基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价.pdf

“低碳发展”专栏D0I:10.16056/j.2096-7705.2023.03.003能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)13基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价查淼琳，王有远*，卢瑞辰(南昌航空大学经济管理学院，南昌330 0 6 3)摘要：萤石矿产资源是我国战略性矿产资源，对于推进我国氟化工业的发展具有重要意义。基于PSR模型构建我国萤石矿产资源安全评价体系，运用层次分析法进行指标筛选，用AHP和熵权法相结合的方式确定评价指标的权重，以保证数据的客观性，通过PSR模型分析得出萤石矿产资源的压力、状态、响应和安全程度。结果显示：我国萤石矿产资源的安全压力呈现先下降再上升趋势；安全状态呈现波动上升趋势；安全响应增强，总体的安全程度有所上升；但我国萤石矿产资源的PSR协调度未达到最优状态，有提升优化空间。关键词：萤石矿产；PSR模型；AHP；熵权法；安全评价中图分类号：TK018Safety Evaluation of Fluorite Mineral Resources in China based on PSR Model文献标志码：A文章编号：2 0 96 7 7 0 5（2 0 2 3）0 30 0 1 30 5ZHA Miaolin,WANG Youyuan*,LU Ruichen(School of Economics and Management,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China)Abstract:Fluorite mineral resources is strategic mineral resources of China,which is of great significance to promote thedevelopment of fluoridation industry in China.In this paper,the fluorite mineral resources security evaluation system isconstructed based on the PSR model.The analytic hierarchy process(AHP)is used to screen indicators,and the AHP-entropyweight method is used to determine the weight of evaluation indicators to ensure the objectivity of the data.The results showthat the safety pressure of fluorite mineral resources in China decreases first and then increases.The safety state shows afluctuating upward trend.The security response is enhanced,and the overall security level is increased.However,the PSRcoordination degree of fluorite mineral resources in China has not reached the optimal state,and there is room forimprovement and optimization.Keywords:fluorite mineral;pressure-state-response(PSR)model;analytic hierarchy process(AHP);entropy weight method;safety evaluation重视。然而，伴随长期无序无节制的开采，我国萤引言石静态可采年限仅为1 0 年左右，储采比已远低于世随着我国工业化的快速发展，氟化工产业链不界平均水平。目前我国以全球1 3%的储量供应全球断深化，对萤石资源的需求急剧增加。萤石作为一近6 0%的萤石产量，资源缺口逐年增大，资源优势种重要的非再生非金属战略矿产资源，受到各国的逐渐丧失。因此，有必要对我国萤石矿产资源安全收稿日期：2 0 2 3-0 1-0 5第一作者：查淼琳（2 0 0 0 一），女，硕士研究生，主要研究方向为系统安全评价。E-mail：5 991 8 2 96 5 q q.c o m*通信作者：王有远（1 96 5 一），男，教授，博士，主要研究方向为工业系统分析与优化。E-mail：y y w a n g n c h u.e d u.c n引用格式：查淼琳,王有远,卢瑞辰.基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价J.能源研究与管理,2 0 2 3,1 5(3):1 3-1 7,31.14进行评价，分析我国萤石矿产资源的安全程度，这对于我国相关部门制定相关政策，保障我国萤石矿产资源可持续供应具有十分重要的意义。国内外学者对矿产资源安全进行了研究，王东方等2 从国内外2 个维度出发，采用关键性矩阵以及关键性指标法对我国1 3种战略性金属矿产供应安全程度进行了评价，分析了1 9 9 4一2 0 1 6 年我国1 3种战略性金属矿产面临的供应安全问题与可能的保障措施；周娜等3 对战略性矿产资源进行了综合安全评价，构建了能够有效评价中国战略性矿产资源安全水平的新时代战略性矿产资源安全评价指标体系；吴巧生等4以战略性关键矿产资源的供应安全问题为研究对象，从不同维度梳理了当前的研究进展，并提出了未来的重点研究方向，得出完善战略性关键矿产资源供给安全政策是未来战略性关键矿产供给安全研究的重要方向；孙涵等5 用熵权法TOPSIS(technique for order preference by similarity to an idealsolution）模型对中国区域能源安全进行了评价，结果显示中国能源安全性大致呈现“由西北向东南”逐渐降低的特点；屈金芝 等利用熵权法TOPSIS模型从供应安全、需求形式、市场风险及地缘安全4个维度构建了评价指标体系，其供应安全影响因素重要程度依次降低；刘艳飞等7 运用三维评价体系从资源、贸易和市场的角度对我国石墨资源进行供应安全评价，得出对石墨供应风险影响最大的因素，并提出了相应措施；郑明贵8 等运用改进的TOPSIS法、障碍度模型及灰色预测，对我国铁矿资源进行经济安全评价，得出安全预警等级的变化过程；王吉平等9建立了萤石矿区预测模型，汇总估算全国萤石矿预测资源量，提出了中国萤石矿预测远景区；迟春洁等0 构建了PSR（p r e s s u r e-s t a t e-r e s p o n s e，压力-状态-响应）模型的能源安全测度指标体系，强调了各种活动对能源系统状态的改变；赵洋等构建了基于PSR模型的我国战略性矿产资源安全评价框架，揭示了我国战略性矿产资源与经济增长之间的复杂关系；严筱等1 2 用PSR模型对我国7 种重要矿产资源2 0 0 2 一2 0 1 2 年的安全程度进行动态评价，得出7 种矿产资源的压力、状态、响应的安全程度。LI等1 3 运用PSR概念模型和权法对1 9 9 7 2 0 1 7年我国木材安全进行了评价分析，分析了影响我国木材安全程度的原因，并提出了相应解决措施；ZHOU等1 4 采用蒙特卡罗模拟分析对锂资源在中国的安全进行了评估，得出我国锂资源安全水平呈波动上升的趋势；ZHANG等1 5 采用偏好排序组织富集能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)评价法的混合多准则决策方法，评估了2 0 0 1 一2 0 1 5年中国铁、铜、铝、铅、锌和镍几种关键矿产的安全绩效，结果表明，中国的关键矿产处于低至中等安全水平。虽然前人基于各种模型和方法对多种矿产资源进行有效评估，但目前尚无学者对我国萤石矿产资源安全进行研究，本文采用PSR模型对萤石矿产资源安全进行评价分析，采用层次分析法与熵权法相结合的方式确定权重，通过PSR模型分析得出萤石矿产资源的压力、状态、响应和安全程度，以期厘清我国萤石矿产资源安全影响因素之间的逻辑关系，为相关部门制定出针对性的保障政策措施提供参考依据。1基于PSR模型的安全评价指标体系1.1PSR模型本文运用PSR模型，重点完善了压力、状态、响应3个准则层的内容，压力方面考虑了国际贸易、供需、生产、科技和环境等；状态方面以资源状态因素为主，从资源状态上划分几个指标进行考虑；响应方面主要从政策、科技、行业和社会等层次提出相应的政策。具体的模型结构图如图1 所示。压力(P)状态（S)国际贸易压力储备量供需压力储量份额生产压力储采比科技压力可替代性环境压力资源品质响应（R)政策响应科技响应行业响应社会响应图1 我国萤石矿产资源安全评价PSR模型Fig.1 Evaluation of fluorite mineral resources security usingPSR model in China1.2基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价指标体系根据PSR模型的结构和对我国萤石矿产资源相关资料的查阅、整理，综合考虑了指标的重要度和可获得性，从因素层确定了1 0 个因素，最终选取17个指标。具体评价指标体系如表1 所示。2安全评价指标的权重确定本文参考杜嘉宾等1 的研究，运用层次分析法“低碳发展”专栏“低碳发展”专栏表1 基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价指标体系Table 1Evaluation index system of fluorite mineral resourcessecurity in China based on PSR model目标层准则层国际贸易压力供需压力压力生产压力科技压力开发利用水平 C。污染物排放C萤石环境压力矿产资源安全评价和熵权法相结合的方法确定准则层各指标的权重。首先邀请了1 5 位专家，对1 7 个指标进行评价打分，通过一致性检验，计算出CR（一致性比率）均0.1，结果可靠，指标的权重如表2 第2 列所示。再采用熵权法确定指标权重，步骤如下：1）对指标进行标准化处理后，计算第i个指标的信息熵H。2flnf,S1H,=In s式中：,为第i个样本的第j个指标标准化处理后的指标值；为指标比重。2）计算第i个指标的权重Wi。W,=(1-H)/(n-H)(i=1,n)i=1式中：n为评价指标数；H为第i个指标的信息熵。评价指标的权重矩阵为：Wax)=(Wi，Wz，,W)，得到的指标权重如表2 第3列所示。为减少单一赋权法的缺陷，在一定程度上提升权重的科学性和正确性，保证结果的客观性，采用能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)因素层指标层萤石价格C对外依存度C进口集中度C供求缺口C4开采成本C选矿回收率C储量C,储量份额Clo状态资源状态政策响应政府勘探投资Ci4科技响应技术水平Cis响应行业响应社会响应环境治理投入Ci7(1)(2)(3)15.表2 AHP-炳权组合权重值Table 2AHP-entropy weight combined weight valuesAHP-熵权法指标层AHP权重值简值权重综合权重C0.058C0.182C0.027C40.107C,0.012C0.012C,0.027C:0.027C0.056Cio0.056Cl0.150C/20.056储采比CiCi3可替代性C2C4资源品质C3CisCl6Ci7科技投人Cl6AHP-熵权法对指标进行综合权重的确定。AHP-熵权法的组合权重入,计算如公式(4)所示：11,=VW/(ZVW)式中：V为层次分析法的权重；W,为熵权法的权重。通过上述计算，得到我国萤石矿产资源安全评价指标权重，详情如表3所示。3基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价综合模型3.1综合评价分值计算根据表3中各评价指标权重及已计算获得的萤石矿产资源2 0 1 2 一2 0 2 1 年标准化数据，采用多目标线性加权法计算各萤石矿产资源的供给安全综合评估值。Wifi1式中：S为我国萤石矿产资源安全的综合评估值；Y,为第i子系统的权重；W,为第i子系统层第j项指标的权重；为第i子系统第j项指标的评价值(标准化值）。我国萤石矿产资源的安全综合评估值S越大，表示萤石矿产资源的安全程度越高；反之，S权法0.6820.0840.8180.0480.7830.0580.6650.0890.8950.0280.8950.0280.7830.0580.7830.0580.8590.0810.8590.0810.8910.0630.8590.0810.0210.9400.0880.8750.0390.7960.0140.8890.0390.7960.0810.1460.0260.1590.0060.0060.0260.0260.0750.0750.1580.0760.0350.0120.0300.0500.0500.0330.0270.0060.0500.039(4)(5)16名称权重表示方法CCCC4压力0.450状态0.340响应0.210越小，表示萤石矿产资源的安全程度越低。表4为我国萤石矿产资源安全的等级划分标准。我国萤石矿产资源2 0 1 2 一2 0 2 1 年安全评价综合评分见表5。表4我国萤石矿产资源安全等级Table 4SSafety grades of fluorite mineral resources in China综合指数S安全级别我国萤石矿产资源0.8S1.0安全0.6S0.8较安全安全受到较小干扰我国萤石矿产资源0.4S0.6临界安全安全受到较少威胁0.2S0.4较不安全我国萤石矿产资源安全受到较大威胁我国萤石矿产资源0.0S0.2不安全安全受到较大威胁3.2PSR模型协调度计算萤石矿产资源的状态是动态变化的，随着萤石产业结构调整、环境治理政策的有效实施，其状态会朝着良性方向发展，更好地支撑起人们的社会经济活动。因此PSR模型构建的压力、状态、响应子系统的状态也是处在动态变化中的，本文引入协调度函数，来衡量子系统之间的关联度，并分析各子系统之间的内在联系。能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)表3基于PSR模型的我国萤石矿产资源安全评价指标权重Table 3Weights of evaluation indicators for fluorite mineral resources security in China based on PSR准则层C,CCCC,CioCICi2Ci3C4CisCl6安全未受到威胁我国萤石矿产资源“低碳发展”专栏指标层计算国内市场萤石年度价格矿产资源进口量/矿产资源消费量当年主要进口来源国前四国占比合计萤石矿产资源当年供给量-萤石矿产资源当年需求当年萤石矿产资源开采总成本已开发利用的萤石矿产资源总储备量工业废气、废水、固废排放总量回收量/产量萤石矿产资源当年储量我国储量占世界储量的比值年末剩余(可采）储量当年产量同类矿产资源的种类当年萤石矿产资源平均纯度财政拨款、企事业单位投资合计研发投人占行业产值国家财政科技拔款表5 2 0 1 2 一2 0 2 1 年我国萤石矿产资源压力状态响应-综合得分Table 5 Pressure-state-response-comprehensive score offluorite mineral resources from 2012 to 2021年份压力状态响应综合安全级别系统特征20120.4270.19320130.4320.09420140.38020150.3620.32820160.3630.39020170.4660.43320180.649 0.58620190.53120200.4300.34920210.4600.334协调度的计算公式为：C=(p+s+r)/Vp2+s?+r?各子系统的计算分值为：p=Zwrrpis=ZWsIsr=ZWkIik式中：C为协调度指数；p、S、r 为压力、状态、响应所对应子系统的得分；Wpi、Ws、Ws 为各子系统所方向权重正向0.081逆向0.146逆向0.026正向0.159逆向0.006正向0.006逆向0.026正向0.026正向0.075正向0.075正向0.158正向0.076正向0.012正向0.050正向0.033正向0.0060.2520.3110.3090.2910.2140.2640.3110.3370.3360.3580.4320.4660.5890.3490.4430.5720.4320.6110.449较不安全较不安全0.299较不安全0.340较不安全较不安全临界安全临界安全0.450临界安全临界安全临界安全(6)(7)(8)(9)“低碳发展”专栏包含的指标权重；Ipi、Is、Ik 为子系统中各指标的标准值。子系统的分值越接近，C值越接近V31.732，此时，子系统的协调度越高。4指标的分析与评价根据表5 得出的2 0 1 2 一2 0 2 1 年我国萤石矿产资源压力-状态-响应-综合得分，依次从压力、状态、响应和综合的安全程度来进行评价结果分析。4.1我国萤石矿产资源安全的压力分析从计算结果来看，我国萤石矿产资源安全所面临的压力呈现先下降再上升趋势，在2 0 1 8 年面临的压力达到最高值，近几年压力增大的原因主要是国际市场加强了对萤石的重视程度，萤石矿产资源开始出现供不应求的情况。2 0 1 2 一2 0 1 4年，由于萤石供给过剩，市场疲软，许多萤石开采计划被搁置，萤石价格一路下跌，萤石产量整体下滑。2 0 1 7 年以来，受益于整个大宗商品板块景气回升叠加需求端新兴氟化工带来的增量需求，萤石下游需求旺盛，供需错配导致萤石价格开始暴涨。4.2我国萤石矿产资源安全的状态分析由于我国萤石矿产资源的产量逐年上升，我国萤石储采比总体呈现上升趋势，我国萤石矿产资源安全状态也呈现波动上升趋势。2 0 1 2 年，中国萤石储量为37 1 2.6 万t，占全球萤石总储量的1 5.47%，到2 0 2 1 年，中国萤石储量达42 0 0 万t，占全球萤石总储量的1 3.1 3%。虽然我国萤石矿产资源储量不断增加，但占全球萤石总储量的份额呈下降趋势，在国际市场上，我国萤石矿产资源的安全状态仍不乐观。4.3我国萤石矿产资源安全的响应分析随着技术的进步，政府投资和环境治理的投人加大，以及国家政策的出台，我国政府对萤石矿产资源越来越重视，萤石矿产资源的响应呈现直线上升趋势。我国在2 0 1 6 年将萤石列人战略性矿产资源行列，对萤石矿产资源的管控进一步加强。4.4我国萤石矿产资源的综合安全程度分析由表5 的综合得分S可知，我国萤石矿产资源安全程度在逐步提升，由较不安全上升到现在的临界安全。虽然我国萤石矿产资源的综合安全在不断提升，但我国萤石矿产的储采比只有1 0 年左右，比全球平均储采比44.9年还是有很大的差距，说明相对于在国际上来说，其安全程度还有待进一步提升。4.5PSR协调度趋势分析根据公式(6)计算得出的我国萤石矿产资源压力能源研究与管理 2 0 2 3,1 5(3)-状态-响应协调度如表6 所示，由表可知，我国萤石矿产资源的协调度呈现小幅度波动上升的趋势，总体数据稳定在1.6 左右，离1.7 32 还有一定差距，表明我国萤石矿产资源的压力、状态、响应3个子系统之间的相互作用均尚未达到最优状态，有提升的空间。表6 2 0 1 2 一2 0 2 1 年我国萤石矿产资源压力状态Table 6 Coordination degree of pressure-state-response offluorite mineral resources in China from 2012 to 2021年份201220132014201520165结论通过对2 0 1 2 一2 0 2 1 年我国萤石矿产资源安全进行评价发现；我国萤石矿产资源安全所面临的压力呈现先下降再上升趋势，在2 0 1 8 年面临的压力达到最高值；安全状态呈现波动上升趋势，但较全球来看，安全状态仍不乐观；随着技术的进步，政府投资的加大，国家政策的出台，我国萤石矿产资源的响应呈现直线上升趋势，安全程度也呈现上升趋势；其协调度呈现小幅度波动上升的趋势，但协调度未达到最优状态，仍有提升空间。随着我国氟化工业的快速发展，萤石资源的安全问题必然会影响到其产业的发展。因此，加强对萤石矿产资源的安全保护刻不容缓。本文取得了阶段性的成果，但由于资源的安全评价涉及到多方面的因素，今后还需要从多个维度进行考虑，做进一步的改进和完善。参考文献1王金路,秦伟颖,宋炉生.蒙古国1 2 6 0 5 A矿区萤石矿特征及其成因分析.能源研究与管理,2 0 1 3(4):42-44.2王东方,王婉君,陈伟强.中国战略性金属矿产供应安全程度评价J.资源与产业,2 0 1 9,2 1(3):2 2-30.3周娜,吴巧生,薛双娇.新时代战略性矿产资源安全评价指标体系构建与实证.中国人口资源与环境,2 0 2 0,30(1 2):5 5-65.4吴巧生,周娜,成金华.战略性关键矿产资源供给安全研究综述与展望.资源科学,2 0 2 0,42(8):1 439-1 45 1.5 孙涵,聂飞飞,胡雪原.基于熵权TOPSIS法的中国区域能源(下转第 31 页).17.响应协调度萤石协调度年份1.61620171.60920181.63520191.64020201.6402021萤石协调度1.6421.5361.6631.16431.650“低碳发展”专栏示范，为实现可持续发展和低碳经济做出重要贡献。参考文献1邬志龙,段娜,李欣,等。“双碳”背景下大学生低碳行为影响因素及其作用路径分析 J.能源研究与管理,2 0 2 3(2):8-18.2郭鸿.新型储能技术的现状与趋势展望 .集成电路应用,2023,40(3):254-255.3 成林.加快我国新型储能发展的思考 .能源研究与管理,2023(2):148-152.4叶伟.市场持续火热企业竞逐储能赛道 N.中国高新技术产业导报.2 0 2 3-0 6-12(0 0 2).5赵亮,王耀正.俄乌冲突对世界能源供需格局的影响及中国的应对之策 J/OL.(2023-07-07).http:/ 陈海生,李泓,徐玉杰,等.2 0 2 2 年中国储能技术研究进展 .储能科学与技术,2 0 2 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