基于DEA模型的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率綜合評(píng)價(jià)

武 赫

（吉林大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，長(zhǎng)春 130012）

0 引言

“生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益”一詞是Schaltegger和Sturm在1990年提出的，后來(lái)迅速在經(jīng)濟(jì)學(xué)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)及其交叉學(xué)科中廣泛傳播[1]。目前，學(xué)者們正從區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)等多個(gè)層面深入地剖析經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的績(jī)效以及如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)盡可能地減輕環(huán)境壓力[2-4]。所謂生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，是指經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所產(chǎn)生的增加值與其對(duì)環(huán)境造成的破壞之比，反映生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間客觀存在的物質(zhì)交換與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系。隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境建設(shè)的地位和作用日益凸顯，越來(lái)越多的國(guó)家加入到保護(hù)環(huán)境的政營(yíng)中。伴隨著區(qū)域發(fā)展的多元化，我國(guó)正面臨著日益嚴(yán)峻的資源短缺和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，推進(jìn)生態(tài)發(fā)展，建設(shè)良好環(huán)境與資源節(jié)約方式成為全社會(huì)公共的目標(biāo)。

關(guān)于生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率的測(cè)量，大體上遵循著三種思路：其一，利用專家打分的方法，對(duì)不同的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行賦值，構(gòu)建指標(biāo)體系，如，秦偉山等（2013）[2]；其二，賦予每種環(huán)境壓力指標(biāo)相同的權(quán)重，構(gòu)建指標(biāo)體系，衡量生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率，如，Van Caneghem等（2010），曾鵬和朱玉鑫（2013）[3,4]；其三，采用非參數(shù)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，分析經(jīng)濟(jì)單元的相對(duì)生態(tài)效率，如，Kortelainen(2008)[5]。與前兩種思路相比，第三種方法能避免專家評(píng)分的主觀隨意性，而且通過(guò)對(duì)環(huán)境壓力指標(biāo)的加權(quán)處理能夠衡量不同資源與污染物之間的可替代性，因此應(yīng)用較為廣泛。

本文以生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率研究為主線，借鑒DEA生產(chǎn)率指數(shù)分析框架，對(duì)2011與2013年區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率差異進(jìn)行具體研究，揭示生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率的區(qū)域現(xiàn)狀，最后提出相關(guān)對(duì)策性建議。

1 生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文以生產(chǎn)函數(shù)Y=F(K,L)為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)化特征，考慮生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)的科學(xué)性、可比性及可獲得性，參考Cooper等（2007）和王晶，孔凡斌（2012）選取10項(xiàng)指標(biāo)[6,7]，其中投入指標(biāo)4項(xiàng)，產(chǎn)出指標(biāo)為6項(xiàng)，具體詳見(jiàn)表1所示。

表1 區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)及其說(shuō)明

投入指標(biāo)依次為I1、I2、I3、I4分別反映各省份產(chǎn)業(yè)投資力度、勞動(dòng)力資源利用情況及產(chǎn)業(yè)生態(tài)化投入的主要能源消耗量，產(chǎn)出指標(biāo)依次為O1、O2、O3、O4、O5、O6，前三項(xiàng)主要考察產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的合意性產(chǎn)出，后三項(xiàng)反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的“三廢”問(wèn)題，屬于非合意性產(chǎn)出。

2 研究方法與數(shù)據(jù)說(shuō)明

2.1 研究方法

作為一種非參數(shù)方法，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）主要研究多投入和多產(chǎn)出的情況，并不需要設(shè)置先驗(yàn)權(quán)重且約束條件相對(duì)較少，更為客觀、綜合反映區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率。本文使用DEA方法中的BCC模型作為區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)投入與產(chǎn)出效率的最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。此類模型是基于CCR模型的改進(jìn)模型，由Banker等學(xué)者在1984年提出，后來(lái)被廣泛地運(yùn)用到各領(lǐng)域[8]。

2.2 數(shù)據(jù)說(shuō)明

考慮到產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)應(yīng)該具有較強(qiáng)的可操作性，以便于政府、相關(guān)中介機(jī)構(gòu)等開(kāi)展客觀地評(píng)價(jià)工作。本文以2011與2013年我國(guó)31個(gè)省份為研究對(duì)象，相關(guān)數(shù)據(jù)信息來(lái)源于《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》等資料。

假向量 Xj為投入量，Xj=(X1j,X2j,…,Xmj)T，向量 Yj為產(chǎn)出量，Yj=(Y1,Y2,…,Ysj)，j=1,2…n。在CCR模型的基礎(chǔ)上，加入約束條件∑λj=1得到BCC模型，即：

模型（1）的經(jīng)濟(jì)含義是，如果經(jīng)濟(jì)單元的純技術(shù)效率和規(guī)模效率值均為1，則表明經(jīng)濟(jì)單元有效，如果兩個(gè)效率值僅有一方值達(dá)到1，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)單元僅實(shí)現(xiàn)了弱有效，如果兩個(gè)效率值均不為1，意味著經(jīng)濟(jì)單元具有非有效性。通過(guò)DEA模型的BCC方法可以計(jì)算出各個(gè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的綜合效率、純技術(shù)效率以及規(guī)模效率。與參數(shù)方法相對(duì)比，利用此類非參數(shù)方法可以獲得有效經(jīng)濟(jì)單元與非有效經(jīng)濟(jì)單元，然后通過(guò)對(duì)綜合效率的分解，能夠較為全面、細(xì)致地評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)體效率。此外，這種方法不用事先假定生產(chǎn)函數(shù)Y=F(K,L)的具體形式，約束條件較少。

3 實(shí)證分析

首先，我們通過(guò)DEAP2.1軟件對(duì)模型進(jìn)行分析求解，將2011與2013年的各省份的四組投入指標(biāo)和六組產(chǎn)出指標(biāo)的樣本數(shù)據(jù)輸入后，得到以產(chǎn)出為導(dǎo)向的效率指數(shù)，然后利用EMS1.3軟件將上述投入產(chǎn)出指標(biāo)帶入SUP-CCR模型，計(jì)算出省份2011和2013年的綜合效率值（Crste）、規(guī)模效率值（Scale）、規(guī)模報(bào)酬?duì)顩r（k）、超額效率值（Sup）和排名情況（Rank）。各區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的超額效率值見(jiàn)表1，各地區(qū)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指數(shù)見(jiàn)表3至表5所示。

表2 各地區(qū)產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的綜合效率值和超額效率值

在2011年和2013年產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率的區(qū)域差異分析中，我們發(fā)現(xiàn)，從綜合效率值指標(biāo)來(lái)看，中部和東部省份的平均值均超過(guò)西部省份的平均值；而平均超效率值比較時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)東部省份的最高，中部各省份次之，產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率值低的集中在西部各省，即東部＞中部＞西部，說(shuō)明我國(guó)各區(qū)域生態(tài)發(fā)展存在明顯的非均衡性，在新形勢(shì)下，如何縮小各區(qū)域間的發(fā)展差距，保持發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)健康發(fā)展，努力提升欠發(fā)達(dá)區(qū)域的生態(tài)發(fā)展能力是解決區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的關(guān)鍵所在。

表3 東部各省份產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指數(shù)及其分解

利用CCR-DEA模型可以將DEA有效經(jīng)濟(jì)單元與無(wú)效經(jīng)濟(jì)單元進(jìn)行區(qū)分,能夠計(jì)算相應(yīng)的效率值,但無(wú)法對(duì)有效的決策單元進(jìn)一步排序。東部各省份2011年和2013年，除河北、山東和廣西之外，其余各省份CCR-DEA效率值均為1。說(shuō)明上述省份的產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率較低。SUP-CCR模型對(duì)效率值為1的區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行了排序，而無(wú)效率的區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率則與CCR-DEA模型中的效率值完全一致。2011年上海的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率最高達(dá)到了1.964，北京、天津、遼寧等9個(gè)省份的DEA決策單元是有效的，并同時(shí)滿足技術(shù)與規(guī)模的有效性。我們比較兩年的均值結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2013年的各省份生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率的平均值0.978大于2011年的0.972，說(shuō)明生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率普遍有所提高，2013年?yáng)|部各省份的投入與產(chǎn)出更加合理，導(dǎo)致超效率提升的較快。

通過(guò)各省份的規(guī)模收益可以看出，兩年中除了DEA有效的經(jīng)濟(jì)單元以外，河北、山東省份均處于規(guī)模收益遞減階段,說(shuō)明上述區(qū)域增加投入資源后，其產(chǎn)出增長(zhǎng)比例小于投入增加的比例，也就是增加投入的產(chǎn)出效率較低。這些區(qū)域在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中消耗了過(guò)多的資源，因此盲目的增加資源投入量未必是最優(yōu)決策。研究和探索如何整合上述地區(qū)的投入資源以實(shí)現(xiàn)能源利用的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，成為下一步工作的重點(diǎn)。

中部各省份2011年和2013年，除吉林、江西之外，其余各省份CCR-DEA效率值均為1。說(shuō)明上述兩省份的產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率還有待于提高。SUP-CCR模型對(duì)效率值為1的區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行排序后發(fā)現(xiàn)，2011年河南的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率最高達(dá)到了1.810，除吉林之外，其余8個(gè)省份的DEA決策單元是有效的，并同時(shí)滿足技術(shù)與規(guī)模的有效性。而2013年黑龍江的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率最高達(dá)到了2.109，除江西之外，其余8個(gè)省份的DEA決策單元是有效的。生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率在這兩年中，提高最快的是安徽省，說(shuō)明安徽省超效率提升的較快，更加注重投入與產(chǎn)出的合理性。

表4 中部各省份產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指數(shù)及其分解

表5 西部各省份產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率指數(shù)及其分解

西部各省份2011年和2013年，除貴州、青海、寧夏之外，其余各省份CCR-DEA效率值均為1。說(shuō)明上述省份的產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率較弱。2013年的各省份生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率的平均值0.983大于2011年的0.970，說(shuō)明生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率普遍提高，其中西藏的超效率提升較快，2013年比較重視投入與產(chǎn)出的合理性。

通過(guò)各省份的規(guī)模收益可以看出，以重慶、云南等諸多西部省份出現(xiàn)規(guī)模收益遞增階段，這些地區(qū)具有較大增產(chǎn)潛力，但現(xiàn)階段仍受投入資源不足的約束狀況下，影響了地區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，導(dǎo)致生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率值偏低。因此，對(duì)這些地區(qū)來(lái)講，提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率的有效途徑就是努力增加資源的投入。就西部地區(qū)而言，擁有大量的能源優(yōu)勢(shì)，如何吸引人力資源、技術(shù)資源等成為提高西部各省份生態(tài)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵所在，同時(shí)加大與東部和中部的協(xié)調(diào)合作也是不可忽視的因素。

4 結(jié)論

本文基于生產(chǎn)函數(shù)Y=F(K,L)，運(yùn)用DEA模型計(jì)算出2011和2013年各地區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的綜合效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率，并且對(duì)技術(shù)效率達(dá)到有效前沿面的相關(guān)省份進(jìn)行生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率排序。通過(guò)評(píng)價(jià)我國(guó)31個(gè)省份的產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率狀況,得出以下結(jié)論：(1)2011年和2013年我國(guó)31個(gè)省份產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率高的省份較多,每年都約占77%以上。與中西部省份相比,東部各省份的技術(shù)效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率值普遍更高一些。對(duì)于綜合效率無(wú)效的地區(qū),2011年其效率低下的原因在于規(guī)模效率較低，而2013年其效率低下的原因源于規(guī)模效率與技術(shù)效率。(2)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率有效的地區(qū)中,2011年上海的超效率值最高，達(dá)到了1.987，而在2013年，北京的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率最高，達(dá)到了2.861，2013年的各省份生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效率的平均值高于2011年，說(shuō)明2013年各省份的投入與產(chǎn)出更加合理，導(dǎo)致超效率提升的較快。(3)各區(qū)域進(jìn)行規(guī)模收益中，兩年中六個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)規(guī)模收益遞減狀態(tài),說(shuō)明這些地區(qū)雖然增加了投入資源，但耗用的資源過(guò)多，由此可見(jiàn),增加資源投入量未必是最優(yōu)決策。（4）各區(qū)域生態(tài)發(fā)展存在明顯的非均衡性，生態(tài)經(jīng)濟(jì)超效率值受區(qū)域經(jīng)濟(jì)因素的影響,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的東部省份的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率更好。

[1]SehalteggerS,Sturm A.OkologischeRationalitat:Ansatzpunkte ZurAusgestaltung You Okologieorienttierten Management Instrumenten[J].Die Unternehmung,1990,(4).

[2]秦偉山,張義豐,袁境.生態(tài)文明城市評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與水平測(cè)度[J].資源科學(xué),2013,(8).

[3]Van Caneghem J,Block C,Van Hooste H,et al.Eco-efficiency Trends of the Flemish Industry:Decoupling of Environmental Impact from Economic Growth[J].Journal of Cleaner Production,2010,18(14).

[4]曾鵬,朱玉鑫.中國(guó)十大城市群生態(tài)發(fā)展?fàn)顩r比較研究[J].地域研究與開(kāi)發(fā),2013,(1).

[5]Kortelainen M.Dynamic Environmental Performance Analysis:A Malmquist Index Approach[J].Ecological Economics,2008,64(4).

[6]Cooper W W,Seiford,L M.Tone.K Data EnvelopmentAnalysis:A Comprehensive Text with Models,Application,References and DEA-Solver Software[M].Kluwer Academic Publishers,Boston,2007.

[7]王晶,孔凡斌.區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)化效率評(píng)價(jià)研究-以都陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2012,(12).

[8]Banker R D,Charnes A,Cooper W W.Some Models for Estimating Technical and Scale Inefficiencies in data Envelopment Analysis[J].Management Science,1984,30(9).