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 經(jīng)濟與管理學院，合肥 230051)

摘要：以華東六省資源型城市為樣本，利用SBM模型測算包含環(huán)境污染產(chǎn)出的27個資源型城市能源效率，并與傳統(tǒng)DEA模型測算結果進行比較。結果表明，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)約能源與保護環(huán)境。

關鍵詞：能源效率；數(shù)據(jù)包絡分析；資源型城市；比較研究

一、前言

2013年12月，國務院印發(fā)《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》，首次界定我國262個城市，提出資源型城市應該要“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內生產(chǎn)總值能源消耗及主要污染物排放的約束性指標[1]。因此測算資源型城市能源效率時考慮環(huán)境污染因素，對于這些城市的可持續(xù)性發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

近年來，隨著環(huán)境的惡化與資源的枯竭，能源效率成為學者們研究的熱點。截至2014年3月，中國知網(wǎng)文獻中包含“能源效率”的文章共866篇，其中以數(shù)據(jù)包絡分析進行效率評價的有230篇，這些文獻論證了基于投入產(chǎn)出模型的數(shù)據(jù)包絡分析方法是對能源效率評價較為有效的方法，但在能源效率產(chǎn)出指標的選擇上存在兩種不同的觀點。李國璋、張愛菊等學者將國內生產(chǎn)總值作為能源效率產(chǎn)出指標[2-5]，魏楚、袁曉玲等學者則認為能源等投入除了會促進經(jīng)濟增長外，還會帶來環(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[6-8]。本文認為將環(huán)境因素納入能源效率評價指標有利于區(qū)域可持續(xù)性發(fā)展。

資源型城市是近年來學者們關注的熱點之一，研究的文章較多。在中國知網(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，表明學者們對資源型城市的研究更多關注與資源型城市轉型相關的問題，對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)包絡分析方法中傳統(tǒng)模型對內蒙古地級資源型城市低碳經(jīng)濟效率進行了測算[9]，高志剛利用同樣的模型對克拉瑪依市能源效率進行了測算[10]，這些研究均未將環(huán)境污染因素考慮進能源效率的測量指標之中?；诖?，本文在考慮環(huán)境污染的前提下，以華東地區(qū)六省27個地級資源型城市為研究樣本，對資源型城市的能源效率及其差異性進行研究。

二、研究方法

正如前文所述，眾多研究已證明數(shù)據(jù)包絡分析是有效的評價能源效率的方法。該方法是由Charnes等人在1978 年提出的針對多投入多產(chǎn)出決策單元的綜合性評價方法[11]。傳統(tǒng)的DEA模型在評價效率時要求在規(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。但當生產(chǎn)過程中存在一些不好的產(chǎn)出(非期望產(chǎn)出)時，傳統(tǒng)的DEA的C2R模型和C2GS2模型不能很好地進行效率評價。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)出的效率評價問題[12-13]。本文在考慮環(huán)境制約的能源效率時，也存在非期望產(chǎn)出，因此利用SBM模型對各資源型城市的能源效率進行測算。其基本思想如下：

假設一個系統(tǒng)中有n個決策單元，并且每一決策單元都有三個向量：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。當規(guī)模報酬不發(fā)生改變時，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代表各個變量的權重，目標函數(shù)ρ*滿足條件0≤ρ*≤1，且對于s-，sg，sb是嚴格遞減的。目標函數(shù)ρ*的分子和分母分別代表了決策單元實際投入、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，必須同時滿足p*=1，s-=0，sg=0，sb=0。

三、指標選取和分析過程

(一)樣本和指標

本文以華東六省27個地級資源型城市為研究樣本，包括16個成熟型資源型城市、6個衰退型資源型城市和5個再生型資源型城市[1]。假設這些資源型城市在生產(chǎn)中需要投入資本、勞動和能源三種因素，產(chǎn)出期望的經(jīng)濟增長以及非期望的環(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)作為勞動投入x2，選取能源消費總量(噸標準煤)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)的權威性、可得性以及及時性，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)計年鑒，各城市2013年統(tǒng)計年鑒等權威統(tǒng)計資料，并作相應統(tǒng)計處理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行比較，本文采用DEA-SOLVER Pro5軟件，首先運用C2R模型測算華東六省各資源型城市綜合效率，然后運用SBM模型對環(huán)境約束下能源效率重新進行測算，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 模型測算的指標值不包括y2，y3，y4，y54個非期望產(chǎn)出指標。表1為兩種模型測算的華東六省資源型城市能源效率及變動值。

為進一步了解導致華東六省資源型城市效率損失的主要因素，對能源效率非有效的資源型城市各指標冗余率和冗余值進行測算(因篇幅限制，表略)。

表1　華東六省資源型城市2012年能源效率對比表

四、結果分析與討論

(一)總體分析

表1顯示，華東六省27個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個地級資源型城市的安徽省，說明該省資源型城市沒有實現(xiàn)經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的協(xié)調發(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個地級資源型城市的山東省，說明山東省資源型城市能源效率對環(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3個城市兩種模型下均為效率有效外，湖州、亳州、龍巖3個城市在考慮環(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變?yōu)樾视行?，說明這些城市在利用能源發(fā)展經(jīng)濟的同時能夠較好地關注環(huán)境污染。另有20個資源型城市能源效率值在考慮環(huán)境因素后有所下降，變動值最大的前3個城市集中在山東省，分別是淄博、棗莊和濟寧，表明這些城市經(jīng)濟增長過程中對于環(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，變動幅度最大，說明衰退型城市相對于另外兩種類型資源型城市來說，對于能源消費的非期望產(chǎn)出更為敏感，衰退型資源型城市不僅能源投入的經(jīng)濟產(chǎn)出壓力較大，同時環(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)出指標中的工業(yè)煙塵排放、工業(yè)固體廢棄物以及投入指標中的勞動力。在21個非效率有效的資源型城市中，有18個城市工業(yè)煙塵排放冗余率高達80%以上，10個城市工業(yè)固體廢棄物冗余率超過80%，5個城市勞動力投入冗余率超過80%。這一結果表明，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，當務之急要注重對環(huán)境污染的預防與治理。通過計算，可以看到考慮環(huán)境因素后無效率城市在環(huán)境方面應該要減少的排放量(表略)。三明、淮南、濟寧3個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價指標，以期更客觀地對其進行測度。將這些環(huán)境污染因素作為非期望產(chǎn)出指標考慮后，利用在處理非期望產(chǎn)出方面較為有效的SBM模型，對華東六省共27個資源型城市能源效率進行了測算。同時，為了分析環(huán)境污染因素對能源效率值的影響，將SBM運算的效率結果與傳統(tǒng)DEA模型運算結果進行比較。結果表明：

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)展的實際情況。因此，各資源型城市在制定能源政策時要考慮環(huán)境成本，只關注表面的投入與產(chǎn)出會導致能源效率結果失真。

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)升級轉型的過程中，更要注重能源節(jié)約與環(huán)境保護。

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中的勞動力。多個資源型城市非期望產(chǎn)出的3個指標冗余率都達到了60%以上，說明這些資源型城市在經(jīng)濟增長的同時環(huán)境污染增多，導致能源效率較低。在我國建設資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會的前景下，這些城市更需要嚴格控制污染的排放，加大環(huán)境保護工作力度。

注釋：

①因各資源型城市統(tǒng)計年鑒指標不一，根據(jù)各城市年鑒中相應指標進行換算。如根據(jù)單位GDP能源消費量與GDP總量換算出該城市能源消費總量。

②C2R模型是最早提出也是運用最廣的DEA模型，故選擇與此模型進行對比。

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(責任編輯：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：F205；F224

文獻標識碼：A

文章編號：1674-0297(2015)03-0054-04

作者簡介：王七萍(1977-)，女，安徽東至人，安徽廣播電視大學經(jīng)濟與管理學院講師，碩士，研究方向：區(qū)域經(jīng)濟、知識管理。

基金項目：安徽省哲學社會科學規(guī)劃項目“加快民營經(jīng)濟發(fā)展的政策建議”(AHSK11-12D166)

收稿日期：*2014-10-16；

修訂日期：2014-11-17