基于超效率SBM模型的我國(guó)重工業(yè)碳績(jī)效異質(zhì)性研究

孫曉涵 王玥

【摘? 要】論文從投入產(chǎn)出的角度，構(gòu)建碳績(jī)效評(píng)價(jià)體系，利用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型測(cè)算企業(yè)的碳績(jī)效指數(shù)，摸清企業(yè)碳減排現(xiàn)狀。投入指標(biāo)選擇能源、廢氣治理設(shè)施數(shù)、R&D支出和人員數(shù)目以及技術(shù)改造支出。此外，將營(yíng)業(yè)收入與發(fā)明專利作為理想產(chǎn)出，將二氧化碳排放作為非理想產(chǎn)出。研究發(fā)現(xiàn)，不同行業(yè)之間的碳績(jī)效值存在差異，其中采礦業(yè)較好，碳績(jī)效值高，重工制造業(yè)較差，差異主要來(lái)源于能源消耗過(guò)多、科技投入冗余、產(chǎn)出虧空、低碳技術(shù)不成熟、二氧化碳排放過(guò)多等。

【關(guān)鍵詞】碳績(jī)效；超效率SBM模型；重工業(yè)

【中圖分類號(hào)】X322；F424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2023）05-0061-03

1 引言

大量二氧化碳排放引起的全球變暖現(xiàn)象對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)碳排放總量占全世界近29%，約為美國(guó)的兩倍和歐盟的三倍，距離2050年碳中和的目標(biāo)仍存在差距。因此，碳績(jī)效的測(cè)算日益受到關(guān)注。從最初的單一因素評(píng)價(jià)到構(gòu)建更全面的指標(biāo)體系，是碳績(jī)效評(píng)價(jià)研究的目標(biāo)之一。然而，受制于數(shù)據(jù)獲取難度較大，一些學(xué)者采用行業(yè)碳排放量估算企業(yè)的碳排放量，具體如下：

公式由Clarkson等[1]提出的以污染物排放量與銷售額之比進(jìn)行環(huán)境績(jī)效度量演化而來(lái)，是現(xiàn)有研究中應(yīng)用最廣泛的指標(biāo)。Haque[2]將公司碳績(jī)效分為兩個(gè)方面：流程導(dǎo)向績(jī)效（如碳減排倡議）和實(shí)際碳績(jī)效（如溫室氣體排放強(qiáng)度）。陽(yáng)秋林和劉婕[3]從經(jīng)濟(jì)性、效率性、公平性、效果性、環(huán)境性5個(gè)方面，下分10個(gè)二級(jí)指標(biāo)和32個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)建碳績(jī)效指標(biāo)體系，但未做應(yīng)用。

此外，為克服數(shù)據(jù)缺失以及主觀賦權(quán)等局限，常用隨機(jī)前沿分析（SFA）和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）進(jìn)行研究。張亞連和劉巧[4]結(jié)合環(huán)境績(jī)效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了碳績(jī)效指標(biāo)體系，從投入和產(chǎn)出的視角出發(fā)，將生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)信息與環(huán)境信息相結(jié)合，利用DEA基礎(chǔ)模型對(duì)多種類型的企業(yè)進(jìn)行碳績(jī)效測(cè)算。周澤炯和胡建輝[5]運(yùn)用Super-SBM模型對(duì)中原15個(gè)地區(qū)的低碳發(fā)展效率水平進(jìn)行測(cè)算，找到了阻礙低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素。楊友才和牛曉童[6]通過(guò)測(cè)算研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)重污染行業(yè)碳排放效率整體偏低，但呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。Lin等[7]利用SBM-DEA模型，構(gòu)建了全球26個(gè)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和二氧化碳排放評(píng)估模型，并認(rèn)為可以借助評(píng)估結(jié)果，合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和二氧化碳排放來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。Zhao等[8]同樣基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型，在指標(biāo)選取上，創(chuàng)新地將發(fā)明專利與營(yíng)業(yè)收入共同引入產(chǎn)出指標(biāo)，考慮到經(jīng)營(yíng)情況與技術(shù)成果，對(duì)新能源汽車行業(yè)的碳排放績(jī)效進(jìn)行測(cè)算。

目前，從國(guó)內(nèi)外有關(guān)低碳績(jī)效方面的研究趨勢(shì)來(lái)看，多數(shù)學(xué)者使用的單一指標(biāo)衡量辦法不夠全面，在運(yùn)用DEA分析時(shí)考慮的指標(biāo)有差別，精確度不夠，并且在研究對(duì)象的選擇上范圍存在過(guò)大的情況，例如，將差異巨大的區(qū)域或國(guó)家放在一起研究，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)績(jī)效值的衡量不夠準(zhǔn)確。本文基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型對(duì)各個(gè)行業(yè)的碳績(jī)效進(jìn)行評(píng)估，從行業(yè)視角分析可以為各行業(yè)碳減排治理提供新的思路。在投入指標(biāo)選取方面，考慮到研發(fā)投入與技術(shù)改造支出，產(chǎn)出指標(biāo)上同樣考慮經(jīng)營(yíng)情況與技術(shù)成果，將碳排放作為非期望產(chǎn)出，對(duì)我國(guó)重工業(yè)的碳績(jī)效進(jìn)行評(píng)估。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 超效率SBM模型

在傳統(tǒng)的DEA模型中，忽視了變量松弛性問(wèn)題和徑向問(wèn)題帶來(lái)的測(cè)量誤差，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。為解決這一問(wèn)題，更客觀地反映各要素實(shí)際情況，Tone[9]提出基于松弛變量的非徑向SBM模型，用于補(bǔ)償徑向測(cè)量的固有限制。然而，該模型難以衡量多個(gè)有效決策單元之間的效率高低。超效率可以區(qū)分多個(gè)有效決策單元、衡量效率高低。超效率SBM模型結(jié)合了超效率DEA與SBM模型的優(yōu)點(diǎn)，使得效率測(cè)度更加精準(zhǔn)。非期望產(chǎn)出也是能源消耗過(guò)程的一部分，Tone提出了基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型，該模型首次考慮了非期望產(chǎn)出，更好地反映效率。S1為期望產(chǎn)出，S2為非期望產(chǎn)出。其中，x∈Rm，yg∈RS1，yb∈RS2。由此定義矩陣：

式中，ρ*為需要測(cè)度的效率值，其大小可以超過(guò)1；s為投入與產(chǎn)出的松弛變量；θ為該模型中變量i0的權(quán)重。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

依照指標(biāo)的代表性、可比性、科學(xué)性原則，并且考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，結(jié)合專家學(xué)者的研究思路與建議[10]，本文從投入產(chǎn)出的角度選取碳績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1所示。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與結(jié)果分析

本文以2020年我國(guó)工業(yè)行業(yè)為研究樣本，為使各行業(yè)具有可比性，選擇重污染行業(yè)中的采礦業(yè)、大型制造業(yè)。數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)科技統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》以及國(guó)泰安數(shù)據(jù)庫(kù)。

由表2可知，采礦業(yè)作為我國(guó)的重污染行業(yè)，一直是碳排放重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，近年來(lái)政府持續(xù)加大對(duì)其治理力度。隨著行業(yè)內(nèi)部的改善以及技術(shù)的進(jìn)步，效率值較高，5個(gè)細(xì)分采礦業(yè)的均值為1.155。該行業(yè)越來(lái)越重視綠色開(kāi)采，采用清潔能源，并對(duì)污染物進(jìn)行處理。對(duì)于效率值大于等于1的采用超效率SBM模型，為了加以區(qū)分，松弛變量前面均加了負(fù)號(hào)，代表超出前沿的量，投入松弛代表投入可以增加的量，產(chǎn)出松弛代表可以減少的量，表示這個(gè)決策單元經(jīng)過(guò)這個(gè)變化仍然是有效的。因此，即使?fàn)I業(yè)收入降低幅度在松弛變量以內(nèi)，采礦業(yè)的碳績(jī)效仍是有效的，這也意味著采礦業(yè)低碳發(fā)展并沒(méi)有以犧牲經(jīng)濟(jì)效益為代價(jià)。堅(jiān)持綠色可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳減排“雙贏”的局面。

相比可知，制造業(yè)碳績(jī)效差異較大，存在異質(zhì)性，碳績(jī)效最大值來(lái)自儀器儀表制造業(yè)，為1.602，最小為黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，僅為0.394。16個(gè)制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域中，8個(gè)效率值低于1。這說(shuō)明，制造業(yè)是中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，但是其在帶來(lái)高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)環(huán)境也帶來(lái)了更多的負(fù)面影響。而且，制造業(yè)的碳排放占整個(gè)工業(yè)總體的60%以上，很大程度上決定了能否順利完成“雙碳”目標(biāo)[11]。

深入挖掘表2松弛變量的數(shù)值可知，制造業(yè)碳績(jī)效異質(zhì)性問(wèn)題在于能源消耗過(guò)多的同時(shí)，發(fā)明專利產(chǎn)出不足，投入產(chǎn)出不均衡。廢氣治理設(shè)施數(shù)過(guò)多，可能存在落后設(shè)備未處理或者閑置設(shè)備，導(dǎo)致二氧化碳存在超額排放的現(xiàn)象。

基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型，投入松弛代表的是投入需要減少的量，產(chǎn)出松弛代表的是產(chǎn)出需要增加的量，非期望產(chǎn)出松弛代表的是非期望產(chǎn)出需要減少的量。將效率值小于1的細(xì)分行業(yè)松弛變量?jī)?yōu)化配置，以黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)為例。其2020年能源消耗為66 851萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，松弛變量為35 000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可知，應(yīng)減少對(duì)能源的消耗。2020年用于R&D經(jīng)費(fèi)內(nèi)部開(kāi)發(fā)的費(fèi)用為799.29億元，松弛變量為340億，說(shuō)明科研資金投入過(guò)多，其中包括用于減排的技術(shù)改造費(fèi)，說(shuō)明研發(fā)費(fèi)利用不充分。發(fā)明專利實(shí)際值是21 280件，松弛變量為19 797件，說(shuō)明科研成果的轉(zhuǎn)化速度較慢，存在科技投入冗余、產(chǎn)出虧空的問(wèn)題。二氧化碳排放量為1 724.7百萬(wàn)噸，而松弛變量為1 472百萬(wàn)噸，碳排放存在較大減排空間。

綜上，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)可以通過(guò)降低能源消耗，合理配置科技與技術(shù)改造資金投入，盡快將科研成果以及清潔技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去等方式來(lái)減少而二氧化碳排放，提升碳績(jī)效。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM模型對(duì)我國(guó)重污染企業(yè)中的采礦業(yè)、制造業(yè)等能源消耗“大戶”進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)采礦業(yè)對(duì)高耗能高排放的項(xiàng)目進(jìn)行整改限制，推動(dòng)綠色智能開(kāi)采，嘗試新的方法使能源密集型流程脫碳，使用清潔能源，積極處理廢棄物，取得了良好效果，持續(xù)向綠色低碳方向發(fā)展。但是，制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的碳排放績(jī)效存在較大異質(zhì)性，尤其是有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，橡膠和塑料制品業(yè)，通用設(shè)備制造業(yè)，鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，化學(xué)纖維制造業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)的績(jī)效值均偏低，能源消耗大，在廢氣治理設(shè)備與技術(shù)研發(fā)投入方面存在資源浪費(fèi)的情況，缺乏技術(shù)創(chuàng)新成果，二氧化碳大量排放問(wèn)題仍沒(méi)有得到有效解決。

3.2 建議

第一，相關(guān)部門不能忽視制造業(yè)中存在大量的高碳制造業(yè)，應(yīng)進(jìn)一步提高對(duì)高碳制造業(yè)的關(guān)注度，應(yīng)針對(duì)行業(yè)異質(zhì)性特征，制定合適的碳減排政策，通過(guò)激勵(lì)制度提升能效水平。例如，對(duì)能耗較高的舊設(shè)備實(shí)施加速折舊政策，開(kāi)展技術(shù)升級(jí)，提升節(jié)能類固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率，創(chuàng)新工藝流程，提升發(fā)明專利轉(zhuǎn)化效率。第二，制造業(yè)企業(yè)應(yīng)及時(shí)響應(yīng)國(guó)家政策，抓住綠色低碳發(fā)展紅利，細(xì)致謀劃企業(yè)碳中和路徑，科學(xué)評(píng)估自身的減碳潛力以及可行的減碳路徑，合理測(cè)算出不同碳中和方案的成本及收益，形成支撐碳中和目標(biāo)的可持續(xù)路線圖。

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