《Case Studies on Transport Policy》：Sustainability-oriented evaluation of renewable energy integration in smart airports using a hybrid fuzzy MCDM framework
阿赫梅特·埃尔比尔（Ahmet Elbir）、易卜拉欣·乌奇古尔（?brahim ü?gül）和凯马尔·凯莱什（M. Kemal Kele?）
苏莱曼·德米雷尔大学（Suleyman Demirel University），耶卡拉姆（Yekarum），伊斯帕尔塔（Isparta），土耳其
摘要
由于机场的高能耗和碳排放，它们在实现可持续发展和绿色转型目标中发挥着关键作用。在智能机场的概念框架下，整合可再生能源系统已成为一项战略性的必要措施，尤其是在土耳其这样航空运输快速发展的国家。然而，关于可再生能源整合的决策过程结构复杂，需要同时评估技术、环境、经济和管理方面的标准，并且存在不确定性。本研究提出了一种混合模糊多准则决策（Fuzzy Multi-Criteria Decision Making, MCDDM）框架，用于评估土耳其智能机场中可再生能源整合方案的可持续性和绿色转型绩效。该方法包括使用模糊层次分析法（Fuzzy AHP）确定标准权重，通过模糊DEMOTEL方法分析标准之间的因果关系，并利用模糊TOPSIS和模糊VIKOR方法对方案进行排序。通过案例研究评估了太阳能、风能、光伏-风能混合系统以及地热能等方案。研究结果表明，在决策过程中，能源绩效是最具影响力的标准，而光伏-风能混合系统在所有方法中表现出最高的可持续性绩效。敏感性分析的结果显示，尽管标准权重发生变化，方案排序仍然保持不变，所提出的模型能够产生稳定（稳健）的决策结果。因此，本研究为土耳其智能机场的可再生能源规划提供了一个实用、可靠且全面的决策支持工具，为实现可持续和碳中和的机场目标提供了重要的决策依据。
引言
随着全球范围内乘客需求的增加和运营强度的提升，航空业在能源消耗和碳排放方面变得至关重要。特别是机场、航站楼、跑道照明、地面服务及运输基础设施等系统具有较高的能源密度。这种情况使得机场不仅应被视为交通枢纽，还应被视为可以实施可持续性和气候政策的战略基础设施（De Neufville, 2020; Santa et al., 2020）。近年来，碳中和机场目标已成为国际民航组织（ICAO）和欧洲环保认证计划中的优先事项之一。在此背景下，将太阳能、风能和储能系统等可再生能源解决方案整合到机场基础设施中，是实现可持续机场概念的关键组成部分（Baxter et al., 2019; Gómez Comendador et al., 2019; Alruwaili, 2022）。然而，可再生能源整合是一个复杂的决策问题，涉及技术、经济、环境和管理等多个维度。因此，多准则决策（Multi-Criteria Decision Making, MCDM）方法在评估机场可持续性绩效中的应用日益普遍。特别是在存在不确定性、专家判断和定性标准的情况下，基于模糊逻辑的方法尤为适用（见表1）。
文献中有很多关于机场可持续性绩效评估的研究。其中许多研究集中在能源管理、碳排放减少和环境认证流程上。Baxter et al.（2019）研究了阿德莱德机场应用太阳能解决方案所带来的环境效益，而Santa et al.（2020）则提出了“绿色机场”的社会和环境管理体系概念。关于可再生能源和碳中和，Alruwaili（2022）的研究详细探讨了“绿色能源”解决方案在机场中的适用性，Mizrak et al.（2025）则强调了“混合决策模型”在净零能耗目标下的重要性。这些研究表明，在可持续机场规划中需要采用多维度评估方法。文献中也广泛讨论了多准则决策方法在机场应用中的有效性。Pandey（2016）和Lu et al.（2018）证明了模糊MCDM方法在机场服务质量与可持续绩效评估中的有效性。Durmaz et al.（2024）通过不同的MCDM方法评估了机场与可持续发展目标的契合度。模糊层次分析法（Fuzzy AHP）是确定标准权重的常用方法（Saaty, 1980; Kahraman et al., 2004），而DEMATEL方法被证明是揭示标准之间因果关系的有力工具（Chang et al., 2011）。TOPSIS和VIKOR方法常用于方案排序，尤其是VIKOR方法因其共识解决方案机制能够考虑决策者的不同优先级（Opricovic and Tzeng, 2004, Opricovic and Tzeng, 2007）。然而，大多数研究仅使用单一或有限的MCDM方法，标准之间的相互作用未被充分建模，且这些方法的综合使用缺乏系统化的框架（Govindan et al., 2015, Jain et al., 2020）。
机场的可再生能源投资决策比传统城市基础设施更为复杂。机场是安全至关重要的能源密集型设施，需要不间断的电力供应，以支持导航系统、跑道照明、安全操作和航站楼服务。与普通建筑不同，机场的能源需求会随着航班计划、季节性乘客流量以及24/7运营需求而显著波动。此外，严格的航空安全规定、土地使用限制、噪音限制以及与航空操作的兼容性等因素限制了可再生能源系统的类型和布局。这些技术和运营约束必须与经济可行性、环境目标及数字化转型战略同时考虑，使得机场的可再生能源规划成为一个多维度的决策问题。虽然混合模糊MCDM方法已应用于一般能源规划问题，但其在中机场特定的可再生能源整合中的应用仍较为有限。机场环境带来了独特的约束条件，如航空安全规定、运营连续性要求以及与航空设施的空间兼容性。本研究的新颖之处在于将多种方法构建为一个以机场为中心的决策架构，该架构同时考虑了（i）运营标准与可持续性标准之间的因果关系，（ii）基于专家知识的不确定性，以及（iii）在航空约束条件下对能源方案的折中排序。
本研究的主要目标是开发一种基于模糊层次分析法（Fuzzy AHP）、DEMATEL、TOPSIS和VIKOR的集成方法框架，用于评估土耳其智能机场的可再生能源整合方案。该方法既考虑了专家在确定标准权重时的不确定性，又通过揭示标准之间的因果关系提供了更现实的决策支持。研究的合理性体现在三个方面：首先，随着可持续和碳中和机场目标的推进，可再生能源投资的战略重要性日益增加；其次，当前文献中针对机场特定问题的混合MCDM方法研究较少；最后，通过结合TOPSIS和VIKOR方法，可以从接近理想解决方案和共识解决方案的角度对方案进行评估。因此，本研究旨在为相关文献提供方法论上的贡献，并为决策者提供实用的、系统的可持续机场能源规划决策支持工具。
材料与方法
在本研究中，模糊逻辑的整合尤为关键，因为机场的可再生能源规划涉及多种认知不确定性，这些不确定性无法用确定性数值来表示。这些不确定性包括由航班运营驱动的未来能源需求变化、因气候波动导致的可再生能源发电性能不确定性、缺乏公开的机场特定成本和消耗数据，以及主观评估等。
结果与讨论
通过三个步骤确定了四个主要评估标准：（1）系统筛选机场能源文献中报告的可持续性指标；（2）消除重复指标以避免冗余；（3）通过专家共识验证这些指标与实际机场环境的相关性。由于社会接受度和美学影响等标准在安全至关重要的机场基础设施决策中属于次要因素，因此将其排除在外。
讨论
研究结果表明，能源绩效是影响智能机场战略中可再生能源系统整合方案决策的重要标准之一。其他关于智能机场能源效率和可持续性的研究也得出了类似结论。例如，K?l??和Gani（2019）以及González等人（2021）的研究也发现了类似的结果。
结论与启示
本研究提出了一种名为Huzzy MCDM的决策模型，用于基于可持续性和绿色技术（GT）维度评估土耳其智能机场的可再生能源整合方案。通过模糊层次分析法（FAHP）、模糊DEMATEL、模糊TOPSIS和模糊VIKOR方法，有效确定了各评估标准的相对重要性和相互依赖性。
未引用的参考文献
Awasthi et al., 2011; Tzeng and Huang, 2011.
作者贡献声明
阿赫梅特·埃尔比尔（Ahmet Elbir）：负责撰写初稿、软件开发、资源调配、方法论设计、数据整理和概念构建。易卜拉欣·乌奇古尔（?brahim ü?gül）：负责可视化展示、方法论设计和研究实施。凯马尔·凯莱什（M. Kemal Kele?）：负责监督整个研究过程、资源协调和数据管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
