基于生態效率的城市綠色高質量發展評價研究

方 愷,黃伊佳,何堅堅,黃 葳

(1.浙江大學 公共管理學院,浙江 杭州 310058;2.浙江大學 民生保障與公共治理研究中心,浙江 杭州 310058;3.中國科學院 城市環境研究所城市環境與健康重點實驗室,福建 廈門 361021)

一、研究背景

黨的十九大報告對我國在新形勢下的發展戰略做出了重要研判,指出“我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段”(1)習近平在中國共產黨第十九次全國代表大會上的報告[EB/OL].(2017-10-28)[2021-01-07].http:∥cpc.people.com.cn/n1/2017/1028/c64094-29613660.html.。高質量發展以“五大發展理念”為基礎,以高效、公平和綠色可持續為目標。其中,兼顧經濟增長和環境保護的綠色發展理念在高質量發展的大背景下被賦予更為豐富的內涵。當前,環境污染、資源耗竭和氣候變化等一系列生態環境問題在全球范圍內愈演愈烈,且仍將在未來較長時期內成為制約我國綠色發展和民生福祉改善的瓶頸因素。

城市既是一個國家經濟社會發展的重要載體,也是資源消耗和環境污染排放的主要場所,建設高質量城市是推進國家高質量發展的必由之路。一些學者圍繞城市尺度的綠色高質量發展進行了多角度的探討。張文忠等[1]認為城市高質量發展應該以人為本、提高生態宜居水平;俞樹毅等[2]指出城市的綠色高質量發展是經濟、社會和生態的協同發展;方創琳[3]提出中國新型城鎮化的高質量發展要以人地和諧、高效低碳、生態環保等為目標導向?？茖W測度城市的綠色高質量發展水平是指導實踐的前提,然而當前這一研究領域尚處于起步階段。有學者提出,生態效率可作為城市綠色高質量發展的評價工具。生態效率被定義為經濟活動增加值與環境負荷的比值[4],核心思想是用最小的資源消耗和污染排放得到最大的經濟產出,這與高質量發展兼顧經濟效益和生態環境效益的內在要求相契合[5]。例如,曾賢剛等[6]通過構建生態效率評價模型對長江經濟帶的城市高質量發展水平進行了測度。

通過對城市生態效率研究文獻進行梳理可以發現:(1)研究內容上,雖有部分學者關注城市某一產業的生態效率,但大部分聚焦于城市整體生態效率,鮮見對城市全產業部門尺度進行評價。(2)研究視角上,普遍采用“誰生產誰負責”的生產者責任視角(以下簡稱為“生產視角”)量化環境負荷,忽視了責任劃分的公平性[7];消費者責任視角(以下簡稱為“消費視角”)將最終需求作為環境負荷的壓力源,鼓勵采用“誰消費誰負責”的原則,是對生產視角的有力補充[8-9],但目前鮮有學者從消費視角評估城市生態效率水平,將二者進行對比分析的研究更是鮮見。(3)研究方法上,數據包絡分析(Data envelopment analysis,DEA)的應用最為廣泛,它是一種以線性規劃為基礎、針對同類型多投入多產出決策單元的相對效率評估方法[10]。

當前,從生態效率角度出發探討城市高質量發展的文獻較少,針對產業層面的分析則更為少見[11]。本文擬將環境投入產出與數據包絡分析相結合,構建基于生態效率的城市綠色高質量發展評價模型,并分別從生產和消費視角出發,對城市全產業部門的綠色高質量發展水平進行評價,并以重要區域中心城市——廈門市為案例開展實證研究,以期從中觀產業層面為促進我國城市高質量發展提供相關理論支撐。

二、研究區與研究方法

(一)研究區概況

廈門市(118.08°E,24.48°N)地處福建省東南沿海,是我國的副省級城市、經濟特區和重要的區域中心城市。經濟發展方面,2019年,廈門市實現地區生產總值(GDP)5 995億元,GDP增速在15個副省級城市中位列第一(2)廈門市統計局.2019年廈門市經濟運行情況分析[EB/OL].(2020-02-14)[2021-01-07].http:∥tjj.xm.gov.cn/zfxxgk/zfxxgkml/tjsjzl/tjfx/202002/t20200214_2422187.htm.,經濟發展的共享性和開放性在副省級城市中名列前茅[12]。生態文明建設方面,廈門市一直走在全國前列,1997年榮獲首批“國家環境保護模范城市”稱號,2010年入選第一批國家低碳試點城市,2016年成為首批國家級海洋生態文明示范區之一。

作為典型的海濱城市,廈門市近年來生態環境質量雖持續提升,但也面臨一系列問題。在氣候變化方面,溫室效應導致的海平面上升對廈門城市安全構成了潛在威脅[13];在海洋環境方面,近岸海域環境水質輕度富營養化,無機氮和活性磷酸鹽超標;在大氣環境方面,氮氧化物、臭氧、PM2.5和PM10是主要的污染物(3)廈門市生態環境局.2019年廈門市環境質量公報[EB/OL].(2020-06-10)[2021-01-07].http:∥sthjj.xm.gov.cn/zwgk/zfxxgk/fdzdgknr/hjzl/hjzkgb/202006/t20200610_2489482.htm.。廈門市面臨的經濟社會發展與生態環境保護如何協調的難題,也是中國眾多城市在綠色高質量發展中機遇與挑戰并存的縮影。因此,以廈門市為案例對我國城市綠色高質量發展的路徑進行研究具有積極的參考和示范意義。

(二)研究方法

鑒于廈門市在氣候變化、海洋環境和大氣環境方面面臨的挑戰,本文選取二氧化碳、氨氮和氮氧化物三類排放物來表征主要的環境負荷。首先運用環境投入產出分析(Environmentally extended input-output analysis,EEIOA)對廈門市全部24個產業部門的三類環境負荷進行清單分析,并揭示部門間隱含排放的轉移情況。在此基礎上,基于DEA構建了包含這三類環境負荷的城市全產業部門生態效率評價模型,從生產和消費視角分別評估各產業部門的綠色高質量發展水平?；谠u價結果,提出廈門市統籌推進重點產業部門減污降碳、提升生態效率的政策建議。

本文將生產視角下的環境負荷定義為產業部門在生產過程中產生的直接環境排放,將消費視角下的環境負荷定義為由最終需求所驅動的產業部門的直接環境排放及其上游所有生產過程的間接環境排放,也稱為“環境足跡”[14]。需要指出的是,本文分別從生產和消費兩種視角評估產業部門的環境負荷,只是將整個經濟系統的環境總負荷依據不同的準則分配到各個產業部門,體現了環境責任劃分的多元視角,并非對一個部門的環境負荷進行重復計算。

1.EEIOA模型

投入產出分析由Leontief[15]提出,EEIOA將其拓展至環境維度,可分解由最終需求導致的各部門的環境負荷,公式如下:

E=Q(I-A)-1Y

(1)

(2)

(3)

(4)

各部門的氨氮和氮氧化物排放量來源于統計資料,碳排放量根據我國《省級溫室氣體清單編制指南》提供的方法計算:

(5)

式(5)中,CEi是第i個部門的碳排放量;ECij是第i個部門第j種能源的消耗量;CFj是第j種能源的二氧化碳排放系數。

2.DEA模型

本文采用包含非期望產出、基于松弛測度的DEA模型,公式如下[16]:

(6)

本文構建了生產和消費視角下生態效率評估的投入產出指標體系。如表1所示,以部門的資本、勞動力和能源投入為投入要素,以部門增加值為期望產出要素,分別采用生產和消費視角下的部門二氧化碳、氨氮和氮氧化物排放量作為非期望產出要素。

表1 投入產出指標體系

(三)數據來源與處理

投入產出數據方面,本文依據最新可得的《廈門市投入產出表(42部門)》,剔除總產出為0的7個部門后,根據部門特征和排放數據的可得性將剩余35個部門歸并為24個,部門名稱及編號見表2。能源消費數據方面,廈門市工業源分部門的數據來自《廈門經濟特區年鑒》,并根據規模以上企業的產值占比進行估算。由于廈門市農業、建筑業和服務業分部門的能源消費數據不可得,根據《福建統計年鑒》中農業、建筑業和服務業分部門的碳排放強度估算廈門市對應部門的碳排放量[17]。氨氮和氮氧化物排放數據方面,廈門市農業、建筑業和服務業分部門的氨氮和氮氧化物排放數據來自《廈門市環境統計資料匯編》;工業源分部門的氨氮和氮氧化物排放數據來自《廈門市環境統計資料匯編》中的重點調查工業企業的污染排放情況,并分別根據兩種污染物的非重點比例(非重點調查工業企業的污染排放量占所有工業企業的比例)進行估算。其他經濟社會數據方面,廈門市各產業部門的新增固定資產投資額、從業人員數和增加值數據來自《廈門經濟特區年鑒》。

表2 部門名稱及編號

三、廈門市產業部門環境負荷及其轉移分析

(一)廈門市碳排放責任劃分及跨部門轉移

廈門市24個產業部門共排放二氧化碳2 701.7萬噸。在消費視角下,“通信設備、計算機和其他電子設備業”的碳排放量最高,為551.2萬噸,在24個產業部門中占20.4%;“化學產品業”“其他服務業”“食品和煙草業”的排放量也較高,占比分別為11.1%、9.2%和7.8%(見圖1)。從產業結構角度看,第二產業的碳排放量最高(82.8%),第三產業次之(16.8%),第一產業最低(0.3%)。因各個部門的經濟規模差異較大,進一步對單位最終需求的碳排放量進行分析,發現“電力、熱力的生產和供應業”位列第一,達到58 420.5噸/億元?！巴ㄐ旁O備、計算機和其他電子設備業”的最終需求在24個部門中最高,其單位最終需求的排放量為4 677.0噸/億元。

圖1 消費視角下各部門碳排放量占比及單位最終需求的碳排放量

通過分析隱含在中間產品或服務中的碳排放在各部門之間的主要轉移情況,發現“電力、熱力的生產和供應業”是最大的隱含碳排放調出部門,共調出706.6萬噸,主要調入“通信設備、計算機和其他電子設備業”“交通運輸設備業”“金屬冶煉和壓延加工品業”等部門。“電力、熱力的生產和供應業”在生產視角下的碳排放量在24個部門中居于首位,這與其在生產過程中大量消耗煤炭等化石燃料有關,該部門生產的電力、熱力作為中間產品被廣泛投入到其他部門的生產活動中,導致該部門在生產視角下的排放責任是消費視角下的5.5倍。“交通運輸、倉儲和郵政業”是第二大隱含碳排放的調出部門,調出量達323.5萬噸,主要調入“通信設備、計算機和其他電子設備業”“其他服務業”等部門?！巴ㄐ旁O備、計算機和其他電子設備業”是最大的隱含碳排放調入部門,共調入423.0萬噸,該部門在消費視角下的排放責任是生產視角下的4.2倍。

(二)廈門市氨氮排放責任劃分及跨部門轉移

廈門市24個產業部門共產生氨氮排放量2 180.1噸。在消費視角下,“農業”的氨氮排放量最高,占51.8%;其次為“食品和煙草業”,占19.8%;其余22個部門的占比均低于6%(見圖2)。從產業結構來看,第二產業的氨氮排放量占45.3%,第三產業僅占2.9%。在單位最終需求的氨氮排放上,“農業”遠高于其他部門,達到46.1噸/億元;“食品和煙草業”次之,為1.3噸/億元。

圖2 消費視角下各部門氨氮排放量占比及單位最終需求的氨氮排放量

“農業”是最大的隱含氨氮排放的調出部門,調出量高達720.3噸,其生產視角下的排放責任是消費視角下的1.6倍,這與農業生產活動施用氮肥后很大一部分氮元素流失進入水體環境有關[18]?！稗r業”中間產品中隱含的氨氮排放主要調入了“食品和煙草業”“建筑業”和“化學產品業”等部門,其中調入“食品和煙草業”的隱含氨氮排放量占總調出量的比例接近50%?！笆称泛蜔煵輼I”的直接排放量僅為64.2噸,有366.7噸隱含的氨氮排放通過中間產品或服務從其他部門調入,調入量位居24個部門之首。

(三)廈門市氮氧化物排放責任劃分及跨部門轉移

廈門市24個部門共排放氮氧化物34 068.1噸。在消費視角下,“通信設備、計算機和其他電子設備業”以及“交通運輸、倉儲和郵政業”的氮氧化物排放量位列前二(見圖3),占比分別為20.3%和18.7%。就產業結構而言,第二產業的氮氧化物排放量最高(71.2%),第三產業次之(28.7%),第一產業僅占0.1%。在單位最終需求的氮氧化物排放上,“交通運輸、倉儲和郵政業”最高,達到66.6噸/億元;“電力、熱力的生產和供應業”為52.0噸/億元,位列第二;“通信設備、計算機和其他電子設備業”僅為5.9噸/億元。

圖3 消費視角下各部門氮氧化物排放量占比及單位最終需求的氮氧化物排放量

“交通運輸、倉儲和郵政業”是最大的隱含氮氧化物排放的調出部門,調出量高達1.5萬噸,主要調入“通信設備、計算機和其他電子設備業”“其他服務業”“建筑業”等部門。在生產視角下,“交通運輸、倉儲和郵政業”是最大的排放責任方,排放量在24個部門中占比62.9%,是其消費視角下的3.4倍,這與機動車內燃機內汽油與空氣混合,不完全燃燒產生氮氧化物有關?！半娏Α崃Φ纳a和供應業”的隱含氮氧化物排放調出量位居第二,向“通信設備、計算機和其他電子設備業”“交通運輸設備業”“金屬冶煉和壓延加工品業”等部門共調出6 200.6噸,其生產視角下的排放責任是消費視角下的5.4倍。在電力和熱力的生產過程中,煤炭和空氣中的氮元素在高溫鍋爐中氧化生成氮氧化物[19]。“通信設備、計算機和其他電子設備業”是最大的隱含氮氧化物排放的調入部門,調入量高達6 906.0噸,其中近2/3從“交通運輸、倉儲和郵政業”調入,該部門消費視角下的排放責任是生產視角下的842.5倍,這表明在生產視角下該部門是高產值、低污染的模范產業,但其發展間接引致了其他部門的污染排放。

綜上,考慮到中間投入中隱含的環境負荷,多數產業部門在生產和消費視角下的環境責任存在一定差異。因此,綜合兩種視角有利于更加客觀地界定部門環境責任,進而為減污降碳提供科學、精準的基礎信息。

四、廈門市產業部門生態效率評價

(一)生產視角下的廈門市產業部門生態效率

在生產視角下,廈門市24個產業部門的生態效率均值為0.54,部門間差異較大,具體如圖4所示。其中,10個部門的生態效率達到最優值1.00,包括“農業”“食品和煙草業”“電氣機械和器材業”“通信設備、計算機和其他電子設備業”“金屬制品、機械和設備修理服務業”“水的生產和供應業”“建筑業”“交通運輸、倉儲和郵政業”“批發、零售、住宿和餐飲業”以及“其他服務業”,綠色高質量發展水平較高?！凹徔椘窐I”“造紙印刷和文教體育用品業”兩個部門的生態效率排名末位,均僅為0.10。從產業結構來看,第一和第三產業的綠色高質量發展水平較高,生態效率均值同為1.00;第二產業的綠色高質量發展水平較低,均值為0.45。

圖4 各部門生產和消費視角下的生態效率值

(二)消費視角下的廈門市產業部門生態效率

在消費視角下,廈門市24個部門的生態效率均值為0.51(見圖4)。其中,9個部門的生態效率值達到1.0,包括“農業”“食品和煙草業”“金屬制品業”“通信設備、計算機和其他電子設備業”“金屬制品、機械和設備修理服務業”“電力、熱力的生產和供應業”“水的生產和供應業”“批發、零售、住宿和餐飲業”以及“其他服務業”。相反,“紡織品業”“造紙印刷和文教體育用品業”的生態效率最低,均僅為0.10。整體來看,第一產業的綠色高質量發展水平最高,生態效率為1.00;第三產業次之,均值為0.75;第二產業最低,均值為0.45。

(三)生產和消費視角下廈門市產業部門生態效率對比分析

24個部門在生產和消費視角下的生態效率評價結果比較如圖5所示。其中,“農業”“食品和煙草業”“通信設備、計算機和其他電子設備業”“金屬制品、機械和設備修理服務業”“水的生產和供應業”“批發、零售、住宿和餐飲業”以及“其他服務業”7個部門在兩種視角下的生態效率均達到最優值1.00。

圖5 生態效率的四象限

“紡織品業”“木材加工品和家具業”“造紙印刷和文教體育用品業”“非金屬礦物制品業”和“儀器儀表業”5個工業部門在兩種視角下的生態效率均低于0.15。這些部門普遍具備低產值、高能耗、高污染、勞動密集型等產業特征,如何謀求綠色高質量發展是其面臨的巨大挑戰。

“金屬制品業”“電力、熱力的生產和供應業”等部門在消費視角下的生態效率值顯著優于生產視角。例如,“金屬制品業”在生產和消費視角下的生態效率分別為0.11和1.00,“電力、熱力的生產和供應業”分別為0.25和1.00。這些部門有大量隱含在中間產品或服務中的環境負荷調入其他部門,為其他部門的發展代為承擔了一定的環境責任,因而僅在生產視角下評價其綠色高質量發展水平有失偏頗。

與此相反,“電氣機械和器材業”“建筑業”“交通運輸、倉儲和郵政業”等部門在生產視角下的生態效率顯著優于消費視角。例如,“建筑業”在生產視角下的生態效率達到1.00,而在消費視角下僅為0.20。究其原因,“電氣機械和器材業”“建筑業”從其他部門調入較多的隱含碳、氨氮和氮氧化物排放。此外,“交通運輸、倉儲和郵政業”的碳和氮氧化物排放在生產視角下較高,但其氨氮排放在消費視角下較高。

進一步對兩種視角下生態效率值差異較大的部門進行對比分析可以發現,在消費視角下生態效率更高的部門大多位于供應鏈上游,而在生產視角下生態效率更高的部門大多位于供應鏈下游。因而,對于為其他部門提供大量中間產品或服務,或從其他部門購買大量中間產品或服務的部門,傳統的生產視角未考慮供應鏈上下游中間投入隱含的環境負荷,故還有必要從消費視角進行補充評價。

五、研究結論與政策建議

為從生態效率角度出發,在產業層面探討城市高質量發展,本文將環境投入產出與數據包絡分析相結合,以廈門市為案例開展實證研究,構建了一個基于生態效率的城市綠色高質量發展評價模型。研究發現:(1)總體來看,廈門市24個部門在生產和消費視角下的生態效率均值分別為0.54和0.51,分別有10個和9個部門的生態效率達到最優值。三大產業中,第一產業的生態效率最高,第二產業最低,第三產業在生產視角下的生態效率高于消費視角。(2)在產業部門環境負荷責任劃分方面,“通信設備、計算機和其他電子設備業”在消費視角下的碳排放量和氮氧化物排放量最高,“農業”的氨氮排放量最高,占比高達51.8%?！半娏?、熱力的生產和供應業”“農業”“交通運輸、倉儲和郵政業”分別是最大的隱含碳排放、氨氮排放和氮氧化物排放的調出部門,“食品和煙草業”則是最大的隱含氨氮排放的調入部門。(3)在產業部門生態效率評價方面,“農業”“通信設備、計算機和其他電子設備業”“批發、零售、住宿和餐飲業”等7個部門在生產和消費視角下的生態效率均達到最優值,“紡織品業”和“造紙印刷和文教體育用品業”在兩種視角下的生態效率均居于24個部門的末位?！半娏?、熱力的生產和供應業”“金屬制品業”等處于供應鏈上游的部門在消費視角下的生態效率優于生產視角,“電氣機械和器材業”“建筑業”等處于供應鏈下游的部門則相反。兩種責任視角的結合有利于提供更為客觀的評價方法,進而為產業部門的綠色高質量發展實踐提供科學指導。

基于以上結論,本文提出如下政策建議:(1)統籌生產和消費視角,推進廈門市重點產業部門減污降碳。第一,助推生產視角下承擔主要排放責任的部門加快形成綠色生產方式,發展節能減排技術,強化源頭預防和源頭治理,進一步完善碳排放權和排污權交易等市場化減排手段;第二,密切關注消費視角下承擔主要排放責任的部門,將產業鏈環境負荷納入評價體系,通過政策引導鼓勵打造綠色產業鏈,倒逼上中下游部門同步實現減污降碳。(2)優化產業和能源結構,推動廈門市綠色高質量發展。第一,深入推進第二產業結構調整,重點扶持高新技術企業,對生態效率較低的工業部門,可引導企業重組、并購,推動其由能源和污染密集型向技術密集型轉變;第二,大力發展生態效率高的現代服務業,繼續穩步提升第三產業比重,使其成為推動廈門市綠色高質量發展的重要引擎;第三,加快開發潮汐能和波浪能等可再生能源,持續優化能源結構。