基于DEA超效率模型的遼寧省節(jié)能減排效率研究*

顧英偉， 黃 斌

(沈陽工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院， 沈陽 110870)

工業(yè)革命以后，世界進(jìn)入了資本主義時(shí)期。由于人們對(duì)效率的過度追逐，加之生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)權(quán)界定不清晰，便逐步形成了粗放的以資源消耗和環(huán)境污染為特點(diǎn)的生產(chǎn)生活方式。20世紀(jì)60年代后期，由于資源和生態(tài)環(huán)境的稀缺性，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了嚴(yán)重影響，資源和環(huán)境問題成為制約當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大因素。人們開始對(duì)以犧牲環(huán)境為代價(jià)的舊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式進(jìn)行反思，尋找一種新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，節(jié)能減排便成了學(xué)者研究的主題。

一、節(jié)能減排的背景及現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國家對(duì)節(jié)能減排的探索歷史較長，成功的經(jīng)驗(yàn)也比較多。在20世紀(jì)60年代，就已經(jīng)形成了較完善的節(jié)能減排制度和法律法規(guī)體系(如德國和日本)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，西方資本主義國家的自然資源和生態(tài)環(huán)境問題得到了很大的改善，并實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)發(fā)展由工業(yè)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入循環(huán)經(jīng)濟(jì)即后工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段。例如：工業(yè)用水重復(fù)利用率約為80%，礦產(chǎn)資源回收率在50%以上，2000年德國、荷蘭、奧地利和美國的廢鋼回收率分別達(dá)到80%，78%、75%和67%[1]。

我國的工業(yè)發(fā)展起步較晚且發(fā)展程度較低，但是改革開放以來經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展。2009年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值為335 353億元，已經(jīng)躍居世界第三位，然而我國的發(fā)展是以自然資源的巨大投入和環(huán)境的巨大破壞為代價(jià)的，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)資源和環(huán)境問題也逐漸凸顯。例如：1995年我國空氣和水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占當(dāng)年GDP總量的8%，2003年這一比例上升到15%[2]。我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率僅為約55%，礦產(chǎn)資源回收率也只有30%，2000年我國的廢鋼回收率僅為20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國家。黨和國家在十六大和“十一五”規(guī)劃中指出，中國經(jīng)濟(jì)必須走節(jié)能減排的新型發(fā)展道路，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這表明我國已將節(jié)能減排上升到戰(zhàn)略高度。雖然我國對(duì)節(jié)能減排重要性的認(rèn)識(shí)起步晚，但是發(fā)展速度較快，目前已經(jīng)初步形成了節(jié)能減排的清潔生產(chǎn)模式、較完善的法律法規(guī)體系和有利于節(jié)能減排的制度體系，并取得了顯著成效。

“十一五”期間，遼寧省委、省政府高度重視節(jié)能減排工作，始終把節(jié)能減排工作作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、改善民生的重要抓手，遼寧省節(jié)能減排工作取得了顯著成效，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。到2010年底，節(jié)能減排的各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到“十一五”規(guī)劃目標(biāo)。經(jīng)國家統(tǒng)計(jì)局確認(rèn)，2006—2009年遼寧省單位GDP能耗同比分別下降3.58%、4.01%、5.11%、5.08%，4年累計(jì)下降16.64%；萬元GDP能耗由上年的1.438噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到1.380噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比下降了4.03%，比2005年下降20%；萬元工業(yè)增加值能耗由上年的2.257噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到2.144噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比下降了5.27%，比2005年下降30.84%；工業(yè)固體廢棄物綜合利用率由上年的51%上升到55%，同比提高了4%，比2005年提高了13.4%；化學(xué)需氧量排放量(COD)為78.04萬噸，完成“十一五”減排任務(wù)的101%；二氧化硫(SO2)排放量為106.56萬噸，完成“十一五”減排任務(wù)的107%[3]。

二、DEA的C2R模型及超效率模型

DEA(data envelopment analysis)又稱數(shù)據(jù)包絡(luò)分析，是一種評(píng)價(jià)決策單元相對(duì)有效性的系統(tǒng)分析方法。這種分析方法對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較寬泛，可以是不同量綱的數(shù)據(jù)而且分析對(duì)象可以是多輸入和多產(chǎn)出的同類決策單元(decision making unites，DMU)，具有極強(qiáng)的廣泛性和適用性。DEA的基本理論模型是C2R模型，后來在C2R模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展為超效率模型。

1. DEA的傳統(tǒng)模型：C2R模型

DEA的第一個(gè)模型是由Charnes，Cooper和E.Rhodes提出來的，它以線性規(guī)劃為工具來研究多輸入和多產(chǎn)出的相同部門(即DMU)的相對(duì)有效性，因此被命名為C2R模型。

C2R模型假設(shè)有n個(gè)DMU，每個(gè)DMU有m種類型的輸入和s種類型的輸出，其輸入向量為x=(x1，x2，…，xm)T，輸出向量為y=(y1，y2，…，ys)T。用(x，y)來表示DMU的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)，則

xj=(x1j，x2j，…，xmj)T>0 (j=1，2，…，n)

yj=(y1j，y2j，…，ysj)T>0 (j=1，2，…，n)

且xij>0，yrj>0(i=1，2，…，m；r=1，2，…，s)

xij為第j個(gè)決策單元對(duì)第i種類型輸入的投入量；yrj為第j個(gè)決策單元對(duì)第r種類型輸出的產(chǎn)出量。

輸入權(quán)向量為v=(v1，v2，…，vm)T，輸出權(quán)向量為u=(u1，u2，…，us)T，vi為對(duì)第i種類型輸入的一種度量權(quán)，ur為對(duì)第r種類型輸出的一種度量權(quán)。每個(gè)DMUj都有相應(yīng)的效率評(píng)價(jià)指數(shù)[4]25，即

(1)

選取適當(dāng)?shù)牟粸樨?fù)的權(quán)系數(shù)v和u，使得hj≤1且使效率指數(shù)最大，即得C2R模型

(2)

(3)

實(shí)際應(yīng)用中，評(píng)價(jià)某一DMU的規(guī)模和技術(shù)有效性時(shí)經(jīng)常使用其對(duì)偶形式，即

(4)

加入松弛變量后變?yōu)?/p>

(5)

2. 擴(kuò)展DEA模型：超效率模型

在評(píng)價(jià)的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)DMU同時(shí)有效的情況，傳統(tǒng)的DEA模型無法對(duì)有效的DMU進(jìn)一步作出評(píng)價(jià)，因此本文在傳統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上引出DEA的超效率模型，它是對(duì)C2R模型的改進(jìn)，在對(duì)第i個(gè)DMU進(jìn)行比較時(shí)，將第i個(gè)DMU本身排除在限制條件之外，以比較出有效DMU相對(duì)有效性的大小，模型為

(6)

三、節(jié)能減排指標(biāo)的選取

指標(biāo)的選取應(yīng)遵循科學(xué)性原則、完整性原則、目的性原則、動(dòng)態(tài)性原則、可操作性原則，在遵循這些原則的同時(shí)又要反映出這些方面的關(guān)鍵性問題，既要有整體性又要有代表性[7]12。本文根據(jù)DEA的優(yōu)越性將資源、能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)看作一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)DEA模型建立節(jié)能減排指標(biāo)體系。

投入指標(biāo)一般為成本型指標(biāo)，本文選環(huán)境資源消耗作為投入指標(biāo)來反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中環(huán)境資源的投入。產(chǎn)出指標(biāo)主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的改善，本文選取環(huán)境質(zhì)量改善作為產(chǎn)出指標(biāo)來反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排的成果。環(huán)境資源消耗從廢水、廢氣、固體污染物3個(gè)方面來衡量，分別用工業(yè)廢水排放量、工業(yè)SO2排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量3個(gè)指標(biāo)變量來表示[8]28。環(huán)境質(zhì)量改善也相應(yīng)地從這3個(gè)方面用工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)量、工業(yè)SO2消減量和工業(yè)固體廢物綜合利用量3個(gè)指標(biāo)變量來表示。各指標(biāo)如表1所示。

表1 節(jié)能減排指標(biāo)體系

四、遼寧省節(jié)能減排效率分析

把遼寧省各個(gè)地區(qū)看成一組DMU，且具有相同的投入和產(chǎn)出變量[9]。數(shù)據(jù)采用的是2007—2009年遼寧節(jié)能減排各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，來源于相應(yīng)年度《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》，具體數(shù)據(jù)見表2，3。數(shù)據(jù)采用MYDEA 1.0軟件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4～7。

由表5可以得出葫蘆島和大連的Score即θ值歷年均大于1，位居前兩位DEA有效，其他地區(qū)的基本上都小于1。2006、2007年遼陽和2009年?duì)I口的θ也是大于1的，波動(dòng)性較大。

分析結(jié)果中各地區(qū)的RTS值，只有葫蘆島和大連一直是Decreasing即規(guī)模效益遞增，其他大部分地區(qū)均為Increasing即規(guī)模效益遞減；2006、2007年本溪、撫順和鞍山的RTS值也為Decreasing，但是后兩年均為Increasing。

五、結(jié)論及對(duì)策

根據(jù)軟件分析所得到的結(jié)果可以看出，在遼寧省節(jié)能減排工作中葫蘆島市和大連市一直排在前兩名，相對(duì)有效，但整體效果不佳；其他地區(qū)的相對(duì)有效性太低，遼陽和營口的相對(duì)有效性波動(dòng)性太大。葫蘆島和大連的節(jié)能減排工作規(guī)模效益遞增，即增加投入要素的投入力度可以得到更大比例的產(chǎn)出增長，本溪、撫順和鞍山在2006和2007年處在規(guī)模效益遞增的階段，但是隨著條件的變化，在后來的兩年里轉(zhuǎn)變?yōu)樾б孢f減[10]。其他地區(qū)的節(jié)能減排工作規(guī)模效益遞減[11]，即增加要素的投入不會(huì)得到更大比例的產(chǎn)出增長。

據(jù)此可以提出如下對(duì)策：

(1) 充分發(fā)掘葫蘆島和大連節(jié)能減排的巨大潛力，增加資金、技術(shù)等要素的投入力度，以獲得更大的產(chǎn)出效果。

(2) 對(duì)于大部分節(jié)能減排工作規(guī)模遞減的地區(qū)，應(yīng)該把注意力放在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，充分利用葫蘆島和大連等地的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化自身的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，充分利用現(xiàn)有的資金和能源資源，而不是進(jìn)一步加大要素投入。

(3) 遼寧省節(jié)能減排工作相對(duì)有效性整體較低。遼寧省是工業(yè)歷史悠久的工業(yè)大省，能源和環(huán)境問題比較突出，又正處在戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)該加速產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)革新，尋找各企業(yè)之間產(chǎn)業(yè)和原料的供需關(guān)系，打造綠色產(chǎn)業(yè)鏈，提高廢棄產(chǎn)品的回收率和能源的利用率，為節(jié)能減排工作效率的提高從戰(zhàn)略層面上打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[12]。

(4) 完善節(jié)能減排成效的科學(xué)評(píng)估制度，建立一個(gè)新的多元化、立體化、系統(tǒng)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，而不是單一的以電力節(jié)約為核心的評(píng)估指標(biāo)體系，從績效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)上推動(dòng)節(jié)能減排工作的科學(xué)進(jìn)行。

表2 2006—2007年遼寧省節(jié)能減排指標(biāo)數(shù)據(jù)

表3 2008—2009年遼寧省節(jié)能減排指標(biāo)數(shù)據(jù)

表4 2006年遼寧省節(jié)能減排超效率模型分析結(jié)果

表5 2007年遼寧省節(jié)能減排超效率模型分析結(jié)果

表6 2008年遼寧省節(jié)能減排超效率模型分析結(jié)果

表7 2009年遼寧省節(jié)能減排超效率模型分析結(jié)果

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