基于DEA的河北省能源-經濟-環境協調評價研究

[摘 要]本文在對能源-經濟-環境系統深入研究的基礎上，采用DEA評價方法對河北省能源-經濟-環境協調水平進行了評價，得出了河北省能源-經濟-環境投入產出的技術有效性和規模有效性結果，最后對其評價結果進行了研究分析。

[關鍵詞] 能源-經濟-環境 DEA 技術有效性 規模有效性

一、引言

能源-經濟-環境協調研究主要是指為實現社會發展系統中能源、經濟、環境三個子系統之間綜合平衡與協調發展，對各子系統之間交互作用程度測算方法和模型的研究。

近年來，河北省經濟社會有了很大的發展，但是隨著經濟的迅速發展，能源、環境的瓶頸制約矛盾也越來越突出。河北省的能源消費量逐年遞增，并呈加快趨勢，但河北省能源利用效率則相對較低;同時，由于經濟增長方式粗放，環境污染在某些地方和領域還比較普遍。因此，探討一條既保證河北能源供應、生態平衡以支撐經濟發展，又保證河北經濟持續、穩定、快速發展的道路，是河北面臨的迫切問題。

目前國內對河北省能源-經濟-環境協調評價研究還比較少，而且大多只是從某個角度為切入點來分析，并沒有系統的分析河北省能源-經濟-環境協調度評價。

二、DEA評價方法

數據包絡分析(Data Envelopment Analysis，DEA)，是1978年美國著名運籌學家查恩斯(A.Charnes)、庫伯(W.Cooper)等人創建的一種進行多目標決策的系統分析方法，此方法特別適用于多輸入多輸出的復雜系統分析。

設有n個部門或決策單元(DMU)，每個決策單元DMUj(j=1，2，…，m)使用m種輸入Xij(i=1，2，…，m)得到s種輸出Ykj(k=1，2，…，s)，某一決策單元的效率用(1)式決定:

(1)

為第j個評價單元DMUj的相對有效性指數。式中，

vi(i=1，2，…，m)和uk(k=1，2，…，s)分別是對第i種類型輸入的權重和對第k種類型輸出的權重。

對DMUj0進行評估，就可以構造所謂C2R模型。C2R模型以將要評價的決策單元DMUj0的效率指數hj為目標，以所有決策單元的效率指數hj≤1為約束，構成最優化模型(P)，如式(2):

(P) (2)

模型(P)是一個分式規劃問題，通過Charnes Cooper變換可以把式(P)轉變為線性規劃模型，并根據線性規劃對偶理論求出它的對偶規劃模型，式(3)是引入松弛變量以及非阿基米德無窮小后的對偶規劃模型 (Di)。

(3)

其中，松弛變量 。

。

定理1:設ε為非阿基米德無窮小，規劃問題(Di)的最優解為:

(1)若:，則DMUj0為弱DEA有效，表明非同時技術效率最佳和規模效益不變;，則DMUj0為DEA有效，表明同時技術效率最佳和規模效益不變;，也表明DMU的生產活動非同時技術效率最佳和規模效益不變。

(2)若:，則DMUj0為規模收益遞增，即規模經濟; ，則DMUj0為規模收益不變，即規模經濟不變;若，則DMUj0為規模收益遞減，即規模不經濟。

三、 河北省能源-經濟-環境協調評價指標體系的確定

根據數據口徑的統一性、可比性原則，同時考慮可得性，并結合河北省的實際情況，設置輸人輸出指標和決策單元。其中，輸入指標為:地區生產總值GDP、能源消費總量;輸出指標為:廢水排放總量、工業煙塵排放總量。

本文選取河北省2000年～2008年九年為決策單元，數據均來源于2001-2009年的《河北省經濟年鑒》和《中國統計年鑒》。

四、河北省能源-經濟-環境協調評價實證分析

根據DEA方法的C2R模型模型，運用DEA-SOLVE-LV軟件進行運算，得出河北省2000年～2008年的能源-經濟-環境投入產出效率技術有效性和規模有效性評價結果，見表。

表 2001-2008年河北省能源-經濟-環境投入產出效率DEA有效性評價結果

年份評價值技術有效性規模有效性

20001有效-

20011有效-

20020.9715705無效↓

20030.9307389無效↓

20041有效↓

20050.9750732無效↓

20061有效↓

20070.9160121無效↓

20081有效↓

由以上的計算結果可以看出，河北省能源-經濟-環境投入產出效率技術有效的年份是2000年、2001年、2004年、2006年、2008年，其它年份投入產出效率技術無效，因此河北省能源-經濟-環境投入產出效率有明顯的波動性，但總體評價值都比較高，這表明河北省份能源、環境和經濟的協調發展狀況很好，經濟生產方式正積極由以投入為主的規模型向高效集約型轉變，逐步轉變以資源消耗、環境污染為代價而換取經濟增長的傳統非協調發展觀。即使它們的能源投入和經濟投入大的情況下，仍能使得對環境造成的污染控制到盡量小。但是規模報酬除了2000年跟2001年是不變的，其他年份都是遞減的，因此，河北省份今后需要進一步加強能源基礎設施建設，提高綜合能源的利用率。

五、總結

通過上面的實證分析表明，本文采用DEA綜合評價方法能有效地解決區域能源-經濟-環境協調度的定量化評價問題，為評估多層次復雜系統提供了一種新的思路和方法。評價結果可以反映能源-經濟-環境系統協調發展的狀況，并找出河北省能源-經濟-環境系統發展過程中存在的主要問題，為河北省能源、經濟、環境協調發展機制的建設提供數據支持與決策依據。

參考文獻:

[1] 李 艷:環境一經濟系統協調發展分析與評價研究.[河北工業大學碩士論文]，2001

[2] 王 穎: 江蘇省制造業投入產出分析[J]. 現代商業，2003:244-245