火電企業低碳轉型效果關鍵影響因素研究

陸秋琴，魏 悅，黃光球

（西安建筑科技大學 管理學院，陜西 西安 710055）

一、引言

2020 年9 月22 日，我國政府向世界作出鄭重承諾，力爭于2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和，即“雙碳”目標。目前，中國是世界上二氧化碳排放量最多的國家，其自身的可持續發展壓力以及國際環境對我國的影響，使得我國的發展面臨著嚴峻的挑戰，碳排放問題亟待解決。然而，我國的能源需求仍在持續上漲，尋找一條兼顧不斷擴張的能源需求的低碳轉型之路，任重而道遠。為了實現“碳中和”目標，亟須對那些高耗能高排放的重點行業予以特別關注。根據中國細分行業碳排放數據顯示，2020 年全年中國共排放103.76 億噸二氧化碳。其中，火電行業二氧化碳排放量高達35.39 億噸，占比超過總量的1/3，為34.11%，火電行業注定是碳中和的重點行業和關鍵部門。隨著“碳中和”目標的提出，火電行業將面臨更加復雜嚴峻的困難與挑戰。因此，本文在“碳中和”目標的背景下來討論火電企業低碳轉型效果的影響因素，揭示出影響低碳轉型效果的關鍵因素，為火電企業低碳轉型效果的提升提供一定的借鑒和參考，具有重要的現實與理論意義。

目前對于低碳轉型的研究主要集中在低碳轉型影響因素、低碳轉型效果評價及低碳轉型路徑選擇等方面。關于低碳轉型影響因素的研究主要從內部因素和外部因素兩方面展開，內部因素包括企業規模[1]、管理體制[2]、自主創新能力[3]、企業能源管理[4]等，外部因素包括環境規制[5]、技術水平[6]、產業政策[7]及企業利益相關者[8]等。國內外學者提出低碳轉型主要通過加大技術研發投入、創新低碳技術，發揮碳匯潛力[9-12]，嚴控煤電規模、大力開發新能源、調整能源結構、不斷完善市場化機制[13-15]等路徑來實現。對于低碳轉型效果的評價，學術界尚且沒有統一的衡量標準。學者們運用熵權法[16]、數據包絡分析法[17]、層次分析法[18]等不同方法，選取科學的指標構建了低碳轉型效果評價指標體系，為企業低碳發展提供了有益的參考。

綜上所述，近年來低碳轉型這一話題成為學術界研究的熱點，專家和學者們大多從低碳轉型的影響因素、路徑選擇和對低碳轉型效果的評價三個方面開展研究，已經取得了豐富的研究成果。但目前對于火電企業低碳轉型的研究大多以理論性研究為主，多為現行政策下的對策分析，缺乏模型的構建。在當前“碳中和”背景下，火電企業作為重污染企業之首，亟需進行低碳轉型。基于此，本文將結合火電企業自身特點，構建火電企業低碳轉型效果評價指標體系，利用模糊Petri 網構建火電企業低碳轉型效果評價模型，通過仿真模擬計算，揭示出火電企業低碳轉型效果的關鍵影響因素，具有一定的科學性和嚴謹性。

二、火電企業低碳轉型的內涵及效果評價指標體系構建

（一）火電企業低碳轉型內涵

根據對已有文獻的研究[19-24]，學者們對低碳轉型內涵的表述由于研究對象和研究視角的不同而有所差異，但都將低碳轉型看作成一個由傳統的粗放型發展模式轉變為新型內涵式發展模式的動態發展過程，其最終目標都是為了實現企業的低碳可持續發展。本文在綜合國內外學者的研究基礎上，對企業低碳轉型作出了以下界定：企業低碳轉型是指企業遵循低能耗、低污染、低排放的基本原則，在其生產、技術、管理等環節采取一系列節能減排措施，在追求企業經濟效益的同時保護生態環境，實現企業與生態環境的協調發展。

火電企業能否實現可持續發展與其生產運營方式有著密切的關系，盡管采用傳統的高能耗、重污染的經濟發展方式，可以使企業在短期內取得較好的經濟效益，但是，從長遠來看，資源浪費、環境污染等問題的存在，會給社會資源、生態環境造成一定的負面影響，進而對企業帶來一系列的環境治理成本、政府處罰成本及其他隱性成本，嚴重地損害了企業的形象和信譽。因此，企業的這種不可持續的發展模式亟須轉變，既要與生態環境和諧共存，又要保證生產運營的效益，當下火電企業要將低碳轉型作為其首要戰略安排，通過提高節能減排技術，優化調整能源結構，加強企業低碳管理等措施，實現經濟、生態和社會效益的協調發展。

綜上所述，火電企業低碳轉型是火電企業通過改善企業生產經營、技術創新、調整能源結構、改變管理模式等手段，擺脫“三高一低”即高投入、高消耗、高污染、低效益的傳統粗放型發展模式，在追求經濟效益的同時保護生態環境，實現可持續增長。火電企業低碳轉型的內涵如圖1 所示。

圖1 火電企業低碳轉型的內涵

（二）火電企業低碳轉型效果的影響因素初選

根據上述火電企業低碳轉型的內涵，火電企業低碳轉型的目標為：高效益、低能耗及低排放、新技術、新結構、新文化，因此，本文將火電企業低碳轉型效果的影響因素分為五個維度：低碳經濟、低碳生產、低碳創新、低碳能源結構以及低碳文化，這5個維度對火電企業低碳轉型效果的影響作用如圖2所示。

圖2 火電企業低碳轉型效果的影響因素

1.低碳經濟。低碳經濟是火電企業低碳轉型的前提保證。盡管低碳轉型并不過分注重企業的經濟效益，但經濟基礎是一個企業能否持續發展的重要保障，是企業能否進行低碳轉型的基本前提。因此，在衡量火電企業低碳轉型效果時，首先要考慮的就是企業的經濟因素。經濟因素包括：年營業收入、凈資產收益率、資產負債率、總資產周轉率。

2.低碳生產。低碳生產是火電企業實現低碳轉型發展的第一動力，火電企業要實現低碳轉型，首先要從生產環節著手實施節能減排，提高資源利用效率。本文重點選取企業在生產運營環節中的能源消耗和污染物排放相關因素進行研究，主要包括：單位發電量二氧化硫排放量、單位發電量氮氧化物排放量、單位發電量煙塵排放量、單位發電量廢水排放量、單位發電量煤耗、單位發電量水耗、煤粉灰綜合利用率、脫硫石膏綜合利用率。

3.低碳創新。核心技術的研究與投入是制約火電企業低碳轉型的關鍵，創新是火電企業實現低碳轉型的力量源泉。目前，我國火電企業要結合自身的實際情況和生產經營特點，從火電機組改造、核心技術研發、高端人才引進等方面著手，促進企業的低碳轉型發展。低碳創新影響因素包括：科技投入占比、設完成超低排放改造的機組比例、科技活動人員比例、企業年新增授權專利。

4.低碳能源結構。調整能源結構是火電企業低碳轉型的根本途徑。企業在生產、管理環節上采取再多的措施，也不能從根本上改變企業高消耗重污染的事實。火電企業要實現低碳轉型必須著眼于源頭，逐步減少對煤炭等高碳能源的依賴，以低碳清潔能源替代高碳能源，并在此基礎上不斷擴大低碳能源的使用規模。清潔能源裝機占比、清潔能源發電量占比和新增清潔能源投產占比是最為重要、最為綜合的衡量因素。

5.低碳文化。低碳文化是指企業的低碳管理理念及措施，低碳文化是企業低碳轉型的內在要求。企業不僅要在生產環節采取措施，更要在管理環節下功夫，加強企業的低碳發展意識，營造低碳管理文化氛圍，讓企業內部從管理者到普通員工都能重視企業低碳轉型，認真執行企業低碳轉型政策，使低碳發展意識貫穿于企業生產運行的全環節。因此，需要考量的因素主要包括低碳管理制度的建設與完善、低碳管理相關政策的執行、企業參與碳市場交易情況、企業碳資產管理制度建設。

（三）火電企業低碳轉型效果評價指標構建

為了科學而準確地評價火電企業低碳轉型效果，從而揭示出影響火電企業低碳轉型效果的關鍵影響因素，本文根據火電企業低碳轉型的內涵，并結合相關學者的研究成果，綜合考慮經濟、生產、創新、能源結構及管理等方面的因素，遵循科學性、全面性、可行性、代表性的原則，從低碳經濟、低碳生產、低碳創新、低碳能源結構和低碳文化五個維度選取影響火電企業低碳轉型效果的具體指標，建立能夠綜合反映火電企業低碳轉型效果的評價指標體系，構建步驟如圖3 所示。本文構建出一個包括5 個二級指標和23 個三級指標的火電企業低碳轉型效果評價指標體系如表1 所示。

圖3 火電企業低碳轉型評價指標體系構建步驟

表1 火電企業低碳轉型效果評價指標體系

三、火電企業低碳轉型效果評價的模糊Petri 網模型

（一）低碳轉型效果評價的模糊Petri 網模型的定義

由傳統Petri 網衍生而來的模糊Petri 網，引入了一種基于可信度的模糊推理方法，它能有效解決各種評價指標的不確定性和模糊性，從而使模糊知識得到更好的推理，因而在對于復雜的社會經濟系統中的實際問題的仿真模擬中得到了廣泛的應用。由于影響火電企業低碳轉型效果的因素眾多，且各個因素對低碳轉型效果的影響具有一定的模糊性，也就是不能用一個準確的數字來表達其影響程度，模糊Petri 網絡不但在并行運算和模型化、圖像化方面具備強大的作用，而且還擁有強大的模糊數學推理能力，可以探索各因素對最終結果的影響程度。因此，本文采用模糊Petri 網方法來研究火電企業低碳轉型效果的關鍵影響因素。

為了更明確地表達火電企業低碳轉型效果評價的模糊Petri 網（TPLCFPN），將其定義為一個八元數組，TPLCFPN=（P，T，D，I，O，U，μ，M），其中，式中：P={p1，p2，…，pn}為火電企業低碳轉型效果的影響因素集，稱為庫所集，一個庫所對應一個低碳轉型效果的影響因素；T={t1，t2，…，tm}為影響低碳轉型效果的行為集，稱為變遷集，一個變遷對應一個影響低碳轉型效果的行為；D={d1，d2，…，dn}是庫所對應的命題的有限集合，且|P|=|D|；I={αij}表示模糊庫所pi到變遷tj的輸入關聯矩陣，若pi是tj的輸入，則αij=1，否則，αij=0；O={λji}表示變遷tj到模糊庫所pi的輸出關聯矩陣，若pi是tj的輸出，則λji=1，否則，λji=0；U:T→[0，1]表示變遷的可信度函數，U（tj）=μj（j=1，2，…，m），μj表示變遷tj的模糊推理規則的置信度；λ為tj發生變遷時的閾值，λ:P→[0，1]是一個映射，當模糊庫所pi的可信度大于閾值λ時，則變遷發生；M（0）為n×q階的初始狀態評估矩陣，其元素[0，1]表示模糊庫所pi在第j等級的初始狀態可信度值，n×q為n個模糊庫所在q個評估等級中的狀態，M（k）表示模糊變遷發生了q次后的狀態評估矩陣。

（二）模糊推理算法

在火電企業低碳轉型效果評價過程中，引入下列算法來準確表達推理矩陣運算。

假設A，B，C是n×m維矩陣，D是n維向量，在本文的模糊推理過程中使用以下算子:

①加法算子:

若A⊕B=C，則有cij=max（aij，bij），（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）

②乘法算子:

若D?B=C，則有cij=di×bij，（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）

（三）模糊推理規則

模糊產生式規則的一般形式為：

Type 1：IFd1（w1）or d2（w2）or…or dn（wn）THEN dg（wg1）

結論命題dg 的可信度如公式（1）所示：

其中，d1，d2，d3，…，dn表示一組前提，dg表示若干結論，w1，w2，w3，…，wn，wg是命題的可信度，μn∈[0，1]是變遷的置信度。

激發規則如圖4 所示，其中，a 表示變遷前的狀態圖，b 表示變遷后的狀態圖。

圖4 Type1 模糊變遷規則

Type2：IFd1（w1）andd2（w2）and…and dn（wn）THEN dg（wg）

結論命題di 的可信度如公式（2）所示，

激發規則如圖5 所示：

圖5 Type 2 模糊變遷規則

通過對火電企業低碳轉型效果評價指標體系分析，認為火電企業低碳轉型的影響因素中的某一個因素發生變化就可能會導致火電企業低碳轉型的效果發生變化，因此本研究采用Type1 的模糊產生式規則。

（四）模糊推理步驟

首先將火電企業低碳轉型效果評價體系轉化為TPLCFPN 模型，按照本文對低碳轉型效果評價模糊Petri 網的定義，可以得到低碳轉型效果影響因素集P與轉型行為集T，其中|P|=n，|T|=m，相對應的矩陣形式分別為I={αij}，O={γji}；置信度向量U={Ui}={μi}，模糊推理的具體運算步驟如下。

步驟一：初始化火電企業低碳轉型效果評價輸入矩陣I，火電企業低碳轉型效果評價輸出矩陣O，置信度U以及低碳轉型效果等級評價矩陣Q。

步驟二：令k=0，根據火電企業歷史數據和專家評估得到M（0），計算初始火電企業低碳轉型效果影響因素的可信度ITM（0）。

步驟三:計算變遷觸發后，低碳轉型輸出庫所的可信度U?O。

步驟四:計算變遷觸發生后的下一個狀態，低碳轉型影響因素行為變更的可信度（U?O）[ITM（k）]，此時，M（k+1）=M（k）⊕（U?O）［ITM（k）］。

步驟五：此時如果M（k+1）≠M（k），那么令k=k+1，再轉到上述步驟三繼續進行；如果M（k+1）=M（k），那么表示模糊推理運算完成。

步驟六：將M（k+1）=M（k）代入公式F=M（k）QT中計算得到火電企業低碳轉型效果評價值，F矩陣的最后1 個元素所對應的等級標準代表火電企業低碳轉型效果的綜合評價等級。

（五）低碳轉型效果等級評價標準

火電企業低碳轉型效果評價需具有可參考價值，所以必須選取合理的評價標準來區分火電企業低碳轉型的效果等級。低碳轉型效果等級可分為高、較高、中、較低、低5 個等級，評價值越高，則說明這個火電企業低碳轉型的效果越好。低碳轉型效果等級評價標準如表2 所示，評價矩陣Q=（10，8，6，4，2）[25]。

表2 低碳轉型效果等級評價標準表

四、火電企業低碳轉型效果評價及關鍵因素揭示

為了驗證上述模糊推理算法及模型的科學性和可行性，本文選取A 上市火電企業進行模擬仿真分析。A 上市火電企業成立于1994 年，注冊資本185.07億元，是一家以火電業務為主的大型電力公司。公司的業務遍布于全國19 個省市，截至2021 年底，公司總資產額達到2 959.68 億元，總裝機容量達68 770.03 兆瓦。在“碳中和”目標的背景下，公司秉承“綠色低碳、多能互補、高效協同、數字智慧”的發展愿景，以實現綠色低碳轉型為根本方向，全面貫徹落實新發展理念和能源安全新戰略，大力推動綠色低碳轉型，穩步推進高質量發展。目前公司在推進低碳轉型的過程中取得了豐碩的成果，在低碳轉型方面具有一定的代表性。因此，本文以該企業為案例進行實例仿真研究，探究火電企業低碳轉型效果的關鍵影響因素。

（一）構建FPN 模型

通過基本的模糊規則和邏輯關系將火電企業低碳轉型效果評價指標體系（見表1）轉換為如圖6所示的火電企業低碳轉型FPN 模型，其中，p1-p23對應三級指標，p25-p29 對應二級指標。

圖6 火電企業低碳轉型FPN 模型

（二）評估參數求解

本文數據通過搜集火電企業官方網站、企業年報以及社會責任報告獲取，其中不能直接獲取的數據通過計算獲得，定性指標的確認是邀請火電企業及低碳轉型領域的專家學者，根據火電企業提供的年報、社會責任報告以及相關報道進行客觀的打分，取平均值作為定性指標的數值。根據火電企業低碳轉型效果FPN模型中庫所與變遷之間的關系得到輸入矩陣I和輸出矩陣O，由歷史數據統計確定各影響因素在每個等級所占的比例得到初始評估向量M（0）。

（三）變遷的置信度確定

本文采用層次分析法來確定各變遷的置信度，根據火電企業低碳轉型效果評價指標體系，以二級指標為例，從低碳經濟（B1）、低碳生產（B2）、低碳技術（B3）、低碳能源結構（B4）、低碳文化（B5）5 個維度確定權重值。首先參考1～9 比例標度法依據指標重要程度構造出兩兩比較判斷矩陣A-Bi，經歸一化處理后的權重值如表3 所示。通過計算可得判斷矩陣A-Bi 的最大特征根λmax=5.247696，一致性指標CI=0.061924，RI=1.12，進而求得一致性比例CR=0.055289<0.1，滿足一致性檢驗。

表3 二級指標B 與一級指標A 的權重

同理可得其它各變遷的置信度，則置信度向量U={0.06，0.27，0.51，0.13，0.03，0.26，0.57，0.12，0.05，0.14，0.14，0.14，0.14，0.33，0.02，0.06，0.03，0.56，0.26，0.06，0.12，0.27，0.65，0.08，0.27，0.53，0.15，0.05}。

（四）模型運算

根據模糊推理規則及步驟，運用Matlab 軟件對TPLCFPN 模型進行模糊推理運算，得到M（k）為：

由公式F=M（k）QT可得，F=M（2）[10 8 6 4 2]T=[5.80 5.60 4.40 4.20 7.20 7.00 8.00 6.60 7.60 5.60 6.40 5.20 7.20 5.80 6.60 6.80 7.00 7.00 6.40 6.20 6.40 7.60 6.40 4.65 9.18 3.46 5.79 7.35 6.14]T，最后一個元素是6.14，則火電企業低碳轉型效果評價等級在[6，8），證明其低碳轉型等級為較高。在二級指標的評價結果中，低碳經濟為4.65，等級為中等；低碳生產為9.18，等級為高；低碳創新為3.46，等級為較低；低碳能源結構為5.79，等級為中等；低碳文化為7.35，等級為較高。同理，可得到三級指標等級，為火電企業低碳轉型提出具有針對性的建議。

研究結果表明，火電企業低碳轉型效果評價等級為較高，且影響火電企業低碳轉型的關鍵影響因素為低碳經濟、低碳創新和低碳能源結構。

五、結論及建議

（一）結論

本研究根據低碳轉型的內涵，并結合相關學者的研究成果對火電企業低碳轉型影響因素進行分析，構建出科學合理的火電企業低碳轉型效果評價指標體系；利用模糊Petri 網構建火電企業低碳轉型效果評價模型，對所構建的FPN 模型進行模擬仿真，驗證其可行性，通過對火電企業低碳轉型效果的評估，最終揭示出火電企業低碳轉型效果的關鍵影響因素為低碳經濟、低碳創新和低碳能源結構。

（二）建議

1.改善企業經營狀況。良好的經營狀況是火電企業能否順利進行低碳轉型的基本保障。企業的設備改造、技術研發、人才引進，每一項都需要大量資金的支撐。而當前火電企業面臨著能源保供壓力大、煤價高位運行、利潤持續虧損等問題，如何走出經營困境應成為火電企業亟須解決的首要問題。一方面，政府應制定政策對煤價實施有效監管，穩定煤電上下游關系，助力火電企業走出盈利低谷；另一方面，火電企業自身可以尋求向煤炭開采方向延伸，或是積極與煤炭企業合作，探索煤電聯營上下游產業效益均衡發展。

2.加大企業創新力度。創新是企業發展的內在驅動力，技術人才是火電企業提高資源利用效率、提高低碳轉型效果的關鍵。隨著國家政策的引領和電力產業的需求，我國火電企業必須持續不斷地投入人力、財力和物力進行技術研發及改造，以提高企業在生產環節的節能降耗、資源循環利用等核心技術的應用性能；此外，火電企業要引進技術型人才，重視對人才的培養工作，通過與高校等機構協同合作，提高自主創新能力，持續推動公司的低碳轉型。

3.優化調整能源結構。新能源行業在國內起步比較晚，無論是在產能上，還是在技術上，都無法適應我國國民經濟低碳發展的需要，因此，政府要從政策上、資金上進一步加大對新能源產業的扶持力度，加快新能源產業的發展。火電企業應把握時代機遇，在穩住化石能源生產和保底供應能力，堅持煤炭清潔高效利用的基礎上，大力發展新能源，規劃建設大型風電光伏基地，逐步用新能源替代高碳能源，構建新型清潔電力能源系統。