生物質發電企業綠色技術創新效率及其影響因素研究
——基于Bootstrap—DEA 方法檢驗

王火根，楊甜甜

（1.江西農業大學經濟管理學院，江西南昌 330045；2.華東政法大學商學院，上海 201620）

隨著全球經濟快速發展，人口擴張和城市化進程不斷加快，一方面使得包括煤炭、石油、天然氣等化石能源資源的消耗持續加劇，能源短缺逐漸轉化成能源危機；另一方面帶來的生活垃圾和農業廢棄物急劇增加，據《中國城市建設統計年鑒》數據，2018 年我國城市生活垃圾清運量達到2.28 億噸，比2010 年的1.58 億噸增長了44.30%。面對化石能源的日益枯竭，以及生態環境惡化的日益加重，生物質能作為唯一的物質性、易儲存的可再生能源，為世界能源結構的優化、生物經濟的發展以及實現碳中和提供了新思路，受到世界各國的高度重視。2018 年10 月，國際能源署（IEA）發布的《2018 可再生能源年度報告》首次指稱生物能源是“被忽視的巨人”，并且預測未來5 年內，生物能源將在全球范圍內引領可再生能源的發展。因此，大力發展生物質能對于改善生態環境、緩解能源短缺和促進綠色經濟的發展具有重要意義［1］。

綠色技術創新就是在提供給客戶產品價值的過程中能夠顯著減少對環境的影響［2］。中國是一個農業大國，生物質資源十分豐富。據《生物質能發展十三五規劃》數據，中國可作為能源利用的農作物秸稈及農產品加工剩余物、林業剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億噸標準煤。生物質發電是生物質能源的核心產業。生物質發電是指利用生物質自身具有的生物質能量，通過直接燃燒進行發電或通過生物質經厭氧發酵處理產生的沼氣進行發電，具體包括農林廢棄物直接燃燒發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣和畜禽糞污沼氣發電等［3］。為促進綠色經濟的發展，中國頒布了《可再生能源法》（2005 年），并配套了一系列相關激勵政策，如《關于完善農林生物質發電價格政策的通知》（2010 年），《關于完善垃圾焚燒發電價格政策的通知》（2012 年）。截至2015 年，中國生物質發電總裝機容量約1 030 萬千瓦，年發電量約520 億千瓦時，其中沼氣發電約30 萬千瓦，垃圾焚燒發電約470 萬千瓦，農林生物質直燃發電約530 萬千瓦［4］。目前，全國總共有313 家生物質發電企業分布在全國各地，其中上海和深圳主板上市和新三板上市公司大約30 家。根據證券交易所公開數據，“生物質發電第一股”凱迪生態（000939），2017、2018 年歸屬母公司凈利潤共虧71.9 億元，而以雞糞為原料發電的圣新能源（837809）這兩年卻分別實現利潤0.366 7 億元，0.375 6 億元，以城市垃圾綜合處理的企業上海環境（601200）分別實現了5.06 億元，5.78 億元。

一方面，中國社會經濟發展和生態文明建設迫切要求中國全力推進綠色經濟的發展，尤其是生物質發電產業；另一方面，部分生物質發電企業虧損或微利的現狀，嚴重制約著產業的可持續性，如凱迪生態處于退市邊緣。那么，當前中國生物質發電企業的綠色技術創新效率處于什么水平？影響中國生物質發電企業的綠色技術創新效率主要因素有那些？因此，基于Bootstrap—DEA方法對21 家生物質能發電上市企業的綠色技術創新效率及影響因素進行分析，以期為生物質能發展十四五規劃提出有益的政策思路。

1 文獻綜述

Cosentino S L 等［5］認為由于生物質能是植物在生長過程中通過光合作用將大氣中的二氧化碳進行吸收，具有固碳效應，其對生態環境改善能夠產生較大的促進作用。中國節能環保集團政策研究室主任袁寶榮表示生物質發電不僅能起到治理農林廢棄物和處置城市生活垃圾的作用，而且可以實現可再生能源的清潔利用和可持續發展［6］。Thornley P［7］等通過研究英國的生物質發電狀況，得出相比其他可再生能源，生物質能更具社會經濟效益和技術優勢。Liu 等［8］從電力結構，資源分布，投資實力，政策環境等多個方面分析了我國生物質發電的現狀，并提出相關建議：生物質電廠選址需要考慮生物質資源分配不均和資源短缺問題；企業應拓寬融資渠道，增加投資；加強和加快技術發展；構建成熟的產業鏈；制定相關政策并加強支持。Kishore 等［9］認為諸如收集、加工、低效能使用傳統裝置和目前不成熟的生物質能技術等是阻礙有效和可持續地利用現有生物資源的因素。黃少鵬［10］在調研五河凱迪生物質能發電廠后，對秸稈發電產業存在的問題進行研究分析，得出秸稈發電效率提升主要受資產專用性、運輸成本以及國家補貼缺口限制。郝德海［11］從生物質發電廠的投資回收期、凈現值和內部收益率等方面分析生物質發電技術的經濟性，并提出政策、技術、融資渠道、資源可供性以及信息和市場等是影響我國生物質發電項目技術發展的主要因素。蔡立亞等［12］對G8 與BRIC 從2000—2008 年的新能源及可再生能源發電績效進行動態評價，結果表明，發電績效數值上體現為發達國家更高，但在增長速度上發展中國家更具優勢；資源稟賦程度與發電績效出現倒掛，各國應主動加大技術投入比重，以期達到現有資源最大化的利用效率。張兵等［13］運用成本-收益分析法對江蘇省生物質能的環境效益進行了研究。研究表明：相較燃煤發電，每利用秸稈發電1KW·h 不僅可以減少原煤438.54g 的耗用，降低669.73g 溫室氣體CO2的排放，降低污染氣體如SO2、NOX 等的排放，還可以有效降低污水和固體廢棄物的排放量。朱靜蕓等［14］建立可變規模效益的BCC 模型，分析了生物質能源企業的經營效率。王學峰等［15］通過構建運輸成本模型，得出構成生物質發電企業物流成本的主要因素是燃料消耗成本，根據研究結果企業可通過制定合理物流方案，科學調配運輸車輛壓縮生產成本。閆慶友等［16］通過建立 Bio-AG 系統，利用網絡 DEA 方法研究生物質發電行業利潤的相對效率。胡靜等［17］以組織學習為中介變量構建概念模型，得出市場導向、政策導向可以通過組織學習對生物質能源企業績效產生正向影響的結論。任海芝等［18］構建以“內源融資”“股權融資”“債權融資”為投入變量，“營業收入”和“凈利潤”為產出指標的DEA-Malmquist 模型，基于37 家生物質能產業相關上市公司2011—2017年數據，發現2011—2017 年間生物質能產業融資效率水平整體呈波幅不等的不穩定態勢；生物質相關服務產業融資效率降幅顯著且處于規模效益遞減。

綜上所述，以上學者大多從宏觀層面對開發利用生物質能的必要性，發展現狀，發展模式以及生態環境效應等方面進行研究；微觀層面分析生物質能生產與需求的影響因素，將各影響因素結合，為生物質能的可持續發展提出合理的政策，做出正確的決定并分析政策。績效評估作為企業進行科學管理的有效途徑，得到越來越多學者的關注，己成為廣大學者研究的熱點問題。但目前績效評價方法種類眾多，主成分分析、聚類分析、因子分析、層次分析、Delphi 法、生產函數法、指標公式法、模糊評價以及數據包絡分析（DEA）等多種方法。考慮到作為上市公司層面生物質發電屬于綠色經濟且企業效率的研究對象都屬于小樣本，如何解決小樣本情況下導致的效率評價值存在偏差問題？因此，論文以2018 年統計數據為基礎,以21 家在上海、香港和深圳等三地上市的具有生物質發電業務的綠色企業為研究對象，采取Bootstrap—DEA方法來測算各自的綠色技術創新效率，使用Tobit回歸方法來分析綠色技術創新效率的影響因素。

2 研究設計與數據說明

2.1 研究方法

2.1.1 DEA 模型

假設每有i,i=1,2, ,k個決策單元，則可構建如下模型：

2.1.3 基于 Bootstrap 的截斷回歸模型

DEA 模型是通過各決策單元與有效生產前沿面進行比較,從而來判斷各決策單元的相對效率。因此,在回歸模型中把決策單元的技術效率值作為因變量,而因變量是部分連續和部分離散分布的數據,采用普通最小二乘法(Ordinary Least Square,OLS)得出的結果存在偏誤，需建立受限因變量模型(Limited Dependent Variable Models)并使用最大似然法(Maximum Likelihood,ML)估計回歸系數更加適合。

2.2 樣本選擇與數據來源

根據證監會公布的上市公司行業分類標準，生物質發電企業處于公用事業板塊的電力或環保工程及服務這兩個子項，結合公司是否擁有以生物質發電的業務以及產出數據為正要求，最終篩選出在2018年間有經營活動的21 家生物質能發電上市公司（剔除了兩家虧損巨大的公司，凱迪生態(000939)和盛運環保（300090）,具體情況如表1 所示,這些企業的業務主要為以城市垃圾固體廢棄物處置項目投資、建設與運營的綜合性發電企業，以畜禽糞污產生沼氣和以農林秸稈等廢棄物進行生物質發電企業。

表1 生物質能發電企業樣本清單

2.3 指標選擇

（1）投入產出變量。借鑒前人研究的基礎上，從中國生物質上市公司角度，根據指標體系的構建原則和能源行業的特征，從經濟增長的核心要素勞動和資本角度，選取固定資產凈值、職工薪酬和總資產作為投入變量；選取生物質發電企業的凈利潤、發電量作為產出變量（任海芝等［18］）。具體如表2所示。

表2 投入產出指標體系的選取

在運用 DEA 模型時，一般會提出決策單元數量大于投入與產出指標總和數兩倍的要求，本研究涉及21 個決策單元，建立的指標系統包含5 個指標，因此，在數量方面符合 DEA 模型的使用條件。同時，本研究均選用定量化指標，確保了評價的客觀性和科學性。

（2）Tobit 指標選取。技術創新是企業生存的動力源泉，是企業保持行業競爭地位和可持續發展的關鍵。生物質發電產業在歐美等國家技術已經成熟，但在國內，中國生物質發電企業還存在單位固定資產投資較大和運營成本相對較高，技術開發能力和產業體系較薄弱等特點，尤其是機組熱效率較低，尹秀芝［23］認為影響企業技術創新的要素歸納為宏觀政策，創新機制，主體創新能力和創新環境等四個方面。李廣培等［24］把綠色技術創新內部影響因素歸納為企業人才、資金投入、激勵制度和社會責任等。考慮到指標數據的可獲得性以及結合生物質能產業的特點，從政府補助和產業鏈完善程度來定義技術創新效率的宏觀政策和創新環境。用企業內部分配機制，企業所有制，社會責任、運營能力等來表示主體創新機制和創新能力。指標體系如表3 所示。

表3 技術效率影響因素變量說明

1）政府補助。政府支持不僅可以彌補企業研發資金的不足，更為重要的是政府參與創新活動能為企業研發提供基礎設施條件。由于政府支持數據暫無統一口徑，本文采用上市公司營業外收入中的“政府補助”作為替代。由于政府補助具有滯后性，參考以往學者的做法本文研究采用滯后一期的政府補助作為當期的補助投入。

2）產業鏈完善程度。產業鏈是基于某一產業形成的技術經濟關聯并形成一個產業集群。生物質發電產業目前存在的最大的問題是產業鏈前端原材料收集數量不足，運輸成本高。因此，根據企業是否擁有完整的產業鏈，用0～1來表示產業鏈完善程度。

3）內部分配機制。人才是企業第一生產力，員工福利薪酬是激勵員工最為直接的表達方式，因此，用人均薪酬（資產負債表的“應付職工薪酬”除以“員工人數”）來代表企業內部的激勵機制。

4）專業化程度。劉忠生［25］認為專業化分工可以吸收專業人才并集中優勢資源在某一領域進行技術研發，從而有利于行業技術效率提高。用發電收入占總業務收入之比來表示企業的專業化程度。

5）社會責任。生物質能企業的社會責任是實現廢棄物的最大資源化利用。采用上市公司披露的社會責任報告中的廢棄物處理量作為社會責任量化指標。

6）企業所有制。吳瓊［22］認為企業所有制是影響企業效率的重要制度因素。用第一大股東持股數占總股本比例來表示企業所有制性質，用0～1 來表示。

7）營運能力。傳統的反映營運能力的財務指標包括“總資產周轉率”“存貨周轉率”和“營業賬款周轉率”。生物質發電企業的最大投入是固定資產，選用“總資產周轉率”代表企業的營運能力。

3 實證結果與分析

3.1 效率分析

生產過程中有規模報酬可變和規模報酬不變兩種情況，選擇何種假設直接影響 DEA 測算效率的結果。傳統的 DEA 方法中有兩個基本模型：一個是基于規模報酬不變的 CCR 模型，另一個是基于規模報酬可變的BCC 模型。Simar 和Wilson 的研究表明，當實際研究問題為規模報酬不變時，采用 CCR 和BCC 模型分別計算出的估計量均具有相合性。但是，如果實際研究問題為規模報酬可變，那么BBC具有相合性，而CCR 不具有相合性［20］。因此，為了降低因模型選擇不恰當所導致計算結果出現偏差，本文基于BCC 模型來進行效率的測算，同時采用Simar 等［20］提出的方法來進行效率得分的糾偏處理。

從表4 結果來看，2018 年，在評估的21 家以生物質為原料進行發電的企業中，有A03（中技能源）、A05（瀚藍環境）、A06（泰達股份）、A08（綠色動力）、A11（偉明環保）、A14（百川環能）、A15（光大國際）、A17（圣新能源）、A18（豐源股份）、A19（旺能環境）10 家企業效率值為1，即達到有效生產前沿面，而在95%的置信度下，Bootstrap 方法迭代2 000 次后，無一企業效率達到有效生產前沿面，傳統DEA 模型測度的21 家生物質發電企業效率值均處于置信區間外，且修正后的效率值均低于原始效率，說明傳統DEA 模型測度的技術效率值高估，經過方法計算的效率值可以從一定程度上消除小樣本帶來的右偏估計，修正后的效率更能反映實際效率值。

表4 2018 年生物質發電企業生產效率的偏差和置信區間估計結果

2018 年國內生物質發電企業技術效率均值為0.729，這意味著即使固定資產、人力資源和總資產投入平均消減27.1%，仍然可以保持既定的發電量和凈利潤。其中，最大效率值為0.908，最小效率值為0.265，且標準差系數也高達0.103，這表明目前國內生物質發電企業綠色技術效率不僅存在較大改進空間，而且存在顯著的個體差異。具體來看，A02，A03，A05，A06，A08，A11，A12，A14，A15，A16，A17，A18，A19 的技術效率都在0.8 以上，表明這些企業的資源利用率比較接近最優前沿面，改進空間較小。A09，A13，A20，其效率均不超過0.5，相對于效率較高的企業而言，這些企業的資源投入存在嚴重的資源浪費。

為進一步比較分析生物質發電企業的技術效率，下面將技術效率值分為三個象限，屬于［0,0.5］的為低效率企業，(0.5,0.8］的為中效率企業，(0.8,1］的為高效率企業。按照這一標準劃分，得到技術效率的象限如表5 所示。

表5 生物質發電企業綠色技術效率的象限

第一象限為效率值屬于［0,0.5］的為低效率企業。這3 家企業中，有2 家垃圾發電（首創環境，德長環保），1 家以有機肥生產主，禽畜沼氣發電為輔企業（民和生物）。

第二象限為效率值屬于(0.5,0.8］的為中效率企業。這5家企業中，包含4家垃圾燃燒發電（中國天楹，上海環境，粵豐環保，啟迪環境），1 家禽畜沼氣發電（京安股份）。

第三象限為效率值屬于(0.8,1］的為高效率企業。這13 家企業主營業務不盡相同，其中9 家垃圾發電（中技能源，瀚藍環境，泰達股份，綠色動力，偉民環保，百川環能，光大國際，高能環境，旺能環境），1 家禽畜沼氣發電（圣新能源），3 家農業秸稈發電（源怡股份，瑞華股份，豐源股份）。

3.2 效率影響因素模型的估計結果與分析

為何同樣作為以生物質為原料進行發電的企業，技術效率存在差異？利用選取的環境變量，根據前面構建的Bootstrap 截斷回歸模型的計算步驟，對影響生物質發電企業技術效率的因素進行回歸檢驗，檢驗結果見表6。

表6 效率影響因素的回歸檢驗結果

從表6 可知：Tobit 回歸方程的7 個影響因素中的5 個環境變量在10%的顯著性下通過了檢驗，說明環境因素確實會對生物質發電企業的技術效率產生顯著影響。在Tobit 模型的回歸方程中，當回歸系數為正時，說明環境變量增大有利于提高企業綠色技術創新效率，從而提升企業的競爭力。反之，當回歸系數為負時，表明環境變量會阻礙企業綠色技術創新效率，從而抑制生物質企業的可持續發展。通過分析7 個影響因素對生物質發電企業綠色技術創新效率的回歸系數，可以得出以下結論：

（1）政府補助（SUB）對綠色技術創新效率沒有通過顯著性檢驗。這可能是由于政府對生物質發電企業提供的項目補助并未切實應用到企業的技術創新活動之中，項目資金的落實缺乏監管。

（2）產業鏈完善程度（CHAIN）對綠色技術創新效率有正的影響。產業鏈完善程度對企業的技術效率回歸系數為0.224，這表明完善產業鏈有利于保證發電原材料持續供應，從而提升企業技術效率，如圣新能源依靠集團公司完整的產生鏈，實現了養殖和廢棄物處理綜合一體化。

（3）內部分配機制（PCE）對綠色技術創新效率沒有通過顯著性檢驗。可能是企業現有的固定薪酬制度不利于企業綠色技術創新，應該改變現有的分配方式，采用期權或股份的方式來更好調動企業員工創新的積極性。

（4）專業化程度（ELEC）對綠色技術創新效率有正的影響。發電收入占比對于生物質發電企業技術效率的回歸系數為0.287。這說明生物質發電企業主營業務的集中有助于提高企業綠色技術創新效率。

（5）原材料處理量（CSR）對綠色技術創新效率有正的影響。原材料處理量對于生物質發電企業技術效率的回歸系數為0.457。這表明充足的原材料有利于企業提高技術效率，降低生產成本，因此，生物質發電企業能夠可持續發展關鍵是原材料供應充足。

（6）企業治理制度（CR）對綠色技術創新效率有負的影響。股權集中度對企業的技術效率回歸系數為-0.286。從管理角度上看，當生物質上市公司的股權結構較為集中時，集中的股權結構可能會限制市場機制在改善公司治理上的作用的發揮。

（7）運營能力（TAT）對綠色技術創新效率有正的影響。固定資產周轉率對于生物質發電企業技術效率的回歸系數為0.330。這說明提高生物質發電企業固定資產的周轉率有利于企業的技術進步和可持續發展。

4 研究結論

本文應用Bootstrap-DEA 模型實證分析我國21家生物質行業上市公司2018 年度的綠色技術效率及其影響因素，得出以下結論：

（1）傳統 DEA 模型測度的效率值發生了右偏估計。生物質能發電企業經Bootstrap 方法迭代2 000次后，無一企業效率達到有效生產前沿面，傳統DEA 模型測度的21 家生物質發電企業效率值均處于置信區間外，且修正后的效率值均低于原始效率。

（2）生物質發電企業存在較大改進空間。生物質發電行業2018 年技術效率均值為0.729，其中，最大效率值為0.908，最小效率值為0.265。這充分說明隨著技術進步以及政府對綠色低碳能源的重視，生物質發電綠色技術效率還有較大的提空間。

（3）存在顯著的個體差異，不同類型的發電企業效率差異較大。生物質發電行業2018 年技術效率標準差系數高達0.103，以農林廢棄物作為原料且具有完整產業鏈企業的技術效率較高。

（4）產業鏈完善程度，專業化程度，廢棄物處理量和運營能力對企業綠色技術創新效率呈顯著正相關；而股權集中度對企業綠色技術創新效率呈顯著負相關。

根據以上研究結論，提出以下政策建議。

（1）立足國內自有技術力量，在積極引進、消化、吸收國外先進生物質發電技術基礎上，加強國內生物質發電設備的技術研發和升級改造，在重大裝備扶持項目中安排專項經費，開展先進生物質發電示范項目研究，促進大規模、低成本、高效率示范應用。

（2）發揮中央和地方合力，完善支持生物質發電利用政策措施體系。建議制定生物質發電熱電聯產的產業政策和生物質發電前端與終端補貼政策，同時引導地方出臺措施支持現有政策之外的其他生物質發電方式。

（3）完善生物質發電產業鏈配套體系和技術服務體系，如農林廢棄物原材料收集合作社，培育生物發電附屬產品綜合利用主體，才能大規模的處理農林廢棄物和畜禽糞便，支撐生物質發電產業的可持續發展，實現能源清潔利用和生態環境治理。

（4）完善生物質發電企業激勵機制和公司治理機制，借鑒優秀企業的成功經驗，建立一套科學有效的績效考核制度，以期權等方式吸引國內生物質能相關專業人才加盟，從而提高企業的管理效率和經濟效益。