《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·埃爾比爾（Ahmet Elbir）、易卜拉欣·烏奇古爾（?brahim ü?gül）和凱馬爾·凱萊什（M. Kemal Kele?）
蘇萊曼·德米雷爾大學（Suleyman Demirel University），耶卡拉姆（Yekarum），伊斯帕爾塔（Isparta），土耳其
摘要
由于機場的高能耗和碳排放，它們在實現可持續發展和綠色轉型目標中發揮著關鍵作用。在智能機場的概念框架下，整合可再生能源系統已成為一項戰略性的必要措施，尤其是在土耳其這樣航空運輸快速發展的國家。然而，關于可再生能源整合的決策過程結構復雜，需要同時評估技術、環境、經濟和管理方面的標準，并且存在不確定性。本研究提出了一種混合模糊多準則決策（Fuzzy Multi-Criteria Decision Making, MCDDM）框架，用于評估土耳其智能機場中可再生能源整合方案的可持續性和綠色轉型績效。該方法包括使用模糊層次分析法（Fuzzy AHP）確定標準權重，通過模糊DEMOTEL方法分析標準之間的因果關系，并利用模糊TOPSIS和模糊VIKOR方法對方案進行排序。通過案例研究評估了太陽能、風能、光伏-風能混合系統以及地熱能等方案。研究結果表明，在決策過程中，能源績效是最具影響力的標準，而光伏-風能混合系統在所有方法中表現出最高的可持續性績效。敏感性分析的結果顯示，盡管標準權重發生變化，方案排序仍然保持不變，所提出的模型能夠產生穩定（穩健）的決策結果。因此，本研究為土耳其智能機場的可再生能源規劃提供了一個實用、可靠且全面的決策支持工具，為實現可持續和碳中和的機場目標提供了重要的決策依據。
引言
隨著全球范圍內乘客需求的增加和運營強度的提升，航空業在能源消耗和碳排放方面變得至關重要。特別是機場、航站樓、跑道照明、地面服務及運輸基礎設施等系統具有較高的能源密度。這種情況使得機場不僅應被視為交通樞紐，還應被視為可以實施可持續性和氣候政策的戰略基礎設施（De Neufville, 2020; Santa et al., 2020）。近年來，碳中和機場目標已成為國際民航組織（ICAO）和歐洲環保認證計劃中的優先事項之一。在此背景下，將太陽能、風能和儲能系統等可再生能源解決方案整合到機場基礎設施中，是實現可持續機場概念的關鍵組成部分（Baxter et al., 2019; Gómez Comendador et al., 2019; Alruwaili, 2022）。然而，可再生能源整合是一個復雜的決策問題，涉及技術、經濟、環境和管理等多個維度。因此，多準則決策（Multi-Criteria Decision Making, MCDM）方法在評估機場可持續性績效中的應用日益普遍。特別是在存在不確定性、專家判斷和定性標準的情況下，基于模糊邏輯的方法尤為適用（見表1）。
文獻中有很多關于機場可持續性績效評估的研究。其中許多研究集中在能源管理、碳排放減少和環境認證流程上。Baxter et al.（2019）研究了阿德萊德機場應用太陽能解決方案所帶來的環境效益，而Santa et al.（2020）則提出了“綠色機場”的社會和環境管理體系概念。關于可再生能源和碳中和，Alruwaili（2022）的研究詳細探討了“綠色能源”解決方案在機場中的適用性，Mizrak et al.（2025）則強調了“混合決策模型”在凈零能耗目標下的重要性。這些研究表明，在可持續機場規劃中需要采用多維度評估方法。文獻中也廣泛討論了多準則決策方法在機場應用中的有效性。Pandey（2016）和Lu et al.（2018）證明了模糊MCDM方法在機場服務質量與可持續績效評估中的有效性。Durmaz et al.（2024）通過不同的MCDM方法評估了機場與可持續發展目標的契合度。模糊層次分析法（Fuzzy AHP）是確定標準權重的常用方法（Saaty, 1980; Kahraman et al., 2004），而DEMATEL方法被證明是揭示標準之間因果關系的有力工具（Chang et al., 2011）。TOPSIS和VIKOR方法常用于方案排序，尤其是VIKOR方法因其共識解決方案機制能夠考慮決策者的不同優先級（Opricovic and Tzeng, 2004, Opricovic and Tzeng, 2007）。然而，大多數研究僅使用單一或有限的MCDM方法，標準之間的相互作用未被充分建模，且這些方法的綜合使用缺乏系統化的框架（Govindan et al., 2015, Jain et al., 2020）。
機場的可再生能源投資決策比傳統城市基礎設施更為復雜。機場是安全至關重要的能源密集型設施，需要不間斷的電力供應，以支持導航系統、跑道照明、安全操作和航站樓服務。與普通建筑不同，機場的能源需求會隨著航班計劃、季節性乘客流量以及24/7運營需求而顯著波動。此外，嚴格的航空安全規定、土地使用限制、噪音限制以及與航空操作的兼容性等因素限制了可再生能源系統的類型和布局。這些技術和運營約束必須與經濟可行性、環境目標及數字化轉型戰略同時考慮，使得機場的可再生能源規劃成為一個多維度的決策問題。雖然混合模糊MCDM方法已應用于一般能源規劃問題，但其在中機場特定的可再生能源整合中的應用仍較為有限。機場環境帶來了獨特的約束條件，如航空安全規定、運營連續性要求以及與航空設施的空間兼容性。本研究的新穎之處在于將多種方法構建為一個以機場為中心的決策架構，該架構同時考慮了（i）運營標準與可持續性標準之間的因果關系，（ii）基于專家知識的不確定性，以及（iii）在航空約束條件下對能源方案的折中排序。
本研究的主要目標是開發一種基于模糊層次分析法（Fuzzy AHP）、DEMATEL、TOPSIS和VIKOR的集成方法框架，用于評估土耳其智能機場的可再生能源整合方案。該方法既考慮了專家在確定標準權重時的不確定性，又通過揭示標準之間的因果關系提供了更現實的決策支持。研究的合理性體現在三個方面：首先，隨著可持續和碳中和機場目標的推進，可再生能源投資的戰略重要性日益增加；其次，當前文獻中針對機場特定問題的混合MCDM方法研究較少；最后，通過結合TOPSIS和VIKOR方法，可以從接近理想解決方案和共識解決方案的角度對方案進行評估。因此，本研究旨在為相關文獻提供方法論上的貢獻，并為決策者提供實用的、系統的可持續機場能源規劃決策支持工具。
材料與方法
在本研究中，模糊邏輯的整合尤為關鍵，因為機場的可再生能源規劃涉及多種認知不確定性，這些不確定性無法用確定性數值來表示。這些不確定性包括由航班運營驅動的未來能源需求變化、因氣候波動導致的可再生能源發電性能不確定性、缺乏公開的機場特定成本和消耗數據，以及主觀評估等。
結果與討論
通過三個步驟確定了四個主要評估標準：（1）系統篩選機場能源文獻中報告的可持續性指標；（2）消除重復指標以避免冗余；（3）通過專家共識驗證這些指標與實際機場環境的相關性。由于社會接受度和美學影響等標準在安全至關重要的機場基礎設施決策中屬于次要因素，因此將其排除在外。
討論
研究結果表明，能源績效是影響智能機場戰略中可再生能源系統整合方案決策的重要標準之一。其他關于智能機場能源效率和可持續性的研究也得出了類似結論。例如，K?l??和Gani（2019）以及González等人（2021）的研究也發現了類似的結果。
結論與啟示
本研究提出了一種名為Huzzy MCDM的決策模型，用于基于可持續性和綠色技術（GT）維度評估土耳其智能機場的可再生能源整合方案。通過模糊層次分析法（FAHP）、模糊DEMATEL、模糊TOPSIS和模糊VIKOR方法，有效確定了各評估標準的相對重要性和相互依賴性。
未引用的參考文獻
Awasthi et al., 2011; Tzeng and Huang, 2011.
作者貢獻聲明
阿赫梅特·埃爾比爾（Ahmet Elbir）：負責撰寫初稿、軟件開發、資源調配、方法論設計、數據整理和概念構建。易卜拉欣·烏奇古爾（?brahim ü?gül）：負責可視化展示、方法論設計和研究實施。凱馬爾·凱萊什（M. Kemal Kele?）：負責監督整個研究過程、資源協調和數據管理。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益沖突或個人關系可能影響本文的研究結果。
