基于DEA的環(huán)保投融資績效評價研究：以青島市污水處理廠為例

王珺紅，和 鋒

(中國海洋大學經(jīng)濟學院，山東青島266100)

一、引 言

如何實現(xiàn)經(jīng)濟產(chǎn)出最大化與環(huán)境代價最小化是人類社會發(fā)展孜孜以求的目標，研究證實無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都出現(xiàn)了經(jīng)濟增長與環(huán)境污染的倒U型關系(Halkos G E，2009)①，而我國也可能處于庫茲涅茨曲線的上升階段(曹光輝，2006)②。如何破解經(jīng)濟增長相伴而生的環(huán)境污染難題?市場機制也許是一個不錯的選擇，卻并非解決環(huán)境污染的良藥，究其原因與環(huán)境資源的公共物品屬性與環(huán)境污染負外部性導致的市場非有效相關。因此政府在環(huán)境保護方面發(fā)揮的作用就尤為重要。面對諸多選擇，政府或直接投資于環(huán)境資源保護或為環(huán)保投資與融資提供便利——政府為社會提供環(huán)境治理公共物品的職能使然;在政府示范作用下，企業(yè)出于塑造社會形象和應對政府管制的需要亦主動加大此方面的努力程度，環(huán)保投融資便應運而生。隨后，越來越多的投融資向環(huán)境保護領域傾斜，為環(huán)境污染預防與治理提供了強大的物質保障。然而無論是政府的環(huán)境治理投入還是企業(yè)的投資，在市場經(jīng)濟背景下都面臨如何以最合理的投入得到最優(yōu)產(chǎn)出水平的問題，尤其對于事權下放的地方政府，其環(huán)境產(chǎn)出的高低更影響到政府績效的優(yōu)劣。而有關環(huán)保投融資績效實證研究曾一度因環(huán)境保護的成本與收益難以貨幣化度量(厲以寧，1990)③與統(tǒng)計缺失難以深入;中國加入WTO以來環(huán)境規(guī)制趨嚴、環(huán)境保護公開透明度的加大以及環(huán)?；A數(shù)據(jù)的可得都使環(huán)保投融資實證研究成為可能，因此對環(huán)保投融資的使用績效進行評價具有重要現(xiàn)實意義。本文正是基于上述背景研究如何以環(huán)保投融資為視角構建績效量化評價方法體系。

二、環(huán)保投融資與績效評價方法構建

(一)環(huán)保投融資概念界定

對環(huán)保投融資績效評價進行研究，首先應明確評價主體，即對環(huán)保投融資概念進行界定，2003年《中國環(huán)境保護投融資機制課題組總結報告》④中指出投資總量不足與效率低下是環(huán)境保護面臨的主要問題，投資主體單一、融資手段缺位與市場機制難以建立為導致問題的主要原因，戴天柱(2010)⑤定義環(huán)境保護投融資效率為環(huán)保投資在多大程度上發(fā)揮了資源配置功能，兩項研究都間接指出環(huán)保投融資是環(huán)保主體融資后再投資的過程，王克強(2007)⑥將環(huán)保投融資認同為環(huán)保投資與融資活動的加總。與以上文獻不同，曾賢剛(2005)⑦對環(huán)保投融資概念給出定義，首度指出環(huán)保投融資不再是傳統(tǒng)體制下環(huán)保投資與環(huán)保融資相互分離的狀態(tài)，而是一個完整的完整投融資機制，既體現(xiàn)為“環(huán)保投資融資化”，也體現(xiàn)為“環(huán)保融資投資化”，認為環(huán)保投融資體現(xiàn)生產(chǎn)資本與借貸資本的良性循環(huán)，既可以體現(xiàn)投入資本的增量特性，也可以體現(xiàn)資金融通的存量調整。在此基礎上我們認為:環(huán)保投融資關注社會效益，是一個投資與融資的動態(tài)結合過程，投融資主體具有理性經(jīng)濟人特點，會追求積極高效的“融資化”投資實踐滿足環(huán)境保護的需要，同時也會努力暢通“投資化”的融資渠道以降低環(huán)保投融資成本。

(二)環(huán)保投融資績效評價方法的確立

對環(huán)保投融資進行績效評價，我們認為不能簡單地將投資績效與融資績效評價割裂開來，在研究企業(yè)融資能力的文獻中投資績效通常是重要的考量指標之一(鄭秀杰，2006)⑧，更有研究表明融資方式的差別會影響企業(yè)績效(黃輝，2006)⑨(余力，2007)⑩。對于環(huán)境保護融資績效問題，利潤最大化的企業(yè)會面臨成本最小化融資方式的選擇，同時融資成本也會受制于投資績效的高低;對于政府的環(huán)境保護融資更要充分考慮環(huán)境治理項目的效果、社會影響等績效指標。而對于環(huán)境保護投資績效，企業(yè)環(huán)保資金融資結構與融資方式都會不同程度地約束企業(yè)環(huán)保投資績效;這樣的約束機制在政府環(huán)境保護投資方面體現(xiàn)更為明顯，政府環(huán)境保護投資要求?？顚Ｓ茫w現(xiàn)社會效益，績效評價不僅包括價格機制下的投入產(chǎn)出指標，更要將社會評價指標納入研究范圍。因此我們在對環(huán)境保護投融資績效進行評價時應將融資性指標如融資結構、融資方式作為輸入變量納入環(huán)保投資績效評價中，將環(huán)保投資績效指標作為輸入變量納入環(huán)保融資績效評價中。

環(huán)保投融資績效評價實際上是基于產(chǎn)出理論的對環(huán)保投入與產(chǎn)出過程的一種說明，并體現(xiàn)出經(jīng)濟與社會綜合效益的高低，勢必運用多投入多產(chǎn)出指標體系，投入產(chǎn)出指標間也會面臨定量測度方法與量綱的不同的問題。為解決此問題，多數(shù)學者傾向于采用在處理多投入、多產(chǎn)出方法中具有絕對優(yōu)勢的非參數(shù)數(shù)據(jù)包絡分析法(Data Envelopment Analysis，DEA)來研究評價單元的相對效率，它通過控制評價單元的投入或產(chǎn)出不變，并借助在決策前沿面的投影來確定評價單元偏離前沿面的程度，以此確定評價單元間的相對有效性;而相對于其他綜合績效評價方法，DEA方法更加適用于具有多投入與多產(chǎn)出指標的多個評價單元間相對績效判定，且變量賦權更加客觀，因此DEA更具適用性。李濤(2007)?就曾直接提出數(shù)據(jù)包絡分析法是研究城市環(huán)境保護相對有效的工具，目前，已有部分學者以環(huán)保投入資金為研究對象進行績效評價，多數(shù)基于DEA的C2R模型測算評價單元間的相對效率，吳小慶(2009)?以上市環(huán)保公司為研究對象對2007年19家公司相對經(jīng)營效率進行評價發(fā)現(xiàn)污水類上市公司效率相對較高。聞岳春(2012)?測算了2003－2009年省際環(huán)保投資相對效率，何平林(2012)?以2009年我國環(huán)境基建投資額、工業(yè)污染源治理投資額、建設項目“三同時”環(huán)保投資為研究對象測算地區(qū)相對資金使用效率，并揭示非有效單元風險節(jié)點與投入變量的影響系數(shù)。以上文獻多以時間截面數(shù)據(jù)為對象進行研究得到各評價單元相對效率的靜態(tài)反應。而對績效的評價不可止步于測算樣本相對效率孰高孰低，時間節(jié)點間效率值的動態(tài)變化同樣應受到重視。以數(shù)據(jù)包絡分析為基礎的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)法最早由Cavel(1982)定義，由于此方法要求以面板數(shù)據(jù)為研究基礎，可以在概念與經(jīng)驗估算上將生產(chǎn)率拆分為技術進步、純技術效率與規(guī)模效率，反映生產(chǎn)率與拆分效率的動態(tài)變化，F(xiàn)?re R(1994)?應用Malmquist指數(shù)分析法測算17個OECD工業(yè)化國家生產(chǎn)率增長、技術進步與技術效率，為此方法應用范例。其他基于此方法的文獻，例如陳勇(2006)?應用基于DEA的Malmquist指數(shù)分析法動態(tài)測度我國1985～2003年行業(yè)間技術進步水平與其分解技術變動與技術效率，著重對行業(yè)間的技術進步與技術效率進行分析。齊君(2012)?基于Malmquist指數(shù)分析法測算地區(qū)間環(huán)保綜合績效不同時間段內的效率變動，反映我國環(huán)保效率的空間與時間分布特征。王群偉(2010)?構建二氧化碳排放績效動態(tài)變動的Malmquist指數(shù)，測算了1996－2007年我國28個省市二氧化碳排放績效。在本研究中，我們提出基于DEA的Malmquist指數(shù)分析法與C2R模型相結合的評價方法體系:首先，基于面板數(shù)據(jù)應用Malmquist指數(shù)分析法測算技術變動、技術效率及TFP，以期反映環(huán)保投融資績效縱向變動;其次，選取最后一期時間截面數(shù)據(jù)根據(jù)C2R模型測算樣本間橫向相對效率值，為相對無效評價樣本提出下一期改進對策。由上述基于DEA方法的Malmquist指數(shù)分析法與C2R模型的普適性，可應用其研究區(qū)域層面環(huán)境保護投融資績效，亦可以行業(yè)甚至微觀企業(yè)為對象進行績效實時刻畫。

(三)基于數(shù)據(jù)包絡分析法的評價方法體系基本原理

1.Malmquist指數(shù)分析法

DEA－Malmquist指數(shù)分析方法對評價單元距離函數(shù)進行測算，在此基礎上對各單位的效率隨時間變動進行評價，以t時期技術T(t)，t+1時期技術T(t+1)為參照準確揭示績效變動趨勢與特征。假設有n個企業(yè)，即有n個待評估單位，其中第k個評估單位為DMUk(Decision－Making Unit)，評價單元應具有同質性，即評價單元具有相同或相似的輸入輸出指標及外部環(huán)境。每個企業(yè)都有m種投入指標和p種產(chǎn)出指標，第k個評價單元第t年的輸入向量為Xtk1=(xtk1，xtk2，…，xtkm)，輸出向量為 Yti1=(ytk1，ytk2，…，ytkp)，輸入與輸出組合為(Xt，Yt)。同時假定效率水平為St。則t時期評價單元DMUk的輸出距離函數(shù)為:

基于t時期的生產(chǎn)技術水平下，評價單元兩期之間的Malmquist技術效率變動指數(shù)公式表示為:

基于t+1期的Malmquist指數(shù)為:

全要素生產(chǎn)率變動指數(shù)為:Mi(Xi)=TEC×TC，其中TEC為技術效率變動指數(shù)，TC為技術變動指數(shù)，反應生產(chǎn)前沿面技術的變化。技術效率變動指數(shù)TEC又可以分解為純技術效率變動指數(shù)PTEC和規(guī)模效率變動指數(shù)SEC，反映相對于前沿面技術效率的變化。TFP為全要素生產(chǎn)率，反映企業(yè)生產(chǎn)效率變化的總體狀況，TFP＞1表示兩時期內生產(chǎn)效率有所提升，反之則為下降;PTEC為純技術效率，反映在技術與規(guī)模不變的情況下t時期與后一期相對生產(chǎn)效率變動，若PTEC＞1則表明在前提條件下生產(chǎn)效率更接近生產(chǎn)前沿面。SEC為規(guī)模效率指數(shù)，SEC＞1表明規(guī)模收益遞增，SEC＜1則說明規(guī)模收益遞減。TC作為技術進步指數(shù)，當TC＞1時說明生產(chǎn)效率前沿面有所提高，表現(xiàn)為技術進步。

2.C2R模型

C2R模型是DEA方法中評價相對效率的經(jīng)典模型，假定第k個評價單元的效率評價指數(shù)定義為:

其中xik和yik分別為第k個評價單元的投入值與產(chǎn)出值，vi和ur分別為投入變量與產(chǎn)出變量的權系數(shù)。hk為評價單元的目標效率指數(shù)，即評價第k個評價單元的有效性是相對于其他所有單元而言的。

上述分式規(guī)劃模型轉化為線性規(guī)劃模型后，對偶問題的向量形式為:

其中s－為松弛變量s+為產(chǎn)出松弛變量，投入松弛變量反映了資源配置的低效率，產(chǎn)出變量反映產(chǎn)出的低效率;技術效率測度指標θ滿足θ≤1，此處θ值與Malmquist模型中TEC含義相同。上述問題的最優(yōu)解為 λ*，s－*，s+*，θ*，當且僅當θ*=1且s－*=0，s+*=0時，該DMU為DEA有效。若DEA非有效，將相對無效DMU投入與產(chǎn)出調整為:xk=為有效前沿面上的投影，相對于原非有效DMU組合有效。

三、以青島市污水處理廠投資績效評價為例的分析

青島市作為國家戰(zhàn)略經(jīng)濟區(qū)——山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的龍頭城市，瀕臨黃海、環(huán)繞膠州灣，然而隨著近海工業(yè)與生活污水排放的增加一系列環(huán)境問題逐漸顯現(xiàn)，海域環(huán)境、濕地生態(tài)環(huán)境惡化、漁業(yè)資源衰退逐漸加重，作為青島市治理陸源水污染的主要途徑，污水處理廠的投資績效也就成了制約污染物排向近海的重要因素。改革開放初期我國污水處理廠融資主要依靠國際貸款，市場化改革的推進使股權轉讓、國有獨資、合資合作與私營等融資方式快速發(fā)展，多種建設運營模式中BOT與TOT模式兼具提高運營效率與融資功能而成為地方政府籌建污水處理廠的主流模式。?對青島市污水處理廠投資效率進行總體評價，不同的融資模式是否對投資效率產(chǎn)生影響，為污水處理廠提高績效提出改進方案成為實例分析需解決的問題。

(一)評價指標選取與數(shù)據(jù)說明

我們選取青島市九個污水處理廠:海泊河污水處理廠A，李村河污水處理廠B，團島污水處理廠C，麥島污水處理廠D，鐮灣河污水處理廠E，泥布灣污水處理廠F，城陽城區(qū)污水處理廠G，城陽出口加工區(qū)污水處理廠H，沙子口污水處理廠I。為檢驗融資模式對污水處理廠投資績效的影響，根據(jù)調研結果將污水處理廠分為BOT模式與非BOT模式，BOT項目融資建設污水處理廠，包括 A、B、D、G、H、I;非 BOT融資建設污水處理廠包括C、E、F。調研中我們掌握了自2005年至2011年數(shù)據(jù)，但由于2005年數(shù)據(jù)統(tǒng)計項目與以后年份不同，且2005年與2006年僅有六個污水處理廠納入統(tǒng)計范圍，為全面反映青島市污水處理投資績效，選取2007－2011年九廠的面板數(shù)據(jù)進行研究。數(shù)據(jù)來源于《青島市環(huán)境質量公報》。應用DEA方法進行效率評價，指標的選取遵循重要性原則，并綜合考慮數(shù)據(jù)可得性選取了對評價單元投資績效影響較大的因素作為評價指標，見表1。由于輸入與輸出指標內部的高相關性會導致對指標的重復賦權，因此為確定所選指標可信度，需對輸入與輸出指標進行Pearson相關性檢驗，所得指標間相關系數(shù)均小于0.81由于篇幅所限，此處相關系數(shù)不再列出，如有興趣可與作者聯(lián)系。，不存在高相關性，指標選取較為合理。

表1 青島市污水處理廠投融資績效評價指標體系

(二)結果分析

1.基于Malmquist指數(shù)分析的2007－2011年污水處理廠投資績效評價

將九個污水處理廠數(shù)據(jù)代入模型，deap2.1軟件下通過運算分別得出TC、PTEC、SEC與TFP指數(shù)輸出值，具體結果見表2:

表2 各指數(shù)2007－2010年平均值

由表2可知，四個年度區(qū)間內各指數(shù)表現(xiàn)停滯甚至下降，具體體現(xiàn)為:TC值僅2007－2008年大于1，表明在此期間內投入指標的投入產(chǎn)生了技術進步，生產(chǎn)前沿面提高;而后三年度內指數(shù)先下降后有所回升但仍小于1，未能實現(xiàn)技術進步。四個時期內PTEC指數(shù)變動微小，均處于數(shù)值1附近，所以整個時期內純技術效率變動不明顯，說明在沒有技術創(chuàng)新和規(guī)模變動的情況下生產(chǎn)效率相對有下降趨勢。由SEC指數(shù)則可以看出整個時期內數(shù)值均大于1，說明規(guī)模收益一直處于遞增狀態(tài)，評價單元因規(guī)模收益的遞增而更接近于生產(chǎn)前沿面。全要素生產(chǎn)效率指數(shù)TFP在2007－2008年度大于1，而以后均小于1，說明總體生產(chǎn)率在期初經(jīng)歷短暫提高之后開始下降，從數(shù)值上看后三個年度均接近于1，雖然存在下降趨勢，但下降幅度微小。上述結果分析證實投資效率在運營過程中表現(xiàn)不佳，同時體現(xiàn)要素生產(chǎn)率的TFP指數(shù)有下降趨勢。污水處理廠屬于污水處理公共設施中最重要的組成部分長期以來一直處于技術停滯狀態(tài)，總投資的增加與污水處理費的投入不能改善現(xiàn)有的技術水平與技術結構，雖然隨著投資的加大存在規(guī)模收益遞增的激勵，但在投資過程中投入的加大并沒有體現(xiàn)為效率的提高。

進一步探究具有不同融資模式污水處理廠間投資績效的差別，選取技術變動指數(shù)(TC)與全要素生產(chǎn)率指數(shù)(TFP)分別對比BOT與非BOT污水處理廠指數(shù)差異并通過下圖體現(xiàn):

圖1 2008－2011年BOT與非BOT污水處理廠與對比

由上圖可知，兩類污水處理廠技術變動指數(shù)均存在上升趨勢，但除BOT污水處理廠最后一期值大于1，其余均小于1，說明非BOT污水處理廠在2008－2011年技術退步，而BOT污水處理廠在最后一期存在技術進步。兩類污水處理廠全要素生產(chǎn)率相比存在明顯差別，在所選時間區(qū)間內BOT類污水處理廠全要素生產(chǎn)率均大于1，且明顯高于非BOT類污水處理廠，說明BOT類污水處理廠在所選時間區(qū)間內生產(chǎn)率得到提升;與此同時，非BOT類污水處理廠則面臨生產(chǎn)率下降的狀況。兩指數(shù)的對比說明BOT的融資模式對污水處理廠的投資績效產(chǎn)生了影響，實證中青島市BOT類的污水處理廠投資績效要高于非BOT類污水處理廠。

2.基于C2R模型的2011年九污水處理廠投資相對效率評價與改進措施分析

將2011年九污水處理廠輸入輸出指標帶入C2R模型，可得各污水處理廠相對技術效率值，如表3所示:

表3 青島市污水處理廠相對效率值

從投入產(chǎn)出相對效率的角度分析，參評的九個污水處理廠，TEC值在0.45到1.00之間變動。根據(jù)相對效率測度結果的差異，大致可把青島市九個污水處理廠的投入產(chǎn)出狀況分成兩類:(1)TEC=1，屬于此類的有 A、B、D、F、G 和 I污水處理廠。這六個污水處理廠的投入產(chǎn)出效率是相對最高的，為相對最優(yōu)單元。(2)TEC∈(0.45，1)，屬于此類的有 C、E和H污水處理廠，為相對次優(yōu)單元，說明其投入產(chǎn)出存在不同程度的改進余地。由于H污水處理廠的純技術效率值為1，說明H純技術效率有效，不需進行投入與產(chǎn)出的調整。

對表3中技術效率值與純技術效率值均小于1的C、E污水處理廠，則可以通過投入松弛變量與產(chǎn)出松弛變量對相應投入產(chǎn)出進行調整得到達到DEA有效的調整方案，也是這兩座污水處理廠應調整的方向所在，調整方案見表4。

表4 非DEA有效單元投入松弛變量與產(chǎn)出松弛變量

由表4知C、E均存在投入冗余與產(chǎn)出不足，投入冗余方面:C污水處理廠總投資冗余高達36.30%，污水設計處理能力冗余為1.46%;E污水處理廠年污水處理費冗余為21.47%。產(chǎn)出不足方面兩污水處理廠均存在較高的產(chǎn)出不足，要達到DEA有效C污水處理廠年COD削減量與年實際污水處理能力均需提高24.42%，E污水處理廠年COD削減量需提高33.95%，年實際污水處理能力需提高34.10%。相較于產(chǎn)出不足，投入冗余的總投資規(guī)模與污水設計處理能力是評價單元所不能決定的，即不可能因為相對較低的技術效率而減少污水處理廠的總投資與設計處理能力;而年污水處理費是評價單元所能決定的。C污水處理廠總投資規(guī)模與設計污水處理能力均存在冗余，說明其可能存在設備閑置或開工率不足的現(xiàn)象，所以對C污水處理廠，決策者所面臨的選擇只有增加產(chǎn)出，即將年COD削減量與年污水處理量提高24.42%。E污水處理廠存在年污水處理費冗余，是評價單元可以決定的，可能存在管理的弱勢或較低的技術水平，面臨的選擇為減少21.7%的污水處理費，同時增加年COD削減量33.95%，年實際污水處理量34.10%。

四、結 論

本文構建環(huán)保投融資績效評價理論與方法體系，完成以下工作:第一，梳理已有研究的基礎上認為環(huán)保投融資在體現(xiàn)經(jīng)濟績效的同時應更多體現(xiàn)社會績效，有效的投資體現(xiàn)融資目的，降低成本，暢通的融資渠道保證資源流向社會急需環(huán)保領域。第二，對DEA方法在環(huán)境保護投融資績效評價中的應用進行研究，提出了Malmquist指數(shù)分析法與C2R模型相結合的評價方法體系，前者用以研究生產(chǎn)前沿與技術效率隨時間變動規(guī)律，后者用以測算最后一期時間截面評價單元之間相對效率現(xiàn)狀，以此綜合評價環(huán)保投融資績效的動態(tài)變化與評價單元績效。第三，對青島市污水處理廠投資績效進行實例分析。實例分析結果如下:首先，通過Malmquist指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)青島市污水處理廠投資績效存在技術退步現(xiàn)象，純技術效率相對不變的情況下規(guī)模效率但難以有效支撐技術退步的幅度而出現(xiàn)生產(chǎn)率逐年下降的趨勢，說明污水處理公共設施缺乏營利性動機使其高效運營激勵不足，政府應出臺基于污水處理績效的激勵方案;其次，BOT的融資模式的污水處理廠生產(chǎn)率提高占優(yōu)，出于生產(chǎn)率提高與技術進步的考慮BOT的融資模式應當進一步推廣;最后基于C2R模型的測算得出2011年污水處理廠之間相對效率，并提出相應的改進方案。

［注釋］

①Halkos G E，Tzeremes N G:Exploring the Existence of Kuznets Curve in Countries′Environmental Efficiency using DEA Window Analysis，Ecological Economics，2009，68(7).

②曹光輝，汪鋒:《我國經(jīng)濟增長與環(huán)境污染關系研究》，《中國人口·資源與環(huán)境》，2006年第1期。

③厲以寧:《宏觀經(jīng)濟運行中的環(huán)境保護問題》，《經(jīng)濟研究》，1990年第9期。

④環(huán)境保護投融資機制課題組:《創(chuàng)新環(huán)境保護投融資機制》，中國環(huán)境科學出版社，2004年版。

⑤戴天柱，張常新:《我國環(huán)境保護投融資的投資效率分析》，《國際商務研究》，2010年第6期。

⑥王克強，趙凱，劉紅梅:《資源與環(huán)境經(jīng)濟學》，上海:上海財經(jīng)大學出版社，2007年版。

⑦曾賢剛:《環(huán)保產(chǎn)業(yè)運營機制》，北京:中國人民大學出版社，2005年版。

⑧鄭秀杰，董麗英:《我國國有企業(yè)融資能力——演化路徑與影響因素》，《工業(yè)技術經(jīng)濟》，2006年第1期。

⑨黃輝:《企業(yè)特征、融資方式與企業(yè)融資效率》，《預測》，2009年第2期。

⑩余力，陳宇峰:《企業(yè)融資結構與績效分析》，《投資研究》，2007年第3期。

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