基于DEA 改進(jìn)模型的綠色發(fā)展效率測(cè)度研究

王 鎛

（重慶師范大學(xué)，重慶 400000）

煤炭行業(yè)是我國(guó)污染環(huán)境和消耗能源的“重災(zāi)區(qū)”。例如，在2020 年，其總能耗占我國(guó)工業(yè)總能耗的4.63%，大約消耗了12 437.83 萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤。這說明，將我國(guó)煤炭工業(yè)盡快升級(jí)轉(zhuǎn)型，提高綠色發(fā)展效率已迫在眉睫。

華北地區(qū)的煤炭工業(yè)在我國(guó)占有重要地位。要走綠色發(fā)展道路，促進(jìn)華北地區(qū)生態(tài)資源保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，本文研究華北地區(qū)的綠色發(fā)展效率，通過效率測(cè)度分析其影響因素。

1 研究現(xiàn)狀分析

綠色發(fā)展是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。本章查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，從綠色發(fā)展效率問題整體研究現(xiàn)狀、煤炭工業(yè)綠色發(fā)展效率問題研究現(xiàn)狀2 個(gè)維度縱向分析，有序深入探討。

1.1 綠色發(fā)展效率的衡量

此類研究表明，雖然整體上呈上升態(tài)勢(shì)，但綠色發(fā)展效率偏低。楊志江等[1]研究發(fā)現(xiàn)，在省級(jí)范圍內(nèi)，綠色發(fā)展的效率水平偏低，是呈“先下降后上升”的總體態(tài)勢(shì)，造成當(dāng)下綠色發(fā)展效率低下的主要原因是偏低的節(jié)能減排效率。劉楊等[2]系統(tǒng)分析了112個(gè)國(guó)家環(huán)保重點(diǎn)城市的綠色發(fā)展效率，結(jié)果表明，2011—2015 年，112 個(gè)重點(diǎn)環(huán)保城市的整體綠色發(fā)展效率呈上升趨勢(shì)。黃磊等[3]以2011—2016 年間長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶110 個(gè)地級(jí)以上城市的面板數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶城市產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展效率的時(shí)空演化規(guī)律。

1.2 綠色發(fā)展效率的區(qū)域差異和時(shí)空演變的分析

該類研究通常重視區(qū)域間的合作，來提高綠色發(fā)展效率。例如，周亮等[4]測(cè)算和表征了2005—2015 年中國(guó)城市綠色發(fā)展效率的時(shí)空分異特征和演化過程。程鈺等[5]分析了我國(guó)30 個(gè)省市綠色發(fā)展的時(shí)空演變軌跡和影響機(jī)制。

1.3 綠色發(fā)展效率的影響因素調(diào)查

該類研究一般從城市化、城市規(guī)模、人力物力資本投入、行業(yè)結(jié)構(gòu)、環(huán)境規(guī)制和FDI 等方面來考慮。文化產(chǎn)業(yè)的聚集對(duì)綠色經(jīng)濟(jì)效率的影響會(huì)呈現(xiàn)先抑制后促進(jìn)的“U”型曲線的變化趨勢(shì)[6]。

1.4 煤炭工業(yè)綠色發(fā)展效率問題研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)煤炭工業(yè)的綠色發(fā)展效率進(jìn)行了相關(guān)研究。基于中國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，劉虹[7]主要是從開發(fā)和利用煤炭的2 個(gè)維度，研究并思考了我國(guó)煤炭行業(yè)綠色發(fā)展的具體目標(biāo)、煤炭產(chǎn)業(yè)進(jìn)行綠色革命的關(guān)鍵技術(shù)路徑。趙陽(yáng)[8]從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)維度對(duì)2013 到2017 年間中國(guó)25 個(gè)省（市、自治區(qū)）煤炭行業(yè)的綠色發(fā)展效率進(jìn)行考察研究。而張倩等[9]提出了煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與綠色協(xié)調(diào)創(chuàng)新發(fā)展的路徑——基于煤炭行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)煤炭產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展提出了可行性建議。

2 基于DEA-RAM 框架的綠色發(fā)展效率模型建構(gòu)

2.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率模型

假設(shè)有w 種經(jīng)濟(jì)投入

i 種產(chǎn)出要素

假定t 時(shí)期相對(duì)于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出前沿面的投入與產(chǎn)出的松弛變量分別

則構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率范圍調(diào)整度量(RAM)模型如下：

式中：j 為決策單元個(gè)數(shù)，在計(jì)算所有評(píng)價(jià)單元各投入產(chǎn)出極差

其中

式中：*表示模型處于最優(yōu)解狀態(tài)；λ*表示模型取得最優(yōu)解時(shí)各評(píng)價(jià)單元可能達(dá)到的最大相對(duì)效率的橫截面觀察值的權(quán)重。由，從而線性規(guī)劃模型將非效率程度最大化目標(biāo)函數(shù)值max（λ）∈[0，1]，則第t 時(shí)期煤炭產(chǎn)業(yè)的RAM 經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)（PE）變?yōu)?/p>

θt∈[0，1]具有有界性和單調(diào)排序性，當(dāng)θt=0 時(shí)?所有的投入松弛變量和產(chǎn)出松弛變量均等于0；當(dāng)θt=1時(shí)，表示第t 時(shí)期的生產(chǎn)過程位于最優(yōu)的實(shí)踐邊界上，滿足帕累托最優(yōu)。

2.2 綠色效率模型

假設(shè)煤炭生產(chǎn)過程中投入能源e=（e1，e2，…，em）∈，生產(chǎn)后環(huán)境污染產(chǎn)出為h=（h1，h2，…，h）v∈R+v。在資源和環(huán)境污染產(chǎn)出的DEA 模型中加入2 個(gè)資源松弛變量（），其中：松弛變量前的-，+約束表示能源擴(kuò)張和縮減2 個(gè)投影方向。則構(gòu)建煤炭產(chǎn)業(yè)綠色效率RAM 模型為

將非期望產(chǎn)出限制為碳排放時(shí)，可得第t 時(shí)期煤炭產(chǎn)業(yè)綠色效率指標(biāo)（CE）

θt∈[0，1]具有有界性和單調(diào)排序性，當(dāng)θt=0 時(shí)?所有的投入松弛變量和產(chǎn)出松弛變量均等于0；當(dāng)θe=1 時(shí)，表示第t 時(shí)期的生產(chǎn)過程位于最優(yōu)的實(shí)踐邊界上，滿足帕累托最優(yōu)。

2.3 RAM 綜合效率模型建構(gòu)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率模型只考慮經(jīng)濟(jì)效益而忽視了環(huán)境污染的影響，而綠色效率模型則是追求生產(chǎn)過程中對(duì)能源的改進(jìn)和生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置，以此來減少環(huán)境污染。單獨(dú)以經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率或綠色效率作為衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指標(biāo)具有片面性，因此本文利用RAM 模型的可加性結(jié)構(gòu)特征將經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率和綠色效率整合起來，統(tǒng)一到同一框架中，將其作為聯(lián)合效率，則構(gòu)建模型如下

式（3）中的規(guī)劃模型同時(shí)考慮了期望產(chǎn)出煤炭產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值與非期望產(chǎn)出環(huán)境污染排放量，則可以建構(gòu)顆粒物排放量的最優(yōu)實(shí)踐邊界和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最優(yōu)實(shí)踐邊界。將二者結(jié)合起來，得到的聯(lián)合效率可以衡量經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境污染物排放的耦合程度。此時(shí)，可得第t 時(shí)期時(shí)，煤炭產(chǎn)業(yè)聯(lián)合效率指標(biāo)（UE）為

θt∈[0，1]具有有界性和單調(diào)排序性，當(dāng)θt=0 時(shí)?所有的投入松弛變量和產(chǎn)出松弛變量均等于0。當(dāng)θt=1時(shí)，表示第t 時(shí)期的生產(chǎn)過程位于最優(yōu)的實(shí)踐邊界上，滿足帕累托最優(yōu)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效率和綠色效率的最優(yōu)。

2.4 模型結(jié)論分析

2.4.1 數(shù)據(jù)來源與處理

按照上述理論方法，本文選取了2017—2020 年中國(guó)華北地區(qū)5 個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的資本存量、勞動(dòng)力和PM 排放量等數(shù)據(jù)。選取華北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)、資本、資源投入量作為投入指標(biāo)，華北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值和顆粒物（PM）排放量作為產(chǎn)出指標(biāo)。

2.4.2 結(jié)果分析

根據(jù)上述模型及樣本數(shù)據(jù)計(jì)算得到綠色發(fā)展綜合效率及其變化趨勢(shì)圖。表1 為華北地區(qū)代表城市的綠色發(fā)展綜合效率結(jié)果，從整體上看，北京市、天津市、晉城市、陽(yáng)泉市和張家口市煤炭產(chǎn)業(yè)資源配置能力、煤炭資源使用效率較高。相比之下，呂梁市和石家莊市的綠色發(fā)展綜合效率分別為0.649 5 和0.619 5，煤炭產(chǎn)業(yè)資源配置、煤炭資源使用效率有待提高，且有較大提升空間。

表1 各城市綠色發(fā)展綜合效率

華北地區(qū)代表城市綠色發(fā)展純技術(shù)效率結(jié)果見表2，從整體上看，北京市、天津市、太原市、大同市、晉城市、陽(yáng)泉市、張家口市在目前的煤炭產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平下，煤炭資源的配置與使用是有效率的。其中，部分大城市的綠色發(fā)展綜合效率未能達(dá)到1。

表2 各城市綠色發(fā)展純技術(shù)效率

表3 為華北地區(qū)代表城市綠色發(fā)展規(guī)模效率結(jié)果，結(jié)合前面的綠色發(fā)展綜合效率結(jié)果、綠色發(fā)展純技術(shù)效率的整體結(jié)果來看，北京市、天津市、晉城市、陽(yáng)泉市和張家口市在煤炭產(chǎn)業(yè)資源配置、煤炭資源使用效率較為合理，這得益于這些城市在煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)上的成功。相比之下，呂梁市和石家莊市的各個(gè)效率指標(biāo)的表現(xiàn)不夠理想，說明兩地應(yīng)該加快煤炭產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念。

表3 各城市綠色發(fā)展規(guī)模效率

1）PE、CE、UE 與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變化趨勢(shì)。圖1 為2017年到2020 年P(guān)E、CE、UE 與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變化趨勢(shì)圖，其中華北地區(qū)的PE、CE、UE 呈現(xiàn)明顯的階段性特征。PE 從2017 年到2020 年穩(wěn)步上升，說明華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)良好的態(tài)勢(shì)。同時(shí)CE 在2019 年后呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，說明在2019 年后，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境技術(shù)結(jié)構(gòu)帶來了較好改善。這一時(shí)期，PE 高于CE 使得聯(lián)合效率穩(wěn)步上升。

圖1 PE、CE、UE 與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變化趨勢(shì)圖

2）綠色發(fā)展效率的無效率源泉。以下為2017—2020 年華北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率、綠色效率以及綠色發(fā)展效率非效率分解。

由圖2 可知，在投入方面，資本投入和勞動(dòng)投入在綠色發(fā)展無效率中的比重呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，同時(shí)資源投入在綠色發(fā)展無效率中的比重也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這表明資本、勞動(dòng)及資源要素的配置效率逐步提高。在產(chǎn)出方面，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出即煤炭總產(chǎn)值在綠色發(fā)展無效率中的比重呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明華北地區(qū)近幾年生產(chǎn)技術(shù)水平逐漸上升，但環(huán)境產(chǎn)出在綠色發(fā)展無效率中的比重呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說明華北地區(qū)環(huán)境污染處理技術(shù)水平提升速度較慢。

圖2 2017—2020 年華北地區(qū)綠色發(fā)展無效率分解

3 結(jié)論

本文利用DEA-RAM 模型構(gòu)建了綠色發(fā)展效率模型，并對(duì)華北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展效率進(jìn)行了測(cè)度，對(duì)綠色發(fā)展的無效率部分進(jìn)行了分解，所得出的結(jié)論如下。

1）華北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展效率較低，并且受制于綠色效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率。

2）經(jīng)濟(jì)發(fā)展和煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)可以顯著促進(jìn)綠色發(fā)展效率的提高。

綜上，本文提出以下建議：

1）提升煤炭產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染物處理技術(shù)水平，定制煤炭行業(yè)環(huán)境標(biāo)志以及懲處措施。

2）進(jìn)一步提高資源配置效率及生產(chǎn)技術(shù)水平，資源投入無效率雖逐年下降但仍有改進(jìn)空間，作為煤炭產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，需繼續(xù)提高生產(chǎn)技術(shù)水平使資源得到更充分利用。