基于DEA的區域環境治理投資效率分析

劉麗波

【摘 要】 在回顧環境治理投資效率研究的基礎上，基于政府統計的設置指標、環境治理投入物力財力要素和產出效益的指征，構建了多投入多產出的評價指標體系，從多層面衡量不同區域環境治理的投資效率，并假設規模報酬可變，采用數據包絡分析法，建立了BCC評估模型，從多維度分析不同區域環境治理投資效率的相對有效性。實證結果表明，江西省各設區市的環境治理投資效率，尤其廢水、廢氣治理有較高的投資效率，但地區差異明顯，總體投入不足，技術水平不均衡，部分地區的投資結構不合理。在系統分析后，提出了提升各區域環境治理投資效率的發展戰略建議和應努力的方向及調整改進力度。

【關鍵詞】 環境治理； 投資效率； 規模報酬； 數據包絡分析法（DEA）

中圖分類號：F205 文獻標識碼：A 文章編號：1004-5937（2016）01-0069-05

經過30多年快速發展，中國一躍成為世界第二大經濟體，但面臨資源約束趨緊、環境污染嚴重的嚴峻形勢，日益積累的環境問題不斷顯現，社會各界和普通民眾對環境生態保護與治理改善空前關注。為實現藍天常在、綠水長流和經濟社會健康協調永續發展，中國政府提出了生態文明建設的戰略任務，倡導綠色循環發展，踐行低碳環保理念，努力建設美麗中國。當前中央和各地方政府正以空前規模的投入實施大氣污染、水污染等防治行動計劃，以空前的工作力度和鐵腕決心推進環境保護與污染治理。

因多年的規模粗放型發展，中國環境治理歷史欠賬太多，因此看似巨額的污染治理資金仍顯不足；且中國幅員遼闊，各區域間的經濟及環境污染情況有所不同，相同規模環境治理投資帶來的治理效果也不盡相同。為客觀反映區域環境治理的投入產出效益，科學合理配置資金和資源，實現有限投入的最優污染治理效果，需要對區域環境治理投資的效率進行系統分析和評價。因此，研究區域環境治理投資的效率，對于上級政府考評轄區內不同責任區域的環境投資治理績效、回應社會關切，以及改進環境治理措施、優化資源配置、提高環境治理效率等具有重要的理論價值和現實意義。

一、文獻綜述

關于環境治理投資問題的研究主要集中在兩個方面：一是經濟學角度的定性分析，研究環境治理投資的現狀、發展與效益等，提出更好保障和促進其持續健康發展的政策建議、對策措施等；二是投資效率的定量分析，選取評價指標，采用現代數學方法定量研究、分析，提出建議對策。本文研究屬于后者。投資效率的定量分析，主要以某區域為研究對象進行實證分析。劉立秋、劉璐（2000）首次采用數據包絡分析法對我國環境保護投資的有效性進行了分析，評價了各決策單元的相對效率；董秀海等（2008）運用DEA的CCR模型對我國環境治理效率進行國際比較和歷史比較分析；劉紀山（2009）、陶敏（2011）從投入財力角度，選取環境治理投資額和廢水、廢氣排放達標量等控制績效作為評價指標，運用DEA分析法，分別研究了中部六省和2008年我國省級行政區域環境治理投資的相對有效性；胡艷（2013）和王連芬（2012）選取環境治理投資的財力物力要素作為投入，以排放達標量、綜合利用產值等作為產出，分別對我國省級行政區域和山東省各設區市的環境污染綜合治理、廢水治理、廢氣治理的投資效率，進行DEA分析評價；潘孝珍（2013）以人均環境支出規模指標作為投入，以廢水、廢氣、廢物治理完成量所占的比重作為產出，分析2010年我國省級行政區域環境保護支出的DEA效率，并采用最大似然估計的Tobit模型分析了影響地方政府環境保護支出效率的因素。

綜上所述，對于如何評價區域環境治理投資的效率，已有不少研究和文獻基于不同視角進行了探討，并不斷深入完善，以期為提升我國區域環境治理投資的運行效率，優化環境治理投資結構，提供科學決策依據和參考。但是，當前的研究：一是對區域環境治理投資效率評價的涵蓋面較窄。嚴格意義上，某區域內的環境治理涉及廢水、廢氣、固體排放物、污染土壤治理和城市生活垃圾無公害處理等多個層面。大多研究主要關注廢水、廢氣治理投資，對于固體廢物治理投資鮮有涉及，實際上固體廢物對環境的污染亦相當嚴重，應予涵蓋。二是評價指標選取，雖難以統一標準，但有些指標選取不夠確切。投入指標常用投資額這個財力要素，忽視了治理設施及運行的物力要素；產出指標常用排放達標量的絕對數或相對數來表征，實際上排放達標量除與治理能力及效率有關外，更與污染量有關，用其表征既定投資的產出效益，不夠確切；個別評價指標，不是來自現有政府統計設置的指標或難從其中加工提取，數據獲取困難。三是運用DEA分析評價，一些研究假設規模報酬不變，選用CCR模型評價，而規模報酬可變應是我國目前區域環境治理的特點之一。四是大多研究僅從整體上衡量相對效率和規模報酬，未做進一步的探討。實際上，當投資效率整體相對無效或弱效時，需從多個層面和維度對環境治理投資效率做深入的具體分析，方能為決策者提出可操作的針對性建議，為此應進一步分析技術效率、規模效率和投影值。

鑒于以上所述，本文在借鑒已有研究的基礎上，以江西省各設區市2013年“三廢”治理投入產出政府統計數據為研究對象，構建多層面的評價指標體系，并假設規模報酬可變，采用DEA分析法建立BCC評估模型，從多維度評價不同區域環境治理投資效率的相對有效性，并進一步分析探討，以期為提升各區域的環境治理投資效率，推進生態文明建設提供決策參考。

二、評價指標體系構建

廢水、廢氣、固體排放物治理是區域環境污染治理最主要的內容，是污染治理投資的重點和主體，更是政府和社會各界關注的焦點。考慮研究數據獲取的可行性和數據的完整性，基于現有政府統計指標，本文從環境治理的主體層面——“三廢”治理，探討區域環境治理的投資效率。

在區域環境治理投資效率評價指標體系中，投入指標反映經濟中對環境治理投入的物力、財力（投入的人力，數據缺失，未納入），產出指標反映環境治理的綜合治理及節能減排效果。在指標選取上，本文遵循以下原則：盡量全面反映評價目的，選取決定性、關鍵性的指標，投入與產出指標之間應邏輯相關而非數值相關；指標的數量應精而簡，在每一評價方案中應滿足“投入產出指標個數<決策單元個數/2”；指標以政府統計的設置指標和統計口徑為準，數據直接從《統計年鑒》《環境統計年鑒》等公開的政府統計資料中獲取，力爭克服已有研究中的指標自我設置、數據難獲取等問題。

根據上述原則，本文構建由三個評價方案組成的環境治理投資效率評價指標體系（見表1），分別對某區域的“三廢”治理效率進行評價。

三、評價方法和評估模型

（一）評價方法和模型選取

區域環境污染治理的投資效率評價有多項投入指標和多項產出指標，而且投入與產出指標之間的具體函數關系難以確定，評價起來比較復雜。數據包絡分析法（Data

Envelopment Analysis，DEA）是對一組具有多指標輸入和多指標輸出的同類決策單元的相對效率進行綜合評價的方法。作為一種新的非參數評價方法，DEA有較大的包容性，不需確定各變量間的具體函數關系，能夠排除主觀因素的影響，只要確定合理的投入與產出項，就能計算不同決策單元的相對效率，并給出規模報酬的變化方向。鑒于DEA方法中相對效率概念的適用性，近年來在經濟管理、系統工程、決策分析、產業績效評價等方面逐漸應用，并成為重要的分析工具和研究手段。顯然，數據包絡分析法完全適用于區域環境污染治理投資的效率評價。本文選擇DEA作為研究方法。

DEA常用的模型有兩種：CCR與BCC。CCR模型假設規模報酬不變，為CRS模式；BCC模型假設規模報酬可變，為VRS模式。已有的區域環境污染治理投資效率研究，不少選用CCR模型。筆者認為，在環境治理和環保產業，隨著投入規模的擴大，規模報酬增加并達到最優，漸趨飽和，繼續投入則報酬遞減。因此其規模報酬是變化的，故本文選用BCC模型。

（二）DEA—BCC模型的建立

假設有k個區域的環境治理投資效率待評價（k=1，

2，…），即有k個DEA的決策單元（Decision Making Unit，DMU），每個決策單元“三廢”治理有m個投入項、n個產出項。第k個決策單元DMUk的第i個投入項記作Xki（i=1，2，…，m），第j個產出項記作Ykj（j=1，2，…，n）。DMUk投入產出的相對效率記作Ek。核心是以相對效率Ek最大化為目標，尋找對DMUk最有利的投入產出權重組合，使得Ek達到最大值。建立的BCC模型如下：

目標函數：MaxEk

約束條件：（1）EK=■≤1，k=1，2，3，…

（2）Wkj≥ε>0，j=1，2，3，…，n

（3）Vki≥ε>0，i=1，2，3，…，m

其中，Wkj、Vki是未知變量，分別表示在Ek最大化的目標下，對DMUk最有利的第j個產出項Ykj的權重、第i個投入項Xki的權重，由實際數據計算而非事先給定。Uk0相當于Y軸的截距項，其正負代表決策單元的規模報酬；若Uk0<0，表示該決策單元的規模報酬遞增；反之，說明該決策單元的規模報酬遞減。ε為一個非阿基米德數，即一個極小正數，在計算時可令ε=10-9。在權重組合Wkj、Vki下求解DMUk的最佳效率Ek*。若Ek*=1，表示評價對象DMUk的環境污染治理投資為DEA相對有效率，技術效率與規模效率都達到有效率的標準；若Ek*<1，表示評價對象DMUk的環境污染治理投資效率為DEA相對無效率，可能是技術無效率或者是規模無效率，也可能技術效率和規模效率均無效。對于DEA技術無效率的決策單元，可利用投影理論進行分析，可為提高既定規模下的投資效率提供應努力的方向和調整改進力度。

四、江西各設區市區域環境治理投資效率分析評價

（一）數據來源

江西省轄11個設區市，各設區市2013年區域環境治理的投入產出指標數據取自2013年的《江西統計年鑒》《江西環境統計年報》《江西環境狀況公報》等統計資料。雖然各投入產出指標數據都有不同的量綱，但在DEA求解分析中，決策變量的最優效率值與投入產出項的量綱選取無關，而且采用實際數據便于根據DEA投影值進行投入產出分析，故本文未對原始數據進行標準化處理。

（二）模型運算與結果

采用DEA計算軟件DEAP Version 2.1，程序運行時選用適合DEA—BCC模型的Input Orientated及VRS選項。按照環境治理投資效率的三個評價方案，分別輸入11個設區市的廢水、廢氣、固體廢物治理投入產出指標原始數據，運行計算相對效率值，并根據數值大小進行排序（如表2所示）。

（三）效率和規模報酬分析

1.廢水治理投資

全省廢水治理投資DEA相對效率均值達0.748，表示目前江西的廢水治理投資效率較高，但離DEA相對有效尚有差距。數據顯示，萍鄉、新余、鷹潭和宜春的相對效率均為1，說明這些區域的廢水治理投資效率達到了DEA相對有效，已投入要素利用效率高，投資規模安排合理；其他區域的相對效率均小于1，說明其廢水治理投資效率有待進一步提高。吉安和撫州的技術效率為1，但DEA相對效率值不高，規模效率低是主因；且處于規模報酬遞增階段，可擴大投資規模提高效率。贛州、九江、景德鎮、南昌、上饒的技術效率和規模效率均未達到1，說明這些區域已投入要素的利用效率不高，有待進一步提升；除上饒外，其他四個區域均規模報酬遞增，應適當擴大投資，提高規模效率；上饒的規模報酬遞減，應減少投資規模，調優投資結構。

2.廢氣治理投資

全省廢氣治理投資DEA相對效率均值達0.806，表示目前江西的廢氣治理投資效率較高，但并未達到相對有效率。其中，景德鎮、萍鄉、鷹潭和撫州四個區域的相對效率為1，其技術效率和規模效率均達到了DEA相對有效。新余、宜春和上饒三個區域的技術效率為1，說明已投入要素的利用效率較高，但規模效率小于1，且處于規模報酬遞減階段，因此這些區域不應再擴大投資規模。南昌、九江、贛州、吉安四個區域的技術效率和規模效率均小于1，且規模報酬遞減，表明這些區域投入要素的利用效率偏低，投資規模不合理，應采用科學有效的方法提高已投入要素的利用效率，并壓縮或控制治理投資規模，以達到相對效率最優。

3.固體廢物治理投資

全省固體廢物治理投資DEA相對效率均值只有0.269，表明江西目前的固體廢物治理投資處于低效水平，需有關部門積極采取有效措施。11個區域中，景德鎮和新余的相對效率為1，達到了DEA相對有效，說明其投資規模安排相對合理，已投入要素有效使用。南昌、萍鄉和吉安的技術效率均為1，但規模效率遠小于1，且規模報酬遞減，這些區域應控制投資規模，合理調整投資結構，以達到治污規模的最優。九江、鷹潭、贛州、宜春和撫州五個區域雖然技術效率和規模效率均沒有達到1，但規模效率接近于1，其相對效率低下的主因是技術效率太低，這些區域已投入的治污要素沒得到有效使用，治理固體廢物的技術手段較為落后，因此這些區域應把重點放在提高固體廢物治理的技術效率上，積極尋求科學、有效的治污手段。上饒的技術效率和規模效率均遠低于1，說明該地區不僅固體廢物治理的技術水平低，而且投資規模安排也不合理，應引起高度重視。

（四）投影值分析

區域環境治理投資效率的DEA相對無效，可能是技術無效率或規模無效率。對于規模無效率，應按照規模報酬的變化方向擴大或減少投資規模，合理調整投資結構，實現規模效率相對有效或值較優。對此情況，本文不再分析。

對于技術無效率，需進一步分析既定投資規模下的投入產出量，提出調整改進方案，以實現技術效率相對有效或值較優。按照DEA投影理論，在既定環境治理投資規模下，運算得到的投影值對應于技術有效率時投入產出項理論上應達到的目標投入值和目標產出值，松弛變量對應于當前技術無效率時投入產出項的投入冗余值和產出不足值。由投入冗余值/實際投入值、產出不足值/實際產出值，分別得到當前技術無效率時區域環境治理投資的投入冗余率和產出不足率（如表3、表4所示）。

投入冗余率和產出不足率代表了當前的要素投入產出結構與技術效率相對有效時最優配置的投入產出結構的差距程度，可為提高投資效率提供調整的努力方向和改進力度。觀察分析表3、表4，有9個設區市在“三廢”污染治理的某些投入指標上存在投入冗余，而且一些指標的投入冗余率還比較高，表示該投入指標已投入要素的利用率低，可能存在浪費現象；另有9個設區市在某些產出指標上有的產出不足，有的嚴重不足，表示該產出指標的實際產出量與效率最優時的目標產出量之間的差距很大。這些區域在既定投資規模下，因已投入要素的投入產出比例不匹配，使DEA技術相對無效率。為提升投資效率，一方面，應調整投入產出結構，主要是適當減少對應指標的投入，減少浪費；另一方面，需加大管理和技術創新力度，提高技術和管理水平，提高已投入要素的利用效率，使冗余轉化為有效投資，獲得既定投資規模和已投入要素下環境治理產出的最大化。

五、結語

利用DEA方法的BCC評價工具能夠對區域環境治理投資的效率進行科學合理評價，相對效率值反映投入項的總體運用效果，技術效率值反映已投入要素的利用效率，規模效率值和規模報酬方向可為決策者提供戰略上的建議及指導，給出了提高技術效率應調整的方向和改進力度。實證結果表明，江西省各設區市的環境治理投資效率，尤其是廢水、廢氣治理，有較高的投資效率，但地區差異明顯，總體投入不足，技術水平不均衡，部分地區的投資結構不合理，技術和管理水平落后。因此，決策者應積極鼓勵環境治理行業改進管理和技術，加強科技創新，提高技術效率；各地應結合實際，優化資源配置，發展合適的規模，調整投入產出結構，提高環境治理的投資效率，實現經濟社會發展和資源環境生態的和諧，推進區域生態文明建設，促進江西綠色崛起和永續發展。●

【參考文獻】

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