廖先玲，李玉然

(山東科技大學(xué)，經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266590)

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基于DEA的煤炭行業(yè)生態(tài)效率評價(jià)研究

廖先玲，李玉然

(山東科技大學(xué)，經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266590)

基于數(shù)據(jù)包絡(luò)理論與方法，篩選2001—2013年我國煤炭行業(yè)的投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)為時(shí)間序列，對我國煤炭行業(yè)生態(tài)效率進(jìn)行分析評價(jià)。研究表明，13年間，我國煤炭行業(yè)的生態(tài)效率基本保持平穩(wěn)的增長趨勢，但穩(wěn)中有降。其中，純技術(shù)效率和規(guī)模效率在我國煤炭行業(yè)發(fā)展的不同時(shí)期對生態(tài)效率的提升發(fā)揮著不同的作用。最后，依據(jù)可持續(xù)發(fā)展的理念，對我國煤炭行業(yè)的生態(tài)化經(jīng)營提供了建議。

數(shù)據(jù)包絡(luò)；生態(tài)效率；煤炭行業(yè)

一、引言

中國是一個(gè)能源消費(fèi)大國。2015年，英國石油公司(BP)發(fā)布的《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2015》顯示，2014年中國能源消費(fèi)量占到全球消費(fèi)總量的23%，是世界上最大的能源消費(fèi)國，其中煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中仍占主導(dǎo)地位，比例為66%，同時(shí)，我國的能源生產(chǎn)量也居世界第一位，其中以煤炭為主，占全球煤炭總產(chǎn)量的46.9%。[1]富煤、貧油、少氣的基本國情決定了煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略性地位，煤炭行業(yè)的穩(wěn)定是我國國民經(jīng)濟(jì)得以高速、持續(xù)、健康發(fā)展的重要支柱。在我國經(jīng)濟(jì)保持高速增長的同時(shí)，以煤炭為主體能源的“高污染，高能耗，高排放”的粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式帶來了資源利用效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列問題。為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展勢頭，煤炭行業(yè)必須向集約化模式轉(zhuǎn)變，以建設(shè)生態(tài)文明為契機(jī)發(fā)展清潔生產(chǎn)、循環(huán)生產(chǎn)，以可持續(xù)發(fā)展為原則走生態(tài)環(huán)境改善與經(jīng)濟(jì)效益提高的雙贏道路，為我國國民經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)健康運(yùn)行保駕護(hù)航。基于上述背景，本文引入生態(tài)效率理論，對我國煤炭行業(yè)的生態(tài)效率情況進(jìn)行科學(xué)評價(jià)，以期為我國煤炭行業(yè)走生態(tài)化的發(fā)展道路提供理論支持。

生態(tài)效率一詞源自英文Eco-Efficiency，為生態(tài)相關(guān)的要素投入同經(jīng)濟(jì)相關(guān)的要素產(chǎn)出的比值，其目的是實(shí)現(xiàn)在降低資源消耗的情況下獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，是衡量環(huán)境經(jīng)濟(jì)績效的重要指標(biāo)，是生產(chǎn)發(fā)展與生態(tài)改善的結(jié)合。推動生態(tài)效率的提高，就要逐步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的持續(xù)增長與環(huán)境狀況的有效改善，從而踐行可持續(xù)發(fā)展。1990年，Schaltegger和Sturn兩位學(xué)者首次提出生態(tài)效率的概念，他們以經(jīng)濟(jì)增長因素和環(huán)境影響因素為考量來定義生態(tài)效率。1992年在里約熱內(nèi)盧舉行的地球峰會上，世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(WBCSD)提交的《改變航向：一個(gè)關(guān)于發(fā)展與環(huán)境的全球商業(yè)觀點(diǎn)》報(bào)告中，將生態(tài)效率定義為：“生態(tài)效率是提供有價(jià)格競爭優(yōu)勢的，滿足人類需求和保證生活質(zhì)量的產(chǎn)品或服務(wù)的能力，同時(shí)能逐步降低產(chǎn)品或服務(wù)生命周期中的生態(tài)影響和資源消耗強(qiáng)度，其降低程度與估算的地球承載力相一致[2]?！弊哉浇缍ㄉ鷳B(tài)效率這一概念以來，生態(tài)效率得到國際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)同，相關(guān)研究也逐步展開。

1995年，F(xiàn)ussler C首次根據(jù)中國工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了生態(tài)效率的測算研究。[3]2009年，Martin Willison指出生態(tài)效率是可持續(xù)發(fā)展的理論基礎(chǔ)，生態(tài)效率評價(jià)系統(tǒng)具有將定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析的優(yōu)勢因此，可以得到廣泛的應(yīng)用。[4]2011年，Oggioni G在對世界范圍內(nèi)水泥產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效率進(jìn)行評價(jià)時(shí)，比較系統(tǒng)地介紹了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法的應(yīng)用。[5]2013年，Andrew Y.C.Nee提出生態(tài)效率的提高是可持續(xù)發(fā)展最重要的目標(biāo)，并在對涂料涂層工藝的研究中提出“總績效指標(biāo)”用來衡量生態(tài)效率。[6]

20世紀(jì)80年代，我國開始引入生態(tài)效率這一概念，但并未引起重視，21世紀(jì)以來，由于對生態(tài)環(huán)境問題研究的深入開展，生態(tài)效率得到了學(xué)者的關(guān)注，相關(guān)的理論分析與實(shí)踐操作逐步展開。2004年，岳媛媛等在闡述國外實(shí)施生態(tài)效率實(shí)踐的基礎(chǔ)上，比較系統(tǒng)地詮釋了生態(tài)效率的內(nèi)涵和原則，并依據(jù)我國企業(yè)的實(shí)際情況，提出了生態(tài)效率的評估方法與提升方案。[7]2008年，張炳運(yùn)用已有的評價(jià)方法對杭州灣精細(xì)化工業(yè)園區(qū)的43家企業(yè)進(jìn)行生態(tài)效率評估，在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)，將污染物納入到投入指標(biāo)中，作為非期望投入。[8]2012年，尹科、王如松在參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對比了我國同國外研究現(xiàn)狀的差別，總結(jié)了生態(tài)效率的核算方法，并列舉了相關(guān)應(yīng)用實(shí)例。[9]2015年，張曉娣運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化模型對我國的生態(tài)效率進(jìn)行了分析測算，并根據(jù)投入產(chǎn)出理論分析了各投入產(chǎn)出要素對分析結(jié)果的影響。[10]2015年，陳浩、陳平選取了中國32個(gè)資源型城市9年的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法進(jìn)行了評估。[11]

二、研究方法及模型構(gòu)建

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis簡稱“DEA”)是于1978年由美國運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper創(chuàng)建的基于相對效率理論和非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的評價(jià)方法。[12]采用DEA方法確定權(quán)重可以充分發(fā)揮指標(biāo)的客觀性，體現(xiàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)的自身特點(diǎn)，從而避免了優(yōu)先度對決策數(shù)據(jù)的影響。DEA采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對比各個(gè)決策單元在相同條件下的有效性，有助于對多投入多產(chǎn)出的繁雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生態(tài)效率進(jìn)行研究評估。因此采用DEA方法進(jìn)行效率評價(jià)排除了傳統(tǒng)效率評價(jià)的主觀性，解決了傳統(tǒng)效率評價(jià)決策單元單一的問題，在評價(jià)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)多投入多產(chǎn)出的相對有效性方面具有絕對優(yōu)勢。

煤炭行業(yè)具有多投入多產(chǎn)出的特點(diǎn)，生態(tài)效率通過經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與資源投入來衡量，應(yīng)用DEA方法可以將兩者結(jié)合，選取特定的輸入和輸出，通過生產(chǎn)前沿面上的投影分析，對煤炭行業(yè)的生態(tài)效率進(jìn)行客觀描述和評價(jià)。為了反映煤炭行業(yè)的生態(tài)效率，需要選取行業(yè)內(nèi)各類物資的使用情況，以及污染物的排放，廢棄物的處理等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常作為輸入要素；選取經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出指標(biāo)作為輸出要素來進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的建模思路是假設(shè)某個(gè)決策單元DMU在生產(chǎn)活動中的輸入向量為x=(x1,x2,…，xm)T，輸出向量為y=(y1,y2，…，ys)T，則可以用向量(x，y)表示一個(gè)決策單元DMU的生產(chǎn)活動?，F(xiàn)設(shè)有n個(gè)決策單元DMUj，s-和s+分別為松弛變量，則輸入導(dǎo)向的C2R模型為：

C2R模型主要用于評價(jià)決策單元的規(guī)模且技術(shù)有效性，當(dāng)最優(yōu)解為：

(1)θ*=1，松弛變量不全為零，則稱決策單元j0為DEA弱有效；

(2)θ*=1，松弛變量全為零，則稱決策單元j0為DEA有效；

(3)θ*<1，則稱決策單元j0為非DEA有效。

三、評價(jià)指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理

生態(tài)效率通常運(yùn)用經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與資源投入來描述，其中“產(chǎn)出”是指經(jīng)濟(jì)體生產(chǎn)或提供的產(chǎn)品和服務(wù)的價(jià)值；“投入”是指經(jīng)濟(jì)體為獲取經(jīng)濟(jì)利益所損耗的要素及加劇的生態(tài)負(fù)擔(dān)。

表1　煤炭行業(yè)生態(tài)效率投入產(chǎn)出指標(biāo)

為表示生態(tài)效率是將生產(chǎn)發(fā)展和生態(tài)改善相結(jié)合的特性，依據(jù)系統(tǒng)性、科學(xué)性、相對獨(dú)立性和可操作性的指標(biāo)選取準(zhǔn)則，結(jié)合現(xiàn)階段煤炭行業(yè)生產(chǎn)方式粗放、高污染、高排放的狀況，從生態(tài)環(huán)境影響、社會經(jīng)濟(jì)影響兩個(gè)角度出發(fā)，以煤炭行業(yè)的資源消耗量與污染物排放量作為投入指標(biāo)，以經(jīng)濟(jì)效益作為產(chǎn)出指標(biāo)構(gòu)建煤炭行業(yè)生態(tài)效率的評價(jià)指標(biāo)體系。產(chǎn)出指標(biāo)選取生產(chǎn)總值與直接生產(chǎn)物原煤產(chǎn)量表示經(jīng)濟(jì)增加量，投入指標(biāo)選取固、廢、氣三種煤炭行業(yè)典型污染物作為非期望產(chǎn)出，將能源增加量作為輸入的自然要素。此外，還把傳統(tǒng)的勞動生產(chǎn)率和資本生產(chǎn)率與各種自然要素的生態(tài)效率進(jìn)行比較，見表1。

本文所構(gòu)建的投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國煤炭工業(yè)年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》以及中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》。經(jīng)計(jì)算整理形成2001-2013年中國煤炭行業(yè)生態(tài)效率投入產(chǎn)出的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。

為了保證數(shù)據(jù)分析的可靠性，DEA方法要求決策單元的數(shù)量應(yīng)控制在投入指標(biāo)個(gè)數(shù)與產(chǎn)出指標(biāo)個(gè)數(shù)的乘積的兩倍以上。因本研究選用13個(gè)決策單元，而參考指標(biāo)為9個(gè)，因此需對指標(biāo)進(jìn)行壓縮。

首先利用0-1標(biāo)準(zhǔn)化法，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線型變化，得到表2。

表2　2001—2013年中國煤炭行業(yè)投入產(chǎn)出情況(經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后)

選用熵權(quán)法將產(chǎn)出指標(biāo)(原煤產(chǎn)量、工業(yè)總產(chǎn)值)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出綜合指標(biāo)，將投入指標(biāo)中的資源消耗(能源消耗總量、固定資產(chǎn)凈值和從業(yè)人員)轉(zhuǎn)化為資源消耗綜合指標(biāo)，將投入指標(biāo)中的環(huán)境污染(固體廢物排放量、廢水排放量、煙(粉)塵排放量)轉(zhuǎn)化為環(huán)境污染綜合指標(biāo)，得到表3。

四、實(shí)證結(jié)果分析

本研究利用DEAP2.1軟件，將整理形成的時(shí)間序列數(shù)據(jù)帶入求解，得到中國煤炭行業(yè)生態(tài)效率的計(jì)算結(jié)果，見表4。

表4　中國煤炭行業(yè)生態(tài)效率評價(jià)結(jié)果

其中，以綜合技術(shù)效率來代表或反映煤炭行業(yè)的生態(tài)效率，綜合技術(shù)效率是由純技術(shù)效率和規(guī)模效率的乘積決定的，兩者的水平高低直接影響生態(tài)效率的層次狀況。純技術(shù)效率是指煤炭行業(yè)的綜合管理能力和科研技術(shù)水平的高低所產(chǎn)生的生態(tài)效率的變化，規(guī)模效率代表煤炭行業(yè)的發(fā)展規(guī)模對生態(tài)效率的影響。

為了更直觀地表現(xiàn)2001—2013年間我國煤炭行業(yè)生態(tài)效率的變化情況，制作煤炭行業(yè)生態(tài)效率折線圖，見圖1。

圖1　中國煤炭行業(yè)2001—2013年生態(tài)效率折線圖

根據(jù)以上實(shí)證分析的結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：1.我國煤炭行業(yè)在不斷改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提升經(jīng)營管理水平，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)也愈加重視生態(tài)環(huán)境問題，大力推行清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，生態(tài)效率逐步提高；2.煤炭行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大是過去一段時(shí)期內(nèi)我國煤炭行業(yè)生態(tài)效率提升的重要因素，但近年來隨著煤炭行業(yè)產(chǎn)能過剩，煤炭市場的逐漸飽和，盲目地?cái)U(kuò)大煤炭生產(chǎn)規(guī)模會導(dǎo)致資源的虛耗，不但不利于經(jīng)濟(jì)效益的增長，還影響行業(yè)生態(tài)效率的提高；3.雖然我國煤炭行業(yè)的非期望產(chǎn)出逐年下降，但根據(jù)收集的數(shù)據(jù)顯示，煤炭行業(yè)各類污染物排放量仍沒有達(dá)到高效清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，尤其是廢水排放量和煙(粉)塵的排放量居高不下，這將不利于今后生態(tài)問題的改善。

提高煤炭行業(yè)的經(jīng)營管理水平，強(qiáng)化生產(chǎn)工藝，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)才是煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的長久之路。因此，在限制產(chǎn)能、不盲目擴(kuò)大資金投入的基礎(chǔ)上要繼續(xù)推行煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，支持引導(dǎo)煤炭行業(yè)集中，進(jìn)一步整合資源，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)規(guī)?；l(fā)展，果斷摒棄依靠過度消耗資源換取經(jīng)濟(jì)效益的粗放型發(fā)展模式，推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走生產(chǎn)要素高效利用，經(jīng)營要素改革重組，依靠科技創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展的集約化道路。同時(shí)，也要以多元化經(jīng)營戰(zhàn)略來提升煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，擴(kuò)展煤炭行業(yè)的生存空間，實(shí)現(xiàn)煤炭開采與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)煤炭行業(yè)生態(tài)效率穩(wěn)步提升。

[1]BP,Statistical Review of World Energy 2013[EB/OL].[2015-10-21].http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/statistical_review/statistical. review_of_world_energy_2013.pdf.

[2]Stephan Schmidheiny and the Business Council for Sustainable Development. Changing Course:A global Business Perspective on Development and theEnvironment[M].Massachusetts:MITPress,1992.

[3]FUSSLER C.The development of industrial eco-efficiency[J].Industry and Environment(Chinese version),1995(4):71-74.

[4]WILLISON J H M,COTE R P.Counting biodiversity waste in Industrial eco-efficiency:fisheries case study[J].Journal of Cleaner Production,2009(3):348-353.

[5]OGGIONI G,RICCARDI R,TONINELLI R.Eco-efficiency of the world cement industry:a data envelopment analysis[J].Energy Policy,2011(5):2842-2854.

[6]樊杰,周侃,孫威,等.人文經(jīng)濟(jì)地理學(xué)在生態(tài)文明建設(shè)中的學(xué)科價(jià)值與學(xué)術(shù)創(chuàng)新[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2013(2):147-160.

[7]岳媛媛,蘇敬勤.生態(tài)效率:國外的實(shí)踐與我國的對策[J].科學(xué)學(xué)研究,2004(2):170-173.

[8]張炳,畢軍,黃和平.基于DEA的企業(yè)生態(tài)效率評價(jià):以杭州灣精細(xì)化工園區(qū)企業(yè)為例[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2008(4):159-165.

[9]尹科,王如松.國內(nèi)外生態(tài)效率核算方法及其應(yīng)用研究述[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2016(11):3595-3605.

[10]張曉娣.生態(tài)效率變動的產(chǎn)業(yè)及要素推動:基于投入產(chǎn)出和系統(tǒng)優(yōu)化模型[J].自然資源學(xué)報(bào),2015(5):748-760.

[11]陳浩,陳平,羅艷.基于超效率DEA模型的中國資源型城市生態(tài)效率評價(jià)[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2015(2)34-40.

[12]CHARNES A,COOPER W W,RHODES E.Measuring the efficiency of decision making units[J].European journal of operational research,1978(6):429-444.

(責(zé)任編輯：魏霄)

Evaluation of the Ecological Efficiency in the Coal Industry Based on DEA

LIAO Xianling,LI Yuran,MAN Yanru

(ShandongUniversityofScienceandTechnology,CollegeofEconomicsandManagement,Qingdao266590，China)

Based on the theory and method of Data Envelopment Analysis,this paper screens the input and output indicators of China's coal industry in the range of 2001-2013 and turns them into time series data.With these data,this paper analyzes the ecological efficiency of China's coal industry.Research showed that: in the 13 years,the ecological efficiency of China's coal industry was maintaining rising tendency basically.Pure technical efficiency and scale efficiency played different roles in different stages of the development of coal industry in our country. Finally,this paper provids some suggestions of the ecological management based on the concept of sustainable development.

Data Envelopment;Ecological efficiency;Coal industry

2015-12-21

教育部人文社會科學(xué)研究項(xiàng)目(11YJA630204)

廖先玲(1963—)，女，安徽霍山人，山東科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授，博士.

F426.21

A

1008-7699(2016)05-0091-05