長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率評價

張如波+任勝鋼+蔡立燕??

內容提要：長江三角洲是我國經濟發(fā)展的重要地區(qū)之一，基于長江三角洲35個城市2010-2013年的工業(yè)數據，通過將工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分解為工業(yè)經濟、環(huán)境、能源三個子系統(tǒng)，采用網絡DEA模型對長江三角洲城市群的35個城市工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及三個子系統(tǒng)效率進行評價。研究結果顯示：就工業(yè)經濟子系統(tǒng)而言，工業(yè)經濟高效率城市出現(xiàn)密集，形成了以上海等城市為中心的“M”形分布；就環(huán)境子系統(tǒng)而言，環(huán)境高效率城市主要分布在以太湖為中心、長江沿岸及杭州灣沿線的地區(qū)；就能源子系統(tǒng)而言，以上海、蘇州等城市能源效率較高，其它城市能源效率較低且效率水平差異較??；就工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)而言，長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率呈現(xiàn)三階梯狀。

關鍵詞：工業(yè)生態(tài)效率；工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)網絡結構；網絡DEA；長江三角洲城市群

中圖分類號：F0615文獻標識碼：A文章編號：1001-148X（2017）06-0163-07

長江三角洲是我國經濟發(fā)展具有活力、開放程度較高、創(chuàng)新能力較強的地區(qū)之一，以上海為中心的城市群分布在我國“兩橫三縱”重點發(fā)展區(qū)和城市優(yōu)化開發(fā)區(qū)，該區(qū)域占國土面積2117萬平方公里，2014年地區(qū)總產值為1267萬億元，人口達15億人，分別占全國22%、185%、110%，加快提升長江三角洲城市群生態(tài)效率①，尤其是提升長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率顯得尤為重要。本文分析長江經濟帶的工業(yè)生態(tài)效率，旨在回答如下問題：（1）從能源-經濟-環(huán)境（3E）三個子系統(tǒng)分析當前長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率水平如何；（2）長江三角洲城市群的工業(yè)生態(tài)效率是否存在差異；（3）長江三角洲城市群的工業(yè)生態(tài)效率分布狀況。因此，本文采用網絡DEA測算和分析長江三角洲城市群2010-2013年間工業(yè)生態(tài)效率，采用收斂性分析長江經濟帶上中下游的工業(yè)生態(tài)效率差異，以期為長江經濟帶產業(yè)轉型升級和生態(tài)環(huán)境的改善提供決策參考。

一、模型構建、指標體系設計及數據處理

1972年“羅馬俱樂部”提出增長極限理論，學者們對能源、經濟、環(huán)境三個問題越來越關注，逐漸形成了以“能源-經濟”、“環(huán)境-經濟”二元系統(tǒng)為研究對象的理論體系。20世紀80年代可持續(xù)發(fā)展觀不斷完善，人們意識到將能源、環(huán)境、經濟納入一個整體去研究更加全面、深入及合理，國際能源研究及環(huán)保機構聯(lián)手構建了“能源-經濟-環(huán)境”（3E）系統(tǒng)框架，以分析三者之間發(fā)展規(guī)律與內在聯(lián)系[3]。其中，能源子系統(tǒng)為工業(yè)經濟子系統(tǒng)提供了生產要素、支撐了工業(yè)經濟發(fā)展，工業(yè)經濟發(fā)展也推動了能源需求增加；工業(yè)經濟發(fā)展在推動經濟增長的同時帶來了環(huán)境問題，環(huán)境的治理為工業(yè)經濟的發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境和資源的再次利用；能源消耗會給環(huán)境帶來負影響，環(huán)境治理也使得廢棄物再次利用成為資源。因此，整體的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是由工業(yè)經濟系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及環(huán)境系統(tǒng)三個子系統(tǒng)耦合而成，三個子系統(tǒng)之間相互關聯(lián)且存在很強的依賴關系。

（一）模型構建

本文將工業(yè)經濟、環(huán)境、能源三個子系統(tǒng)分別用S1、S2、S3表示（如圖1所示），三個子系統(tǒng)不僅有自己的外部投入（投入1、2、3）和產出（產出1、2、3），系統(tǒng)內部之間還存在輸入與輸出，用Linkij（i≠j；i，j=1、2、3）表示，此含義表示Si對Sj輸入，如Link12表示工業(yè)經濟子系統(tǒng)對環(huán)境子系統(tǒng)的輸入。

工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的n決策單元，其每個決策單元的三個子系統(tǒng)用Sp（p=1、2、3）表示，且k決策單位的Sp（p=1、2、3）子系統(tǒng)的外部輸入為xpk，k決策單元的Sp（p=1、2、3）子系統(tǒng)的外部輸出為ypk；k決策單位的子系統(tǒng)中，Si對Sj的輸入為g（i，j）k，Sj對Si的輸出為h（j，i）k，且i，j∈p。當i=j時，g（i，j）k=0，h（j，i）k=0。由此可以得出決策單位DMUk（k=1，2，…，n）的任意子系統(tǒng)Sp（p=1、2、3）的所有投入與產出可以表示為（xpk，∑ni=1[]i≠jg（i，j）k，ypk，∑ni=1[]i≠jh（j，i）k）。其中，xpk∈Rmp而mp是系統(tǒng)Sp的m個投入要素，ypk∈Rlp而lp是系統(tǒng)Sp的l個產出要素，且xpk，g（i，j）k，ypk，h（j，i）k0。

考慮到系統(tǒng)內部輸入輸出的平衡性，有：

∑3[SX（B]i=1[]i≠j∑3j=1ωijg（i，j）k=∑3j=1[]i≠j∑3i=1ψjih（j，i）k（1）

其中，ωij表示Si對Sj的輸入權重，ψji表示Sj對Si的輸出權重。此時，本文將每個決策單元DMUk的子系統(tǒng)Sp效率測算模型為：

Max gkp=ζpypk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jψjih（j，i）kξpxpk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jωijg（i，j）k

st ζpypk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jψjih（j，i）kξpxpk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jωijg（i，j）k1（k=1，2，…，n）（2）

ζp，ψji，ξp，ωij0（i，j，p=1，2，3）

令t=1ξpxpk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jωijgi，jk，υp=tζp，μji=tψji，φp=tξp，ηij=tωij。

其中，ξp表示k決策單元的Sp（p=1、2、3）子系統(tǒng)的外部輸入權重，ζp表示k決策單位的Sp（p=1、2、3）子系統(tǒng)的外部輸出權重，可將上述模型化簡為：

Max νpypk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jμjih（j，i）k

νpypk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jμjih（j，i）kφpxpk+∑3[SX（B]i=1[]i≠jηijg（i，j）k（k=1，2，…，n）（3）

νp，μji，φp，ηij0（i，j，p=1，2，3）

根據線性規(guī)劃對偶性質，可將模型化簡為：

Min θp=θ1p-θ2p

st ∑nk=1xpkλpkθpxp0

∑nk=1ypkλpkθpyp0

∑nk=1g（i，j）kλpkθpg（i，j）0，i，j=1，2，3

∑nk=1h（j，i）kλpkθph（j，i）0，i，j=1，2，3

λpk0，k=1，2，…，n（4）

以上為評價長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率系統(tǒng)三個子系統(tǒng)效率的CCR模型，長江三角洲城市的群工業(yè)系統(tǒng)效率可以通過對子系統(tǒng)效率加權得到[4]。根據程昀和楊印生（2013）[5]的矩陣型網絡DEA模型中提出的方法，可將各子系統(tǒng)外部投入占外部總投入作為權重，求出綜合系統(tǒng)的效率值。因此，本文子系統(tǒng)效率加權值為：

βp=xpk∑3p=1xpk且∑3p=1βp=1

長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)效率評價值模型可以表示為：

Min θ=∑3p=1βpθp

st ∑nk=1xpkλpkθpxp0

∑nk=1ypkλpkθpyp0

∑nk=1g（i，j）kλpkθpgi，j0，i，j=1，2，3

∑nk=1h（j，i）kλpkθphj，i0，i，j=1，2，3

λpk0，k=1，2，…n（5）

（二）指標體系設計

本文選取長江三角洲城市群35個城市作為研究對象，35個城市主要為江蘇、浙江、安徽三省的城市（如表1所示）。樣本跨度時間為2010-2013年，結合目前對工業(yè)生態(tài)效率的研究及長江三角洲城市群經濟帶實際情況，本文選取16個指標構建長江三角洲城市群工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，效率測算的網絡結構如圖2所示，工業(yè)生態(tài)效率評價指標體系如表2所示，其中，工業(yè)能耗量、固廢綜合利用量和工業(yè)研發(fā)投入考察工業(yè)綠色化水平，工業(yè)資本和工業(yè)勞動力投入考察經濟推動能力；產出指標工業(yè)總產值考察工業(yè)效益，工業(yè)三廢考察工業(yè)產出負效益，工業(yè)主營業(yè)務成本考察工業(yè)間接負效益。環(huán)境治理投入費用、碳排放量、工業(yè)三廢排放量反映了流入工業(yè)經濟子系統(tǒng)的環(huán)境污染物，產出指標則為工業(yè)廢水排放達標量、工業(yè)SO2排放達標量、空氣質量狀況、工業(yè)固廢利用率、工業(yè)固體綜合利用量，反映了環(huán)境治理能力及治理效果。為了考察區(qū)域能源系統(tǒng)效率，在投入指標方面選取能源工業(yè)資本投入、工業(yè)主營業(yè)務成本、工業(yè)固廢利用率，主要衡量區(qū)域內能源生產和利用水平；在產出指標方面選取工業(yè)能源消耗量、碳排放、工業(yè)能源消耗指標來衡量。

長江經濟帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)耦合形成，本文選取的16個指標數據來源于《中國區(qū)域經濟統(tǒng)計年鑒2010-2014年》《中國科技統(tǒng)計年鑒2010-2014年》《中國統(tǒng)計年鑒2010-2014》《中國能源統(tǒng)計年鑒2010-2014年》、各城市的《統(tǒng)計年鑒2010-2014》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒2010-2014年》。其中，“工業(yè)三廢排放量”指標參照王恩旭和武春友[6]利用熵值法將35個城市的工業(yè)固體廢棄物排放量、工業(yè)SO2排放量、工業(yè)廢水排放量三個指標綜合為1個排放指標數，碳排放量數據采用的是間接數據，可利用能源消耗量與CO2排放因子計算碳排放量，即：

C=∑18j=1Ejfj（j=1，2，…，18）（6）

其中，C為工業(yè)部門能源消耗產生的CO2排放總量，j表示《中國能源統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計的18種能源形式，Ej為第j種能源轉化成標準煤之后的消耗量，fj表示第j種能源的CO2排放因子。

二、長江三角洲城市群評價結果分析

（一）工業(yè)經濟子系統(tǒng)評價結果分析

從表3看長江三角洲城市群，35個城市工業(yè)經濟效率整體上呈增長趨勢，其中上海、蘇州、無錫、杭州工業(yè)經濟效率水平較高，其效率值均高于088。長江三角洲城市群城市的工業(yè)經濟效率呈現(xiàn)明顯集聚，工業(yè)經濟高效率城市主要沿長江、杭州灣及海岸線分布：一是從南京沿長江至上海，其中鎮(zhèn)江、揚州、常州、無錫、蘇州等城市工業(yè)經濟效率相對較高；二是沿杭州灣，上海、嘉興、杭州、寧波城市工業(yè)效率相對較高；三是沿海岸線，寧波、臺州、溫州城市工業(yè)效率水平較高。它們以南京、上海、杭州、寧波、溫州為中心，形成了“M”形的工業(yè)高效率城市密集區(qū)。區(qū)域內城市工業(yè)經濟效率較低，主要集中在“M”形外側和內側工業(yè)經濟低效率密集區(qū)，其中外側指以南京至上海沿線以北城市，南通、鹽城、淮安、宿遷、蚌埠、淮南地區(qū)，內側主要指金華、衢州、銅陵等地區(qū)。

（二）環(huán)境子系統(tǒng)評價結果分析

從表4看長江三角洲城市群，35個城市環(huán)境子系統(tǒng)效率整體上呈增長趨勢，其中上海、蘇州、杭州、無錫環(huán)境子系統(tǒng)效率水平較高，其效率值高均于088。

在長江三角洲城市群中，環(huán)境子系統(tǒng)效率水平較高城市，主要分布在長江三角洲城市群東部，重點集中在以太湖為中心、長江沿岸及杭州灣沿線的地區(qū)：一是以太湖為中心，無錫、蘇州等城市；二是沿長江岸，南京、揚州、鎮(zhèn)江、上海等城市；三是杭州灣沿岸，杭州、寧波等城市環(huán)境效率水平較高。區(qū)域內環(huán)境效率水平較低的城市，主要集中在區(qū)域北部及西部，以江蘇蘇北地區(qū)及安徽省城市最多。一是區(qū)域北部地區(qū)，以江蘇蘇北為主，鹽城、淮安、宿遷等城市；二是區(qū)域西部地區(qū)，以安徽省為主，銅陵、滁州、池州、宣稱、麗水等城市。

（三）能源子系統(tǒng)評價結果分析

從表5看長江三角洲城市群，35個城市能源子系統(tǒng)效率整體上呈增長趨勢，其中上海、杭州、蘇州、寧波、徐州能源子系統(tǒng)環(huán)境效率水平較高，其效率值均高于088。在長江三角洲城市群，上海、南京、徐州、蘇州、杭州、寧波城市能源效率水平較高，除去上海、南京等能源效率較高城市，主要表現(xiàn)為江蘇、浙江區(qū)域內城市能源效率差異較小，安徽省內城市能源效率水平存在明顯差異。其一，江蘇、浙江兩省城市能源效率水平相當，無錫、常州、連云港、溫州、臺州等能源效率水平相當；其二，安徽省城市能源效率水平差異較大，合肥、馬鞍山能源效率水平較高，蕪湖、銅陵、池州等城市效率水平次之，安慶、滁州、六安最差。

（四）工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)評價結果分析

從表6看長江三角洲城市群，35個城市工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)效率整體上呈增長趨勢，其中上海、蘇州、無錫、杭州工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)效率水平較高，其效率值均高于088。

在長江三角洲城市群，以上海、南京、無錫、蘇州、杭州及寧波工業(yè)生態(tài)效率水平較高，工業(yè)生態(tài)效率呈三階梯狀：第一階梯內城市工業(yè)生態(tài)效率水平較高，包括上海、南京、無錫、蘇州、杭州等城市，其效率值均大于08；第二階梯內城市工業(yè)生態(tài)效率水平次之，包括南通、鎮(zhèn)江、紹興、衢州等城市，其效率值小于08且大于07；第三階梯內城市工業(yè)生態(tài)效率水平最低，包括宣城、池州、六安、安慶等城市，其效率值小于等于07且大于06。主要第一階梯內城市（如上海等城市），由于地理位置優(yōu)越，易于引進國外資本、技術及先進管理模式，其工業(yè)生產過程中資源消耗與環(huán)境污染排放較少；第二階梯的城市（如南通等城市），由于受上海、杭州等城市輻射影響，工業(yè)先進技術引入相對較容易，同時承接第一階梯城市工業(yè)產業(yè)，相對第一階梯城市工業(yè)生態(tài)效率水平較低；第三階梯城市（如宣城等城市），相對第一、第二階梯城市，由于地方保護主義阻隔了生產要素與先進技術跨區(qū)域轉移，同時工業(yè)經濟增長付出巨大的環(huán)境及資源代價。

三、政策建議

對于工業(yè)經濟子系統(tǒng)而言，工業(yè)經濟效率較高的城市主要分布在以南京、上海、杭州、寧波、合肥、蘇州為中心的“M”形區(qū)域。為了提高區(qū)域城市工業(yè)經濟效率，要加快促進南京城市圈、合肥城市圈、杭州城市圈的融合發(fā)展；實施創(chuàng)新驅動，立足現(xiàn)有創(chuàng)新及科技資源，打造工業(yè)經濟新支撐、促進工業(yè)經濟轉型升級。對于能源子系統(tǒng)而言，全面推進煤炭清潔利用，對上海、江蘇、浙江新建項目禁止配套建設自備燃煤站；煤耗項目實行煤炭減量替代，禁止審批新建燃煤發(fā)電項目；加快工業(yè)企業(yè)燃煤設施天然氣替代步伐，重點加快完成燃煤鍋爐、工業(yè)窯爐的天然氣替代改造任務；推動工業(yè)產業(yè)結構優(yōu)化布局，提高區(qū)域產能落后淘汰標準。對于環(huán)境子系統(tǒng)而言，推動工業(yè)園區(qū)循環(huán)化和生態(tài)化。以國家級工業(yè)園區(qū)為重點，推進工業(yè)循環(huán)化改造及生態(tài)化發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)固廢綜合利用、能源梯級高效利用和污染物集中處理；嚴格控制高耗能、高排放行業(yè)發(fā)展，嚴格執(zhí)行排放標準；深入推進工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造和生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)建設；培育生態(tài)文化，引導綠色消費，鼓勵低碳出行，倡導簡約適度、綠色低碳、文明節(jié)約的生活方式。

注釋：

①1992年世界可持續(xù)發(fā)展商業(yè)委員會（WBCSD）對生態(tài)效率的概念進行了描述：提供滿足人類和提高生活質量的競爭性的商品和服務，且將整個生命周期的生態(tài)影響與資源強度逐漸降低至與地球承載能力相當的水平[1]，經濟合作與發(fā)展組織（OECD）認為生態(tài)效率是經濟活動單位生產的產品及服務價值與其生產產品及服務過程中所附帶的環(huán)境壓力總和之比[2]。

參考文獻：

[1]WBCSD. Eco-efficiency： Creating more value with Less Impact. Geneva： Word Business Council for Sustainable Development， 2000： 5-36.

[2]OECD Eco-efficiency. Paris： Organization for Economic Cooperation and Development， 1998： 7-11.

[3]范鳳巖， 雷涯鄰. 能源、經濟和環(huán)境（3E）系統(tǒng)研究綜述[J].生態(tài)經濟， 2013（12）：42-48.

[4]Kao C. Efficiency Measurement for Parallel Production Systems[J].European Journal of Operational Research， 2009，196：1107-1112.

[5]程昀， 楊印生. 矩陣型網絡DEA模型及其實證檢驗[J].中國管理科學， 2013， 21（5）：103-109.

[6]王恩旭，武春友.基于超效率DEA模型的中國省際生態(tài)效率時空差異研究[J].管理學報， 2011，8（3）：443-450.

Industrial Eco-efficiency Evaluation for Urban Agglomeration in the Yangtze

River Delta

ZHANG Ru-bo，REN Sheng-gang，CAI Li-yan

（Business School of Central South University， Changsha 410083， China）

Abstract：The Yangtze River Delta is one of the important regions with economic development. Based on the industrial data of 35 cities from 2010 to 2013 and by decomposing industrial ecosystem into industrial economy， environment， energy three subsystems， the paper evaluates the efficiency of 35 urban industrial ecosystems and three subsystems by use of network DEA model. The results show that， in the case of industrial economic subsystems， the industrial economy is highly efficient area forming “M”，which is centered on Shanghai and other cities； in terms of environmental subsystems， the cities with high environment efficiency are centered on Taihu， along the Yangtze River and Hangzhou Bay area； in terms of energy subsystems， Shanghai， Suzhou and other cities have high energy efficiency， energy efficiency of other cities is low and the difference of efficiency level is small； in terms of industrial ecosystem， industrial eco-efficiency of urban agglomeration in the Yangtze River Delta shows three steps.

Key words：industrial eco-efficiency； industrial eco-system network architecture； network DEA； urban agglomeration in the Yangtze River Delta

（責任編輯：關立新）