我國工業(yè)行業(yè)二氧化碳排放績效—基于Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)分析

劉金萍

(淮安市淮陰區(qū)王營鎮(zhèn)財政所，江蘇淮安 223300)

0 引言

近年來，二氧化碳排放引起國際社會的高度重視。盡管二氧化碳是大氣的重要成分，而且在自然界二氧化碳保證了綠色植物進行光合作用和海洋浮游植物呼吸的需要，但它是引起溫室效應的主要成分。因此，減少二氧化碳等溫室氣體排放是全球共同的責任。1992年，聯(lián)合國通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，《公約》的目標是“將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的水平上”，同時明確規(guī)定發(fā)達國家與發(fā)展中國家之間負有“共同但有區(qū)別的責任”。1997年，公約第三次締約方會議在日本京都舉行，并制定了《京都議定書》。《京都議定書》簽署目的在于要求發(fā)達國家減少和控制溫室氣體排放至少比1990年水平下降5%。中國作為發(fā)展中國家在《京都議定書》框架下盡管沒有減排任務，但作為一個負責任的大國提出中國自己減排目標，即爭取到2020年實現(xiàn)單位GDP的二氧化碳排放量比2005年水平下降40% ～45%的目標。然而，我國正處于工業(yè)化時期，化石能源需求將會不斷增加，同時我國又是發(fā)展中國家，擺脫貧困，提高收入水平仍是一項歷史使命。所以，加快經(jīng)濟發(fā)展同時又要達到碳減排行動目標是一對矛盾，而解決這一矛盾的關鍵是提高能源和原材料的使用效率。

事實上，二氧化碳排放主要由化石能源、原材料消耗和經(jīng)濟活動所決定，其中我國工業(yè)能源消耗占總能源消耗80%以上。為了分析在碳排放約束條件下能源和原材料使用效率，我們必須使用新的方法。傳統(tǒng)有關生產(chǎn)效率測度僅考慮市場性的合意的產(chǎn)出，沒有考慮生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的非市場性非合意的產(chǎn)出，例如CO2的排放。這主要是由于研究者無法得到非合意產(chǎn)出的價格信息，傳統(tǒng)生產(chǎn)率的測度方法使得生產(chǎn)率增長的測算出現(xiàn)了偏差。為了分析在碳排放約束條件下能源和原材料消耗的生產(chǎn)率的變化，我們采用非參數(shù)數(shù)據(jù)包絡分析方法，這種方法僅需要投入、產(chǎn)出和污染排放的數(shù)據(jù)可以估計方向性距離函數(shù)，這個函數(shù)主要用來測量全要素生產(chǎn)率的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)，這個指數(shù)同時考慮了合意產(chǎn)出的提高和非合意產(chǎn)出的減少。它已被廣泛地使用在工業(yè)部門(Fare et al.2001)、地區(qū)(Hailu，et al.2001)和國家(Lindenberg，2004Domazlick and Weber， 2004;Yoruk and Zaim， 2005;Kumar，2009)。

本文的目的是運用我國投入產(chǎn)出表的相關數(shù)據(jù)評價我國工業(yè)環(huán)境績效，并對我國工業(yè)行業(yè)在碳排放約束條件下和傳統(tǒng)的Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)進行對比，分析Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)變化的原因。

1 研究方法

傳統(tǒng)測量TFP的方法通常忽略非合意的產(chǎn)出，但是Farr.ed al.(2001)認為忽略非合意產(chǎn)出來評估全要素生產(chǎn)率是不準確的。由Caves et al.(1982)提出的 Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)被 Farr.ed al.(1994)更進一步發(fā)展了，他們使用 Shepherd’s距離函數(shù)和非參數(shù)線性規(guī)劃方法來測量OCED生產(chǎn)率的變化。Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)對于我們研究有許多優(yōu)點，它是一個全要素生產(chǎn)率指數(shù)，可以分解成效率變化指數(shù)和技術(shù)變化指數(shù)，既能夠反映環(huán)境規(guī)制條件下靜態(tài)效率又能夠反映動態(tài)效率。

但是，值得注意的是合意的產(chǎn)出伴隨著非合意的產(chǎn)出。將非合意產(chǎn)出納入到傳統(tǒng)Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)會產(chǎn)生一些問題。在計算包含非合意產(chǎn)出Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)時，假如合意產(chǎn)出增加，那么非合意產(chǎn)出也隨之增加(Farere和Grosskopf，2000)，這時依靠傳統(tǒng)距離函數(shù)的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)便無法計算全要素生產(chǎn)率，計算結(jié)果會發(fā)生偏差。因此，我們必須使用方向距離函數(shù)，這種方法能夠分拆成合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出，并且能夠增加合意的產(chǎn)出，同時減少非合意的產(chǎn)出。本文應用以方向距離函數(shù)為基礎發(fā)展而來Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)，這個方法不僅具有方向距離函數(shù)的優(yōu)點，同時避開Malmquist-Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)需要投入或者產(chǎn)出徑向的缺點。

1.1 生產(chǎn)集

假設每一個產(chǎn)業(yè)使用N種投入x=(x1，x2，…，xN)∈得到M種合意產(chǎn)出y=(y1，y2，…，yM)∈，以及I種非合意產(chǎn)出b=(b1，b2，…，bt)∈，用P(x)表示生產(chǎn)可行性集:

我們假設生產(chǎn)可行性集是一個閉集和有界集，合意的產(chǎn)出和投入是自由處置的。我們有三個假設:

假設1:如果(y，b)及0≤θ≤1，則(θy，θb)∈P(x)。

假設1叫做產(chǎn)出弱可處置性假定，即合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出同比例減少，這個假定意味著，若要減少非合意產(chǎn)出就必須減少合意產(chǎn)出，表明為了減少產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放，就將一定比例的合意產(chǎn)出。

假設2:如果(y，b)∈P(x)及b=0，則y=0。

假設2叫做零結(jié)合假定，這個假定意味著一個國家如果沒有非合意產(chǎn)出，就沒有合意產(chǎn)出，或者說，有合意產(chǎn)出就一定有非合意產(chǎn)出，這個零結(jié)合假定是Shepherd和Fatere(1974)提出。

假設3:如果(y，b)∈ P(x)及 y＇≤ y，則(y＇，b)∈P(x)。

這個假定意味著，合意的產(chǎn)出在沒有減少非合意的情況下可以較少，合意的產(chǎn)出和投入是自由處置的和具有強可處置性。

假定合意的產(chǎn)出與非合意是零結(jié)合和產(chǎn)出弱可處置，在滿足假定條件下，F(xiàn)are et al(1994)構(gòu)建如下DEA模型:

模型中t表示時期，K表示地區(qū)，z＇k表示每一個橫截面觀察值的權(quán)重，非負的權(quán)重變量表示生產(chǎn)技術(shù)是規(guī)模報酬不變的。在模型中，合意產(chǎn)出和投入變量的不等式約束意味著合意產(chǎn)出和投入是自由可處置的。加上非合意產(chǎn)出的等式約束后，則表示合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出是聯(lián)合起來是弱可處置的。此外，為了表示產(chǎn)出的相互獨立，需要對DEA模型強調(diào)下面兩個條件:

這兩個條件分別表示每一種非合意產(chǎn)出至少有一個國家或地區(qū)生產(chǎn)、每一個國家或地區(qū)至少生產(chǎn)一種非合意產(chǎn)出。

盡管技術(shù)的構(gòu)造有利于概念的解釋，但是卻無助于計算，為了計算碳排放管制下的全要素生產(chǎn)率，下面我們介紹方向性距離函數(shù)。

1.2 方向性距離函數(shù)

就像上文所提及，方向性距離函數(shù)主要目的是增加合意的產(chǎn)出，同時減少非合意的產(chǎn)出。方向性距離函數(shù)可以用下式表述:

這里g是產(chǎn)出擴張的方向向量。按照Chung et al(1997)，方向g=(y，-b)表示合意的產(chǎn)出增加，非合意的產(chǎn)出將會減少。傳統(tǒng)的距離函數(shù)和方向距離函數(shù)的區(qū)別可以用圖1表示。

在傳統(tǒng)距離函數(shù)中，A點向前沿面C點移動時，合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出同時增加，而在方向性距離函數(shù)中，A點向前沿面B點移動時，合意產(chǎn)出在增加而非合意產(chǎn)出在減少。在B點產(chǎn)出向量是(yt+ β*gy，bt- β*gb)，在這里β*gy已加到合意的產(chǎn)出，而在非合意產(chǎn)出減去β*gy。

圖1 傳統(tǒng)產(chǎn)出距離函數(shù)和方向距離函數(shù)

1.3 Luenberger生產(chǎn)率指數(shù)(LPI)

LPI指數(shù)可以表示為:

Chambers et al.(1996)把LPI分解成效率變化指數(shù)(LEFFCH)和技術(shù)變化指數(shù)(LTECHCH)，，這兩個指數(shù)之和即為LPI指數(shù)。即:

1.4 DDF 的計算

假如要計算任意相鄰兩階段方向距離函數(shù)和LPI指數(shù)，就要計算四個不同的距離函數(shù)，它們分別 是(xt，yt，bt;yt， - bt);D0t+1(xt+1，yt+1，bt+1;yt+1，- bt+1);D0t(xt+1，yt+1，bt+1;yt+1， - bt+1);(xt，yt，bt;yt，-bt)。以上四個方向距離函數(shù)分別用以下四個DEA模型來計算:

2 數(shù)據(jù)來源與說明

按照上述理論方法，我們需要中國工業(yè)內(nèi)部各個行業(yè)1992年～2007年的合意產(chǎn)出、非合意產(chǎn)出和投入數(shù)。所需要的數(shù)據(jù)均來自1992、1997、2002、2007年中國投入產(chǎn)出表和中國能源年鑒，經(jīng)過計算得到。首先，把1992年～2007年投入產(chǎn)出表轉(zhuǎn)換為可比價的投入產(chǎn)出表。各個行業(yè)總產(chǎn)出為合意產(chǎn)出;非合意產(chǎn)出為各個行業(yè)二氧化碳的排放;二氧化碳的測算是根據(jù)中國能源統(tǒng)計年鑒工業(yè)各行業(yè)消耗各種能源分別乘以二氧化碳排放系數(shù)綜合而來;投入分別為中間原材料和能源投入以及勞動力報酬。

表1描述了1992年～2007年期間二氧化碳排放和能源原材料消耗增長情況。從時間段來看，二氧化碳排放在2002年～2007年期間總體增長幅度較大，在這期間增長幅度最大的是電子及通訊設備制造業(yè)，增長幅度達到149.51%，其次是金屬冶煉及壓延加工業(yè)，增長139.58%，最低的是其他工業(yè)，增長僅為0.64%;在1992年～1997年期間二氧化碳排放增長幅度最小，而在1997年～ 2002年期間在不同行業(yè)波動較大，增長最高的金屬冶煉及壓延加工業(yè)，達到233.51%，而最低的是食品制造業(yè)，其二氧化碳排放下降幅度達到28.43%。從行業(yè)來看，二氧化碳排放增長幅度較大的是金屬冶煉及壓延加工業(yè)、電子及通信設備制造業(yè)、電氣機械及器材制造業(yè)，增長幅度較小的行業(yè)有石油和天然氣開采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、造紙及文教用品制造業(yè)等行業(yè)。能源與原材料消耗增長幅度最大的是在2002年～2007年期間，每個行業(yè)增長幅度均超過100%，在這期間增長幅度最大的是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)，增長幅度達到271.99%，其他兩個時間段增長幅度在行業(yè)間差異較大，增長最高的是電子及通信設備制造業(yè)，達到150%，最低的是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)，下降34%。

表1 二氧化碳排放、能源原材料投入增長率的變化

3 模擬結(jié)果

影響二氧化碳排放的因素主要有技術(shù)進步、能源和原材料使用效率和經(jīng)濟增長。技術(shù)進步能夠直接減少排放或者通過增加合意的產(chǎn)出對非合意產(chǎn)出比率間接較少二氧化碳排放。一般來說，在沒有技術(shù)進步的情況下，經(jīng)濟增長會導致合意的產(chǎn)出和非合意的產(chǎn)出增加。相反，在經(jīng)濟下滑情況下，合意的產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出均在下降。表2估算了在碳排放約束和傳統(tǒng)的兩種情況下，1992年～2007年期間工業(yè)各個行業(yè)的LPI指數(shù)的結(jié)果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在碳排放約束條件下，LPI指數(shù)在工業(yè)行業(yè)間差異較大，LPI指數(shù)增長最高的是其他工業(yè)達到6%，有三個行業(yè)LPI指數(shù)下降，分別是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)和金屬制品業(yè)，其中下降幅度最大的是金屬制品業(yè)，下降1.48%。如果不考慮二氧化碳排放的情況下，LPI指數(shù)增長最高的是縫紉及皮革制品業(yè)，增長幅度達到7.75%，有四個行業(yè)LPI指數(shù)下降，分別是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)和電氣機械及器材制造業(yè)，其中下降幅度最大的是金屬冶煉及壓延加工業(yè)，達到4.3%。在結(jié)果中還可以發(fā)現(xiàn)，在二十一個行業(yè)樣本中，有十一個行業(yè)考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)高于沒考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)，有十個行業(yè)低于沒考慮二氧化碳排放的LPI指數(shù)。

在分析碳排放約束下生產(chǎn)率變化原因時，我們把LPI分解成技術(shù)效率變化(LEFFCH)和技術(shù)變化(LTECHCH)。結(jié)果見表2。技術(shù)效率變化(LEFFCH)主要是在二氧化碳排放最小時工業(yè)技術(shù)擴散，這是由于使用較少的原材料，降低了燃料和能源利用、技術(shù)的改進以及管理和組織的結(jié)果。而技術(shù)變化(LTECHCH)主要是指使用創(chuàng)新的生產(chǎn)方法和吸收新技術(shù)，從而使生產(chǎn)前沿面外移。從表2的結(jié)果可知，在二十一個行業(yè)中，在考慮二氧化碳排放情況下，技術(shù)效率和技術(shù)進步均有改善的行業(yè)有九個，分別是煤炭采選業(yè)、石油和天然氣開采業(yè)、金屬礦采選業(yè)、其他非金屬礦采選業(yè)、石油加工業(yè)、煉焦、煤制品業(yè)、化學工業(yè)、金屬制品業(yè)和電力及蒸汽、熱水生產(chǎn)和供應業(yè)。技術(shù)效率沒有變化，而存在技術(shù)進步的行業(yè)有四個，分別是食品制造業(yè)、縫紉及皮革制品業(yè)、電氣機械及器材制造業(yè)和儀器儀表及計量器具制造業(yè)。有一個行業(yè)技術(shù)效率沒有變化，而存在技術(shù)退步，這個行業(yè)是建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)。有四個行業(yè)技術(shù)效率下降，而存在技術(shù)進步，這些行業(yè)分別是紡織業(yè)、機械工業(yè)、電子及通信設備制造業(yè)和其他工業(yè)。技術(shù)效率和技術(shù)進步均在惡化的行業(yè)是金屬冶煉及壓延加工業(yè)。

表2 1992年～2007年我國工業(yè)各行業(yè)效率分解

4 結(jié)論和政策建議

本文比較了在考慮二氧化碳排放和不考慮二氧化碳排放兩種情況下，我國工業(yè)部門生產(chǎn)率增長，使用綜合的方法把LPI分解成技術(shù)效率和技術(shù)進步增長來分析當二氧化碳排放達到最小時，全要素生產(chǎn)率增長。在1992年～2007年期間對二十一個工業(yè)行業(yè)使用非參數(shù)方向函數(shù)計算LPI，分析表明二十一個行業(yè)中有十一個行業(yè)考慮碳排放時LPI高于傳統(tǒng)的LPI。研究發(fā)現(xiàn)，TFP的增長主要來源于技術(shù)創(chuàng)新，而不是效率的改進。結(jié)果表明，幾乎所有的能源密集和原材料密集型的行業(yè)，不包括金屬制品制造，具有更高效率和LPI指數(shù)。當考慮碳排放時，能源密集和原材料密集型的行業(yè)的全要素生產(chǎn)率主要是由于技術(shù)變革。

上述結(jié)論對于制定工業(yè)行業(yè)實現(xiàn)碳排放目標政策具有深刻的意義。首先運用碳排放約束下全要素生產(chǎn)率有效評估工業(yè)部門二氧化碳排放績效，為工業(yè)部門建立節(jié)能減排監(jiān)控體系提供依據(jù);其次，研究表明，工業(yè)行業(yè)全要素生產(chǎn)率增長主要依靠技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)效率有待于改進，說明在實施節(jié)能減排過程中，不僅僅需要在節(jié)能減排“硬”技術(shù)方面進行創(chuàng)新、引進和吸收新技術(shù)，同時還需要提高管理水平和制度創(chuàng)新;最后，要實現(xiàn)經(jīng)濟又好又快發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，促進工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是降低原材料、能源部門的能源強度，提高能源消費效率。

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