海洋石油港口碳排放效率評價研究

梁小燕，張 翔

［1.中海油能源物流有限公司，天津 300480；2.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518054］

0 引言

海洋石油后勤基地是聯(lián)通陸地與海上的核心要塞，為海上的勘探、開發(fā)、生產(chǎn)提供設(shè)備設(shè)施和物資等服務(wù)，是集合倉儲、運(yùn)輸、配送、港口服務(wù)及系統(tǒng)資源調(diào)度等多方面功能于一體的大型復(fù)合類行業(yè)。在保障海上石油勘探開發(fā)作業(yè)的前提下，落實(shí)節(jié)能減排，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，構(gòu)建綠色低碳化物流園區(qū)成為海洋石油后勤基地的改革轉(zhuǎn)型目標(biāo)之一。科學(xué)地評價基地的碳排放效率、勞動生產(chǎn)效率和保供作業(yè)量，可為企業(yè)因地制宜、因時制宜的決策提供必要的依據(jù)。

1 DEAˉBCC 模型基本思路

DEA 是著名運(yùn)籌學(xué)家A. Charnes，W. W. Cooper和E. Rhodes 提出的一種用來評價不同DMU 相對有效的方法[1]。該方法通過保持DMU 的輸入和輸出不變，借助數(shù)學(xué)線性規(guī)劃，形成經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)可能集。當(dāng)DMU 位于有效生產(chǎn)前沿面上，則能判斷DMU 的有效性。

2 DEA 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型構(gòu)建

2.1 產(chǎn)出導(dǎo)向 DEAˉBCC 模型構(gòu)建

基于以上的建模思路，根據(jù)海洋石油后勤基地指標(biāo)特點(diǎn)，現(xiàn)在構(gòu)建以產(chǎn)出為導(dǎo)向的DEAˉBCC 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型[2]。模型假設(shè)有n 個基地DMU，每個基地都有m 種投入變量和s 種產(chǎn)出變量，用xij（i=1，2，3，…，m）表示投入指標(biāo)，其越小越好；用1，2，3，…，s）表示產(chǎn)出指標(biāo)，其越大越好，則得出DEA 模型表達(dá)式。

其中：xj——物流基地j 的投入評價指標(biāo)，其值越小越好；yr——物流基地j 的產(chǎn)出評價指標(biāo)，其值越大越好；λj——未知的權(quán)重；n——模型中各區(qū)域物流基地的個數(shù)；m——投入指標(biāo)的個數(shù)，即xj指標(biāo)的數(shù)量；s——產(chǎn)出指標(biāo)的個數(shù)，即yj指標(biāo)的數(shù)量；?——DMU的效率值。

以上模型中，主要通過找到系數(shù)? 來增加輸出，?*就是該DMU 的效率得分。如果?*=1，那該DMU 就在生產(chǎn)前沿面上，屬于DMU 有效，輸出無法成倍增長；如果?*＞1，那相同的投入可以獲得更多的產(chǎn)出。

2.2 產(chǎn)出松弛變量

通過上述模型，可以計算出各DMU 的有效性。但是在實(shí)際的基地生產(chǎn)運(yùn)營中，并非所有的DMU 均能位于生產(chǎn)效率前沿上，即DMU 有效，還會存在弱DMU 有效，此時就存在松弛變量，它能在確定投入產(chǎn)出的比例基礎(chǔ)上，確定能增加多少，能為管理決策提供準(zhǔn)確的目標(biāo)數(shù)據(jù)。求解模型中的最優(yōu)松弛變量，在模型（1）中，在?*的基礎(chǔ)上，以輸出導(dǎo)向的DEA模型來計算最優(yōu)松弛如式（2）所示。

如果?*=1，那該基地位于生產(chǎn)有效前沿上，沒有其他DMU 比它更有效；如果?*＞1，那么該基地的評價無效，就需要考慮調(diào)整投入產(chǎn)出。

2.3 非期望產(chǎn)出轉(zhuǎn)化

在現(xiàn)實(shí)海洋石油后勤基地中，增加輸出的產(chǎn)值是決策管理者的目標(biāo)，但其會伴隨著碳排放量的增加，并非我們所期望的。針對非期望產(chǎn)出，考慮使用單調(diào)遞減的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化方法，建模過程中，對每個非期望產(chǎn)出都乘以-1，然后尋找一個合適的轉(zhuǎn)換值νr，使得每個負(fù)的非期望產(chǎn)出都轉(zhuǎn)化成正值，即＞0，在該文章建模中，可定義則以產(chǎn)出導(dǎo)向模型可轉(zhuǎn)換為：

上述模型中，增加期望產(chǎn)出產(chǎn)值，降低了非期望產(chǎn)出二氧化碳排放量，并確保了最優(yōu)的非期望產(chǎn)出非負(fù)，滿足現(xiàn)實(shí)情況。根據(jù)以上3 個階段模型計算，可以得到一個在有效前沿面上的DEA 投影目標(biāo)，并計算出最優(yōu)值。

3 海洋石油后勤基地DEA 模型計算

3.1 指標(biāo)數(shù)據(jù)選取

本文根據(jù)海洋石油后勤基地運(yùn)營情況，選擇聯(lián)通陸地與海上的5 個港口基地作為DMU，選取2021年基地生產(chǎn)運(yùn)營的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，進(jìn)行效率分析。相關(guān)指標(biāo)如表1 所示。

表1 海洋石油后勤基地DEA 模型投入產(chǎn)出變量

其中各指標(biāo)構(gòu)成如下：第一個投入指標(biāo)為選擇基地的固定資產(chǎn)，主要涉及機(jī)具設(shè)備的數(shù)量；第二個投入指標(biāo)為勞動力，即基地生產(chǎn)運(yùn)營需求的勞動力資源，表現(xiàn)為員工數(shù)量；第三個投入指標(biāo)為生產(chǎn)所需要的能源消耗，主要涉及基地內(nèi)的燃料、電力與熱力，其中基地的燃料主要使用柴油[3]，根據(jù)《省級溫室氣體清單指南（試行）》，柴油折換標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為1.46 kg[4]，而采用當(dāng)量值計算出電力折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為0.1229 kg（/kW·h），熱力折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為0.034 12 t/百萬kJ。基于以上參數(shù)，根據(jù)基地生產(chǎn)投入的能源消耗，計算得出總計的噸標(biāo)準(zhǔn)煤，并將其作為第三個產(chǎn)出值。

3.2 模型計算

將處理后的投入產(chǎn)出變量數(shù)據(jù)代入第二部分的模型，通過DEAP2.1 軟件運(yùn)算，得出海洋石油基地2021 年在期望與非期望產(chǎn)出約束下的效率分析。

第一步，基于模型（1）對 5 個 DMU 的 DEA 效率進(jìn)行產(chǎn)出導(dǎo)向模型測算，得出以下各DMU 的效率值，如表2 所示。

表2 海洋石油后勤基地DEA 模型效率值

其中，基地B 和Z 已經(jīng)處于有效的生產(chǎn)前沿線上，每排出一單位的二氧化碳所創(chuàng)造的產(chǎn)值是最高的。而基地S、H、G 未在有效前沿面上，基地S 和G的綜合效率未達(dá)到有效，是源于規(guī)模效率不足，因此可調(diào)整規(guī)模結(jié)構(gòu)，使得綜合效率提升，實(shí)現(xiàn)每單位二氧化碳創(chuàng)造的產(chǎn)值最大化。而基地H 的綜合效率受純技術(shù)效率值的影響，技術(shù)應(yīng)用與管理還有較大的優(yōu)化空間，即現(xiàn)有的技術(shù)還未發(fā)揮到最大值，導(dǎo)致該DMU 處于弱有效狀態(tài)。因此，需要對H 基地的綜合效率提升數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

第二步，針對弱有效的第4 個DMU，即H 基地，進(jìn)行松弛變量測算，基于模型（2），經(jīng)過DEAP2.1 軟件的運(yùn)算，得出相關(guān)投入/產(chǎn)出松弛變量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 投入/產(chǎn)出松弛變量數(shù)據(jù)

基于計算得出松弛變量，即模型（2）中的s，根據(jù)松弛變量投影的取值，計算出可達(dá)到DMU 有效的投入產(chǎn)出變量。對于弱有效的H 基地，可改進(jìn)基地的技術(shù)管理，使其發(fā)揮最大效用，可在保持現(xiàn)有的每單位碳排放量情況下，每年約增加18 566 萬元的產(chǎn)值，從而實(shí)現(xiàn)高效綠色基地發(fā)展目標(biāo)。

第三步，在現(xiàn)有的產(chǎn)值情況下，考慮到通過模型計算，來進(jìn)一步驗(yàn)證保持現(xiàn)有產(chǎn)值下，節(jié)能減排目標(biāo)的設(shè)定，即尋找最優(yōu)的基地碳排效率。通過模型（3），對非期望產(chǎn)出進(jìn)行線性變換后，求解出基于產(chǎn)出導(dǎo)向的有效DMU，并將目前產(chǎn)出投影到目標(biāo)產(chǎn)出中，如表4 所示。

表4 產(chǎn)出變量投影生產(chǎn)前沿目標(biāo)對比

從表4 中可見，根據(jù)模型測算，5 個DMU 在保持現(xiàn)有的產(chǎn)值前提下，可降低碳排放量的對比，在這些基地中最多可減排53%，最少的也可減排4%，年二氧化碳減排量可達(dá)到1381 t。這對于保生產(chǎn)、保供應(yīng)的基地生產(chǎn)運(yùn)營而言，實(shí)現(xiàn)綠色低碳的目標(biāo)同時不影響生產(chǎn)是至關(guān)重要的，而上述模型的測算，能給基地整體的運(yùn)營效率與減排方向提供科學(xué)精準(zhǔn)的決策數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

表2 中H 基地的綜合效率呈現(xiàn)弱有效，主要是由于純技術(shù)效率值的影響。但在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場景中，該基地是最早進(jìn)行智能優(yōu)化的試點(diǎn)基地，可見其技術(shù)效率的管理與使用仍存在增大產(chǎn)值的空間[5]。由于海洋石油后勤基地是一個集多方位功能于一體的專用港口園區(qū)，對其碳排放效率評價進(jìn)行研究，有助于保障我國海上能源的開采。