任勝鋼,張如波,袁寶龍

1 中南大學(xué)商學(xué)院, 長沙 410083 2 中南林業(yè)科技大學(xué)商學(xué)院, 長沙 410004

2014年,國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于依托黃金水道推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的指導(dǎo)意見》,推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展正式上升為國家重要戰(zhàn)略。長江經(jīng)濟(jì)帶覆蓋上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州等11省市,面積約205萬km2,人口和生產(chǎn)總值均超過全國的40%。同樣長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)發(fā)展也面臨嚴(yán)峻的資源、環(huán)境壓力,2013年長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)廢水排放總量達(dá)301.3億t,工業(yè)廢氣排放總量達(dá)1696.98萬t,2012年長江經(jīng)濟(jì)帶能源消費(fèi)總量達(dá)161463萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國36.4%[注]數(shù)據(jù)來源：根據(jù)長江經(jīng)濟(jì)帶11 省(市)統(tǒng)計(jì)年鑒進(jìn)行整理。。因此,構(gòu)建一個綜合評價(jià)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)績效、能耗績效、環(huán)境績效的指標(biāo),以反映長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)綠色發(fā)展水平,是長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展亟需解決的首要問題。

習(xí)近平指出,在今后相當(dāng)長一個時(shí)期,要把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置,共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)[1]。隨著長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,其資源、環(huán)境約束瓶頸日益突出。長江經(jīng)濟(jì)帶布局40多萬家化工企業(yè),占全國化工總產(chǎn)量46%,干線港口危險(xiǎn)化學(xué)品年吞吐量超過2億t;形成以長壽、涪陵、萬州為中心的國家級天然化工基地,以瀘天化、川天化和北方化為依托的化工園區(qū),另外沿江“石化走廊”逐漸形成。長江經(jīng)濟(jì)帶的工業(yè)結(jié)構(gòu)性污染加劇了水質(zhì)嚴(yán)重惡化,重慶、岳陽、武漢、南京、鎮(zhèn)江、上海6市累計(jì)形成了600km的岸邊污染帶,約占長江干流污染帶總長的73%,2013年340個評價(jià)水源地中全年水質(zhì)合格的僅占57.6%[2]。因此,生態(tài)環(huán)境保護(hù)成為長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的重中之重。那么如何實(shí)現(xiàn)長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展,成為亟需解決的關(guān)鍵問題。生態(tài)效率既考慮經(jīng)濟(jì)效益又要考慮環(huán)境效益,其核心是少投入、多產(chǎn)出、少污染,在對生態(tài)環(huán)境不構(gòu)成威脅的前提下發(fā)展經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源協(xié)調(diào)發(fā)展[3,4]。因而,提高長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率成為其產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的重要著力點(diǎn)。因此,科學(xué)測度長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率水平,探究影響工業(yè)生態(tài)效率水平的因素,分析區(qū)域內(nèi)效率水平的差異,將為長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)開發(fā)和制定合理的環(huán)境保護(hù)政策提供重要依據(jù)。

長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率評價(jià),是通過評價(jià)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消耗與環(huán)境影響之間的綜合效應(yīng),來研究工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系,從而為推動工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。當(dāng)前主要采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)或超效率DEA模型,以投入-產(chǎn)出的角度對區(qū)域及產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率進(jìn)行研究。例如,Arcelus和Acocena[5],Zhou[6],Rashidi等[7]學(xué)者使用DEA模型評價(jià)OECD國家的環(huán)境績效或生態(tài)效率。成金華[8]采用超效率DEA模型,從能源、環(huán)境角度選取投入指標(biāo),以經(jīng)濟(jì)增長為產(chǎn)出指標(biāo),得出中國生態(tài)效率呈波動性變化趨勢及區(qū)域間存在遞減趨勢。潘興俠[9]采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法,從資源(勞動效率、能源效率等)、環(huán)境角度選取指標(biāo),評價(jià)我國省域生態(tài)效率水平。然而目前對生態(tài)效率的研究,主要從區(qū)域、產(chǎn)業(yè)的投入-產(chǎn)出關(guān)系進(jìn)行分析,其評價(jià)結(jié)果難以考察經(jīng)濟(jì)類、能源類、環(huán)境類等要素分別對區(qū)域、產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率的影響。因此,本文將長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分解為經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境三個子系統(tǒng),采用網(wǎng)絡(luò)DEA模型分別探討各子系統(tǒng)的效率水平及區(qū)域工業(yè)生態(tài)效率的差異。這一研究對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型具有重要理論和實(shí)踐價(jià)值。

1 理論基礎(chǔ)

1.1能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境(3E)系統(tǒng)

1972年“羅馬俱樂部”提出增長極限理論后,能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三個問題越來越受關(guān)注,尤其20世紀(jì)80年代可持續(xù)發(fā)展觀的完善,將能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)納入一個整體去研究成為必然。同時(shí),國際能源研究所和環(huán)保機(jī)構(gòu)聯(lián)手構(gòu)建了“能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境”(3E)系統(tǒng)框架,研究三者之間發(fā)展規(guī)律與內(nèi)在聯(lián)系[10]。目前對3E系統(tǒng)研究,主要有以下三個方面：其一,環(huán)境與經(jīng)濟(jì)關(guān)系,大多圍繞著環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)展開;其二,能源與經(jīng)濟(jì)關(guān)系,國內(nèi)外主要采用Granger因果檢驗(yàn)或協(xié)整理論來分析兩者之間的因果關(guān)系;其三,主要從3E系統(tǒng)的角度,研究3E系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性測度及評價(jià)。

崔立志[11]認(rèn)為在3E系統(tǒng)中,經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)處于主導(dǎo)地位,能源和環(huán)境子系統(tǒng)服務(wù)于經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng),能源子系統(tǒng)是重要的物質(zhì)基礎(chǔ),為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供動力支持,環(huán)境子系統(tǒng)是整體系統(tǒng)存在和發(fā)展的前提,是經(jīng)濟(jì)和能源子系統(tǒng)的空間載體;黃新煥等[12]從能源建設(shè)、能源結(jié)構(gòu)及能源利用效率角度界定能源子系統(tǒng),從經(jīng)濟(jì)水平、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)效益界定經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng),從自然環(huán)境狀況、人工環(huán)境狀況來界定環(huán)境子系統(tǒng);王鋒等[13]從能源規(guī)模、能源消費(fèi)及能源利用效率角度界定能源子系統(tǒng),從經(jīng)濟(jì)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)創(chuàng)新角度界定經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng),從環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境污染、環(huán)境保護(hù)三個角度界定環(huán)境子系統(tǒng)。

同時(shí),曾嶸[14]認(rèn)為能源子系統(tǒng)是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的動力基礎(chǔ),經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的核心,環(huán)境子系統(tǒng)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)及能源子系統(tǒng)的載體,并以此構(gòu)建了3E系統(tǒng)的投入產(chǎn)出模型,如圖1所示。

圖1 能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三子系統(tǒng)Fig.1 The subsystems of energy, economic and environment in industrial eco-efficiency

1.2 生態(tài)效率

20世紀(jì)70年代可持續(xù)發(fā)展思想逐漸形成,其中較容易進(jìn)行定量分析的生態(tài)效率成為眾多學(xué)者研究的焦點(diǎn)。1990年Schaltegger和Sturm首次提出“生態(tài)效率”的概念,主要是指經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值增加與環(huán)境影響增加之間的比值[15]。1992年世界可持續(xù)發(fā)展商業(yè)委員會(WBCSD)以商業(yè)角度闡述生態(tài)效率的概念,即提供能滿足和提高人類生活質(zhì)量的競爭性商品和服務(wù),且將整個生命周期的生態(tài)影響與資源強(qiáng)度逐漸降低至與地球承載能力相當(dāng)?shù)乃絒16]。1998年世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)將生態(tài)效率概念應(yīng)用到政府、工業(yè)企業(yè)以及其他組織,其含義為經(jīng)濟(jì)活動單位生產(chǎn)的產(chǎn)品及服務(wù)價(jià)值與其生產(chǎn)產(chǎn)品及服務(wù)過程中所附帶的環(huán)境壓力總和之比[17]。歐洲環(huán)境發(fā)展署(EIA)將生態(tài)效率詮釋為用很少的資源,生產(chǎn)更多滿足人類需求的商品,同時(shí)將其作為一種測量工具,利用經(jīng)濟(jì)活動中的指標(biāo)來衡量經(jīng)濟(jì)活動成果的效率水平,可以看出生態(tài)效率的核心是少投入、多產(chǎn)出、少污染,形成在對生態(tài)環(huán)境不構(gòu)成威脅前提下發(fā)展經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源協(xié)調(diào)發(fā)展的理念。

1.3 工業(yè)生態(tài)效率研究

結(jié)合生態(tài)效率內(nèi)涵,不同研究者有不同理解。王震等[18]將工業(yè)生態(tài)效率理解為工業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品或服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與所付出的資源或環(huán)境代價(jià)的比值。高峰等[19]將工業(yè)生態(tài)效率定義為區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品總量與資源消耗和環(huán)境影響的比值。本文的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境子系統(tǒng)的耦合,工業(yè)生態(tài)效率值是由三個子系統(tǒng)效率值加權(quán)獲得,各子系統(tǒng)效率從投入-產(chǎn)出的角度進(jìn)行測算。工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是能源消耗和污染物排放的主要源頭,對工業(yè)生態(tài)效率進(jìn)行評價(jià)可為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和改善環(huán)境質(zhì)量提供必要信息。因此,當(dāng)前對工業(yè)生態(tài)效率的測算已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。工業(yè)生態(tài)效率的概念最初應(yīng)用于企業(yè)層面,之后逐步深入到區(qū)域、行業(yè)領(lǐng)域。

在企業(yè)層面,Alves和Medeiros[20]基于巴西可持續(xù)發(fā)展工商理事會的效率評價(jià)程序及巴西微型和小型企業(yè)生態(tài)效率模型,得出了提高生態(tài)效率是增強(qiáng)微型和小型企業(yè)競爭力的有效工具;在區(qū)域?qū)用?Caneghem等[21]從環(huán)境與經(jīng)濟(jì)兩個角度研究得出,雖然比利時(shí)弗蘭德地區(qū)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的效率水平有所改善,但環(huán)境與經(jīng)濟(jì)增長相對脫鉤狀態(tài),并未實(shí)現(xiàn)絕對脫鉤。Park和Behera[22]依據(jù)世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會對生態(tài)效率的定義,在原有的物質(zhì)消耗、能源消耗及CO2排放量三個指標(biāo)基礎(chǔ)上引入經(jīng)濟(jì)指標(biāo),對韓國蔚山生態(tài)工業(yè)園生態(tài)效率進(jìn)行評價(jià),得出工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)效率水平提高了28.7%;在行業(yè)層面,Long等[23]采用DSBM模型分別對中國水泥制造業(yè)全要素生產(chǎn)效率和生態(tài)效率進(jìn)行測算。Burchart-koral等[24]采用生命周期評估(LCA)和生命周期成本(LCC)方法,評價(jià)了煤電工業(yè)生態(tài)效率。Wang等[25]基于物質(zhì)流分析(MFA)分析法對中國水泥和水泥原料工業(yè)進(jìn)行研究,得出水泥行業(yè)空氣污染物、二氧化碳排放量及能源利用效率及成本。

目前對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率的研究,Zhang等[26]通過經(jīng)濟(jì)增長與能源環(huán)境的協(xié)同效應(yīng)來評價(jià)長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)服務(wù)價(jià)值,得出長江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展,主要依靠能源及環(huán)境低成本。吳傳清和董旭[27]通過對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)全要素生產(chǎn)率(TFP)的分析,得出科技、教育等對工業(yè)TFP起促進(jìn)作用,同時(shí)得出環(huán)境制約工業(yè)TFP效率水平。之后,吳傳清和董旭[28]基于環(huán)境的角度對長江經(jīng)濟(jì)帶能源要素效率進(jìn)行分析,得出在環(huán)境約束下長江經(jīng)濟(jì)帶能源效率下降的幅度較大。汪克亮等[29]基于環(huán)境角度,對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率(IEE)進(jìn)行研究,得出長江經(jīng)濟(jì)帶的IEE整體水平不高,資源節(jié)約與污染減排空間較大。任毅等[30]基于三階段DEA模型,對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)能源效率空間差異進(jìn)行研究,得出工業(yè)能源效率提升的瓶頸在于規(guī)模效率。

綜上所述,本文將從以下幾方面研究長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率：其一,將工業(yè)生態(tài)效率分為工業(yè)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境三個子系統(tǒng),既能有效分析各子系統(tǒng)內(nèi)部的投入-產(chǎn)出效率,也有助于全面分析長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)發(fā)展與能源消耗和環(huán)境影響之間的關(guān)系;其二,基于工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的“3E”理論,引入網(wǎng)絡(luò)DEA模型。相對傳統(tǒng)DEA模型(諸如C2R[31],BCC[32]及不確定DEA[33]模型等),網(wǎng)絡(luò)DEA不僅有助于將影響工業(yè)生態(tài)效率的投入-產(chǎn)出之間的關(guān)系有效識別,為工業(yè)生態(tài)效率的改進(jìn)提供更精準(zhǔn)的著力點(diǎn),同時(shí)更能兼顧系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性;其三,本文將長江經(jīng)濟(jì)帶劃分為上、中、下游三大區(qū)域分別對其進(jìn)行評價(jià),有助于為不同區(qū)域改進(jìn)工業(yè)生態(tài)效率提供針對性的政策建議。

2 模型構(gòu)建及指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

2.1 模型構(gòu)建

本文對工業(yè)生態(tài)效率系統(tǒng)研究,立足“3E”理論,來打開長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)“黑箱”。結(jié)合曾嶸等[14]等學(xué)者的研究,本文對能源子系統(tǒng)主要從能源工業(yè)建設(shè)、能源存量增加、能源利用及能源成本來界定;對經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)主要從生產(chǎn)要素投入、要素利用效率及再利用效率及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出來界定;對環(huán)境子系統(tǒng)主要從環(huán)境治理投入、廢物排入及環(huán)境治理效果來界定。

能源子系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的投入(能源存量)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力,環(huán)境子系統(tǒng)的廢物排入成為能源子系統(tǒng)的成本;經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的合意產(chǎn)出成為環(huán)境子系統(tǒng)中能源開采的支撐,非合意產(chǎn)出成為環(huán)境的廢物排入;環(huán)境子系統(tǒng)的能源再利用會回流到經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和能源子系統(tǒng)。即能源子系統(tǒng)為工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)提供生產(chǎn)要素,支撐工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也推動能源需求增加;工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)帶來環(huán)境問題,環(huán)境的治理也為工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境及資源的再次利用;能源消耗過程會給環(huán)境帶來負(fù)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(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及環(huán)境系統(tǒng)三個子系統(tǒng)耦合形成,且三個子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián),存在很強(qiáng)的相互依賴關(guān)系,如圖2所示。

圖2 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)效率測算的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.2 The Industrial ecological system efficiency measurement network structure of Yangtze River economic belt

參考程昀和楊印生[34]做法,本文將工業(yè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源三個子系統(tǒng),分別用S1,S2,S3表示。如圖3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(chǎn)出(產(chǎn)出1、2、3);同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部之間存在輸入與輸出,用Linkij(i≠j;i,j=1,2,3)表示,此含義表示Si對Sj輸入,比如Link12表示工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)對環(huán)境子系統(tǒng)的輸入。

圖3 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)生態(tài)效率測算網(wǎng)絡(luò)分解Fig.3 The industrial economic and ecological efficiency calculations network decomposition of Yangtze River economic belt

考慮到系統(tǒng)內(nèi)部輸入輸出的平衡性，有：

(1)

其中，ωij表示Si對Sj的輸入權(quán)重，ψji表示Sj對Si的輸出權(quán)重。此時(shí)，依據(jù)程昀和楊印生[34]的網(wǎng)絡(luò)DEA模型，本文將每個決策單元DUMk的子系統(tǒng)Sp效率測算模型為下：

(2)

(3)

2.2 指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

借鑒蘇靜[36]、高珊[37]、陳黎明[38]、劉衍君[39]、孫曉梅[40]及王鋒[41]等人的研究。構(gòu)建如表1所示的長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入-產(chǎn)出指標(biāo)體系。

借鑒蘇靜[36]、高珊[37]等學(xué)者研究,本文選取工業(yè)資本、工業(yè)勞動力、工業(yè)能源消耗量等指標(biāo),作為衡量工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力;選取工業(yè)研發(fā)、固廢綜合利用量是考察工業(yè)綠色化、科技化水平;選取工業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)“三廢”分別考察工業(yè)經(jīng)濟(jì)的合意及非合意產(chǎn)出,工業(yè)主營業(yè)務(wù)成本考察工業(yè)間接負(fù)效益即從工業(yè)子系統(tǒng)流入到能源子系統(tǒng)。重點(diǎn)考察經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)生產(chǎn)要素投入利用效率、合意產(chǎn)出水平等。

借鑒陳黎明[38]、劉衍君[39]等學(xué)者研究,本文選取治污投入、工業(yè)“三廢”排放量、碳排放量作為投入指標(biāo),衡量環(huán)境的承載量;工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)量、工業(yè)SO2排放達(dá)標(biāo)量、空氣質(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index,簡稱AQI)、工業(yè)固廢綜合利用量及利用率作為產(chǎn)出指標(biāo),來反映環(huán)境治理能力及治理效果。重點(diǎn)考察環(huán)境子系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的非合意產(chǎn)出利用率、環(huán)境治理效果等。

本文選取固廢綜合利用量、工業(yè)固廢利用率、碳排放量和工業(yè)SO2排放達(dá)標(biāo)量四個指標(biāo),主要依據(jù)：陳黎明和鄧玲玲[38]選取工業(yè)固廢綜合利用率及利用量作為環(huán)境子系統(tǒng)治理控制效果;借鑒孫曉梅等[40]選取固廢綜合利用率作為衡量能源再循環(huán)再利用率的指標(biāo),本文結(jié)合圖1將固廢綜合利用率作為能源子系統(tǒng)的投入指標(biāo),并指出環(huán)境子系統(tǒng)的產(chǎn)出指標(biāo)工業(yè)固廢綜合利用率,會成為再利用能源流入經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)與能源子系統(tǒng);同時(shí),選取工業(yè)廢氣、廢水達(dá)標(biāo)量等指標(biāo),如工業(yè)SO2達(dá)標(biāo)量等作為環(huán)境污染控制效果。結(jié)合蘇靜等[36]研究本文選取碳排放量作為能源子系統(tǒng)對環(huán)境子系統(tǒng)的投入,同時(shí)將工業(yè)SO2排放達(dá)標(biāo)量作為環(huán)境子系統(tǒng)治理效果。

表1 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)投入產(chǎn)出指標(biāo)

借鑒蘇靜[36]、陳黎明[38]、王鋒[41]等學(xué)者指標(biāo)選取方式,本文選取能源工業(yè)資本投入、工業(yè)主營業(yè)務(wù)成本、工業(yè)固廢綜合利用率作為投入指標(biāo),來衡量能源工業(yè)發(fā)展水平、能源再在利用水平及經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)對能源子系統(tǒng)依賴度;選取工業(yè)能源消耗量、碳排放量、工業(yè)能源強(qiáng)度作為產(chǎn)出指標(biāo),來反映能源產(chǎn)出規(guī)模及消耗效率及能源系統(tǒng)對對環(huán)境子系統(tǒng)影響程度。主要考察能源子系統(tǒng)的投入水平、能源存量增長、能源利用效率及成本等。

3 數(shù)據(jù)來源及處理

本文以長江經(jīng)濟(jì)帶作為研究對象,涵蓋9省2市,具體為上游的四川、重慶、貴州、云南四省市,中游的湖北、湖南、江西三省及下游的上海、江蘇、浙江、安徽四省。

工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)效率評價(jià)選取16個指標(biāo),指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)間跨度為5年(2009—2013)。數(shù)據(jù)主要來源情況,工業(yè)資本投入(億元)、工業(yè)能源消耗量(萬t標(biāo)準(zhǔn)煤)、工業(yè)固廢綜合利用量(萬t)、工業(yè)總產(chǎn)值(億元)、工業(yè)主營業(yè)務(wù)成本(億元)、工業(yè)固廢綜合利用率(%)來自《中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》;治污投入(萬元)、工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)量(萬t)、工業(yè)SO2排放達(dá)標(biāo)量(萬t)、工業(yè)“三廢”排放量(萬t)來自《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》;能源工業(yè)資本投入(億元)來自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》,指的是分地區(qū)能源工業(yè)投資;工業(yè)能源強(qiáng)度(t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元)、碳排放量(萬t)計(jì)算指標(biāo)數(shù)據(jù)來自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》;工業(yè)研發(fā)投入(億元)來自《中國科技統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》;工業(yè)勞動力(萬人)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》;空氣質(zhì)量狀況來自9省2市的《統(tǒng)計(jì)年鑒2009—2013年》。為了消除通貨膨脹的影響,我們使用現(xiàn)價(jià)/工業(yè)品出廠價(jià)格指數(shù)把貨幣值數(shù)據(jù)的當(dāng)年價(jià)格轉(zhuǎn)換成2008年不變價(jià)格。

同時(shí),參照王恩旭和武春友[42]利用熵值法將9省2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(biāo)綜合成“工業(yè)三廢排放量”指標(biāo)。由于工業(yè)消耗的能源類型分別為原煤、原油、天然氣、熱力、電力等18種。但由于各種能源類型不一樣,沒有辦法計(jì)算,為了便于計(jì)算統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),我們根據(jù)中國能源折算指數(shù),把長江經(jīng)濟(jì)帶2009—2013年的能源消耗量數(shù)據(jù),按照折算指數(shù)折算成標(biāo)準(zhǔn)煤量數(shù)據(jù)。在將各種能源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)據(jù)后,分別與其對應(yīng)的源排放因子乘積,得出能源CO2排放量,將各類能源的CO2排放量加總得出工業(yè)CO2排放量,即公式(6)

(6)

其中C工業(yè)部門的 CO2排放總量,Ej為第j種能源轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)煤之后的消耗量,fj表示第j種能源的CO2排放因子[43],j表示《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)的18種能源(包含二次能源)形式,其中 16 種固定能源形式的CO2排放因子參考IPCC測算方法,同時(shí)本文參照王雪松等(2015)做法,熱能 CO2排放系數(shù)根據(jù)《中國電力年鑒 2010—2014》測算,電力能源消耗的間接排放因子采用煤炭排放因子來近似估算[44]。

4 實(shí)證結(jié)果及分析

4.1 長江經(jīng)濟(jì)帶三個子系統(tǒng)效率結(jié)果分析

4.1.1 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率結(jié)果分析

從圖4可以看出,2009—2013年,長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率變化不大,整體相對穩(wěn)定。從區(qū)域比較來看,經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率表現(xiàn)出“下游最高,上游最低”的狀況。

圖4 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率Fig.4 The industrial economic subsystem efficiency of Yangtze River economic belt

長江經(jīng)濟(jì)帶上游工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率最低,主要是上游工業(yè)資本投入不足、工業(yè)發(fā)展對能源依賴性較強(qiáng)、產(chǎn)出相對較低。從投入方面來看,2013年上游工業(yè)資本投入僅為14680.1億元,低于下游的34784.6億元,相反,工業(yè)能耗強(qiáng)度為1.10t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元,遠(yuǎn)高于下游的0.54t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元;在產(chǎn)出方面,2013年上游工業(yè)產(chǎn)值年均增長了18.14%,低于下游的28.82%。

長江經(jīng)濟(jì)帶下游工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率最高,主要是由于下游工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長以科技創(chuàng)新驅(qū)動為主、工業(yè)經(jīng)濟(jì)的投入-產(chǎn)出效率相對較高。從投入來看,下游工業(yè)研發(fā)投入年均增長率為8.22%,高于勞動力投入年均增長率;從產(chǎn)出來看,2013年其工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)25.9萬億元,年均增長為11.3%,高于科技研發(fā)、勞動力投入增長率。

4.1.2 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)環(huán)境子系統(tǒng)效率測算及分析結(jié)果

從圖5可以看出,長江經(jīng)濟(jì)帶環(huán)境子系統(tǒng)效率水平呈遞增趨勢但增幅較小,年均增長1.91%。從區(qū)域比較來看,環(huán)境子系統(tǒng)效率表現(xiàn)為“下游最高、中游最低”的狀況。

圖5 長江經(jīng)濟(jì)帶環(huán)境子系統(tǒng)效率Fig.5 Environment subsystem efficiency of Yangtze River economic belt

長江經(jīng)濟(jì)帶中游環(huán)境子系統(tǒng)效率最低,主要是環(huán)境治理資本投入不足且污染物排放量大,同時(shí)環(huán)境治理效果不顯著。2009—2013年中游年均環(huán)境污染治理資本投入為43.97億元,分別低于上游的46.63億元、下游的85.93億元,環(huán)境治理資本投入明顯較低;2009—2013年工業(yè)SO2排量中游為707萬t,高于上游的270萬t、下游的230萬t,污染物排放量遠(yuǎn)高于上、下游。而環(huán)境治理效果方面,2009—2013年中游工業(yè)SO2年均排放達(dá)標(biāo)率為90.77%,分別低于上游和下游3.32個百分點(diǎn)、6.95個百分點(diǎn)。

長江經(jīng)濟(jì)帶下游環(huán)境子系統(tǒng)效率最高,主要是其環(huán)境治理投入量大且治理效果明顯。在環(huán)境治理方面,2009—2013年下游平均每年環(huán)境污染治理投入為85.97億元,均高于中上游。環(huán)境治理效果方面工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率、工業(yè)SO2排放達(dá)標(biāo)率最高,分別為97.58%、97.72%。

4.1.3 長江經(jīng)濟(jì)帶能源子系統(tǒng)生態(tài)效率測算結(jié)果與分析

從圖6可以看出,長江經(jīng)濟(jì)帶能源子系統(tǒng)效率整體呈上升趨勢但增長幅度較小,年均增長1.32%。從區(qū)域比較來看,能源子系統(tǒng)效率水平表現(xiàn)為“下游最高、上游最低”的狀況。

圖6 長江經(jīng)濟(jì)帶能源子系統(tǒng)效率Fig.6 Energy subsystem efficiency of Yangtze River economic belt

長江經(jīng)濟(jì)帶上游能源子系統(tǒng)效率最低,主要是能源行業(yè)資本投入力度不足、能源再利用率水平不高且能源消耗成本較高。就投入來說,2009—2013年上游能源行業(yè)資本投入均量為1365.4億元,低于上游的1932.4億元、下游的3081.2億元;上游工業(yè)固體綜合利用率為58.24%,低于中游的89.87%及下游的91.86%。從產(chǎn)出來看,2013年上游工業(yè)能耗強(qiáng)度為1.10t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元,高于中游的0.66t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元及下游的0.54t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元,同時(shí),2013年上游CO2排放量高達(dá)63.5萬t,高于下游地區(qū)11萬t。

長江經(jīng)濟(jì)帶下游能源子系統(tǒng)效率最高,主要是下游能源利用率高、能源利用成本較低等優(yōu)勢。就投入來說,下游2009—2013年能源行業(yè)資本投入均量為3081.2億元,高于中、上游,工業(yè)固體綜合利用率為91.86%,高于中、上游水平。從產(chǎn)出來看,下游工業(yè)能源強(qiáng)度較低,為0.54t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元,而且,2009—2013年下游平均CO2排放量也相對較低,為56.7萬t,低于上游9.8萬t。

4.2 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率結(jié)果分析

如圖7所示,2009—2013年長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率水平偏低且呈增長趨勢,其效率均值為0.8775,年均增長0.84%。

圖7 長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率Fig.7 The industrial eco-efficiency of Yangtze River economic belt

對長江經(jīng)濟(jì)帶上、中、下游而言,2009—2013工業(yè)生態(tài)效率以下游最高、中游次之、上游最低,其效率均值分別為0.8508、0.8617、0.9162,且呈增長趨勢但增幅較小,其年均增長率分別為0.56%、0.82%、0.62%。2009—2013年上、中游的工業(yè)生態(tài)效率低于整體水平,分別低0.0267、0.0158;僅下游工業(yè)生態(tài)效率高于整體水平,高出0.0387。

由5.1的3個子系統(tǒng)及5.2工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分析來看,就區(qū)域而言上、中游工業(yè)生態(tài)效率水平較低,就系統(tǒng)而言能源子系統(tǒng)效率較低,表明長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,以粗放式為主及區(qū)域發(fā)展不平衡。2009—2013年上游工業(yè)生態(tài)效率較低,主要是經(jīng)濟(jì)、能源子系統(tǒng)效率較低;2009—2013年中、下游工業(yè)生態(tài)效率較低,主要是能源子系統(tǒng)效率水平較低。

4.3 工業(yè)生態(tài)效率的收斂性檢驗(yàn)

由上述分析,可以看出上、中、下游工業(yè)生態(tài)效率存在顯著差異,隨時(shí)間推移上、中、下游及整個區(qū)域的工業(yè)生態(tài)效率的離散狀態(tài)如何。因此,利用σ收斂檢驗(yàn)[44],具體公式如下：

(7)

式中：Rm(t)表示第m省市t時(shí)期的工業(yè)生態(tài)效率值，N表示長江經(jīng)濟(jì)帶或者上、中、下游區(qū)域內(nèi)省市的數(shù)量。當(dāng)σt+1<σt時(shí)，表示某區(qū)域內(nèi)不同省市的工業(yè)生態(tài)效率差距在縮小，呈現(xiàn)收斂狀態(tài)，反之為發(fā)散狀態(tài)。2009—2013年上、中、下游及長江經(jīng)濟(jì)帶，三個子系統(tǒng)及工業(yè)生態(tài)效率的收斂性結(jié)果如下。

如圖8所示,2009—2013年長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率空間差異基本穩(wěn)定;上、中游工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率空間差異存在但基本穩(wěn)定;下游工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率空間差異,2012年達(dá)到最大,之后有縮小趨勢,表明長江經(jīng)濟(jì)帶9省2市的工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率趨于穩(wěn)定;上、中游各省市之間效率水平存在差異但差異不大;下游安徽與上海等省市相比差異性較大且逐漸縮小。

如圖9所示,2009—2013年長江經(jīng)濟(jì)帶整體及下游地區(qū)的環(huán)境子系統(tǒng)效率空間差異呈縮小趨勢,中、上游環(huán)境子系統(tǒng)效率空間差異基本穩(wěn)定,表明長江經(jīng)濟(jì)帶9省2市工業(yè)經(jīng)濟(jì)更要注重生態(tài)環(huán)境保護(hù),提升環(huán)境子系統(tǒng)效率水平;中、上游各省市環(huán)境治理存在差異但水平相當(dāng);下游地區(qū)的安徽,成為上游省市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移首選之地,同時(shí)環(huán)境投入水平與上海等省市存在較大差異。

圖8 工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率收斂值Fig.8 The industrial economic subsystem efficiency convergence value

圖9 環(huán)境子系統(tǒng)效率收斂值Fig.9 Environment subsystem efficiency convergence value

如圖10所示,2009—2013年長江經(jīng)濟(jì)帶及下游,能源子系統(tǒng)效率空間差異呈擴(kuò)大趨勢;中、上游能源子系統(tǒng)效率空間差異基本穩(wěn)定,表明長江經(jīng)濟(jì)帶能源消耗及利用效率水平存在較大差異,下游各省市能源效率水平差異性變化較大,中、上游各省市相對穩(wěn)定。

如圖11所示,2009—2013年長江經(jīng)濟(jì)帶及下游工業(yè)生態(tài)空間效率差異增大趨勢,中、上游工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)空間效率差異相對穩(wěn)定,表明工業(yè)生態(tài)效率水平有較大的改善空間,且下游個別省市工業(yè)生態(tài)效率水平提升相對其它區(qū)域省市較快。同時(shí)中、上游各省工業(yè)生態(tài)效率水平雖然有所改善但差異性并不大。

圖10 能源子系統(tǒng)效率收斂值Fig.10 Energy efficiency subsystem convergence value

圖11 工業(yè)生態(tài)效率收斂值Fig.11 Eco-efficiency of the industrial convergence value

5 研究結(jié)論及政策建議

5.1 研究結(jié)論

長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)效率水平較低且呈增長趨勢,2009—2013年工業(yè)生態(tài)效率均值為0.8775,年均增長0.63%;區(qū)域工業(yè)生態(tài)效率水平以下游最高、中游次之、上游最低。

長江經(jīng)濟(jì)帶上、中、下游工業(yè)經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境三個子系統(tǒng)效率存在顯著差異。工業(yè)經(jīng)濟(jì)、能源子系統(tǒng)效率水平,以下游最高、中游次之、上游最低;環(huán)境子系統(tǒng)效率水平,以下游最高、上游次之、中游最低?？梢钥闯鲩L江經(jīng)濟(jì)帶能源、環(huán)境系統(tǒng)效率低,造成工業(yè)生態(tài)效率水平較低。

本文對長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源三個子系統(tǒng)進(jìn)行收斂性分析：工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)收斂性基本穩(wěn)定,環(huán)境、能源子系統(tǒng)和工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)處于收斂狀態(tài);中、上游三個子系統(tǒng)效率值收斂性基本穩(wěn)定,下游三個子系統(tǒng)呈收斂趨勢。

5.2 政策建議

總體來看,長江經(jīng)濟(jì)帶9省2市工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)處于無效率狀態(tài)且改善空間較大。因此,9省2市的工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)應(yīng)置于同等重要地位。長江經(jīng)濟(jì)帶重點(diǎn)發(fā)展清潔型產(chǎn)業(yè),建立工業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄;制定產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移環(huán)境負(fù)面清單,實(shí)施下游地區(qū)產(chǎn)業(yè)向中上游轉(zhuǎn)移,嚴(yán)格限制污染型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。基于工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)收斂穩(wěn)定性,9省2市實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策,采用低碳、節(jié)能、環(huán)保技術(shù)以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為重心,不斷降低能源強(qiáng)度和污染物排放強(qiáng)度,增強(qiáng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)與能源、環(huán)境影響的脫鉤力度。

對上游地區(qū)而言,工業(yè)生態(tài)效率低于中、下游;而上游工業(yè)經(jīng)濟(jì)和能源子系統(tǒng)效率水平也低于中、下游。因此,上游以發(fā)展生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè),縮小與其它地區(qū)的經(jīng)濟(jì)差距為首要任務(wù),兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)。上游重點(diǎn)提高工業(yè)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)效率,加強(qiáng)工業(yè)行業(yè)資本、研發(fā)以及人員的投入,提高廢棄物綜合利用率,降低非合意產(chǎn)出,減少單位能耗;提高能源子系統(tǒng)效率,加大對能源資本的投入,減少碳排放量,降低工業(yè)能耗量。

對中游地區(qū)而言,工業(yè)生態(tài)效率低于下游地區(qū)及整體平均水平;而中游環(huán)境和能源子系統(tǒng)效率偏低。因此中游地區(qū)在承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移時(shí),實(shí)施節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)措施,控制工業(yè)污染物排放,降低單位產(chǎn)值能耗。實(shí)施嚴(yán)格的清潔生產(chǎn)方式,推進(jìn)區(qū)域綠化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提高區(qū)域生活和生產(chǎn)污染無害處理程度,推動工業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),淘汰落后、污染產(chǎn)業(yè),加大科技創(chuàng)新投入,實(shí)施科技創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。

對下游地區(qū)而言,工業(yè)生態(tài)效率較高但能源子系統(tǒng)效率相對較低。因此,下游地區(qū)重在提高能源綜合利用水平,強(qiáng)化服務(wù)性產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)力,嚴(yán)格控制工業(yè)污染物排放總量,降低單位能耗,減少碳排放量。加強(qiáng)科技創(chuàng)新驅(qū)動工業(yè)綠色發(fā)展。

對長江經(jīng)濟(jì)帶而言,工業(yè)生態(tài)效率總體不高且三個子系統(tǒng)效率水平相當(dāng)。長江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),要更注重工業(yè)增長方式,推動工業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展,優(yōu)化區(qū)域工業(yè)布局,推動工業(yè)創(chuàng)新協(xié)調(diào)發(fā)展。強(qiáng)化自身制度創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新來支撐產(chǎn)業(yè)承接轉(zhuǎn)移,重點(diǎn)布局戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級;同時(shí)設(shè)置生態(tài)保護(hù)“紅線”,完善生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度。