基于WTP-DEA方法的中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率評價

劉睿劼 張智慧

(清華大學(xué)建設(shè)管理系，北京100084)

基于WTP-DEA方法的中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率評價

劉睿劼 張智慧

(清華大學(xué)建設(shè)管理系，北京100084)

文章為了全面分析評價中國工業(yè)近年來的效率發(fā)展情況，在經(jīng)濟效率評價的基礎(chǔ)上，將工業(yè)的環(huán)境影響引入到評價體系中，采用超效率DEA評價方法，利用中國工業(yè)的基礎(chǔ)經(jīng)濟與環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合社會支付意愿理論，對2000－2008年的中國工業(yè)進行了經(jīng)濟－環(huán)境效率測算，揭示了中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率的總體情況和發(fā)展趨勢。文章在DEA效率評價過程中提出了新的解決環(huán)境非期望產(chǎn)出的方法，利用社會支付意愿理論將工業(yè)的環(huán)境排放和資源消耗貨幣化，并將貨幣化后的環(huán)境影響作為DEA模型中的工業(yè)環(huán)境投入，以此消除了DEA方法在工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率評價中存在的局限性;此外文章以社會支付意愿作為各環(huán)境影響的權(quán)重，可以更合理地反映工業(yè)的環(huán)境影響程度，提高效率評價的準(zhǔn)確性。文章通過對比不同模型的評價結(jié)果，一方面反映出2000－2008年中國工業(yè)的經(jīng)濟－環(huán)境效率呈現(xiàn)逐年提高的良好態(tài)勢，另一方面也反映出雖然中國工業(yè)的環(huán)境影響逐年惡化，但相對于經(jīng)濟因素其對中國工業(yè)效率的影響程度尚不十分顯著，且近年來在正面影響與負(fù)面影響間波動。

工業(yè);環(huán)境影響;效率;社會支付意愿;超效率DEA

工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分，其產(chǎn)值始終占GDP的40%左右，工業(yè)的發(fā)展在近年來國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展中發(fā)揮了重要的推動和支撐作用。評價中國工業(yè)的發(fā)展不僅應(yīng)著眼于總量的提高和規(guī)模的擴大，還要分析其效率的變化發(fā)展情況，因此對中國工業(yè)進行效率評價具有較強的現(xiàn)實意義。

目前不少學(xué)者已經(jīng)采取了多種評價方法對中國工業(yè)的經(jīng)濟效率進行了評價與分析，其中 DEA(Data Envelopment Analysis)方法由于其擅長可以處理多投入—多產(chǎn)出評價問題的特點而被廣泛的應(yīng)用。隨著環(huán)境問題得到社會的廣泛關(guān)注和重視，在對工業(yè)進行效率評價時也逐漸開始考慮工業(yè)的環(huán)境影響［1－3］，本文將考慮了環(huán)境影響的效率評價稱為經(jīng)濟－環(huán)境效率評價。

本文在之前研究的基礎(chǔ)上，利用社會支付意愿理論對DEA方法在工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率評價中的應(yīng)用進行了一定的改進，提高了效率評價的準(zhǔn)確性和合理性。

1 DEA方法的改進

在利用DEA方法對工業(yè)進行經(jīng)濟－環(huán)境效率評價時，需要將工業(yè)環(huán)境排放和資源消耗引入到評價模型中。經(jīng)典DEA模型的相對效率評價思想要求投入盡可能縮小而產(chǎn)出盡可能擴大，但工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境排放并不是人們期望的產(chǎn)出，而是所謂的“非期望產(chǎn)出”。非期望產(chǎn)出必須盡可能地減少才能實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效率，而經(jīng)典DEA模型卻只能使之增加，因此經(jīng)典DEA模型由于無法處理非期望產(chǎn)出而不適用于工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率評價。

在本文的研究中，引入社會支付意愿(willingness to pay，WTP)這一概念，計算工業(yè)主要環(huán)境排放和資源消耗的社會支付意愿，并加總得到2000－2008年中國工業(yè)環(huán)境影響的總社會支付意愿，將其作為DEA模型中的工業(yè)環(huán)境投入。利用社會支付意愿理論將工業(yè)環(huán)境排放和資源消耗兩部分統(tǒng)一為工業(yè)環(huán)境影響的社會支付意愿，并將其作為環(huán)境投入引入DEA模型，這種方法一方面通過將工業(yè)環(huán)境排放由非期望環(huán)境產(chǎn)出轉(zhuǎn)化為環(huán)境投入，解決了經(jīng)典DEA模型無法處理非期望產(chǎn)出的問題;另一方面考慮了環(huán)境污染排放及資源消耗的單位環(huán)境影響程度，能夠更真實地反映2000－2008年間中國工業(yè)環(huán)境影響程度的發(fā)展變化情況。

2 工業(yè)環(huán)境影響的社會支付意愿

社會對環(huán)境影響的支付意愿指的是社會為了將當(dāng)前環(huán)境污染水平降低到某一個程度而付出的代價［5］。目前中國針對環(huán)境排污者和資源開采者的環(huán)境稅分別是排污費和資源稅，它們可以代表社會對各環(huán)境影響的支付意愿。

科斯的產(chǎn)權(quán)理論中提出社會擁有環(huán)境的使用權(quán)，污染者向社會購買環(huán)境使用權(quán)的價格就是排污費或者資源稅。庇古的福利經(jīng)濟學(xué)指出社會總能夠?qū)h(huán)境使用權(quán)的價格設(shè)定在外部環(huán)境邊際損害曲線和廠商邊際私人收益曲線的交點上［6］。

在過去的研究中，瑞典的EPS系統(tǒng)使用了支付意愿理論來衡量環(huán)境影響［7］，而Tellus系統(tǒng)以美國的環(huán)境稅為權(quán)重，研究了美國社會對環(huán)境影響的支付意愿［8］。但是EPS系統(tǒng)考慮的是居民支付意愿，與社會支付意愿并不相同，而Tellus系統(tǒng)的涉及范圍較小且沒有考慮資源的消耗。吳星［9－10］在對建筑工程環(huán)境影響評價的研究中，根據(jù)社會支付意愿理論對中國目前主要環(huán)境污染物的排污費和主要資源的資源稅進行了研究。本文在吳星研究的基礎(chǔ)上計算了工業(yè)主要環(huán)境排放和資源消耗的社會支付意愿值，用于匯總2000－2008年中國工業(yè)環(huán)境影響的總社會支付意愿。環(huán)境排放和資源消耗的單位社會支付意愿詳見表1。

表1 工業(yè)主要環(huán)境排放及資源消耗的社會支付意愿Tab.1 Socialwillingness to pay for themajor industrial environmental emissions and resource consumption 元/kg

根據(jù)表1中的單位社會支付意愿值及2000－2008年中國工業(yè)的實際環(huán)境排放及資源消耗(見表2)，可以計算2000－2008年中國工業(yè)在環(huán)境影響方面的總社會支付意愿值，其反映了中國工業(yè)的實際環(huán)境影響程度，2000－2008年中國工業(yè)環(huán)境影響總社會支付意愿值見表3。

3 超效率DEA模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是由Charnes，Cooper和Rhodes在1978年首先提出來的，評價多個決策單元效率及其有效性的一種非參數(shù)方法［11］。它的基本思想是通過一個數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，對各個決策單元的相對效率做出評價。每一個決策單元(Decision Making Unit，DMU)都可以看作是相同功能的實體，利用對其投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)的綜合分析，得出DMU的相對效率指標(biāo)，其在(0，1)區(qū)間內(nèi)分布，有效的DMU處于效率前沿，效率值為1。

表2 2000－2008年中國工業(yè)環(huán)境排放及資源消耗Tab.2 Industrial environmental emissions and resource consumption of the year 2000－2008

超效率 DEA(Super-efficiency Data Envelopment Analysis，SE-DEA)模型是一種基于經(jīng)典DEA模型的改進模型，其在進行第j個決策單元效率評價時，使第j個決策單元的投入和產(chǎn)出為其他所有決策單元投入和產(chǎn)出的線性組合代替，從而將第j個決策單元排除在外，而經(jīng)典DEA模型則將這一單元包括在內(nèi)。一個有效的決策單元可以使其投入按比例增加，而其效率可保持不變，其投入增加比例即其超效率評價值。

在超效率DEA模型［12］中，無效的決策單元效率值與基本的CCR模型一致;而對于有效的決策單元，若其效率值為1.25，則表示該決策單元即使再等比例地增加25%的投入，它在所有決策單元集合中仍能保持相對有效。

在rule中用戶給陌生人設(shè)定的訪問水平是“空”，這就意味著陌生人不會得到任何有關(guān)該用戶健康狀況的信息。rule10中我們可以看到用戶給自己的朋友設(shè)定的訪問水平是“生病”，但是除了這個，朋友并不知道更詳細(xì)的信息。rule11中用戶的家人可以看到用戶是感冒了或者胃炎等具體的病名，因為給家人的訪問水平是“病名”。

超效率DEA模型與經(jīng)典DEA模型在本質(zhì)上是一致的，但超效率DEA模型能夠進一步區(qū)分經(jīng)典模型中的有效決策單元，因此具有更好的適用性。本文選擇超效率DEA模型對中國工業(yè)進行經(jīng)濟－環(huán)境效率評價。

4 模型計算與結(jié)果分析

DEA模型對于決策單元和投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)量間的相對關(guān)系有一定的要求，當(dāng)投入產(chǎn)出指標(biāo)相對決策單元數(shù)量過多時，不僅會增加數(shù)據(jù)處理的工作量，而且會因各投入產(chǎn)出指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)影響而使所有決策單元的有效性普遍接近1［13］，影響DEA評價結(jié)果。在實際運用中通常要求決策單元數(shù)量至少是投入產(chǎn)出指標(biāo)的2倍［14］。本文對2000－2008年的中國工業(yè)進行研究，因此決策單元只有9個，受到?jīng)Q策單元數(shù)量的限制，超效率DEA模型的投入產(chǎn)出指標(biāo)被限定在4個以內(nèi)。

本文選擇工業(yè)總資產(chǎn)、從業(yè)人員和環(huán)境投入(工業(yè)環(huán)境影響社會支付意愿)作為投入指標(biāo)，選擇工業(yè)總產(chǎn)值作為產(chǎn)出指標(biāo)，對2000－2008年的中國工業(yè)進行經(jīng)濟－環(huán)境超效率DEA評價。

超效率DEA模型近年來被廣泛應(yīng)用于效率評價中，其具體計算過程本文不再贅述，可參考之前的相關(guān)研究與文獻［15－17］。超效率評價結(jié)果如表4所示。

表3 2000－2008年中國工業(yè)環(huán)境影響社會支付意愿Tab.3 Socialwillingness to pay for industrial environmental impact of the year 2000－2008 億元

表4 中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率的超效率DEA評價Tab.4 SE-DEA evaluation for the economic-environmental efficiency of China’s industry

由表4可以看出，2000－2008年中國工業(yè)的經(jīng)濟－環(huán)境效率呈現(xiàn)出穩(wěn)步提高的趨勢，體現(xiàn)了中國工業(yè)良好的發(fā)展?fàn)顩r。表3顯示在2000－2008年中國工業(yè)的環(huán)境影響逐年加劇，但結(jié)合表4可以認(rèn)為環(huán)境影響的加劇尚不足以改變中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率的發(fā)展趨勢。在投入產(chǎn)出指標(biāo)中，從業(yè)人員冗余和總產(chǎn)值不足的情況都在這段時間內(nèi)持續(xù)改善;環(huán)境投入的冗余程度的發(fā)展情況則與其他指標(biāo)有較大的不同，其發(fā)展趨勢表現(xiàn)為先減小再增大。

為了反映環(huán)境投入對于中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率的影響程度，以工業(yè)總資產(chǎn)和從業(yè)人員為投入指標(biāo)，工業(yè)總產(chǎn)值為產(chǎn)出指標(biāo)，再次進行超效率DEA模型計算，新模型計算結(jié)果及其與原模型計算結(jié)果的對比情況詳見表5。

表5 超效率DEA模型評價結(jié)果對比Tab.5 Comparison of results from different SE-DEA models

表5中的效率差值為含環(huán)境投入的超效率DEA模型(原模型)評價值減去不含環(huán)境投入的超效率DEA模型(新模型)評價值;環(huán)境投入影響率為效率差值與不含環(huán)境投入的超效率DEA模型評價值的比值。

表5的對比結(jié)果表明，無論是否考慮環(huán)境投入，超效率DEA模型的評價結(jié)果都顯示中國工業(yè)在2000－2008年間保持效率增長。

效率差值和環(huán)境投入影響率反映了將環(huán)境投入加入超效率DEA模型后對效率評價產(chǎn)生的影響:早期(2001－2004年)工業(yè)效率評價值取得一定程度的提高，表明當(dāng)時環(huán)境投入相對于資本投入和人員投入有著更高的產(chǎn)出效率;而后期(2005－2007年)工業(yè)效率評價值則有所降低，表明此時環(huán)境投入的產(chǎn)出效率已經(jīng)落后于資本和人員，開始成為抑制中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率進一步提高的一個因素。

由表5的評價結(jié)果可以看出工業(yè)環(huán)境投入的增加，即工業(yè)環(huán)境影響的加劇并不一定會對工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率產(chǎn)生負(fù)面的影響，還需要取決于環(huán)境投入增加量與其他投入增加量之間的相對關(guān)系。這說明在分析工業(yè)環(huán)境影響的過程中，不能僅僅關(guān)注其絕對值，而應(yīng)結(jié)合環(huán)境投入與其他投入產(chǎn)出指標(biāo)間的相對關(guān)系進行合理的評價。

5結(jié)論

本文將社會支付意愿理論應(yīng)用于工業(yè)效率評價中，利用超效率DEA模型對2000－2008年的中國工業(yè)進行了經(jīng)濟－環(huán)境效率的評價與分析，對目前工業(yè)效率評價中存在的問題進行了改進，提出了新的解決非期望產(chǎn)出問題的方法，在涉及環(huán)境影響的效率評價問題中具有更強的適用性。

本文的評價結(jié)果顯示，中國工業(yè)在2000－2008年間經(jīng)濟－環(huán)境效率持續(xù)提高，其中從業(yè)人員的投入效率和工業(yè)總產(chǎn)值的產(chǎn)出效率的改善是中國工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境效率提高的主要動力。相比之下環(huán)境投入對于經(jīng)濟－環(huán)境效率的影響并不大，但其影響的正負(fù)效果隨著時間的推移會發(fā)生轉(zhuǎn)變，在2008年其對經(jīng)濟－環(huán)境效率的影響由之前三年的負(fù)面影響再度轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬗绊憽?/p>

受制于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文的研究范圍局限于2000－2008年的中國工業(yè)，因此DEA模型中的決策單元個數(shù)較少，導(dǎo)致投入產(chǎn)出指標(biāo)的數(shù)量受到比較嚴(yán)格的限制，在一定程度上無法反映工業(yè)經(jīng)濟－環(huán)境方面的全部情況，隨著時間的推移，決策單元數(shù)量將會不斷增加，這種評價方法的準(zhǔn)確性將得到進一步的提高。同時關(guān)于中國工業(yè)環(huán)境影響的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較為有限，研究暫時無法涵蓋工業(yè)所有的環(huán)境污染排放和資源消耗。

環(huán)境影響社會支付意愿的研究在中國還處于起步階段，其計算方法還較為粗糙，在社會支付意愿的研究得到進一步發(fā)展后，利用本文提出的方法可以得到更符合實際情況的效率評價值。

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Assessment on Econom ic-Environmental Efficiency of China’s Industry Based on WTP-DEA M ethod

LIU Rui-jie ZHANG Zhi-hui
(Dept of Construction Management，Tsinghua University，Beijing 100084，China)

In order to comprehensively analyze the efficiency development of China’s industry in recent years，this article introduces environmental impacts of industry into evaluation system on the basis of assessment of economic efficiency.Utilizing fundamental economic and environmental data of China’s industry combined with the theory of Social Willingness to Pay，the SE-DEA(Superefficiency Data Envelopment Analysis)evaluation method is adopted to calculate the economic-environmental efficiency of China’s industry of year 2000－2008，indicating the overall status and developing tendency of economic-environmental efficiency.The new method proposed in the process of DEA efficiency evaluation to cope with unexpected environmental outputs monetizes industrial environmental emission and resource consumption based on the theory of social willingness to pay，and takesmonetized environmental impacts as industrial environmental input in DEA evaluation model，eliminating the deficiency of DEA method when used to evaluate the economic-environmental efficiency of industry.Furthermore，taking as the weighting of each environmental factor will better reflect the extent of environmental impact by industry，improving the accuracy of efficiency assessment.Through comparative study of outcomes generated by differentevaluationmodels，it indicates on one hand that economic-environmental efficiency of China’s industry of year 2000 －2008 is presenting a favorable increasing trend;on the other hand although the environmental impactof China’s industry is deteriorating year by year，its influence on efficiency of China’s industry are not such significant compared with impact by economic factors，and it fluctuates between positive and negative impact in recent years.

industry;environmental impact;efficiency;socialwillingness to pay;SE-DEA

F205

A

1002－2104(2012)02－0125－05

10.3969/j.issn.1002－2104.2012.02.020

2011－08－14

劉睿劼，博士生，主要研究方向為環(huán)境影響評價和工程管理。

國家自然科學(xué)基金(編號:70971075)。

(編輯:劉呈慶)