基于Super-SBM模型的福建省節能減排效率評價*

張美戀

(集美大學理學院，福建 廈門 361021)

引言

自改革開放以來，中國在經濟增長方面取得舉世矚目的成就，已經成為全球第二大經濟體，但四十年的經濟持續高速增長也帶來了很大的資源環境壓力，能源消費總量已經上升到全球第一，同時也出現了大氣、水體，土壤等各種環境污染. 在全球資源日趨匱乏、環境污染加劇的大背景下，中國選擇了發展綠色經濟、建設生態文明的道路.生態文明在十九大報告中被提升為千年大計.雖然十八大以后生態文明建設成效顯著，但在城鎮化、工業化進程和消費結構的持續升級大背景下，能源需求剛性增長，我國仍面臨著資源環境問題與經濟社會發展的矛盾.節能減排是實現生態文明建設的重要途徑，“十一五”首次把節能減排作為約束性指標，通過對有限資源的有效管理和產業結構的優化升級，實現經濟發展和綠色家園的雙贏，以保持經濟的可持續發展.

福建省地處東南沿海，是海西經濟區的主體，也是全國首個國家生態文明示范區. 長期以來福建省高度重視節能減排工作，始終將其作為經濟發展的重要約束性指標，與經濟發展目標放在同等位置，節能降耗工作取得顯著成效. “十一五”時期福建省GDP年均增速13.7%，能源消費增速年均增長9.8%，能源消費增速比GDP增速低2.9個百分點；“十二五”時期GDP年均增速10.7%，能源消費增速年均增長5.8%，能源消費增速比GDP增速低4.9個百分點，增速差進一步拉大；“十三五”時期前兩年GDP年均增速11.3%，能源消費增速年均增長2.9%，能源消費增速比GDP增速低8.4個百分點，能源消費強度逐步下降，能源利用效率穩步提高.這說明節能減排在推進福建省產業結構調整和運行質量提升方面發揮了重要作用.因此，有必要分析福建省“十一五”規劃以后節能減排效率的情況，研究各地市節能減排效率差異及成因，為福建省進一步推進各市區節能減排工作提供科學的依據，也為國內其它地區測度節能減排效率提供參考.

1 研究方法、指標的構建與數據處理

1.1 研究方法

數據包絡分析(Data Envelopment Analysis, 簡稱DEA )是由美國的運籌學家Charnes、 Cooper 和Rhodes三人于1978年首先提出的，DEA是一種基于被評價對象間相對比較的非參數技術效率分析方法，無須假設生產函數形式，在分析多投入多產出的情況具有特殊的優勢，因此廣泛應用于各個領域.此后該模型不斷被改進和完善，出現了多種模型，為了客觀準確地測度節能減排效率，必須選擇合適的DEA模型. 然而傳統DEA模型有一個缺陷，在DEA模型的計算結果中，經常會出現多個DMU(決策單元)被評價為有效的情況，尤其是當投入和產出指標數量較多時，有效DMU數量會較多，這些有效DMU效率值相同，無法進一步區分.1993 年Andersen和Petersen等提出了超效率模型(Super Envelopment Model)，超效率模型的核心就是將被評價DMU從決策單元參考集中剔除，即被評價DMU的效率是參考其他DMU構成的生產前沿得出的，有效DMU的超效率值一般會大于1，這樣可以對有效DMU進行區分，使有效的DMU 之間也能進行排序.對無效的DMU來說，其生產前沿面和效率值均沒有變化.

超效率DEA模型有徑向和非徑向(SBM)兩種.早期的DEA模型大多采用徑向模型，其實質是無效DEA的改進方式為所有投入(產出)需要等比例改進；而實際問題中，投入(產出)指標的縮減(增加)并不是同比例的，另外，徑向DEA模型松弛變量的變化未能在效率值的測度中體現.針對傳統DEA存在的問題，Tone于2001年提出了一種基于松弛變量測度效率的非徑向的，同時從投入和產出兩個角度測度效率值的非徑向的DEA改進模型——SBM模型(Slacks-based Measure), 并于2002年在SBM模型中引入了超效率模型，簡稱Super-SBM模型[1]，這樣能對SBM模型中有效評價單元進行區分，同時對無效評價單元效率值沒有變化同樣能進行排序，本文采用DEA的改進模型——超效率非徑向模型(Super-SBM)，對福建省節能減排效率進行評價，模型定義為:

1.2 指標體系的構建與數據處理

節能減排包含兩方面的內容，節能就是節約能源、降低能源消耗；減排就是減少污染物排放.節能減排效率本質就是以最小化的能源消耗和環境污染來獲取最大化的經濟價值的能力[2].為了體現這一思想，根據指標體系構建原則，即科學性、系統性和可操作性原則，從能源消耗、經濟效益、廢物綜合利用和污染物排放4個方面測度節能減排效率[3～5]，其中投入指標能源消耗用能源消費總量X1測度，期望產出指標經濟效益用地區生產總值Y1測度，廢物綜合利用用工業固廢綜合利用量Y2測度；非期望產出指標污染物排放總量，涉及固廢、廢水、廢氣的排放量，考慮到模型的決策單元數量一般不應少于投入和產出指標數量的乘積[1],為了避免投入產出指標數量過多，污染物排放用污染物排放綜合指數X2測度. 污染物排放綜合指數X2由工業固廢產生量X21、廢水排放總量X22、化學需氧量排放量X23、氨氮排放量X24、工業二氧化硫排放量X25和煙(粉)塵排放量X26共計六個指標，應用熵權法計算得出，這樣既控制了投入產出指標的數量，同時也反映了各種污染物的排放量.指標體系見表1、表2.

表1 污染物排放綜合指數指標構成

“十一五”以來我國把節能減排作為約束性指標，之前福建省統計年鑒沒有污染物排放這方面的數據，因此選取有統計數據的年份即2005～2017年進行研究. 為了客觀評價福建省節能減排的效率，同時考慮到數據的可得性及科學性，樣本數據均來源于2006～2018年《福建省統計年鑒》及福建省設各區市(地區)2017、2018年的統計年鑒.經計算整理可得2016及2017年福建省9個地市的面板數據.本文從兩方面進行測度福建省節能減排效率，一方面是根據2005～2017年數據評價福建省在這13年的節能減排的效率；另一方面評價2016年及2017年這兩年福建省9個地區的節能減排效率.

2 福建省節能減排效率評價

福建省2005～2017年的固廢、廢水、廢氣三廢的排放六個指標每年的排放總量如圖1所示. 為了避免指標權重的主觀隨意性，采用客觀熵權法確定指標的權重，根據圖1的原始數據計算出福建省2005～2017年的污染物排放指數，結果如圖2所示.

圖1 福建省三廢的排放量

圖2 福建省污染物排放指數

根據圖2可以看出， 從2005至2012年污染物排放指數逐年上升，到2013年達到了高峰，之后逐年下降，即在2013年開始出現拐點，污染物排放指數并沒有隨著GDP的增加而升高，反而是降低，特別是2014年比2013年降幅達到13.3%，2016年比2015年降幅更是達到29.9%，2017年的污染物排放指數基本和2005年持平，但福建省2017年的GDP是2005年的4.9倍.

采用改進的DEA的模型Super-SBM模型，運用表2的投入產出指標，將2005～2017年福建省的相關數據代入DEA-SOLVER PRO 5.0軟件計算，得出2005～2017年福建省節能減排效率值，結果見表3.表3顯示了節能減排效率值及排名，從計算結果分析，效率值最高的是2017年(1.086 3)，最低的是2005年(0.595 0)，平均值為0.844 3，效率值超過1的也就是DEA相對有效的有三年，分別是2017、2010和2013年，從2012年到2017年，效率值均超過0.8，平均為0.934 8，超過平均值10.7%；而2005年到2011年的效率值平均為0.766 8,特別是2005年到2008年的效率值均小于0.8，都小于平均值，從總趨勢來看，效率值的三年移動平均數雖然中間有小幅的反復，但基本是增加的，反映了節能減排效率趨勢是在不斷的提高.

表3 福建省2005～2017年節能減排指標原始數據及效率值

3 福建省各地市節能減排效率比較

為了更進一步研究福建省節能減排情況，除了對其近期進行各年度的縱向比較外，有必要對其各設區市節能減排進行橫向比較.同樣采用表1和表2的指標體系，首先用熵權法計算出福建省9個地市2016和2017的污染物排放指數，結果如圖3所示，由圖3可以看出，這兩年的污染物排放指數相似度很高，但各地市2017年與2016年比較各項指標有所下降.9個地市中，泉州市和福州市污染物排放指數屬于較高水平，而莆田市、南平市、龍巖市和寧德市屬于較低水平，可以看出，各地市的污染物排放指數和經濟總量有很大的相關性.

圖3 福建省個地市污染物排放指數

同樣根據表2的指標體系應用Super-SBM模型計算得到的2016、2017年的個地市節能減排效率值及排名見表4.表中的均值表示這兩年效率值的平均值，右側的排名是指均值的排名.

表4 福建省各地市節能減排效率值

由表4可以看出，這兩年的各地市排名除莆田市和南平市的名次有改變以外，其它地市的名次沒有發生變化，2016年莆田市由排名第二掉到2017年排名第四，而南平市則由第四上升到第二. 2016年有4個地市效率值超過1，均為DEA相對有效，依次是廈門市、莆田市、漳州市和南平市，2017年效率值超過1的達到了5個地市，依次是廈門市、南平市、漳州市、莆田市和寧德市，總體來看，傳統工業占比比較大的地市效率值排名靠后，而新興產業、服務業、農業等綠色產業占比比較大的地市效率值排名靠前.

4 結論與建議

本文應用DEA的改進模型——Super-SBM模型，首先對福建省2005～2017年的節能減排進行評價，依次排出效率的由高到低順序分別為：2017、2010、2013、2012、2009、2016、2015、2014、2008、2007、2006、2011、2005年，其中2017、2010和2013年效率值超過1，達到DEA相對有效，雖然這13年中間有些反復，但總的趨勢是節能減排效率在不斷地提高中，這充分說明福建省在節能減排方面制定的有關條例以及條例的實施和監督管理是有效的； 其次對福建省9個設區市2016及2017年的節能減排效率進行評價，依次排出效率的由高到低順序分別為：廈門市、南平市、漳州市、莆田市、寧德市、福州市、泉州市、三明市和龍巖市，廈門市在節能減排生態文明建設方面一直處于全國領先地位，2016年綠色城市綜合指數全國排名第二[6]，僅次于三亞；三明市和龍巖市由于歷史原因產業結構偏重型化，這可能是導致節能減排效率排名靠后的原因之一，福建省的節能減排效率存在著地區間的差異.

福建省在全國生態文明建設中一直處于先行示范區的地位，“綠色、生態”是福建的一張名片. 雖然福建省在“十一五”和“十二五”期間在節能減排方面取得一定的成效，生態環境得到了較好的改善，但也面臨著許多挑戰，產業結構重型化、用能粗放的問題尚沒有根本解決，因此必須提高能源的使用效率，優化能源消費結構，加快產業調整，特別是在產業結構偏重型化的地市加快產業的轉型升級，實現“十三五”規劃提出的節能減排目標. 節能減排是一項長期的艱巨的任務，需要幾年甚至幾十年不懈的努力，同時需要全民踐行綠色發展理念，加快形成綠色發展方式和生活方式，進一步將福建省的生態優勢轉化為發展優勢，為加快經濟社會發展提供綠色新動能.