基于非徑向BM-DEA模型的我國產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率測算

陳蘭

（鹽城工學(xué)院 經(jīng)濟學(xué)院，江蘇鹽城 224005）

基于非徑向BM-DEA模型的我國產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率測算

陳蘭

（鹽城工學(xué)院 經(jīng)濟學(xué)院，江蘇鹽城 224005）

產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型是生態(tài)文明建設(shè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國經(jīng)濟長期的高能耗、高投入、低產(chǎn)出運轉(zhuǎn)模式，已嚴重鎖定我國經(jīng)濟發(fā)展的技術(shù)路徑。文章擬引入非徑向BM-DEA模型，以2005—2014年我國18家工業(yè)行業(yè)的生態(tài)效率進行測算。研究表明，當(dāng)前我國工業(yè)行業(yè)的生態(tài)效率仍處較低水平。因此，推進生態(tài)技術(shù)創(chuàng)新，強化制度保障將成為十三五期間我國經(jīng)濟社會發(fā)展亟須解決的重大課題。

SBM-DEA;產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型；產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率

0　引言

經(jīng)濟高速增長的“中國模式”背后，是環(huán)境惡化、生態(tài)破壞等環(huán)境問題的日益凸顯，這已成為阻礙我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要因素。2008年美國金融危機引發(fā)了全球經(jīng)濟的滯緩，世界各國紛紛尋找新的經(jīng)濟增長點。以歐盟為首的低碳綠色經(jīng)濟變革成為新一輪經(jīng)濟發(fā)展的核心元素，美國、日本等發(fā)達國家力推綠色新政，積極制定階段性刺激計劃以實現(xiàn)生態(tài)轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)上的經(jīng)濟復(fù)蘇和可持續(xù)發(fā)展。在世界經(jīng)濟發(fā)展的新趨勢下，中國同時面臨著機遇與挑戰(zhàn)。黨的十八大確立了生態(tài)文明建設(shè)的突出地位，在最新公布的《十三五規(guī)劃建議》中多次提及綠色發(fā)展理念?？梢?，創(chuàng)新驅(qū)動生態(tài)經(jīng)濟已經(jīng)受到中央政府的高度重視。2015年“一帶一路”規(guī)劃正式出臺，而生態(tài)文明的建設(shè)將是此規(guī)劃實施的關(guān)鍵一環(huán)。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型是生態(tài)文明建設(shè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。一直以來，我國的經(jīng)濟增長都是建立在高能耗、高投入、低產(chǎn)出的基礎(chǔ)之上。這種路徑的鎖定已造成了大量資源和能源的緊缺，繼而制約了經(jīng)濟的長期發(fā)展。轉(zhuǎn)變現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)模式、實現(xiàn)生態(tài)轉(zhuǎn)型是突破經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境不協(xié)調(diào)的根本方法。在產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下，對我國當(dāng)前產(chǎn)業(yè)生態(tài)水平進行總體把握具有重要意義。

1　方法選擇與模型設(shè)計

產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型強調(diào)整個生產(chǎn)過程的生態(tài)性，因此關(guān)于產(chǎn)業(yè)生態(tài)水平的評價相對較困難。國內(nèi)外學(xué)者采用的評價模式主要有三種：綜合評價、物質(zhì)流分析和生態(tài)效率。綜合評價主要是通過構(gòu)建幾大類或幾個指標體系以不同的方法進行研究，多用于宏觀層面的產(chǎn)業(yè)生態(tài)水平分析；物質(zhì)流分析以測量經(jīng)濟系統(tǒng)中物質(zhì)資源量的流動來分析物質(zhì)資源的利用效率并反映產(chǎn)業(yè)生態(tài)狀況。相較于另外兩種方法，物質(zhì)流分析不考察價值流，偏重于生態(tài)性的考量，缺少了經(jīng)濟性的考量。同時，該方法需要投入產(chǎn)出的完整數(shù)據(jù)，而一般中微觀層面的經(jīng)濟體的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計不全而使之難以推廣應(yīng)用，目前主要用于宏觀層面研究。生態(tài)效率一詞包含了生態(tài)性和經(jīng)濟性兩大指標的運算，更能揭示生態(tài)產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)內(nèi)涵，多應(yīng)用于企業(yè)或行業(yè)層面的研究。兼顧本研究對象設(shè)為中觀產(chǎn)業(yè)層面的考慮，本文選擇生態(tài)效率變量進行評價。

生態(tài)效率通過經(jīng)濟價值量與環(huán)境壓力之比進行測度。經(jīng)濟價值量較容易確定，一般用工業(yè)增加值或工業(yè)產(chǎn)值來表征；然而，環(huán)境壓力涉及到多個指標的測算，包括水資源利用總量、建設(shè)用地總量、SO2年排放量、NO2年排放量、PM10年排放量、COD年排放量、氨氮年排放量等，需要通過這些指標的加權(quán)計算才能得出環(huán)境壓力值。問題在于如何合理有效地分配各指標的權(quán)重？已有文獻中采用的方法可以分為兩類。第一類較依賴主觀評判，包括單一環(huán)境影響指標下的生態(tài)效率測算和多個環(huán)境影響指標下的生態(tài)效率綜合測算。單一環(huán)境影響指標下的測算非常簡易，但是反映的信息量很零散，無法獲得總體效率的理解。綜合測算克服了這個缺陷，但難以客觀科學(xué)地反映真實效率狀況。近幾年來，國內(nèi)學(xué)者開始將生態(tài)效率細分為資源效率和環(huán)境效率兩個維度進行考察，并用兩者的平方根公式算得生態(tài)效率值。第二類是運用DEA模型進行相對效率的考量。此方法采用了模型依據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計自動對環(huán)境指標賦權(quán)的客觀方法，摒棄了主觀影響因素，相對較科學(xué)。

DEA采用數(shù)學(xué)規(guī)劃的思想，可以針對多投入和多產(chǎn)出指標在無需借助任何函數(shù)模型的基礎(chǔ)上運行。目前為止，基于DEA方法的模型一般可分為兩類：徑向模型與非徑向模型。徑向模型的主要特點體現(xiàn)在通過同比例縮小輸入指標值或放大輸出指標值來確定非DEA有效單元。而實際問題中各輸入指標對輸出指標的彈性存在差異，徑向模型得出的結(jié)果存在一定的偏差。相比之下，非徑向模型能夠克服這些缺陷，較好地辨別導(dǎo)致DEA相對無效的具體指標，因而此處選擇非徑向的SBM-DEA模型。此模型在傳統(tǒng)DEA模型基礎(chǔ)上，將松弛變量直接構(gòu)建于目標函數(shù)中，考慮了輸入變量和輸出變量不同的松弛性。同時，本文涉及的產(chǎn)出變量包括經(jīng)濟產(chǎn)出和污染產(chǎn)出。污染產(chǎn)出被視為非期望產(chǎn)出。傳統(tǒng)徑向模型對非期望產(chǎn)出不能直接區(qū)分體現(xiàn)。對含有非期望產(chǎn)出的評價問題，學(xué)者們往往采用兩種方法來變換處理。一種是將非期望產(chǎn)出變量作為投入變量進行測算；另一種是將非期望產(chǎn)出值取倒數(shù)作為輸出變量進行評價。而這些做法都不符合實際。SBM-DEA模型直接將產(chǎn)出變量分為期望產(chǎn)出變量和非期望產(chǎn)出變量進行分析，效果較佳。對于任意一個決策單元均含有三個向量：投入向量、期望產(chǎn)出向量和非期望產(chǎn)出向量。此模型具體數(shù)學(xué)規(guī)劃表達式如下：

式中：s-，sg，sb分別為投入變量、期望產(chǎn)出變量和非期望產(chǎn)出變量的松弛量；ρ*值是嚴格遞減的，同時滿足0≤ρ*≤1。當(dāng)ρ*=1，同時s-=0、sg=0、sb=0時，DMU有效；當(dāng)ρ*?1時，DMU非有效，可以依據(jù)松弛量進行改進優(yōu)化。由于此模型為非線性規(guī)劃模型，可依據(jù)Charnes-Cooper的轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型進而求解。

2　數(shù)據(jù)與指標說明

2.1數(shù)據(jù)說明

本文數(shù)據(jù)主要來自于《中國年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境年鑒》和《工業(yè)科技活動統(tǒng)計年鑒》。其中2015年的《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》尚未出版，出于數(shù)據(jù)的可獲得性和完整性，此處選擇工業(yè)類行業(yè)進行具體分析，并將時間節(jié)點選擇在2006—2014年間。按照國家統(tǒng)計局最新制定的《國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T 4757-2011）》標準，選擇屬于B類（采礦業(yè)）、C類（制造業(yè)）、D類（電力、熱力、燃氣及水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)）的細分工業(yè)行業(yè)為例，共36個行業(yè)（見表1）。其中B類中的開采輔助活動和其他采礦業(yè)、C類中的廢棄資源綜合利用業(yè)、金屬制品、機械和設(shè)備修理業(yè)，由于數(shù)據(jù)不全，予以剔除；橡膠制品業(yè)和塑料制品業(yè)在新標準中進行了合并，命名為橡膠和塑料制品業(yè)，該項數(shù)據(jù)由原先兩項的加總合并得來；新標準另將以往的交通運輸設(shè)備制造業(yè)拆分為汽車制造業(yè)和鐵路、船舶、航空航天及其他運輸設(shè)備制造業(yè)兩項，此處仍沿用交通運輸設(shè)備制造業(yè)進行統(tǒng)計。

表1　行業(yè)代碼及名稱

2.2指標說明

在采用DEA方法對行業(yè)生態(tài)效率評價的已有研究中，主要選擇了以下一些指標進行測算，見表2所示。

表2　行業(yè)生態(tài)效率的指標

依據(jù)WBSCD給出的生態(tài)效率的定義，兼顧數(shù)據(jù)的可獲得性，此處以工業(yè)增加值作為期望產(chǎn)出指標，以工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)廢氣排放總量、工業(yè)固體廢物排放總量作為非期望產(chǎn)出指標，以資本存量、從業(yè)人數(shù)、能源消費總量作為投入指標。其中，2008年以前的各行業(yè)工業(yè)增加值可直接從年鑒中查詢到，2008年以后的未公布，本文借鑒高越等的做法，在2007年工業(yè)增加值的基礎(chǔ)上，依據(jù)國家統(tǒng)計局網(wǎng)站公布的工業(yè)分行業(yè)增加值增長速度以及經(jīng)調(diào)整的工業(yè)品出廠價格指數(shù)，依次計算出2008—2014年各年的工業(yè)增加值，并通過固定資產(chǎn)價格指數(shù)（以2005年為基期，且2005年的固定資產(chǎn)價格指數(shù)定為100）進行剔除物價波動的因素。資本存量采用常用處理公式算得，計算公式如下：

式中：Kt為t期的資本存量；Kt-1為t-1期的資本存量；δt為t期的固定資產(chǎn)折舊率；It為t期的固定資產(chǎn)投資額。

固定資產(chǎn)投資項目按屬性可分為建筑類和設(shè)備類。此處折舊率的計算借鑒相關(guān)文獻的做法，將建筑類固定資產(chǎn)投資的折舊年限設(shè)為46年，設(shè)備類的設(shè)為19年；將建筑類和設(shè)備類的投資比例分別定為73.4%和26.6%，并依據(jù)國家規(guī)定的固定資產(chǎn)殘值率固定為5%，借助公式（3）得出λ建筑=0.063和λ設(shè)備=0.146，再以兩者的投資比例作為權(quán)重，加權(quán)平均后算得的全部固定資產(chǎn)投資的折舊率為0.085。

式中：dt為固定資產(chǎn)的相對效率；λ為折舊率；t為年數(shù)。

當(dāng)期的實際固定資產(chǎn)投資額以年鑒中的當(dāng)期固定資產(chǎn)投資總額除以上述固定資產(chǎn)價格指數(shù)平減后得到。基期2005年的資本存量來自于國研網(wǎng)文獻，2006—2014年的資本存量以公式（2）依次算得。

3　實證分析與結(jié)果

采用DEA-solver Pro 5.0軟件，選擇Undesirable Output（Bad output-c）模型對所選指標值進行測算，得到36個行業(yè)2005—2014年各年的ρ*值，限于篇幅此處僅列出了部分結(jié)果，見表3和表4所示。從全部行業(yè)的ρ*結(jié)果求得均值僅有0.09，每年僅有H9行業(yè)即煙草制品業(yè)達到了1，大部分其他行業(yè)遠低于1，可見當(dāng)前我國工業(yè)行業(yè)的生態(tài)效率尚處于較低的水平。圖1中顯示了9年36個行業(yè)的生態(tài)效率走勢，更直觀地反映了這一結(jié)論。

表3　2005—2014年H1-H8行業(yè)ρ*值

表4　2005—2014年H9-H16行業(yè)ρ*值

圖1　行業(yè)生態(tài)效率走勢圖

4　結(jié)論

在對比綜合評價、物流分析和生態(tài)效率三種主要評價模式的基礎(chǔ)上，本文選擇產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率作為衡量產(chǎn)業(yè)生態(tài)水平的變量。通過SBM-DEA模型，以工業(yè)增加值作為期望產(chǎn)出指標，工業(yè)廢水排放總量、工業(yè)廢氣排放總量、工業(yè)固體廢物排放總量作為非期望產(chǎn)出指標，資本存量、從業(yè)人數(shù)、能源消費總量作為投入指標。計算出的產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率值ρ*的結(jié)果顯示，2005—2014年間每一年僅有較少行業(yè)的ρ*值達到1，可見當(dāng)前我國工業(yè)行業(yè)的生態(tài)效率尚處于較低的水平。因而，如何進行產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)業(yè)生態(tài)水平將成為十三五期間亟須解決的重大問題。

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（責(zé)任編輯/浩天）

F062.9

A

1002-6487（2016）22-0057-03

國家社會科學(xué)基金資助項目（14BJY215）；江蘇省教育廳哲學(xué)社會科學(xué)項目（2014SJB741）

陳蘭（1982—），女，江蘇鹽城人，博士，講師，研究方向：技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型。