新時代下煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型評價

劉曉雯，沈萬芳,,3，段培新，陳曉蘭

(1.山東財經(jīng)大學數(shù)學與數(shù)量經(jīng)濟學院，山東 濟南 250014；2.山東財經(jīng)大學決策與評價聯(lián)合研究中心，山東 濟南 250014；3.山東省區(qū)塊鏈金融重點實驗室，山東 濟南 250014；4.山東財經(jīng)大學公共管理學院，山東 濟南 250014)

煤炭資源是我國重要的能源礦產(chǎn)資源，在一次能源消費占比超過50%，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了突出貢獻。但是隨著煤炭資源的大量開采，資源城市面臨著礦竭城衰的局面，加之2013年國務院出臺了《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》[1]，這些資源枯竭型城市的可持續(xù)發(fā)展轉型迫在眉睫。目前，眾多學者對資源型城市可持續(xù)發(fā)展轉型進行了研究，如：肖瀅等[2]利用Super-SBM模型和GML指數(shù)模型測算資源型城市工業(yè)綠色轉型情況，并得出綠色轉型效率整體水平較低，但逐步改善，其成長型城市效果最好；吳戰(zhàn)勇[3]利用DEA方法評估9座不同類型礦業(yè)城市發(fā)展效率和瓶頸，得出可以通過挖掘礦業(yè)城市的資源潛力、構建多元發(fā)展戰(zhàn)略、技術創(chuàng)新等方式促進城市可持續(xù)發(fā)展；田玉川[4]在分析礦業(yè)綠色發(fā)展的基礎上，進一步對資源城市轉型的多元化體系、內外環(huán)境及特色產(chǎn)業(yè)進行分析，進而提出資源城市轉型恰逢其時，要加快落實城市發(fā)展規(guī)劃及特點，不斷促進城市轉型；李虹等[5]利用面板門檻回歸法等探討了環(huán)境規(guī)制、資源稟賦對資源城市轉型的關系，并得出兩個因素對城市轉型存在顯著門檻效應；汪克亮等[6]結合因子分析法和熵權法，測度了煤炭資源型城市可持續(xù)發(fā)展能力；曾賢剛等[7]運用熵值法對煤炭資源枯竭型城市進行綠色轉型評價并得出部分城市轉型良好，但仍有部分城市轉型效果不佳?，F(xiàn)有研究多針對資源型城市，鮮有對資源枯竭型城市的具體研究。因此，本文應用SBM-DEA模型和Malmquist指數(shù)模型對我國16座煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型效率進行評價，并給出相應對策建議。

1 評價指標體系構建與模型選取

1.1 評價指標體系構建

在生態(tài)文明建設的宏觀背景下，結合《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》中對資源城市可持續(xù)發(fā)展提出的經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉型、能源節(jié)約和環(huán)境保護的目標要求，本文在考察枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型時，側重于關注其在轉型過程中是否實現(xiàn)上述四個目標。其中，經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構合理是城市發(fā)展的必要條件；環(huán)境保護和能源節(jié)約是可持續(xù)發(fā)展的保障。

針對上述四個規(guī)劃目標，結合目的性、綜合性、代表性、數(shù)據(jù)可獲得性和精簡性等構建指標體系的基本原則，本文最終選取資本投入量、城鎮(zhèn)年末單位總就業(yè)人數(shù)和能耗量三個投入指標和國民生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度和污染物排放量三個產(chǎn)出指標構建枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型評價指標體系，見表1。其中，國民生產(chǎn)總值(GDP)衡量城市經(jīng)濟發(fā)展情況；第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度表征產(chǎn)業(yè)轉型情況：從當前世界經(jīng)濟發(fā)展趨勢看，推動產(chǎn)業(yè)由第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展是產(chǎn)業(yè)結構逐步合理化和高級化的體現(xiàn)，第三產(chǎn)業(yè)相比于第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟附加值大且產(chǎn)業(yè)能耗低[8]，如近年來典型的煤炭資源枯竭型地區(qū)——法國洛林地區(qū)和德國魯爾地區(qū)，都是通過促進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動地區(qū)可持續(xù)發(fā)展轉型，因此，選取第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)衡量第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度，表征產(chǎn)業(yè)轉型情況；污染物排放量作為非期望產(chǎn)出指標測度環(huán)境保護實現(xiàn)情況，選取工業(yè)二氧化硫、工業(yè)廢水和工業(yè)煙粉塵排放量作為二級指標。

本文選取資本投入量、城鎮(zhèn)年末單位總就業(yè)人數(shù)和能耗量作為一級投入指標，其中，資本投入量包括規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)固定資產(chǎn)合計投資額和科技教育投資額(PAUL等[9]的內生經(jīng)濟增長理論說明一國或地區(qū)的經(jīng)濟增長直接依賴于政府的科技和教育支出，因此從長遠看科技教育投資是促進經(jīng)濟發(fā)展的重要因素)兩個二級指標；城鎮(zhèn)年末單位總就業(yè)人數(shù)體現(xiàn)城市整體人力資本投入情況；能耗量衡量能源節(jié)約情況，也是城市和經(jīng)濟發(fā)展的必要投入要素，由于難以獲取城市能源消耗總量，采用用水總量、用電總量和液化石油氣供氣總量作為二級指標綜合反映能耗量。

表1 煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型效果評價指標體系Table 1 Evaluation index of sustainable developmenttransformation of coal resource-exhausted cities

1.2 模型選取

1.2.1 基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM-DEA模型

CHARNES等[10]提出的數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法是一種基于被評價對象間相對比較的非參數(shù)技術效率分析方法，該方法允許決策單元(DMU)自由選擇其權重以最大化其效率得分，且可以對多投入多產(chǎn)出指標進行分析。由于超效率SBM-DEA模型相較于BCC、SBM-DEA等模型既能充分考慮松弛變量和非期望指標，又具有更好的區(qū)分力，因此選取超效率SBM-DEA模型對煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型進行效率評價。

λj≥0,j=1,…,n,

(1)

1.2.2 Malmquist指數(shù)

超效率SBM-DEA模型是基于技術效率的概念針對某一時間的生產(chǎn)技術而言[11]。但城市的可持續(xù)發(fā)展是一個逐步改進的過程，在此過程中生產(chǎn)技術、資源利用率及產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結構等都在逐漸發(fā)生變化，而這種變化對城市轉型的影響具有重大意義。因此，本文進一步采用Malmquist指數(shù)模型對煤炭資源枯竭型城市轉型過程進行動態(tài)分析。

Malmquist指數(shù)是1953年由Malmquist提出，F(xiàn)ARE等[12]將其與DEA評價理論相結合，用于測算全要素生產(chǎn)率的動態(tài)評估方法。從時期t至t+1的Malmquist指數(shù)可以表示為式(2)和式(3)。

MI(xt+1,yt+1,xt,yt)=

(2)

(3)

式中：全要素生產(chǎn)率變動指數(shù)(MI)為DMUk在t至t+1時期生產(chǎn)率的變化程度；(xt,yt)和(xt+1,yt+1)分別為決策單元DMUk在t至t+1時期的投入產(chǎn)出組合；Et(xt,yt)和Et(xt+1,yt+1)是在t時期參考集下的t時期和t+1時期DMUk的技術效率值；Et+1(xt,yt)和Et+1(xt+1,yt+1)則是在t+1時期參考集下的t時期和t+1時期DMUk的技術效率值。

全要素生產(chǎn)率變動指數(shù)(MI)可以進一步分解為技術進步變動指數(shù)(TC)和技術效率變動指數(shù)(EC)，見式(4)。

MI(xt+1,yt+1，xt,yt)=EC×TC

(4)

當MI>1時，表示全要素生產(chǎn)率提高；反之表示下降。同樣，當TC>1時，表示技術進步呈增長狀態(tài)，技術進步對全要素生產(chǎn)率起到促進作用；反之當TC<1時，技術水平下降，且技術水平低下阻礙了全要素生產(chǎn)率的提高；當EC>1時，表示技術效率上升；反之為技術效率下降。

2 實證分析

2.1 基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM-DEA模型靜態(tài)分析

依據(jù)《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》劃分，我國現(xiàn)有37座煤炭資源枯竭型城市，基于數(shù)據(jù)可獲得，本文從中選取烏海、撫順、阜新、遼源、白山、鶴崗、雙鴨山、七臺河、淮北、萍鄉(xiāng)、新余、棗莊、焦作、韶關、銅川、石嘴山等16座城市作為研究對象，進行煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展轉型評價分析。

運用基于非期望產(chǎn)出的超效率SBM-DEA模型，對2017年16座城市可持續(xù)發(fā)展轉型效率進行測算并排名(表2)。

表2 2017年16座城市轉型效率及要素冗余率和不足率Table 2 16 cities’ transformation efficiency,factor redundancy and insufficiency rate in 2017

SBM-DEA模型計算結果顯示，烏海、撫順、遼源、白山、雙鴨山、七臺河、萍鄉(xiāng)、新余、棗莊、焦作和韶關等11座城市的效率值大于1，被判斷為DEA有效狀態(tài)，且其投入產(chǎn)出指標的冗余率和不足率均為0，說明上述11座城市2017年資源配置較為均衡且利用率高，城市經(jīng)濟發(fā)展和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度適宜，能耗量和污染物排放量不存在冗余，因此城市可持續(xù)發(fā)展水平相對更強。而阜新、鶴崗、淮北、銅川和石嘴山等5座城市效率值小于1，為DEA無效城市，說明上述5座城市2017年的可持續(xù)發(fā)展轉型情況仍有待提高。 進一步分析發(fā)現(xiàn)5座DEA無效城市存在投入產(chǎn)出要素冗余或不足等問題，具體表現(xiàn)如下所述。

1) 5座DEA無效城市普遍存在能耗量和污染物排放量高冗余現(xiàn)象。能耗量指標冗余率均高于10%，根據(jù)DEA投入產(chǎn)出理論可以簡化說明能耗量與生產(chǎn)總值的比值越小表明能源利用效果越好，因此分別根據(jù)原始數(shù)據(jù)及DEA模型測算的最優(yōu)結果求取能耗量與生產(chǎn)總值比值，見圖1。由圖1可知，阜新、鶴崗、淮北等DEA無效城市真實能源利用率都低于最優(yōu)能源利用情況，且差距大于1.5倍，表明該類城市能耗量的確存在高冗余現(xiàn)象。

圖1 能耗量與生產(chǎn)總值比值Fig.1 Ratio of energy consumption to GDP

高能耗同時帶來較高污染物排問題。分析原始數(shù)據(jù)可知能耗量和污染物排放量的相關系數(shù)為0.663 5，兩者相關度較高，這表明城市要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展轉型的能源節(jié)約和環(huán)境保護目標，首先要減少城市對能源的依賴度，降低能耗量，提高能源利用率，逐漸降低高能耗低產(chǎn)值企業(yè)在產(chǎn)業(yè)結構中占比，提升原有工業(yè)企業(yè)中高新技術設備投放比例，促進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時政府要將節(jié)能減排政策落實到從生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，將轉型貫徹到每個環(huán)節(jié)。

2) 阜新、淮北、銅川和石嘴山等4市存在經(jīng)濟投入冗余現(xiàn)象。其中，淮北市冗余率高達29.69%，根據(jù)原始數(shù)據(jù)分析，2017年淮北市經(jīng)濟要素投入量在16座城市中排第3名，但其經(jīng)濟總產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度分別排第7名和第8名，可以看出高經(jīng)濟投入并未匹配高產(chǎn)出水平，造成該現(xiàn)象的原因可能是該類城市經(jīng)濟投入配置和產(chǎn)業(yè)結構分配不當，導致經(jīng)濟要素出現(xiàn)高冗余和低利用率現(xiàn)象。因此，DEA無效城市要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展轉型絕不是依靠盲目增加經(jīng)濟投入，而是通過促進產(chǎn)業(yè)轉型、產(chǎn)業(yè)結構升級和優(yōu)化經(jīng)濟投入配置來促進城市轉型。

3) 石嘴山市第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度不足。第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度是由第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)主成分分析得到，其第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)兩個二級指標排名分別為第13名和第14名，且在主成分分析中對主成分(第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度)的貢獻度分別為48.3%和51.7%，可以看出兩者排名都較后且貢獻度相當，說明兩者共同拉低第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度指標。要想達到最優(yōu)狀態(tài)，其第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)需分別提高1.961%和2.099%。

4) 撫順、鶴崗和銅川等3市2017年經(jīng)濟生產(chǎn)總值仍需提高。2017年該類城市經(jīng)濟生產(chǎn)總值排名位于第13～15名，說明其經(jīng)濟生產(chǎn)發(fā)展水平相對落后，導致可持續(xù)發(fā)展轉型效率值偏低，因此，政府要協(xié)調做到轉型與經(jīng)濟發(fā)展雙管齊下，從而更穩(wěn)更好地實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展轉型。

2.2 Malmquist指數(shù)分析

超效率SBM-DEA模型是靜態(tài)分析模型，而城市轉型是一個漫長連續(xù)的過程，因此利用基于非期望產(chǎn)出的SBM-DEA模型，結合Malmquist指數(shù)模型，對16座城市2014—2017年動態(tài)轉型效率進行測算。測算結果包括全要素生產(chǎn)率指數(shù)(MI)、技術效率變動指數(shù)(EC)和技術進步變動指數(shù)(TC)，測算結果見表3。

表3 2014—2017年16座城市整體和各期Mamlqusit指數(shù)Table 3 16 cities’ Mamlqusit index of the whole and each period from 2014 to 2017

通過分析2014—2017年Malmquist指數(shù)結果，16座城市的全要素生產(chǎn)率指數(shù)都大于1，且最高達到1.899，說明4年來我國煤炭資源枯竭型城市可持續(xù)發(fā)展能力顯著增強。其中，技術進步變動指數(shù)都大于1，表明技術水平都呈增長狀態(tài)，且增幅普遍高達20%以上，說明技術進步是促進城市可持續(xù)發(fā)展轉型的重要推動力。

從指數(shù)增幅來看，鶴崗市的技術進步變動指數(shù)增幅最大，4年間鶴崗市科技教育支出連年增加，政府培育國家級高新技術企業(yè)8戶、科技型中小企業(yè)346戶，建成了國家級石墨檢測重點實驗室和全國首家稻谷綜合利用工程技術研究中心[13]，由此可見政府一直在認真貫徹落實科學技術是第一生產(chǎn)力的指導思想，注重創(chuàng)新驅動，通過科技進步提高全要素生產(chǎn)率，加強城市可持續(xù)發(fā)展能力。

不同城市的技術效率變動指數(shù)還存在一定程度波動，對全要素生產(chǎn)率的促進作用弱于技術進步變動指數(shù)。由圖2可知，技術進步促進全要素生產(chǎn)率增長，技術效率則拉低全要素生產(chǎn)率水平。但全要素生產(chǎn)率和技術效率的變動趨勢更接近，說明提高

全要素生產(chǎn)率水平，關鍵在于提升技術效率。而技術效率水平的提高，關鍵在于優(yōu)化資源配置、促進產(chǎn)業(yè)結構和規(guī)模合理化，促進產(chǎn)業(yè)轉型和升級等。

本文進一步根據(jù)每期的全要素生產(chǎn)率指數(shù)將16座城市分為四類，分析其特點并給出轉型建議(圖3)。

圖2 2014—2017年16個城市Malmquist指數(shù)Fig.2 16 cities’ Malmquist index from 2014 to 2017

圖3 MI指數(shù)變化結果分析圖Fig.3 Analysis chart of MI index results

第一類為平穩(wěn)上升型城市，包括萍鄉(xiāng)、棗莊、焦作、銅川、烏海和淮北。該類城市全要素生產(chǎn)率指數(shù)基本都大于1，表明其全要素生產(chǎn)率都呈上升狀態(tài)，且增幅基本穩(wěn)定在10%～20%，說明該類城市可持續(xù)發(fā)展能力呈平穩(wěn)提升狀態(tài)。技術效率和技術進步對全要素生產(chǎn)率的促進作用呈波動趨勢，如2015—2016年技術進步促進作用普遍更強，2016—2017年則是技術效率的促進性更強。因此，該類城市在轉型的過程中，首先要著重加強技術進步和技術效率的增長穩(wěn)定性，保證城市可持續(xù)發(fā)展轉型在兩個指標共同推動下平穩(wěn)扎實進行；其次不斷提升科學技術能力，優(yōu)化資源配置，促進產(chǎn)業(yè)結構升級，從而提高技術效率和技術進步的增長幅度，加快可持續(xù)發(fā)展轉型速度。

第二類為先增后降型城市，包括阜新、遼源、白山、七臺河、新余、韶關和石嘴山。該類城市前兩期的全要素生產(chǎn)率一直保持增長狀態(tài)，但2016—2017年全要素生產(chǎn)率呈下降趨勢，主要原因與技術效率和技術進步變動不顯著都存在關系。其中，阜新市和石嘴山市主要由于技術效率不佳，結合DEA靜態(tài)分析結果可以看出，這兩個城市在要素投入方面都存在冗余問題，因此政府首先要根據(jù)冗余率分析調整要素配置、提高要素利用率，以冗余嚴重的能耗量為例，阜新市在用水量、用電量和液化石油氣供氣總量方面分別減少938萬t、318 632萬kW·h和247 t左右。而遼源、白山、七臺河、新余和韶關等城市主要是由于技術進步效率降低帶動全要素生產(chǎn)率水平波動，但該類城市2014—2017年整體的技術進步是呈上升狀態(tài)，說明技術進步整體上對全要素生產(chǎn)率起促進作用，因此，要保證城市可持續(xù)發(fā)展轉型平穩(wěn)進行，最優(yōu)狀態(tài)是保持科學技術對可持續(xù)發(fā)展的平穩(wěn)拉動性，減少波動因素。

第三類為存在不利波動型城市，包括鶴崗市和雙鴨山市。該類城市全要素生產(chǎn)率呈現(xiàn)“下降上升下降”的波動趨勢，說明該類城市可持續(xù)發(fā)展轉型波動反復性高，可以看出前后兩期在技術效率和技術進步方面都存在欠缺。根據(jù)分析，2015—2016年能源、資本等投入要素的利用率都高于前后兩期，投入要素利用率的提高還降低了污染物的排放量，且2015—2016年的第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)也大幅增加，說明其第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度進一步擴大，綜合導致其技術效率變動指數(shù)利好。因此，該類城市在轉型過程中首先要保證科學技術對城市發(fā)展的帶動作用，結合2015—2016年的情況合理優(yōu)化資源配置和產(chǎn)業(yè)結構，從而帶動全要素生產(chǎn)率提升，促進城市可持續(xù)發(fā)展轉型平穩(wěn)進行。

第四類為存在有利波動型，為撫順市。該類城市全要素生產(chǎn)率呈現(xiàn)出“上升下降上升”的變化趨勢。其2015—2016年全要素生產(chǎn)率下降，主要是由于技術進步水平下降而技術效率又無顯著提升導致。因此撫順市應該在保證技術進步發(fā)展平穩(wěn)上升的基礎上，認真落實其對于技術效率的改進工作，注重優(yōu)化資源配置、提高資源利用率，注重產(chǎn)業(yè)轉型和產(chǎn)業(yè)升級，從而保證城市向可持續(xù)發(fā)展穩(wěn)步轉型。

3 結 論

1) 根據(jù)SBM-DEA靜態(tài)模型結果，2017年有11座城市可持續(xù)發(fā)展轉型效率達到有效前沿面，但仍有5座城市轉型效率相對不足，對其進行冗余率分析得出該類城市普遍存在投入產(chǎn)出要素配置不當問題。因此，該類城市需要不同程度降低經(jīng)濟、勞動和能源投入要素和污染物排放的冗余程度，同時適當提升其生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展程度，進而不斷提高城市可持續(xù)發(fā)展轉型水平。

2) 從2014—2017年整體來看，煤炭資源枯竭型城市全要素生產(chǎn)率都呈上升趨勢，說明各城市都持續(xù)提升自身可持續(xù)發(fā)展水平，并且取得了良好成果。其中，技術進步變動指數(shù)對全要素生產(chǎn)率的促進作用更強，而技術效率變動指數(shù)作用并不明顯。研究發(fā)現(xiàn)煤炭資源枯竭型城市的全要素生產(chǎn)率與技術效率變動趨勢更接近，要保證全要素生產(chǎn)率持續(xù)平穩(wěn)提升，關鍵還在于提升技術效率，因此，政府要加強對技術效率的重視程度，優(yōu)化資源配置，調整產(chǎn)業(yè)結構和規(guī)模，促進產(chǎn)業(yè)轉型和升級等提升城市技術效率水平。

3) 根據(jù)2014—2017年各期全要素生產(chǎn)率指數(shù)變動情況將16座城市分為四類：平穩(wěn)上升型城市、先增后降型城市、存在不利波動型城市和存在有利波動型城市，針對各類型城市特點分別給出相應對策建議。平穩(wěn)上升型城市要保證技術進步和技術效率都穩(wěn)定增長來共同推動城市可持續(xù)發(fā)展的平穩(wěn)扎實進行；不斷提升科學技術能力、優(yōu)化資源配置、促進產(chǎn)業(yè)結構升級，從而提高技術效率和技術進步的增長幅度，加快可持續(xù)發(fā)展轉型速度。先增后降型城市，阜新市和石嘴山市要著重根據(jù)冗余率分析調整要素配置、提高要素利用率；其余城市要注重保持科學技術對可持續(xù)發(fā)展的平穩(wěn)拉動性，減少波動因素，從而保證城市平穩(wěn)進行可持續(xù)發(fā)展轉型。存在不利波動型城市在轉型過程中要保證科學技術對城市發(fā)展的帶動作用，并結合其2015—2016年的情況合理優(yōu)化資源配置和產(chǎn)業(yè)結構，從而帶動全要素生產(chǎn)率提升，促進城市可持續(xù)發(fā)展轉型平穩(wěn)進行。存在有利波動型城市應該在保證技術進步發(fā)展平穩(wěn)上升的基礎上，認真落實其技術效率的改進工作，注重優(yōu)化資源配置，提高資源利用率，注重產(chǎn)業(yè)轉型和產(chǎn)業(yè)升級，從而保證城市向可持續(xù)發(fā)展穩(wěn)步轉型。