)资源消耗指标:实际评价过程中需针对特定行业生产特点设定该行业的典型资源消耗指标。

(2)环境影响指标:与资源消耗指标类似，实际评价过程中需针对特定行业选取其特征污染物。

(3)二次资源利用指标:促进二次资源利用是循环经济技术的一个重要特征，二次资源利用指标的计算如公式(1):

式中，C为二次资源利用指标;MRI为第i种循环利用或回收利用物质的量(包括原料、废弃物和产品);P为产品量。

(4)经济效益指标:其中“成本”、“直接效益”意义较为明确，“延伸效益”表征循环经济技术对生产过程生命周期产生的综合效益。延伸效益的核算思路为对技术实施的效果进行环境经济的费用－效益分析。

(5)技术性能指标:其中技术成熟度、技术先进性为定性指标，需采用专家打分法计算其指标值，专家打分的分值范围一般为0－100分。

2．2 综合评价模型

本文结合层次分析法与模糊数学(AHP－Fuzzy)构建综合评价模型，从两个维度设计综合评价结果并实现定量化结果输出:①技术分级:表征技术所处水平。本文将候选循环经济技术分为三级，分别代表国际先进水平，国内先进水平，以及国内一般水平。②技术综合评价值:即技术的循环经济效率指数(CEI)，可以比较同一级别的循环经济技术之间的相对优劣，进而进行排序。

通过综合评价模型(见图1)实现上述目标的具体步骤为:①应用AHP方法确定指标权重;②确定评价标准集实现技术分级;③构造隶属度函数确定各项指标值以及隶属级别;④运用线性加权方法合成运算综合评价值，最终实现备选技术分级和综合评价值输出。

2．2．1 确定指标权重

本文应用层次分析法(AHP)确定各一级指标权重，对于二级、三级指标，由于同级指标下的二级、三级指标重要性差异不大，故采用等权重法确定其权重。

应用层次分析法确定指标权重的步骤为:首先根据相对重要性标度(用数字1－9表示两两元素相对重要性大小，数字越大，表明相对重要性越大)并结合专家咨询，构建指标两两比较判断矩阵;然后进行单一准则下相对权重计算，对判断矩阵进行列和归一化得到指标权重;最后进行一致性检验，如果随机一致性比率CR＜0．10则通过一致性检验，CR计算见公式(2)、(3)。

表1 循环经济技术综合评价指标体系框架

图1 AHP-Fuzzy综合评价模型

其中，λmax为判断矩阵的最大特征根，CI为随即一致性指标;CR为随机一致性比率，n为矩阵阶数，RI为平均随机一致性指标。本文构建的指标体系中一级指标的判断矩阵阶数为5，对应的RI值为1．12。通过专家咨询构建指标相对重要性判断矩阵，最终一级指标权重计算结果为:资源消耗指数、环境影响指数、二次资源利用指数、经济效益指数以及技术性能指数的权重分别为0．2726、0．2726、0．1974、0．1560 和 0．1040。一致性检验结果为 CR=0．0964 ＜0．10，通过一致性检验。

2．2．2 确定评价标准集

评价标准集V=(V1，V2，V3)是技术分级与最终评价结果的计算基础，V1，V2，V3分别代表国际先进、国内先进、国内一般水平，标准集V的制定需以国家或行业循环经济相关技术标准为依据。已有国家或国际标准的指标，采用标准值，没有标准的指标，可参考发达国家或地区的现状值、国家相关政策研究的目标值、行业标准值或通过专家咨询以及文献调研等途径确定。

2．2．3 构造隶属度函数

模糊数学通过隶属度函数计算每项技术指标与评价标准集中每个级别的相关性，通过相关性大小可确定该技术指标所属的级别。本文选取梯形分布函数作为隶属度函数，即对于正向指标(指标值越大越好)，采用升半梯形分布(公式(4));对于负向指标(指标值越小越好)，采用降半梯形分布(公式(5))。

其中，AVj(ai)为指标ai相对评价等级Vj的隶属度函数;V1，V2，V3为三个评价等级对应的指标基准值。

2．2．4 集成运算综合评价值

进行综合评价时采用“单指标量化－多指标集成”的思想，指标体系中表征循环经济技术特征的资源消耗指数、环境影响指数、二次资源利用指数、经济效益指数、技术性能指数采用线性加权法耦合为循环经济效率指数(CEI)。各项指数由相应的次级指标线性加权耦合得到。利用之前确定的指标权重集及隶属度集，通过计算可得到模糊综合评价结果集以及技术的循环经济效率指数，见公式(6)、(7):

其中，R为模糊综合评价结果集，ωj，i为第 j类一级指标中的第i个指标的对应权重，C为指标隶属度矩阵。m为一级指标数量，依据本文指标体系，此处m=5。n为次级指标的数目。根据最大隶属度原则，评价结果集R中最大值对应的评价级别即为备选技术所隶属的循环经济技术级别，由此确定技术分级。

2．2．5 技术综合排序设计

技术分级与综合评价值是技术综合排序的依据，进行排序的原则为:评价的同类技术依据评价结果确定技术级别—＞比较同一级别技术的CEI值—＞确定技术的综合排序结果，如I－1(一级技术－排名第1)、II－3(二级技术－排名第3)。

3 实证分析

3．1 技术案例介绍

以国内某大型钢铁联合企业生产全过程节水工艺为技术案例，应用构建循环经济综合评价方法进行技术综合评价。全过程节水工艺从过程的角度优化企业生产用水系统，促进水循环利用，主要特点包括:①通过工艺过程用水系统的优化和合理的量、质匹配实现了源头降耗和减污;②用水过程中，根据工艺不同对水质、水量、水温进行合理分类，减轻了末端治理的压力;③利用物料换热回收热能，依靠水技术进步促进了废弃物资源化利用;④在用水系统中推行小半径循环，大幅度降低了用水的循环成本。该项技术的实施有效提高了试点企业的水资源生产力，取得了显著的经济效益和资源环境效益。表2列出了技术相关数据。

3．2 综合评价结果

根据上文的综合评价模式对技术案例进行综合评价，其结果如表3所示:

表2 生产全过程节水技术相关数据［a］与指标基准值

表3 全过程节水技术模糊综合评价结果

模糊综合评价结果 R=(0．8247，0．1779，0)。根据最大隶属度原则，全过程节水技术隶属于一级循环经济技术，CEI值为0．8247。进一步的，计算各项指数，该技术的资源消耗指数、环境影响指数、二次资源利用指数、经济效益指数分别为 1．0000、0．9167、0．6350、0．8000，可以看出在资源节约以及污染物减排方面有着良好效益，是典型的减量化技术。

4 结论与建议

(1)本文构建了循环经济技术综合评价指标体系;结合层次分析法和模糊数学，设计了综合评价模式，实现了对技术的综合评价与分级。

(2)针对某钢铁企业全过程节水技术的实证研究结果显示，该技术属于一级循环经济技术，并在资源节约与废弃物减排方面具有显著效益。实证分析表明本文的评价指标体系可以表达技术的“循环经济”特征;综合评价的结果可反映技术所处的级别与水平，并给出定量化的排序结果。本文的评价指标体系与综合评价方法为技术筛选以及后续清单的制定提供了科学参考。

(3)由于我国尚未建立循环经济技术标准体系，清洁生产标准及专家咨询是本文在实证分析中主要的指标基准值参考。后续研究应尽快建立我国的循环经济技术标准体系，并着手构建包含循环经济标准技术清单、技术参数、技术集成服务的循环经济技术服务平台，为循环经济技术综合评价提供信息基础。

(编辑:于 杰)

［1］John E H．Environmental Technology Assessment(EnTA)，Workshop Report［R］．New York:UNEP，2000:1 －90．

［2］James B，et al．Federal Facility Pollution Prevention Project Analysis:A Primer for Applying Life Cycle and Total Cost Assessment Concepts［R］．Washington，D．C．:U．S．Environmental Protection A-gency，1995:1－41．

［3］Emma L G．Guide to Industrial Assessment for Pollution Prevention and Energy Efficiency［R］．Washington D．C．:U．S．Environmental Protection Agency，2001:1 －310．

［4］Fija1 T，An environmental assessment method for cleaner production technologies［J］．Journal of Cleaner Production，2007，(15):914－919．

［5］Phungrassami H．Eco-Efficiency as a decision tool for Cleaner Production:Application for SMEs in Thailand［J］．Environmental Research Journal，2008，2(5):217 －221．

［6］傅泽强，杨明，段宁，乔琦．生态工业技术的概念、特征及比较研究［J］．环境科学研究，2006，19(4):154－158．

［7］王明旭，杨建新．可持续技术的筛选方法与评价指标体系研究［J］．科技进步与对策，2009，26(22):128－131．

A comprehensive assessment methodology based on AHP-Fuzzy for circular economy technologies

DONG Liang1LI Hui-quan1，2CHEN Bo1GUAN Xue1ZHANG Yi1
(1．Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Research center of circular economy technology，Beijing 100190;2．Graduate University，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049)

China would enhance the promotion of circular economy technology and make technology inventory in key fields and industries to guide and promote the development of circular economy all over the nation．Under this background，this paper focuses on establishing a multi－ objective assessment methodology for circular economy technologies．Based on established methodology，we made case study on the whole－process water conservation technology invented by one large iron and steel enterprise in China．Analytical result shows that this technology ranks the first class circular economy technology and has outstanding benefits in resource conservation and waste reduction．Case study proves that the established methodology could realize the quantitative assessment and classification for technologies and provide scientific references and methodologies basis for the selection and promotion of circular economy technologies in China．

Circular economy technologies;AHP－Fuzzy;Second resource utilization;Extended benefit;Whole－process water conservation technology

X192;F062．4

A

1002－2104(2011)03专－0027－04

2010-12-15

董亮，硕士生，主要研究方向为循环经济技术评价，工业生态系统集成与循环经济。

李会泉，博士，研究员，主要研究方向为新型催化体系清洁工艺与资源循环利用的应用基础与工程化、生态工业与循环经济系统集成等研究。

国家科技支撑计划资助(编号:2009BAC64B00)。