劉金萍

(淮安市淮陰區(qū)王營鎮(zhèn)財(cái)政所，江蘇淮安 223300)

0 引言

近年來，二氧化碳排放引起國際社會的高度重視。盡管二氧化碳是大氣的重要成分，而且在自然界二氧化碳保證了綠色植物進(jìn)行光合作用和海洋浮游植物呼吸的需要，但它是引起溫室效應(yīng)的主要成分。因此，減少二氧化碳等溫室氣體排放是全球共同的責(zé)任。1992年，聯(lián)合國通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，《公約》的目標(biāo)是“將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險(xiǎn)的人為干擾的水平上”，同時明確規(guī)定發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家之間負(fù)有“共同但有區(qū)別的責(zé)任”。1997年，公約第三次締約方會議在日本京都舉行，并制定了《京都議定書》?！毒┒甲h定書》簽署目的在于要求發(fā)達(dá)國家減少和控制溫室氣體排放至少比1990年水平下降5%。中國作為發(fā)展中國家在《京都議定書》框架下盡管沒有減排任務(wù)，但作為一個負(fù)責(zé)任的大國提出中國自己減排目標(biāo)，即爭取到2020年實(shí)現(xiàn)單位GDP的二氧化碳排放量比2005年水平下降40% ～45%的目標(biāo)。然而，我國正處于工業(yè)化時期，化石能源需求將會不斷增加，同時我國又是發(fā)展中國家，擺脫貧困，提高收入水平仍是一項(xiàng)歷史使命。所以，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時又要達(dá)到碳減排行動目標(biāo)是一對矛盾，而解決這一矛盾的關(guān)鍵是提高能源和原材料的使用效率。

事實(shí)上，二氧化碳排放主要由化石能源、原材料消耗和經(jīng)濟(jì)活動所決定，其中我國工業(yè)能源消耗占總能源消耗80%以上。為了分析在碳排放約束條件下能源和原材料使用效率，我們必須使用新的方法。傳統(tǒng)有關(guān)生產(chǎn)效率測度僅考慮市場性的合意的產(chǎn)出，沒有考慮生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的非市場性非合意的產(chǎn)出，例如CO2的排放。這主要是由于研究者無法得到非合意產(chǎn)出的價格信息，傳統(tǒng)生產(chǎn)率的測度方法使得生產(chǎn)率增長的測算出現(xiàn)了偏差。為了分析在碳排放約束條件下能源和原材料消耗的生產(chǎn)率的變化，我們采用非參數(shù)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，這種方法僅需要投入、產(chǎn)出和污染排放的數(shù)據(jù)可以估計(jì)方向性距離函數(shù)，這個函數(shù)主要用來測量全要素生產(chǎn)率的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)，這個指數(shù)同時考慮了合意產(chǎn)出的提高和非合意產(chǎn)出的減少。它已被廣泛地使用在工業(yè)部門(Fare et al.2001)、地區(qū)(Hailu，et al.2001)和國家(Lindenberg，2004Domazlick and Weber， 2004;Yoruk and Zaim， 2005;Kumar，2009)。

本文的目的是運(yùn)用我國投入產(chǎn)出表的相關(guān)數(shù)據(jù)評價我國工業(yè)環(huán)境績效，并對我國工業(yè)行業(yè)在碳排放約束條件下和傳統(tǒng)的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)進(jìn)行對比，分析Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)變化的原因。

1 研究方法

傳統(tǒng)測量TFP的方法通常忽略非合意的產(chǎn)出，但是Farr.ed al.(2001)認(rèn)為忽略非合意產(chǎn)出來評估全要素生產(chǎn)率是不準(zhǔn)確的。由Caves et al.(1982)提出的 Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)被 Farr.ed al.(1994)更進(jìn)一步發(fā)展了，他們使用 Shepherd’s距離函數(shù)和非參數(shù)線性規(guī)劃方法來測量OCED生產(chǎn)率的變化。Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)對于我們研究有許多優(yōu)點(diǎn)，它是一個全要素生產(chǎn)率指數(shù)，可以分解成效率變化指數(shù)和技術(shù)變化指數(shù)，既能夠反映環(huán)境規(guī)制條件下靜態(tài)效率又能夠反映動態(tài)效率。

但是，值得注意的是合意的產(chǎn)出伴隨著非合意的產(chǎn)出。將非合意產(chǎn)出納入到傳統(tǒng)Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)會產(chǎn)生一些問題。在計(jì)算包含非合意產(chǎn)出Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)時，假如合意產(chǎn)出增加，那么非合意產(chǎn)出也隨之增加(Farere和Grosskopf，2000)，這時依靠傳統(tǒng)距離函數(shù)的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)便無法計(jì)算全要素生產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果會發(fā)生偏差。因此，我們必須使用方向距離函數(shù)，這種方法能夠分拆成合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出，并且能夠增加合意的產(chǎn)出，同時減少非合意的產(chǎn)出。本文應(yīng)用以方向距離函數(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)，這個方法不僅具有方向距離函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時避開Malmquist-Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)需要投入或者產(chǎn)出徑向的缺點(diǎn)。

1.1 生產(chǎn)集

假設(shè)每一個產(chǎn)業(yè)使用N種投入x=(x1，x2，…，xN)∈得到M種合意產(chǎn)出y=(y1，y2，…，yM)∈，以及I種非合意產(chǎn)出b=(b1，b2，…，bt)∈，用P(x)表示生產(chǎn)可行性集:

我們假設(shè)生產(chǎn)可行性集是一個閉集和有界集，合意的產(chǎn)出和投入是自由處置的。我們有三個假設(shè):

假設(shè)1:如果(y，b)及0≤θ≤1，則(θy，θb)∈P(x)。

假設(shè)1叫做產(chǎn)出弱可處置性假定，即合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出同比例減少，這個假定意味著，若要減少非合意產(chǎn)出就必須減少合意產(chǎn)出，表明為了減少產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放，就將一定比例的合意產(chǎn)出。

假設(shè)2:如果(y，b)∈P(x)及b=0，則y=0。

假設(shè)2叫做零結(jié)合假定，這個假定意味著一個國家如果沒有非合意產(chǎn)出，就沒有合意產(chǎn)出，或者說，有合意產(chǎn)出就一定有非合意產(chǎn)出，這個零結(jié)合假定是Shepherd和Fatere(1974)提出。

假設(shè)3:如果(y，b)∈ P(x)及 y＇≤ y，則(y＇，b)∈P(x)。

這個假定意味著，合意的產(chǎn)出在沒有減少非合意的情況下可以較少，合意的產(chǎn)出和投入是自由處置的和具有強(qiáng)可處置性。

假定合意的產(chǎn)出與非合意是零結(jié)合和產(chǎn)出弱可處置，在滿足假定條件下，F(xiàn)are et al(1994)構(gòu)建如下DEA模型:

模型中t表示時期，K表示地區(qū)，z＇k表示每一個橫截面觀察值的權(quán)重，非負(fù)的權(quán)重變量表示生產(chǎn)技術(shù)是規(guī)模報(bào)酬不變的。在模型中，合意產(chǎn)出和投入變量的不等式約束意味著合意產(chǎn)出和投入是自由可處置的。加上非合意產(chǎn)出的等式約束后，則表示合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出是聯(lián)合起來是弱可處置的。此外，為了表示產(chǎn)出的相互獨(dú)立，需要對DEA模型強(qiáng)調(diào)下面兩個條件:

這兩個條件分別表示每一種非合意產(chǎn)出至少有一個國家或地區(qū)生產(chǎn)、每一個國家或地區(qū)至少生產(chǎn)一種非合意產(chǎn)出。

盡管技術(shù)的構(gòu)造有利于概念的解釋，但是卻無助于計(jì)算，為了計(jì)算碳排放管制下的全要素生產(chǎn)率，下面我們介紹方向性距離函數(shù)。

1.2 方向性距離函數(shù)

就像上文所提及，方向性距離函數(shù)主要目的是增加合意的產(chǎn)出，同時減少非合意的產(chǎn)出。方向性距離函數(shù)可以用下式表述:

這里g是產(chǎn)出擴(kuò)張的方向向量。按照Chung et al(1997)，方向g=(y，-b)表示合意的產(chǎn)出增加，非合意的產(chǎn)出將會減少。傳統(tǒng)的距離函數(shù)和方向距離函數(shù)的區(qū)別可以用圖1表示。

在傳統(tǒng)距離函數(shù)中，A點(diǎn)向前沿面C點(diǎn)移動時，合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出同時增加，而在方向性距離函數(shù)中，A點(diǎn)向前沿面B點(diǎn)移動時，合意產(chǎn)出在增加而非合意產(chǎn)出在減少。在B點(diǎn)產(chǎn)出向量是(yt+ β*gy，bt- β*gb)，在這里β*gy已加到合意的產(chǎn)出，而在非合意產(chǎn)出減去β*gy。

圖1 傳統(tǒng)產(chǎn)出距離函數(shù)和方向距離函數(shù)

1.3 Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)(LPI)

LPI指數(shù)可以表示為:

Chambers et al.(1996)把LPI分解成效率變化指數(shù)(LEFFCH)和技術(shù)變化指數(shù)(LTECHCH)，，這兩個指數(shù)之和即為LPI指數(shù)。即:

1.4 DDF 的計(jì)算

假如要計(jì)算任意相鄰兩階段方向距離函數(shù)和LPI指數(shù)，就要計(jì)算四個不同的距離函數(shù)，它們分別 是(xt，yt，bt;yt， - bt);D0t+1(xt+1，yt+1，bt+1;yt+1，- bt+1);D0t(xt+1，yt+1，bt+1;yt+1， - bt+1);(xt，yt，bt;yt，-bt)。以上四個方向距離函數(shù)分別用以下四個DEA模型來計(jì)算:

2 數(shù)據(jù)來源與說明

按照上述理論方法，我們需要中國工業(yè)內(nèi)部各個行業(yè)1992年～2007年的合意產(chǎn)出、非合意產(chǎn)出和投入數(shù)。所需要的數(shù)據(jù)均來自1992、1997、2002、2007年中國投入產(chǎn)出表和中國能源年鑒，經(jīng)過計(jì)算得到。首先，把1992年～2007年投入產(chǎn)出表轉(zhuǎn)換為可比價的投入產(chǎn)出表。各個行業(yè)總產(chǎn)出為合意產(chǎn)出;非合意產(chǎn)出為各個行業(yè)二氧化碳的排放;二氧化碳的測算是根據(jù)中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒工業(yè)各行業(yè)消耗各種能源分別乘以二氧化碳排放系數(shù)綜合而來;投入分別為中間原材料和能源投入以及勞動力報(bào)酬。

表1描述了1992年～2007年期間二氧化碳排放和能源原材料消耗增長情況。從時間段來看，二氧化碳排放在2002年～2007年期間總體增長幅度較大，在這期間增長幅度最大的是電子及通訊設(shè)備制造業(yè)，增長幅度達(dá)到149.51%，其次是金屬冶煉及壓延加工業(yè)，增長139.58%，最低的是其他工業(yè)，增長僅為0.64%;在1992年～1997年期間二氧化碳排放增長幅度最小，而在1997年～ 2002年期間在不同行業(yè)波動較大，增長最高的金屬冶煉及壓延加工業(yè)，達(dá)到233.51%，而最低的是食品制造業(yè)，其二氧化碳排放下降幅度達(dá)到28.43%。從行業(yè)來看，二氧化碳排放增長幅度較大的是金屬冶煉及壓延加工業(yè)、電子及通信設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)，增長幅度較小的行業(yè)有石油和天然氣開采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、造紙及文教用品制造業(yè)等行業(yè)。能源與原材料消耗增長幅度最大的是在2002年～2007年期間，每個行業(yè)增長幅度均超過100%，在這期間增長幅度最大的是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)，增長幅度達(dá)到271.99%，其他兩個時間段增長幅度在行業(yè)間差異較大，增長最高的是電子及通信設(shè)備制造業(yè)，達(dá)到150%，最低的是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)，下降34%。

表1 二氧化碳排放、能源原材料投入增長率的變化

3 模擬結(jié)果

影響二氧化碳排放的因素主要有技術(shù)進(jìn)步、能源和原材料使用效率和經(jīng)濟(jì)增長。技術(shù)進(jìn)步能夠直接減少排放或者通過增加合意的產(chǎn)出對非合意產(chǎn)出比率間接較少二氧化碳排放。一般來說，在沒有技術(shù)進(jìn)步的情況下，經(jīng)濟(jì)增長會導(dǎo)致合意的產(chǎn)出和非合意的產(chǎn)出增加。相反，在經(jīng)濟(jì)下滑情況下，合意的產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出均在下降。表2估算了在碳排放約束和傳統(tǒng)的兩種情況下，1992年～2007年期間工業(yè)各個行業(yè)的LPI指數(shù)的結(jié)果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在碳排放約束條件下，LPI指數(shù)在工業(yè)行業(yè)間差異較大，LPI指數(shù)增長最高的是其他工業(yè)達(dá)到6%，有三個行業(yè)LPI指數(shù)下降，分別是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)和金屬制品業(yè)，其中下降幅度最大的是金屬制品業(yè)，下降1.48%。如果不考慮二氧化碳排放的情況下，LPI指數(shù)增長最高的是縫紉及皮革制品業(yè)，增長幅度達(dá)到7.75%，有四個行業(yè)LPI指數(shù)下降，分別是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)和電氣機(jī)械及器材制造業(yè)，其中下降幅度最大的是金屬冶煉及壓延加工業(yè)，達(dá)到4.3%。在結(jié)果中還可以發(fā)現(xiàn)，在二十一個行業(yè)樣本中，有十一個行業(yè)考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)高于沒考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)，有十個行業(yè)低于沒考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)。

在分析碳排放約束下生產(chǎn)率變化原因時，我們把LPI分解成技術(shù)效率變化(LEFFCH)和技術(shù)變化(LTECHCH)。結(jié)果見表2。技術(shù)效率變化(LEFFCH)主要是在二氧化碳排放最小時工業(yè)技術(shù)擴(kuò)散，這是由于使用較少的原材料，降低了燃料和能源利用、技術(shù)的改進(jìn)以及管理和組織的結(jié)果。而技術(shù)變化(LTECHCH)主要是指使用創(chuàng)新的生產(chǎn)方法和吸收新技術(shù)，從而使生產(chǎn)前沿面外移。從表2的結(jié)果可知，在二十一個行業(yè)中，在考慮二氧化碳排放情況下，技術(shù)效率和技術(shù)進(jìn)步均有改善的行業(yè)有九個，分別是煤炭采選業(yè)、石油和天然氣開采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、其他非金屬礦采選業(yè)、石油加工業(yè)、煉焦、煤制品業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬制品業(yè)和電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。技術(shù)效率沒有變化，而存在技術(shù)進(jìn)步的行業(yè)有四個，分別是食品制造業(yè)、縫紉及皮革制品業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)和儀器儀表及計(jì)量器具制造業(yè)。有一個行業(yè)技術(shù)效率沒有變化，而存在技術(shù)退步，這個行業(yè)是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)。有四個行業(yè)技術(shù)效率下降，而存在技術(shù)進(jìn)步，這些行業(yè)分別是紡織業(yè)、機(jī)械工業(yè)、電子及通信設(shè)備制造業(yè)和其他工業(yè)。技術(shù)效率和技術(shù)進(jìn)步均在惡化的行業(yè)是金屬冶煉及壓延加工業(yè)。

表2 1992年～2007年我國工業(yè)各行業(yè)效率分解

4 結(jié)論和政策建議

本文比較了在考慮二氧化碳排放和不考慮二氧化碳排放兩種情況下，我國工業(yè)部門生產(chǎn)率增長，使用綜合的方法把LPI分解成技術(shù)效率和技術(shù)進(jìn)步增長來分析當(dāng)二氧化碳排放達(dá)到最小時，全要素生產(chǎn)率增長。在1992年～2007年期間對二十一個工業(yè)行業(yè)使用非參數(shù)方向函數(shù)計(jì)算LPI，分析表明二十一個行業(yè)中有十一個行業(yè)考慮碳排放時LPI高于傳統(tǒng)的LPI。研究發(fā)現(xiàn)，TFP的增長主要來源于技術(shù)創(chuàng)新，而不是效率的改進(jìn)。結(jié)果表明，幾乎所有的能源密集和原材料密集型的行業(yè)，不包括金屬制品制造，具有更高效率和LPI指數(shù)。當(dāng)考慮碳排放時，能源密集和原材料密集型的行業(yè)的全要素生產(chǎn)率主要是由于技術(shù)變革。

上述結(jié)論對于制定工業(yè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)政策具有深刻的意義。首先運(yùn)用碳排放約束下全要素生產(chǎn)率有效評估工業(yè)部門二氧化碳排放績效，為工業(yè)部門建立節(jié)能減排監(jiān)控體系提供依據(jù);其次，研究表明，工業(yè)行業(yè)全要素生產(chǎn)率增長主要依靠技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)效率有待于改進(jìn)，說明在實(shí)施節(jié)能減排過程中，不僅僅需要在節(jié)能減排“硬”技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新、引進(jìn)和吸收新技術(shù)，同時還需要提高管理水平和制度創(chuàng)新;最后，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是降低原材料、能源部門的能源強(qiáng)度，提高能源消費(fèi)效率。

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