基于DEA的重慶市發(fā)展低碳經濟效率研究

劉軍躍,汪　樂,蘇　瑩,王海云

(重慶理工大學 管理學院，重慶　400054)

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基于DEA的重慶市發(fā)展低碳經濟效率研究

劉軍躍,汪樂,蘇瑩,王海云

(重慶理工大學 管理學院，重慶400054)

摘要：重慶作為西南地區(qū)唯一的直轄市和國內首批“低碳試點城市”之一，面臨著經濟和低碳發(fā)展的雙重壓力，“低碳經濟”成為重慶經濟發(fā)展的戰(zhàn)略選擇?；跀祿j分析方法(DEA法)，從低碳經濟投入產出視角構建評價指標體系，對重慶直轄以來的1997—2014年發(fā)展低碳經濟的效率進行了評價。結果表明：直轄以來重慶低碳經濟的發(fā)展呈現階段性，整體水平有待提高，低碳經濟發(fā)展過程中資源投入不合理，二氧化碳排放過多。從經濟發(fā)展、能源消費、產業(yè)結構、政策效應、技術進步等視角分析了重慶在低碳經濟發(fā)展不同階段的具體原因，據此提出未來重慶發(fā)展低碳經濟的對策建議，期望為政府相關部門提供參考。

關鍵詞：低碳經濟；效率；DEA模型；重慶

一、引言

進入21世紀，低碳經濟已經成為各個國家的經濟發(fā)展目標，中國近些年也開始了發(fā)展低碳經濟的探索，2010年國家發(fā)改委出臺《關于開展低碳省區(qū)和低碳城市試點工作的通知》，重慶入選首批“低碳試點城市”。重慶1997年直轄后受到國家政策的大力扶持，經濟發(fā)展迅速，但是粗放式的經濟發(fā)展模式使得能源消耗巨大，2014年重慶能源消耗總量達到7 693.96萬噸標準煤，直轄以來年均增長率達到8.4%，巨大的能源消耗產生了大量的碳排放。如何處理好經濟發(fā)展過程中“好”的產出GDP與“不好”的產出CO2的關系，實現重慶向低碳經濟發(fā)展模式的轉型，已經成為制約重慶經濟發(fā)展的一大難題。因此，本文選擇數據包絡分析方法(DEA)對重慶直轄以來低碳經濟發(fā)展效率進行評價，期望為重慶下一階段發(fā)展低碳經濟提供參考。

二、低碳經濟的概念及評價

2009年中國在哥本哈根氣候大會上做出發(fā)展低碳經濟的承諾后，大批學者對低碳經濟進行了深入研究。關于低碳經濟的概念，鄭佳佳認為低碳經濟的內涵在于強調經濟生產過程中盡可能減少向大氣中排放的二氧化碳[1]。陳躍等認為低碳經濟是兼顧經濟發(fā)展和資源、環(huán)境承載能力的可持續(xù)發(fā)展模式，要做到經濟發(fā)展與節(jié)能減排相統一[2]。賈林娟認為低碳經濟是以低消耗、低排放、低污染、高附加值為特征的經濟發(fā)展模式[3]。雖然學者們界定低碳經濟概念的角度不同，但是“低能耗、低排放”和“高經濟產出”作為低碳經濟的基本特征是學者們的共識。

由于中國尚未公布官方的低碳經濟評價標準，因此國內對于低碳經濟評價的研究尚處于探索階段。唐笑飛等運用層次分析法和K均值聚類方法構建了我國省域低碳經濟評價的指標體系，并對中國大陸30個省市進行了評價，結果表明我國目前經濟發(fā)展處于相對高碳階段[4]。許烜等通過構建城市低碳競爭力評價指標體系，并利用熵值法對2013年中國4個直轄市低碳競爭力進行了評價，結果表明重慶在4個直轄市中低碳競爭力最低[5]。袁曉玲等從低碳排放和能力發(fā)展兩個層面，構建了中國區(qū)域低碳經濟評價指標體系，并利用TOPSIS對我國29個省份和東、中、西部三大區(qū)域進行了評價，研究表明省級間及三大區(qū)域差異顯著，東部地區(qū)低碳經濟發(fā)展水平遠高于中西部地區(qū)[6]。近年來開始有學者利用數據包絡分析方法(DEA)對低碳經濟進行評價，黃宗盛等將DEA方法與粗糙集理論相結合構建了低碳經濟評價模型，并利用我國30個省區(qū)的數據進行了驗證[7]。楊穎基于DEA方法評價了四川省2005—2010年發(fā)展低碳經濟的效率，結果表明四川省“十一五”以來低碳經濟發(fā)展效率不高[8]?？偟膩碚f，目前國內對于低碳經濟評價的研究才剛剛起步，評價指標體系的構建大多采用主觀性較強的參數方法，且評價體系大多比較宏觀。而DEA模型的優(yōu)點，在于無需考慮投入和產出指標的具體差異，使用原始數據避免了人為賦值指標權重對評價客觀性的影響，但現有研究中運用DEA方法對低碳經濟進行評價的文獻較少，研究對象缺乏代表性，且未能結合評價結果進行有針對性的原因分析。因此，本文運用DEA模型對重慶發(fā)展低碳經濟進行評價，并結合不同階段的發(fā)展特點，基于投入-產出視角從具體指標上進行原因分析，據此為下一階段重慶發(fā)展低碳經濟提供參考。

三、研究方法和模型建立

數據包絡分析方法(Data Envelopment Analysis)即DEA模型，最早是由Charnes和Cooper等人創(chuàng)建并發(fā)展起來的一種針對多投入和多產出效率的評價方法，它是以“相對有效性”的概念為基礎運用線性規(guī)劃的數學理論評價決策單元(DMU)的一種系統分析方法[9]。DEA模型中最具有代表性的兩個模型是CCR模型和BCC模型，CCR和BCC模型根據導向不同又可分為投入導向和產出導向兩個維度來衡量[10]，本文選擇投入導向的CCR模型和BCC模型建立評價模型。

(一)CCR模型

對該分式進行Charnes-Cooper變換，根據對偶規(guī)劃理論并引入松弛變量s+和剩余變量s-可將其轉化為線性規(guī)劃問題。

在本文的低碳經濟評價系統中，投入導向的CCR模型用于評價發(fā)展低碳經濟的綜合技術效率(Technical Efficiency,TE)，若θ=1且s+=s-=0，表明評價單元綜合技術效率有效，說明決策單元的低碳經濟發(fā)展中投入資源的配置能力、資源使用效率均達到了最優(yōu)；若評價單元θ<1，表明評價單元綜合技術效率無效，說明評價單元需要在現有產出下減少系統中的投入和二氧化碳的排放，θ越接近于1，表明低碳經濟系統投入產出配置越合理[8]。

(二)BCC模型

在本文的低碳經濟評價系統中，投入導向型的BCC模型用于評價低碳經濟的純技術效率(Pure Technical Efficiency,PTE)，θ=1，表明評價單元技術有效，若θ<1，表明評價單元技術無效，說明低碳經濟系統中資源使用效率存在欠缺。同時，根據SE=TE/PTE可以求出低碳經濟系統的規(guī)模效率(Scale Efficiency,SE)，其中SE=1表明規(guī)模效率有效，SE<1表明規(guī)模效率無效，即現有的生產規(guī)模不是最優(yōu)的生產規(guī)模，應當增加或減少生產規(guī)模以達到最優(yōu)[8，12]。

(三)低碳經濟評價指標體系的構建

1.體系構建的原則

(1)科學性原則。指標體系的構建既要能夠科學、客觀地反映出低碳經濟的真正內涵，也要能夠考慮到當前中國低碳發(fā)展的特征以及重慶低碳經濟發(fā)展的階段性特色。

(2)系統性原則。由于低碳經濟是一個涉及多因素的復合系統，要求把重慶當作一個復雜系統來看，因此指標的構建應該全面、完整地反映出低碳經濟的內容，但也要避免過于復雜。

(3)可操作性原則。在準確反映低碳經濟內涵的基礎上，應盡可能選取易于調查和收集數據的指標，具有可操作和指導性的指標，尤其是當前發(fā)展需要關注的主要指標。

2.指標體系的構建

表1　低碳經濟評價指標體系

(1)投入指標

低碳政策。低碳政策反映了政府發(fā)展低碳經濟過程中基于政策層面的投入，環(huán)境保護投資和綠地覆蓋面積能夠有效反映一個地區(qū)政府或企業(yè)在低碳發(fā)展政策層面的資本投入。環(huán)境保護投資能夠有效消除經濟發(fā)展帶來的負面影響，影響碳排放水平。碳匯是指森林綠地吸收二氧化碳的能力，綠地面積能夠直接增加碳匯，消除環(huán)境污染。

能源投入。經濟發(fā)展中的負效應主要指能源消費所產生的二氧化碳排放，同時，煤炭作為一次消費能源中的非清潔能源，煤炭消費過程中所產生的二氧化碳最高，因此煤炭消費占比能夠反映能源消費的結構，對低碳經濟發(fā)展有著重要影響。

產業(yè)結構。產業(yè)結構的優(yōu)化代表了一個城市的低碳轉型，合理的產業(yè)結構對于低碳經濟發(fā)展有著重要影響。第二產業(yè)對低碳經濟發(fā)展有著重要影響，一方面第二產業(yè)對于經濟增長有著巨大的拉動作用，另一方面第二產業(yè)也是能源消耗和二氧化碳排放量最大的產業(yè)，因此選取第二產業(yè)產值比重作為代表產業(yè)結構的投入指標。

(2)產出指標

經濟發(fā)展過程中，除了經濟發(fā)展帶來的期望產出外，還會產生非期望產出。低碳經濟是一個包含了期望產出和非期望產出的綜合體系，其中，低碳經濟發(fā)展中的期望產出主要是GDP的增長，而非期望產出主要是經濟發(fā)展所產生的二氧化碳排放，因此本文選取GDP和CO2排放量作為衡量低碳經濟產出的指標。

四、實證分析

(一)數據來源及處理

本文選取重慶直轄后的1997—2014年作為樣本區(qū)間，樣本總計18個，投入產出指標數共7個，投入指標數+產出指標數<樣本總數/2滿足DEA分析要求。環(huán)境保護投資、綠地面積、能源消費總量、煤炭消費占能源消費總量的比例、第二產業(yè)占國內生產總值的比重、GDP等樣本數據可直接從《中國能源統計年鑒》和《重慶統計年鑒》中獲得。為了客觀反映環(huán)境保護投資和GDP指標，消除物價變動的影響，本文對統計年鑒中公布的GDP指數和CPI指數進行轉換，以1997年為基期，對環(huán)境保護投資和GDP指標進行了價格平減，得到了以1997年為基期的環(huán)境保護投資和GDP。

關于二氧化碳排放量，我國目前并沒有直接機構進行檢測，本文根據政府間氣候變化委員會(IPCC)編寫的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》提供的方法[13]，以煤炭、原油、天然氣3種一次能源為基準計算重慶碳排放量，計算公式如下：

其中，C代表碳排放總量，Ci代表第i種能源消費產生的碳排放量，Ei代表第i種能源的消費量，λi代表第i種能源的碳排放系數，其中碳排放系數本文采用國家發(fā)展和改革委員會能源研究所給出的各種能源的碳排放系數[14]，具體見表2。

表2　各種能源碳排放系數

根據上述公式可以計算出重慶市1997—2014年二氧化碳排放量，由于二氧化碳排放量屬于成本型負向指標，將其按照取倒數的方法進行轉換。

(二)DEA分析

根據上述所建模型，利用DEASLOVERPRO4.0軟件對模型進行求解，具體結果見表3。

(三)投影分析

投影分析是對低碳經濟系統中投入和產出在生產前沿面上的投影，即投入冗余和產出不足進行優(yōu)化，達到增加經濟產出、減少二氧化碳排放和投入要素的目的。結合DEA分析結果，可以得到1997—2014年重慶低碳經濟效率評價DEA無效年份的優(yōu)化方案，通過對非DEA有效的年份進行優(yōu)化，使其達到DEA有效，見表4。

表3　1997—2014年重慶低碳經濟DEA效率評價結果

表4　1997—2014重慶低碳經濟發(fā)展投入產出生產前沿面“投影分析”

五、結果與討論

(一)評價結果

1.重慶低碳經濟效率有待進一步提高。直轄18年來有13個年份DEA無效，只有5個年份DEA有效，在非DEA有效的年份中，9個年份純技術效率無效，13個年份規(guī)模效率無效。

2.重慶低碳經濟的發(fā)展呈階段性，近年來發(fā)展逐漸趨好?？傮w來說可分為3個階段，1997—2001年由于經濟總體水平不高而呈現“得分良好”階段，2002—2008年為波動下降階段以及2009—2014年為穩(wěn)定上升階段。

3.資源投入配置不合理，二氧化碳排放過多。投入方面，非DEA有效的年份均存在著投入冗余，能源消費總量、第二產業(yè)占比、煤炭消費占比在投入冗余中總比重最大，可以看出在現有的GDP產出下，應當調整第二產業(yè)的比重，同時減少能源消費的總量以及煤炭消費的比重。環(huán)境保護投資和綠地覆蓋面積存在冗余表明在現有的投入下應該減少更多的CO2排放量，因此要合理規(guī)劃這方面的投入。而在產出方面,GDP總量均不存在投入不足，而CO2排放量的倒數存在產出不足的年份較多，表明在現有的GDP水平下，伴隨期望產出而產生的非期望產出CO2排放量過多，應當采取措施減少CO2的排放量。

(二)討論

根據表3和表4的結果，可以得到重慶低碳經濟發(fā)展效率的變化趨勢如圖1所示。

圖1　1997—2014年重慶低碳經濟發(fā)展效率變動趨勢

1.“得分良好”階段： 1997—2001年

在這個階段中，重慶低碳經濟發(fā)展綜合技術效率平均得分為0.998，5個年份中共有3個年份達到DEA有效，DEA無效的年份均為規(guī)模效率無效。在還沒有提出低碳經濟及節(jié)能減排等概念的情形下，評價結果較好是由于該階段重慶整體經濟水平較差，投入要素較少而表現出的“得分良好”。

這個階段重慶老工業(yè)基地受國企改革“抓大放小”的影響,第二產業(yè)產值的比重和工業(yè)產值的比重、GDP增長率均呈現總體下降趨勢，而能源消費在這個階段雖然略有上升但是消費總量不高，同時可以發(fā)現由于得天獨厚的使用天然氣地理優(yōu)勢，重慶在這一階段能源消費中天然氣平均消費占比達到了13.3%，高于2002—2014年的平均值9.9%，天然氣等清潔能源的消費比重高也有效地促進了該階段重慶低碳經濟的發(fā)展。

2.波動下降階段：2002—2008年

這個階段中，重慶低碳經濟發(fā)展綜合技術效率平均得分為0.934，7個年份DEA綜合效率均無效，規(guī)模效率也均無效，純技術效率5個年份無效，且綜合技術效率、純技術效率、規(guī)模效率得分均呈現逐年下降的趨勢。這個階段是重慶經濟騰飛的階段，但也是重慶低碳經濟發(fā)展的低谷期。

重慶直轄和西部大開發(fā)戰(zhàn)略等政策效應的滯后性在這個階段開始得到體現，同時這一階段重慶開始實施建設都市經濟發(fā)達區(qū)、渝西經濟走廊、三峽庫區(qū)生態(tài)經濟區(qū)的三大特色經濟區(qū)的戰(zhàn)略開始實施，使得這一階段重慶年均經濟增長率達到13.2%且逐年上升。但是在投影分析中也可以看出這一階段是所有階段中投入冗余和產出不足最多的階段，在節(jié)能減排等概念還未提出的情況下，粗放式的經濟發(fā)展模式特征明顯，導致低碳經濟發(fā)展效率不高。

2002—2008年是重慶特色工業(yè)園區(qū)從建立到發(fā)展壯大的階段，GDP中工業(yè)產值的比重由2002年的35.3%上升到2008年的45%且呈逐年上升趨勢，而第三產業(yè)產值比重在6個年份中有4個年份出現負增長，由2002年的42.9%下降到了2008年的37.3%,相對應地這個階段能源消費總量和CO2排放量年均增長率分別為12.7%和13.4%。在投影分析中，CO2排放量的冗余主要集中在這個階段，而CO2排放增長更快的原因是由于工業(yè)發(fā)展中煤炭消費比重更大，產業(yè)結構不合理影響了重慶低碳經濟的發(fā)展。

3.穩(wěn)定上升階段:2009—2014年

這一階段，重慶經濟進一步高速發(fā)展，同時低碳經濟發(fā)展效率也在穩(wěn)定上升，DEA綜合技術效率平均得分為0.979,雖然在5個年份中有4個年份DEA無效，但由2009年的低谷開始呈上升趨勢，并最終在2013年達到了綜合效率、純技術效率和規(guī)模效率均為最優(yōu)的狀態(tài)。

2009年中國在哥本哈根大會上的承諾拉開了中國碳減排的序幕，作為直轄市以及老工業(yè)基地之一的重慶成為了碳減排的重點區(qū)域，2010年重慶被選為中國首批“低碳試點城市”，并出臺《重慶“十二五”控制溫室氣體和低碳試點工作方案》，這一系列政策方案加快了重慶低碳經濟建設的進程。2013年重慶提出“渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)” 和“渝東南生態(tài)保護發(fā)展區(qū)”等功能區(qū)的劃分，直接促使2013年重慶發(fā)展低碳經濟的效率均達到最優(yōu)。在這一階段，重慶在GDP年均增長率14.2%的前提下實現了對碳排放年均增長3.7%的控制，使得重慶低碳經濟效率有效提高,尤其是2014年碳排放實現了18.4%的負增長。

同時，新一輪的產業(yè)轉移在這一階段開始加速，2009年開始重慶生產性服務業(yè)等第三產業(yè)得到了快速發(fā)展，第三產業(yè)占國內生產總值的比重由2009年的36.4%上升到2014年的47%，與之對應的第二產業(yè)占比則由2009年的55%下降到2014年的45.8%。同時，在新一輪的產業(yè)轉移中，重慶作為承接東部沿海產業(yè)轉移的重要城市在這次產業(yè)轉移中承接的主要是制造業(yè)和電子信息業(yè)等低能耗的第二產業(yè)，產業(yè)結構的優(yōu)化使得能源消耗逐年下降，煤炭消費占比在這5個年份中均呈現負增長的趨勢，極大地促進了低碳經濟的發(fā)展。

六、政策建議

通過上述分析不難看出，重慶市低碳經濟發(fā)展雖然經歷不同階段，但是經濟發(fā)展、能源消費、產業(yè)結構、政策效應、技術進步等對重慶市低碳經濟發(fā)展具有重要影響，因此本文主要從這幾個方面提出未來低碳經濟發(fā)展的政策建議。

(一)優(yōu)化能源消費結構，提高能源使用效率

重慶直轄以來一次能源消費結構中，煤炭消費平均占比達到68%，在DEA無效的年份中，煤炭消費占比均存在冗余，平均冗余度達到9.1%,已經成為制約重慶發(fā)展低碳經濟的桎梏。未來，重慶應該加大天然氣、核電等清潔能源的消費比重，充分利用長江上游水資源及三峽庫區(qū)的水電資源，同時積極推廣生物質能、太陽能、風能等新能源的使用。

重慶最近幾年處于高速發(fā)展之中，根據錢納斯的工業(yè)化發(fā)展理論，重慶目前正處于工業(yè)化中后期并初步向發(fā)達階段轉變[15]。歐美各國在此階段的歷史經驗表明，高能源消耗是該階段主要特征之一，而在DEA評價結果17個無效的年份中有9個年份存在純技術效率無效，且這些年份均存在能源投入冗余。因此，在現階段高能源消耗的前提下，加快技術研發(fā)、提高能源使用效率應該是未來重慶發(fā)展低碳經濟的重點。

(二)優(yōu)化產業(yè)結構，加快產業(yè)升級

重慶作為八大老工業(yè)基地之一，工業(yè)基礎良好，1997—2014年第二產業(yè)產值對GDP的平均貢獻率達到了51.5%，極大地促進了重慶的經濟發(fā)展，但是第二產業(yè)主要是高能耗產業(yè)，因此碳減排壓力也主要集中在第二產業(yè)。在投影分析中，第二產業(yè)產值占比冗余高達11.7%，表明產業(yè)結構不合理影響了重慶市低碳經濟的發(fā)展，重慶未來應該加快承接產業(yè)轉移，大力發(fā)展生產性制造業(yè)、電子信息業(yè)等低能耗的第二產業(yè)，加快生產性服務業(yè)等產業(yè)鏈價值高的第三產業(yè)發(fā)展，促進生產性服務業(yè)與制造業(yè)的融合，合理優(yōu)化產業(yè)結構，在保證經濟發(fā)展的前提下，實現低碳發(fā)展的雙贏局面。

(三)倡導低碳生活，加強政策監(jiān)管

從城鎮(zhèn)化進程分析,基于“諾瑟母曲線”理論，目前重慶正處于該曲線的加速階段(即城鎮(zhèn)化率30%～70%階段)[16]，該階段城鎮(zhèn)人口快速增加、城鎮(zhèn)規(guī)模擴張，加快了城鎮(zhèn)能源消費量增長。因此，重慶應當加強政策宣傳，倡導低碳生活，促進民眾在生活中養(yǎng)成綠色消費習慣，如盡量使用公共交通工具、減少私家車的使用等，從生活細節(jié)入手構建低碳社會。同時，政府應加強政策監(jiān)管，對能耗和碳排放超標的企業(yè)給予懲罰，對低能耗、技術創(chuàng)新企業(yè)、綠色環(huán)保企業(yè)給予政策優(yōu)惠，嚴格高能耗產業(yè)的審批管理程序，加快低碳經濟的發(fā)展。

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(責任編輯魏艷君)

收稿日期：2015-10-20

作者簡介：劉軍躍(1970—)，女，江蘇南京人，教授，博士，研究方向：工商管理。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(s).2016.07.007

中圖分類號：F205

文獻標識碼：A

文章編號：1674-8425(2016)07-0044-08

Research on the Efficiency of Chongqing Low-Carbon Economy Based on DEA

LIU Jun-yue，WANG Le，SU Ying，WANG Hai-Yun

(College of Management, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

Abstract:Chongqing is the only municipality in the southwestern region of China and the first batch of “l(fā)ow-carbon city” pilot, facing the dual pressures of the economy and low-carbon development. “Low carbon economy” has become one of the main strategies of Chongqing’s development. By using data envelopment analysis (DEA) methods, the paper constructs a evaluation index system from low-carbon economy input-output perspective to evaluate the efficiency of low carbon economy in Chongqing from1997—2014. The results show that Chongqing low-carbon economy experienced a periodic development but the overall level remained to be improved. In addition, the investment in resources is unreasonable in the process of low carbon economy development and carbon dioxide emissions are excessive. From the perspective of economical development, energy consumption, industrial structure, the political effects and technical progress, the paper analyzes the specific reasons for the development of low carbon economy in the different stages to makes suggestions and provide scientific references for the relevant government departments about the future low-carbon economy development in Chongqing.

Key words:low-carbon economy; efficiency; DEA model; Chongqing

引用格式：劉軍躍,汪樂,蘇瑩,等.基于DEA的重慶市發(fā)展低碳經濟效率研究[J].重慶理工大學學報(社會科學)，2016(7):44-51.

Citation format：LIU Jun-yue，WANG Le，SU Ying，et al.Research on the Efficiency of Chongqing Low-Carbon Economy Based on DEA[J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science)，2016(7):44-51.