資源型城市能源效率差異性分析——基于華東六省的比較研究

王七萍

(安徽廣播電視大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，合肥 230051)

摘要：以華東六省資源型城市為樣本，利用SBM模型測(cè)算包含環(huán)境污染產(chǎn)出的27個(gè)資源型城市能源效率，并與傳統(tǒng)DEA模型測(cè)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，資源型城市總體能源效率較低，在不考慮環(huán)境約束情況下，資源型城市能源效率將被高估；資源再生型城市能源效率值高于成熟型城市和衰退型城市；環(huán)境污染因素及勞動(dòng)投入成為影響資源型城市非能源效率有效的主要因素，資源型城市尤其是衰退型城市更需要節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：能源效率；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；資源型城市；比較研究

一、前言

2013年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《全國(guó)資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》，首次界定我國(guó)262個(gè)城市，提出資源型城市應(yīng)該要“綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展”，并且明確了到2020年資源型城市單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗及主要污染物排放的約束性指標(biāo)[1]。因此測(cè)算資源型城市能源效率時(shí)考慮環(huán)境污染因素，對(duì)于這些城市的可持續(xù)性發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，隨著環(huán)境的惡化與資源的枯竭，能源效率成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。截至2014年3月，中國(guó)知網(wǎng)文獻(xiàn)中包含“能源效率”的文章共866篇，其中以數(shù)據(jù)包絡(luò)分析進(jìn)行效率評(píng)價(jià)的有230篇，這些文獻(xiàn)論證了基于投入產(chǎn)出模型的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法是對(duì)能源效率評(píng)價(jià)較為有效的方法，但在能源效率產(chǎn)出指標(biāo)的選擇上存在兩種不同的觀點(diǎn)。李國(guó)璋、張愛菊等學(xué)者將國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值作為能源效率產(chǎn)出指標(biāo)[2-5]，魏楚、袁曉玲等學(xué)者則認(rèn)為能源等投入除了會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)外，還會(huì)帶來環(huán)境污染，因此將環(huán)境污染因素納入能源效率產(chǎn)出指標(biāo)[6-8]。本文認(rèn)為將環(huán)境因素納入能源效率評(píng)價(jià)指標(biāo)有利于區(qū)域可持續(xù)性發(fā)展。

資源型城市是近年來學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，研究的文章較多。在中國(guó)知網(wǎng)篇名中含有“資源型城市”的期刊文章共3 037篇，其中含有“轉(zhuǎn)型”的文章1 207篇，含有“能源”的文章13篇，含有“效率”的文章18篇，表明學(xué)者們對(duì)資源型城市的研究更多關(guān)注與資源型城市轉(zhuǎn)型相關(guān)的問題，對(duì)于資源型城市的能源效率研究較少[2-7]。段永峰、羅海霞利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法中傳統(tǒng)模型對(duì)內(nèi)蒙古地級(jí)資源型城市低碳經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行了測(cè)算[9]，高志剛利用同樣的模型對(duì)克拉瑪依市能源效率進(jìn)行了測(cè)算[10]，這些研究均未將環(huán)境污染因素考慮進(jìn)能源效率的測(cè)量指標(biāo)之中?；诖?，本文在考慮環(huán)境污染的前提下，以華東地區(qū)六省27個(gè)地級(jí)資源型城市為研究樣本，對(duì)資源型城市的能源效率及其差異性進(jìn)行研究。

二、研究方法

正如前文所述，眾多研究已證明數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是有效的評(píng)價(jià)能源效率的方法。該方法是由Charnes等人在1978 年提出的針對(duì)多投入多產(chǎn)出決策單元的綜合性評(píng)價(jià)方法[11]。傳統(tǒng)的DEA模型在評(píng)價(jià)效率時(shí)要求在規(guī)模不變的情況下盡量減少投入，或在投入不變的情況下產(chǎn)出盡可能地增加。但當(dāng)生產(chǎn)過程中存在一些不好的產(chǎn)出(非期望產(chǎn)出)時(shí)，傳統(tǒng)的DEA的C2R模型和C2GS2模型不能很好地進(jìn)行效率評(píng)價(jià)。于是Tone提出了考慮非期望產(chǎn)出的SBM模型，較好地處理產(chǎn)出中含有非期望產(chǎn)出的效率評(píng)價(jià)問題[12-13]。本文在考慮環(huán)境制約的能源效率時(shí)，也存在非期望產(chǎn)出，因此利用SBM模型對(duì)各資源型城市的能源效率進(jìn)行測(cè)算。其基本思想如下：

假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有n個(gè)決策單元，并且每一決策單元都有三個(gè)向量：投入變量(x)、期望產(chǎn)出變量(yg)以及非期望產(chǎn)出變量(yb)。定義矩陣如下x、yg、yb如下

X=[x1、x2…x3]∈Rm×n，Yg=[yg1、yg2…ygn]∈Rs1×n，Yb=[yb1、yb2…ybn]∈Rs1×n，

其中，x>0，Yg≥0，Yb>0。當(dāng)規(guī)模報(bào)酬不發(fā)生改變時(shí)，定義生產(chǎn)可能性集如下p={(x，yg，yb)|x≥Xλ,yg≤Ygλ，yb≥Ybλ，λ≥0}。

非期望產(chǎn)出的SBM模型如下式所示

其中，s代表投入變量和產(chǎn)出變量的松弛量，s-代表投入過剩，sg代表期望產(chǎn)出不足，sb代表非期望產(chǎn)出過多。λ代表各個(gè)變量的權(quán)重，目標(biāo)函數(shù)ρ*滿足條件0≤ρ*≤1，且對(duì)于s-，sg，sb是嚴(yán)格遞減的。目標(biāo)函數(shù)ρ*的分子和分母分別代表了決策單元實(shí)際投入、產(chǎn)出以及與生產(chǎn)前沿的平均距離。判斷某一決策單元是否有效，必須同時(shí)滿足p*=1，s-=0，sg=0，sb=0。

三、指標(biāo)選取和分析過程

(一)樣本和指標(biāo)

本文以華東六省27個(gè)地級(jí)資源型城市為研究樣本，包括16個(gè)成熟型資源型城市、6個(gè)衰退型資源型城市和5個(gè)再生型資源型城市[1]。假設(shè)這些資源型城市在生產(chǎn)中需要投入資本、勞動(dòng)和能源三種因素，產(chǎn)出期望的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及非期望的環(huán)境污染?；诖?，本文選取各資源型城市資本存量(萬元)代表資本投入x1，選取各資源型城市年末就業(yè)人數(shù)(萬人)作為勞動(dòng)投入x2，選取能源消費(fèi)總量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤)代表能源投入x3。選取地區(qū)生產(chǎn)總值(億元)代表經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出y1，選取工業(yè)廢水排放量(萬噸)、工業(yè)二氧化硫產(chǎn)生量(噸)、工業(yè)煙塵排放量(噸)、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量(萬噸)分別代表非期望產(chǎn)出指標(biāo)y2，y3，y4，y5。其中，y1是期望產(chǎn)出，y2，y3，y4，y5作為非期望產(chǎn)出處理?？紤]到數(shù)據(jù)的權(quán)威性、可得性以及及時(shí)性，所有數(shù)據(jù)來源于本文研究的資源型城市所在省份2012、2013年統(tǒng)計(jì)年鑒，各城市2013年統(tǒng)計(jì)年鑒等權(quán)威統(tǒng)計(jì)資料，并作相應(yīng)統(tǒng)計(jì)處理①。

(二)分析過程

為了與不考慮環(huán)境因素的資源型城市能源效率進(jìn)行比較，本文采用DEA-SOLVER Pro5軟件，首先運(yùn)用C2R模型測(cè)算華東六省各資源型城市綜合效率，然后運(yùn)用SBM模型對(duì)環(huán)境約束下能源效率重新進(jìn)行測(cè)算，并比較兩種不同方法下華東六省資源型城市2012年能源效率變化情況②。其中C2R 模型測(cè)算的指標(biāo)值不包括y2，y3，y4，y54個(gè)非期望產(chǎn)出指標(biāo)。表1為兩種模型測(cè)算的華東六省資源型城市能源效率及變動(dòng)值。

為進(jìn)一步了解導(dǎo)致華東六省資源型城市效率損失的主要因素，對(duì)能源效率非有效的資源型城市各指標(biāo)冗余率和冗余值進(jìn)行測(cè)算(因篇幅限制，表略)。

表1　華東六省資源型城市2012年能源效率對(duì)比表

四、結(jié)果分析與討論

(一)總體分析

表1顯示，華東六省27個(gè)資源型城市總體能源效率較低，兩種模型下平均值分別為0.68、0.55。江蘇省資源型城市能源效率均值最高。能源效率值最低的為下轄9個(gè)地級(jí)資源型城市的安徽省，說明該省資源型城市沒有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在考慮環(huán)境因素的情況下，華東六省資源型城市的能源效率均值下降了0.13，除江蘇省外，其余五省資源型城市能源效率均值不同程度地下降，下降幅度最大的為下轄6個(gè)地級(jí)資源型城市的山東省，說明山東省資源型城市能源效率對(duì)環(huán)境污染因素最為敏感。

從效率有效的資源型城市數(shù)量上來看，除徐州、宿遷及東營(yíng)3個(gè)城市兩種模型下均為效率有效外，湖州、亳州、龍巖3個(gè)城市在考慮環(huán)境污染因素后能源效率上升為1，由傳統(tǒng)模型下的非效率有效轉(zhuǎn)變?yōu)樾视行?，說明這些城市在利用能源發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)能夠較好地關(guān)注環(huán)境污染。另有20個(gè)資源型城市能源效率值在考慮環(huán)境因素后有所下降，變動(dòng)值最大的前3個(gè)城市集中在山東省，分別是淄博、棗莊和濟(jì)寧，表明這些城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過程中對(duì)于環(huán)境污染的控制力度不夠。

(二)不同類型資源型城市能源效率值比較

再生型城市能源效率值最高，衰退型城市能源效率值最低，成熟型城市能源效率均值最接近總體均值。再生型城市在考慮環(huán)境因素前后能源效率值分別為0.79、0.64，成熟型城市能源效率值分別為0.67、0.58，衰退型城市分別為0.63、0.40，明顯低于前兩種類型。從變動(dòng)值上來看，在考慮環(huán)境因素后衰退型城市能源效率值下降了0.22，變動(dòng)幅度最大，說明衰退型城市相對(duì)于另外兩種類型資源型城市來說，對(duì)于能源消費(fèi)的非期望產(chǎn)出更為敏感，衰退型資源型城市不僅能源投入的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出壓力較大，同時(shí)環(huán)境壓力也較大。

(三)非效率有效資源型城市投入產(chǎn)出冗余率與冗余值分析

從均值上看，影響這些非效率有效城市的主要因素依次為產(chǎn)出指標(biāo)中的工業(yè)煙塵排放、工業(yè)固體廢棄物以及投入指標(biāo)中的勞動(dòng)力。在21個(gè)非效率有效的資源型城市中，有18個(gè)城市工業(yè)煙塵排放冗余率高達(dá)80%以上，10個(gè)城市工業(yè)固體廢棄物冗余率超過80%，5個(gè)城市勞動(dòng)力投入冗余率超過80%。這一結(jié)果表明，華東六省非能源效率有效的資源型城市要想回歸生產(chǎn)前沿，在投入不變的情況下，當(dāng)務(wù)之急要注重對(duì)環(huán)境污染的預(yù)防與治理。通過計(jì)算，可以看到考慮環(huán)境因素后無效率城市在環(huán)境方面應(yīng)該要減少的排放量(表略)。三明、淮南、濟(jì)寧3個(gè)城市最需要減少工業(yè)廢水的排放；淄博、萊蕪、萍鄉(xiāng)最需要減少工業(yè)二氧化硫的排放。在工業(yè)煙塵排放方面，萊蕪、濟(jì)寧和淄博最需要降低；馬鞍山、淮南和新余最需要減少工業(yè)固體廢棄物的排放。

五、結(jié)論與啟示

將工業(yè)廢水、工業(yè)二氧化硫、工業(yè)煙塵、工業(yè)固體廢棄物等環(huán)境污染因素納入資源型城市能源效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，以期更客觀地對(duì)其進(jìn)行測(cè)度。將這些環(huán)境污染因素作為非期望產(chǎn)出指標(biāo)考慮后，利用在處理非期望產(chǎn)出方面較為有效的SBM模型，對(duì)華東六省共27個(gè)資源型城市能源效率進(jìn)行了測(cè)算。同時(shí)，為了分析環(huán)境污染因素對(duì)能源效率值的影響，將SBM運(yùn)算的效率結(jié)果與傳統(tǒng)DEA模型運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明：

華東六省資源型城市總體能源效率平均值較低，說明還存在很大的資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的空間，按能源效率均值從高到低排序，分別為江蘇、浙江、山東、江西、福建、安徽?？紤]環(huán)境因素的資源型城市能源效率值低于不考慮環(huán)境因素的能源效率值，表明如果不考慮環(huán)境污染問題，資源型城市的能源效率將會(huì)被高估，考慮了環(huán)境污染因素的全要素能源效率更加符合資源型城市發(fā)展的實(shí)際情況。因此，各資源型城市在制定能源政策時(shí)要考慮環(huán)境成本，只關(guān)注表面的投入與產(chǎn)出會(huì)導(dǎo)致能源效率結(jié)果失真。

資源開發(fā)處于不同階段的資源型城市能源效率有所不同，其中再生型城市能源效率值最高，衰退型城市能源效率值最低，三種類型資源型城市中環(huán)境污染因素對(duì)于衰退型城市影響最大。資源型城市尤其是衰退型資源型城市在資源日益衰竭的情況下，在加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的過程中，更要注重能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)。

總體上看，影響華東六省資源型城市非能源效率有效的主要因素依次是工業(yè)煙塵排放、工業(yè)固體廢棄物以及投入指標(biāo)中的勞動(dòng)力。多個(gè)資源型城市非期望產(chǎn)出的3個(gè)指標(biāo)冗余率都達(dá)到了60%以上，說明這些資源型城市在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)環(huán)境污染增多，導(dǎo)致能源效率較低。在我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)的前景下，這些城市更需要嚴(yán)格控制污染的排放，加大環(huán)境保護(hù)工作力度。

注釋：

①因各資源型城市統(tǒng)計(jì)年鑒指標(biāo)不一，根據(jù)各城市年鑒中相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行換算。如根據(jù)單位GDP能源消費(fèi)量與GDP總量換算出該城市能源消費(fèi)總量。

②C2R模型是最早提出也是運(yùn)用最廣的DEA模型，故選擇與此模型進(jìn)行對(duì)比。

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(責(zé)任編輯：李曉梅)

Analysis on the Energy Efficiency of Resource-based Cities Based on the Research of Six Provinces in East China

WANG Qiping

(College of Economics and Management, Anhui Open University, Hefei 230051, China)

Abstract：The energy efficiencies of 27 resource-based cities in east China are measured by traditional DEA model and SBM model. The results show that the energy efficiency of resource-based cities is generally low. The energy efficiency of resource-based cities will be overestimated without considering the environmental factors. The energy efficiency of regenerative resource-based cities is higher than the declining resource-based cities and mature resource-based cities. Environment pollution factors and labor inputs become the main factors affecting the energy efficiency. Resource-based cities need to strengthen energy conservation and protect the environment.

Key words：energy efficiency; data envelopment analysis; resource-based city; comparative study

中圖分類號(hào)：F205；F224

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-0297(2015)03-0054-04

作者簡(jiǎn)介：王七萍(1977-)，女，安徽東至人，安徽廣播電視大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院講師，碩士，研究方向：區(qū)域經(jīng)濟(jì)、知識(shí)管理。

基金項(xiàng)目：安徽省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“加快民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策建議”(AHSK11-12D166)

收稿日期：*2014-10-16；

修訂日期：2014-11-17