我国区域工业生态效率评价指标的确定及DEA分析
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1我国区域工业生态效率评价指标的确定及DEA分析
高峰 王金德 郭政
上海质量管理科学研究院 上海 200050
上海市武夷路258号
摘要:阐述了区域工业生态效率评价指标选取和优化的过程,建立投入导向CRS模
型和VRS模型,根据我国30个省份2007年工业增加值及经过共线性、显著性检验的能
源消耗和环境影响指标,测算了各省份工业生态效率(即综合效率)、技术效率、
规模效率、规模收益、指标松驰量及标杆省份等数据,确定了工业生态效率有效省
份并为效率较低省份找出节能减排的差距和目标值。
关键词: 指标优化;工业生态效率;DEA
Determination of Evaluation Indicators of China's Regional
Industrial Eco-efficiency and
DEA Analysis
Gao Feng Wang Jinde Guo Zheng
Shanghai Academy of Quality Management
No.258 Wuyi Road,Shanghai 200050,China
Abstract: This paper illustrates the process of selecting and optimizing
evaluation indicators on regional industrial eco-efficiency. The
establishment of input-orientated CRS model and VRS model. This paper
measures and calculates industrial eco-efficiency ( i.e.CRS technical
efficiency ), VRS technical efficiency, scale efficiency, returns to
scale,slacks and peers according to the value added of industry and the
tested indicators of energy consumption and environmental impact on
collinearity and significance in 30 provinces in 2007. Determining the
effective provinces on industrial eco-efficiency and finding out the goals
and gaps of energy-saving and emission reduction for low efficiency
provinces.
Key words: indicators optimization; industrial eco-efficiency; DEA
基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2008BAK42B04)
2改革开放以来,我国区域经济发展取得了前所未有的成就。但由于环境容量和
资源供给有限,导致经济增长和环境保护的矛盾日益突出,并对各区域未来经济持
续发展形成了越来越大的压力和制约。因此,如何降低生产产品的资源消耗和污染
物排放;如何对区域经济发展的生态化水平进行科学的定量评价,已成为各级决策
者关注的热点之一。本文对我国各省份工业生态效率状况的比较分析和评价,有助
于正确认识各省份工业生态效率的现状及其在全国所处的位置,为各省制定相关政
策提供依据。
世界可持续发展工商理事会(WBCSD)提出实施生态效率的七个基本原则为:(1)
降低产品与服务的原料消耗强度;(2) 降低产品与服务的能量消耗强度; (3)减少
毒性物质的扩散; (4) 增进原料的可回收性; (5)将可再生资源的使用最大化; (6)
提高产品的耐久性;(7) 增进商品的服务强度。这七个要素总结起来可以得到生态
效率的三个主要目标,即:减少资源的消耗、减少对自然的影响、提高产品或服务的
价值。
根据以上目标,区域工业生态效率可定义为:某一区域,工业企业生产产品的总
量与资源消耗和环境影响的比值。也即测量某区域工业在资源消耗和环境影响既定
实现生产产品总量最大或生产产品总量既定实现资源消耗和环境影响最小的能力。
它可以用来衡量一个地区在某段时间内可持续发展的水平。
区域工业生态效率 = 区域工业生产产品总量/资源消耗和环境影响
一. 区域工业生态效率评价指标的选取和优化
生态效率测算中所涉及的指标共有三大类:经济、环境和资源的指标。目前,国
内外学者对区域生态效率的研究主要有:Timo Kuosmanen and Mika Kortelainen [1]
以芬兰的30个城镇为样本,对公路运输的生态效率进行了比较研究。其中,经济附
加值利用平均里程价格*总里程数- 平均燃料价格*总的燃料消费得出;环境指标用
气候变化(CO2等价)、酸化(酸等价)、烟雾形成(HC)和微粒传播(TPM)表示。
郭莉,郭亚军[2]以2002 年全国30 个重点环保城市为样本,测算城市生态效率和环保
投资指数。其中,地区经济发展水平用工业总产值表示;地区的环境影响价值用工
业废水排放、工业废气排放、工业SO
2 排放、固体废弃物排放、燃煤消费、原煤消
费、原料油消费和工业用水量等8 项指标来表示。王震等[3]
以北京市工业为案例进 3行了北京市工业生态效率的测算。其中,经济指标采用工业增加值,环境代价共选
取了六大类环境问题,具体包括,“全球气候变化、臭氧层破坏、酸雨、富营养化、
生态毒性、工业固体废弃物污染”,每类中再选取代表性因子并进行当量换算。其
中,气候变化、酸雨、富营养化分别用CO
2、SO
2和COD来表示,空气质量选取烟尘和
粉尘等。
根据大量的文献研读和分析,本文认为区域工业生态效率评价指标的确定应遵
循以下原则:
(一)全面、系统,并要考虑到数据采集的可行性;
(二)DEA 方法对指标选取的要求(决策单元的数量一般至少要达到选取的投入和
产出指标数量的两倍;为保证结果有一定的辨识能力,不能有过多的决策单
元效率评价指数为1;不宜混合使用绝对数指标和相对数指标);
(三)评价指标之间的相关性(共线性)及评价指标的显著性。
根据以上原则,首先,选取工业的生产总量指标。工业生产产品的总量用区域
工业增加值(y2)表示,它是指报告期内以货币形式表现的本区域工业企业生产活
动的最终成果,工业增加值是目前衡量区域经济发展最重要的指标。资源消耗和环
境影响用工业能耗(x1)、工业用水(x2)、工业废水排放总量(x3)、工业废水中COD
排放量(x4)、工业废气排放总量(x5)、工业SO
2排放量(x6)、工业烟尘排放量(x7)、
工业粉尘排放量(x8)、工业固体废物排放量(x9)等9 项指标来表示,以上各指标均
取自2008年中国统计年鉴(2007年 分地区规模以上工业企业)。
确定评价指标是测算区域工业生态效率的重要环节,选取不同的指标以及指标
个数的多少都会影响生态效率的测算结果和对生态效率的评价。为解决资源消耗、
环境污染不同指标间的相互影响,以及剔除与区域工业发展关系不紧密的指标,本
文对所采用的全部30个省份(不包括西藏)的工业增加值、9项资源消耗和环境影
响指标进行了多重共线性及显著性检验。
从表1可看出,除x1与x3之外,x2,x4,x5,x6.x7,x8,x9均与工业增加值不存在显
著的关系(Sig.>0.05)。经检验方差膨胀因子,发现资源消耗、环境影响等9项指
标之间存在着严重的多重共线性问题(VIF≥5)。
4
表1 多重共线性及显著性检验
共线性统计
t Sig. 容忍度 方差膨胀因子(VIF)
(常数) .760 .456
x1 3.840 .001 .127 7.885
x2 .202 .842 .235 4.257
x3 2.698 .014 .080 12.575
x4 -1.185 .250 .151 6.626
x5 -.825 .419 .263 3.802
x6 .207 .838 .148 6.776
x7 -.657 .518 .146 6.835
x8 -1.656 .113 .345 2.896
x9 -.058 .954 .619 1.614
y2 R2 = 0.907 DW = 1.873
此时,若直接用这些指标计算各省份的工业生态效率,则会得出不准确的乃至
错误的结果,以致对有关省份的工业生态效率做出错误的评价(将以上未经过相关
检验的指标和数据直接代入模型,所得结果共有北京、天津、上海、江苏、安徽、
山东、广东7个省份的生态效率评价指数为1)。
为解决多重共线性及显著性等问题,本文采用对不显著的变量(Sig.> 0.05)
进行逐级筛选的方法,结果见表2:
表2 变量选取及优化
共线性统计
t Sig.容忍度方差膨胀因子(VIF)
(常数) .884 .385
x1 7.163 .000 .539 1.854
x3 7.350 .000 .383 2.609
x4 -2.534 .018 .335 2.984
x8 -2.810 .009 .518 1.932
y2 R2 = 0.901 DW = 1.948
由表2可看出,x1,x3,x4,x8 与工业增加值存在显著的关系(Sig.< 0.05),并
且x1,x3,x4,x8之间不存在多重共线性(VIF <5)。因此,计算区域工业生态效率的
最佳匹配是:
区域工业生态效率 = y2 / f(x1,x3,x4,x8)
= 工业增加值/ f(工业能耗,工业废水排放总量,工业废水中COD排放
量,工业粉尘排放量)