河北省環保投資效率研究
——基于三階段DEA模型

張夢圓

（河北經貿大學經濟研究所，河北石家莊 050061）

1 引言

生態環境是人類賴以生活的物質條件，隨著經濟社會的迅速發展，環境污染問題逐漸變為經濟發展的阻力。我國已經將環境保護支出正式列為一個單獨的國家財政預算科目，從國家層面到各級地方政府無不高度重視環境保護。在京津冀協同發展的大背景下，河北省環保投資額度占GDP的比重從2003年的1.09%上升到2017年的1.68%。環境污染的治理水平不斷提升，是否意味著環保投資效率也隨之增強，環保資金的使用是否最大限度地發揮了效用，環保投資效率是否有進一步的上升空間，本文對相關問題展開研究。

近年來，隨著人們對資源環境問題的日益重視，國內外學者對環保投入和污染治理投資已經做了大量的研究。Fa e re最先提出了環保投資效率的概念，并用環保投資效率測算公司的生產效率［1］。學者們對環保投資效率問題的研究可以從以下3個方面概述：首先，從研究方法上看，大部分學者都采用了數據包絡分析方法（DEA）對環保投資的效率問題進行定量化研究。Halkos運用DEA方法測算了經合組織（OECD）17個國家的環境效率，并研究了各國環境效率與國民收入之間的庫茲涅茨曲線關系［2］。李芳林、唐欣和黃珂、張安錄等基于三階段DEA模型對我國30個省（區、市）和17個城市群的環保投入效率進行了實證研究［3-4］。其次，從研究內容上看，部分學者從微觀視角分析了上市公司和企業的環保投入效率［5］。另一部分學者以中、宏觀視角，從整體區域角度［6-7］對環保投資效率進行了評價。Lozano以美國為例，根據人口、GDP、能源消耗和溫室氣體排放之間的關系建立了非參數DEA模型，研究其投入產出效率［8］。最后，從研究結論來看，由于研究視角的不同，眾多學者從不同方面得出了結論。王俊霞等通過構建DEA－Tobit兩階段模型，指出我國西部地區經濟規模和產業結構與西部地區環保投資效率呈顯著正相關關系［9］。

以上關于環保投資效率的分析研究對本文具有重要的參考意義。基于文獻梳理發現，關于河北省環保投資問題的研究只聚焦于單一方面，僅關注了環境保護投資對于經濟發展的影響，缺乏對環境質量的改善以及社會發展評價。從總體來看，學者們在研究中國地區環保投入效率的問題時，通常將目光局限于某一年的具體情況，而很少表現出環保投入效率的動態變化情況。因此，本文參考以往文獻，在評價指標選取過程中綜合考慮了環保投資的經濟效率、社會效率以及環境效率。選用河北省2003—2017年的數據，采用三階段DEA模型，以期更高效地對環境保護投資提供參考建議。

2 現狀分析

近年來河北省在環保和污染治理方面投入大量資金，環保投資占GDP的比例也逐步加強。環境污染治理投資總額由2003年的75.8億元增長到2017年的605.8億元，15年間增長了530億元。環保投資占GDP比重從2003年的1.07%增長到2017年的1.68%。中國環境科學研究院的研究顯示，要使環境問題基本解決，環保投資需占GDP的1.5%；要使環境污染基本得到控制，環保投資需占GDP的1%。2010年以前河北省環保投資占GDP的比例均不足1.5%，2011年達到最高值2.54%，目前在1.68%左右。由此看來，雖然河北省環保投資的總量在不斷上升，但環保投資占GDP的比例依然偏低。2003—2017年，河北省環境污染治理投資規模逐步擴大，但上升速度較為遲緩，投資規模的起伏也較大。

3 研究模型及數據

3.1 模型選取

根據Hartman和Thomas的觀點，DEA窗口分析的主要優點是可以提供指定時間段內的效率趨勢，并且可以同時檢查效率評估的穩定性和其他屬性，對于評價多個投入與多個產出分析具有相對優勢。本文選取Fried在2002年提出的三階段DEA模型來評價決策單元的效率［10］，其優點在于可以剔除在經典DEA模型中存在的因隨機因素影響決策單元結果的情況，消除環境、隨機因素對效率的影響。在第二階段中采用隨機前沿分析法（SFA），可以更準確、更科學地對河北省環保投入效率情況進行測度。具體公式和指標解釋見表1。

表1 研究方法及指標解釋

3.2 指標體系構建及數據來源

根據已有文獻可知，投入產出指標的選擇是效率評價最關鍵的一步。本文在構建效率評價指標體系的過程中，綜合參考已有研究成果［6-7］，把決策單元分為2個投入指標、5個產出指標和3個環境變量指標，建立河北省環境保護投入效率評價指標體系，見表2。

表2 河北省環境保護投入效率評價指標體系

表2中的投入指標X1，X2、產出指標Y1，Y3統計數據均來自《中國環境統計年鑒》；產出指標Y2統計數據來自《河北省生態環境狀況公報》；產出指標Y4，Y5，環境變量指標Z1～Z3統計數據來自《河北經濟年鑒》和《中國城市統計年鑒》。

4 實證結果分析

4.1 第一階段DEA結果

第一階段運用DEAP2.1軟件，以投入導向的DEA－BCC模型對河北省2003—2017年的環保投資效率進行測算，測算出各個決策單元環保投資的效率值，見表3。

表3 第一階段河北省環境污染治理評價值及規模報酬

總體來看，河北省2003—2017年環保投資綜合效率和規模效率較低，純技術效率較高，其中，綜合效率平均值為0.740，規模效率平均值為0.756，純技術效率平均值為0.974。從綜合效率的角度來看，河北省2003年和2004年的環保投入產出具有有效的綜合效率，效率值均為1.000；2011年綜合效率值最低，僅為0.406。純技術效率是用技術水平來衡量決策單元的投入是否有效，除2011年和2013年外，河北省其余13年的純技術效率均為1.000，表明其環保投資整體是有效的。河北省需要提高整體的環保規模效益，使其在環保方面的投入向集約、規范、高效的方向發展。由于此階段的環境效率結果沒有考慮環境和隨機因素對管理無效率的影響，需要在第二階段建立相似SFA模型對數據進行進一步調整和測算。

4.2 第二階段SFA回歸結果

第二階段將第一階段計算出的各投入指標松弛變量的差額值作為被解釋變量，將常住人口、人均可支配收入、第二產業增加值占地區GDP的比例作為解釋變量，運用Frontier4.1軟件進行SFA回歸分析，所得結果見表4。在進行回歸之前，首先需要對模型的適應性進行檢驗，檢驗其是否存在無效率項ujk。原假設H0∶γ=0，若接受原假設則說明模型中不存在無效率項ujk，SFA回歸無效；反之則說明SFA回歸是有效的。在表4中可以看到2個投入指標的松弛變量的γ值顯著不為0，均接近于1，說明具有無效率項。表4中LR檢驗均通過1%顯著性檢驗，說明使用SFA模型是正確的。

表4 第二階段SFA回歸結果

根據表4的回歸結果，下面逐一對環境變量對環保投資效率產生的影響進行分析。

（1）常住人口總量。人口對環境污染治理投資與當年完成環保驗收項目的投入差額值的回歸系數均為正，且在1%水平上顯著。表明地區人口總數提升會使該地區污染物也相應增加，不利于提高河北省的環保投資效率。

（2）人均可支配收入。人均可支配收入對當年完成環保驗收項目的投入差額值的回歸系數為負，通過1%水平上的顯著性檢驗。人均可支配收入越高，表示地區經濟社會狀況越好，對環保投資效率的提高產生正向影響。

（3）第二產業增加值占地區GDP的比例。第二產業增加值占比與松弛變量的回歸系數均為正，且在1%水平上通過顯著性檢驗。這證實河北省注重工業發展，同時也造成環境污染問題的加劇。第二產業增加值占比的增加將會導致污染治理投資總額的增加，產生了浪費現象，極大地限制了環保投資效率的提升。

上述分析結果表明，環境變量對不同的決策單元會產生不同的影響，從而導致環保投資效率水平出現偏差。因此，需要將環境因素與隨機因素進行控制和剔除，從而保證結果的穩健性。

4.3 第三階段調整投入后的DEA分析結果

根據表1中式（3）將第二階段調整后的投入變量與原始的產出變量再次帶入DEA－BCC模型，用DEAP2.1軟件進行數據處理，得到第三階段調整后的環保投資效率值，見表5。

表5 第三階段河北省環境污染治理評價值及規模報酬

從表5中可以看出，在剔除了環境因素和隨機因素的影響后，各決策單元的環保投資效率值均有不同程度的提高，這意味著在第二階段進行的環境因素和隨機因素的剔除是非常必要的。從綜合效率角度看，較第一階段有小幅度提升，有效決策單元從2個變為3個。調整后2003年離開效率前沿，2006年和2008年提升到效率前沿，除2003年的綜合效率值有所下降，其余年份都顯著提高，表明很多年份在第一階段中的環保投資效率值都被低估了。從純技術效率來看，整體均值提高了，但2003年、2005年、2007年的純技術效率與第一階段相比降低了，表明這3年的技術管理水平在第一階段被高估了。從規模效率角度看，調整后的規模效率均值為0.891，第一階段和第三階段均處于規模有效的年份是2004年。2005年、2007年、2009—2017年這11年的規模報酬遞減，規模效益遞減的年份占到70%，表明河北省的投入要素可能存在冗余或者資源無法得到有效分配，并且河北省環境治理單純依靠增加投入，對于產出增長的促進作用已經不大，只有依靠技術進步及管理創新才能提高環境污染治理的效率。

綜上分析，河北省的環保投資效率只有3年是DEA有效的，從2009年開始逐步下降。2009—2017年河北省環境治理投資冗余嚴重，投資效率不高，規模效益處于遞減階段。可能的原因有兩點：第一，2008年奧運會在北京召開，受京津冀一體化的影響，河北省在環保投入的規模和效率方面都有很大提升，奧運會結束后，由于環保投入的規模過大，使各個方面難以得到有效的協調，導致了投資效率的下降，成本上升。第二，目前環境污染治理投資有70%以上為環境基礎設施等固定資產投資，而固定資產投資產生效益與投入之間有一定的時滯。河北省在純技術效率方面具有很高的水平，只有5年沒達到DEA有效，說明其做到了創新和利用新技術。

5 結論與對策建議

運用三階段DEA模型對河北省2003—2017年的環保投資效率進行了分析，結果表明，規模效率是河北省環保投資總體效率水平不高的主要原因，其環保投資效率增長的主要動力源于技術進步。

針對以上結論，要進一步改善和提升河北省環保投資效率，重點應抓好以下幾項工作：

（1）河北省多個年份處于規模收益遞減，這就意味著繼續擴大投資規模不利于提高環保投資效率，應合理配置環保投資資金。從2009年起，河北省在環境污染治理方面的投資近倍數增長，投資規模不斷擴大，應該尋求達到規模與投入產出相適應的結合點。因此，優化環保投資資源配置水平、改善環保技術效率是提升河北省環保投資效率的主要途徑。

（2）河北省環保投資效率增長主要源于技術進步，未來要進一步提高環保技術裝備的水平。要持續提高河北省環保投資效率，應當引導從事環保產品或服務的企業積極研究和開發適應河北省經濟發展水平的環境保護技術和設備，加大對環保技術與設備開發研究的扶持力度。增加環保科技研發的力度，鼓勵高校以及科研院所進行調查、研究，組建一支環保科技研發團隊。

（3）針對規模收益的變化情況，河北省要適當調整環保投資規模，優化資源配置，合理配置勞動力、資金與資本資源，提高資源的利用效率，走內涵式發展道路［15］。河北省每一年的環境污染狀況都不一樣，其投入水平也存在差異，因此其環保投入效率也存在明顯差別。每年應該根據自身發展情況，對環境污染問題進行評估，有針對性地采取措施治理環境污染，提高環保投資效率，發揮資金政策的引導作用。