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基于模糊非正常投入产出分析强制性的生物柴油混合方案：菲律宾案例
Raymond R. Tan a *, Kathleen B. Aviso a , Michael Angelo B. Promentilla a , Krista
Danielle S. Yu a,b , Joost R. Santos b
a De La Salle University, 2401 Taft Avenue Manila 1004, Philippines
b The George Washington University, 2121 I St. NW, Washington, DC 20052, United States
摘要 生物燃料被认为是当前可用于大规模使用的主要低碳能源之一。许多国家已经实施包括乙醇混合汽油或者不同比例的生物柴油与柴油混合的生物燃料计划。这些计划旨在解决如气候变化，环境质量，能源安全和农村发展等紧迫的问题。然而，最近的工作结果表明，预期在不久的将来，由于异常气候事件，生物燃料资源可能会处于危险之中。潜在的气候引起的破坏变化包括降水量、虫害、植物病害以及极端天气发生。这些极端破坏事件不仅影响燃料生产商，还会因为“涟漪效应”进一步导致能源依赖的经济部门产生经济损失。我们采用 Haimes 和 Jiang（2001）提出，后又由Santos 和 Haimes (2004）进一步拓展的IIM模型（非正常投入产出模型）来评估菲律宾的实现强制性的生物柴油混合方案的经济影响。IIM模型是基于有效的互操作性矩阵量化风险投入产出分析技术，在一个量纲指数的状态下，其值范围为0（为一个系统功能正常）到1（为一个系统彻底失败）。使用IIM模型时，我们要确定气候变化引起的生物燃料中断给其相互依赖的经济部门带来的不利影响。我们用Stromberg等人的风暴损失背景来估计其产生的作物损失。2011年在任意混合和5％的提议混合率被能源部门所考虑。不同的排名策略被用来评估，以确定在经济损失与加权相互操作水平下的部门脆弱性。在权重被考虑的情况下，该模型框架内的不确定性，通过使用模糊数据来解决。
关键词：风险评估；气候脆弱性；生物柴油；非正常投入产出模型
1、引言
生物燃料的使用是一种策略，它可以帮助减少温室气体的产生。正因为如此，一些国家已经授权如生物柴油与柴油和乙醇与汽油在不同的比例燃料的混合。然而，大规模生物燃料生产的主要原料，来源于容易被由于天气变化引起的极端天气事件影响的农产品。随着农业资源的日益依赖，气候变化引起的破坏不仅会导致农业部门，还会使其他能源依赖部门，引起经济损失的增加和部门系统的不正常。分析气候变化诱发的灾难在生物燃料政策实施后的经济影响是很重要的。这将会对灾害风险管理和恢复策略的发展以及在选择合适的生物燃料政策提供见解。经济部门之间的相互依赖可以通过投入产出模型被最好的表示，非正常投入产出模型的表示将会在第3节中讨论。现在我们用在菲律宾生物燃料政策的实施为例来演示该模型。
2、问题陈述
生物燃料政策的实施将可能修改一个经济系统的结构通过对农业部门潜移默化逐渐增加的依赖。正式的问题陈述是：鉴于经济系统特点的相互依赖性矩阵（A）从生物燃料的实施产生政策，应该如何经济部门的基础上的经济损失和互操作性造成的优先级排定由气候变化引起的灾害。
- 方法
非正常投入产出模型（IIM），它是里昂惕夫投入产出模型的延伸，在经济实现生物燃料工作中被用来展示暴风雨造成的破坏影响的模型。IIM模型的互操作性定义为“一个系统无法发挥其预期功能”。它将非正常性作定义为一个参数，这是一个从0到1的无量纲数，其中0个代表一个完全运作的系统，1个对应于一个完全失败的系统。一个经济部门的非正常性（Q）是由于破坏，如一场灾难导致最终的需求减少。此动态变化由于经济部门间的相互依存存在于整个经济系统之中。方程1描述了基于IIM 模型，需求的变动与非正常性之间关系的关联矩阵。
（1）
- 案例研究
2007年菲律宾（共和国法案9367）生物燃料法案通过成为法律，该法案要求在全国使用的汽油中至少有1%的生物柴油和5%乙醇混合柴油。椰子园种植的椰子用地占了全国26%的农业总用地。此时，研究认为当没有实施生物燃料政策时，台风会对椰子造成的影响，但如果使用的5%椰子生物柴油[5]影响将会减少。
表1经济损失和非正常性的模糊结果总结
|
序号 |
经济部门 |
经济损失（万比索） |
非正常性（%） |
||
|
无生物柴油混合 |
5%生物柴油 混合 |
无生物柴油混合 |
5%生物柴油 混合 |
||
|
1 |
椰子包括农场制作的椰子干部门 |
(273, 546, 819) |
(278, 556, 834) |
(1.004,2.008,3.013) |
(1.004, 2.008, 3.013) |
|
2 |
农业，渔业（出去部门1）部门 |
(12.36, 24.71, 37.08) |
(12.60, 25.20, 37.80) |
(0.002, 0.004, 0.006) |
(0.002, 0.004, 0.006) |
|
3 |
采掘业 |
(1.90, 3.81, 5.71) |
(1.94, 3.87, 5.81) |
(0.005, 0.010, 0.015) |
(0.005, 0.010, 0.015) |
|
4 |
椰子原油产业、椰子蛋糕和膳食部门 |
(0.06, 0.12, 0.18) |
(0.07, 0.14, 0. 21) |
(0.000, 0.000, 0.001) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
|
5 |
精制椰子油和蔬菜油部门 |
(0.07, 0.14, 0.20) |
(0.11, 0.22, 0.33) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
|
6 |
炼油包括液化石油气部门 |
(2.43, 4.86, 7.29) |
(2.47, 4.94, 7.40) |
(0.001, 0.002, 0.003) |
(0.001, 0.002, 0.004) |
|
7 |
沥青的生产， 润滑与杂石油产品煤部门 |
(0.13, 0.27, 0.40) |
(0.14, 0.27, 0.41) |
(0.001, 0.002, 0.002) |
(0.001, 0.002, 0.002) |
|
8 |
所有其他制造业部门 |
(25, 50, 75) |
(25.50, 51.01, 76.51) |
(0.001, 0.002, 0.002) |
(0.001, 0.002, 0.003) |
|
9 |
建筑业 |
(0.12, 0.24, 0.36) |
(0.12, 0.24, 0.36) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
|
10 |
电力，煤气和水部门 |
(1.19, 2.38, 3.57) |
(1.20, 2.41, 3.61) |
(0.001, 0.001, 0.002) |
(0.001, 0.001, 0.002) |
|
11 |
运输，通信与存储部门 |
(4.40, 8.80, 13.20) |
(4.48, 8.96, 13.45) |
(0.001, 0.002, 0.003) |
(0.001, 0.002, 0.003) |
|
12 |
贸易部门 |
(3.72, 7.45, 11.17) |
(3.80, 7.61, 11.41) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
|
13 |
财务部门 |
(1.17, 2.35, 3.52) |
(1.20, 2.40, 3.60) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
|
14 |
房地产部门 |
(0.19, 0.38, 0.56) |
(0.19, 0.38, 0.56) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
|
15 |
私人服务部门 |
(2.00, 3.97, 5.96) |
(2.04, 4.07, 6.11) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
(0.000, 0.001, 0.001) |
|
16 |
政府服务部门 |
(0, 0, 0) |
(0, 0, 0) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
(0.000, 0.000, 0.000) |
|
总计 |
(328, 655, 983) |
(334, 668, 1001) |
(1.017, 2.034, 3.052) |
(1.018, 2.035, 3.053) |
|
利用菲律宾2000年汇总到16个部门的投入产出表，以此产生相互依存关系矩阵（A）。考虑提高风速引起的损坏的场景，因为台风的速度在椰子的直接损失部门造成的影响具有不确定因素，我们考虑使用一个模糊百分比（1，2,3）。表1给出了由此产生的经济损失和非正常性的总结。结果表明，经济部门的排名，在无生物柴油的混合和有生物柴油的混合导致的也在经济损失和非正常性是不同的。经济损失和非正常性中，在济部门之间使用平等的权重后，椰子业排名第一，而政府服务排名最后。此外，实施生物燃料政策使得部门4和5排名分别前进了一步，从以前的第15和第14变成第13和第12。而部门9和14
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