基于DEA的長株潭城市群低碳經濟發展效率評價研究

李明生 侯芳芳

(中南大學，長沙 410083)

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基于DEA的長株潭城市群低碳經濟發展效率評價研究

李明生 侯芳芳

(中南大學，長沙 410083)

在能源和環境問題日益凸顯的情況下，低碳產業的發展無疑對我國各城市的發展提供了新的契機。借鑒區域和低碳經濟發展效率評價研究范式，結合低碳產業特點，本文有針對性地選取評價指標，以長株潭低碳經濟發展數據為基礎，在城市與區域視角下，應用DEA方法定量評價了其低碳經濟發展效率。通過對投入產出數據的DEA有效性進行對比分析，發現長株潭城市群的整體技術創新效率偏低，主要是受規模效率與純技術效率交叉作用影響，且普遍存在能源消耗投入冗余、低碳產業固定資產投資過多、產業規模不合理和資源利用效率不高等問題。最后根據分析結果進一步提出了對策建議。

低碳經濟 發展效率 DEA模型 定量評價

伴隨著經濟社會的不斷進步，人口急劇增加，資源消耗日趨嚴重，二氧化碳(CO2)排放量日益增多，災難性氣候頻發，人類生存環境和健康安全不斷受到威脅。在我國經濟社會快速發展的關鍵階段，加速產業結構調整和經濟發展方式變革是應對氣候變化的有力舉措。堅持走節約資源和保護環境的道路，在黨的十八大報告中也有專項提及，綠色發展、低碳發展、循環發展早已成為全民共識。在國際發展低碳經濟的大背景下，加強低碳投入，重視低碳發展是迎接新世紀挑戰、促進經濟結構優化的必然要求。2015年3月，李克強總理在政府工作報告中指出，為應對日益嚴峻的氣候挑戰，我國要逐漸擴大低碳城市運行試點，爭取2015年我國的CO2排放強度要降低3.1%以上。為在國際社會上達成具有法律約束力的協議，《聯合國氣候變化框架公約》于2015年12月在巴黎召開。如何確保長期共同減排行動的力度，如何保護受氣候變化危害的國家的權益，如何保證城市或城市群低碳經濟的順利實施，都是本次大會談判的核心議題。國家主席習近平出席大會開幕式，重申了中國此前做出的承諾，即中國將于2030年左右使CO2排放達到峰值并爭取盡早實現，闡述了中國發展低碳經濟的決心。

1 問題的提出

低碳經濟最初源于英國前首相布萊爾發表的一篇演講之中，后來得到國際社會的普遍贊譽而廣泛流傳。潘家華指出低碳經濟就是減少投入、擴大產出，同時又減少碳與污染物排放的過程，不僅意味著生產力的提高，還代表著人們低碳理念的形成[1]。低碳并不是一個相對或絕對的概念，事實上低碳并不是目的，而只是改善人們生產、生活、居住方式的一種手段。低碳經濟不同于以往的經濟發展模式，它追求的是高效、節約、環保、可持續，充斥在生活的方方面面，不僅包括消費方式的改變，還包括生產環節(生產、交換、分配)的徹底顛覆，低碳理念無處不在[2]。然而每一種經濟方式的變革注定不是一帆風順的，低碳經濟也不例外，除了技術突破還存在障礙之外，制度路徑也存在著不小的阻力，因此從長遠來看，低碳經濟的競爭就是優化制度和改善技術水平兩方面的競爭[3]。

國內對于低碳經濟的研究主要包括定義的界定、發展模式的分類和選取、存在的阻力和障礙以及發展低碳經濟的必要性等，對低碳經濟發展效率的評價還比較少。對于低碳經濟評價體系，很多國內外學者都有所涉足，但目前尚未達成共識，權威性的評價體系一直處于空缺狀態。由于低碳經濟是一個新興概念，國內學者對其研究起步較晚。付加鋒、莊貴陽等是較早研究低碳經濟評價指標體系的國內學者，他們探討了指標體系建立原則、權重的確定以及指標無量綱化的方法，并嘗試運用層次分析法將指標指數化[4]，但遺憾的是并沒有在具體的案例中得以發揮，還僅僅停留在理論層面。莊貴陽、潘家華、朱守先運用定量的方法，通過給指標設定閾值并判斷指標是否達到設定的閾值，以此來構建評價體系[1]。盡管這套評價體系較為客觀，被很多學者引用，但由于對定性指標評價不足，而且整體偏向于評價宏觀指標，也還存在局限性。對于低碳經濟發展效率的評價，目前運用較多的是DEA方法，如許陸軍(2014)、張美戀(2014)、吳戰勇(2015)、楊穎(2014)分別利用DEA方法對安徽省、福建省、河南省和四川省的低碳經濟發展效率作出評價，并基于不同區域現狀，分別從低碳管理、低碳產業、低碳技術、低碳能源、低碳建筑、低碳交通和低碳消費中選擇一個或多個路徑進行重點改進[5-8]。目前來看，對低碳經濟發展效率評價的文章大多都是基于省域的視角，從單個城市或城市群的角度進行評價研究的文章較少，唐瑩(2012)對武漢都市圈的低碳經濟發展效率做出了評價，但討論的產出指標較為簡單，僅分析了CO2排放量這一指標，沒有考慮低碳經濟發展水平這一要素，輸入指標也較為宏觀，并不能很具體的體現出武漢都市圈低碳技術、低碳產業等發展水平[9]，張麗瓊(2015)利用橫向對比方法，較為客觀的分析了中部六省的地級資源型城市低碳經濟發展效率情況，并有針對性的給出了對策建議[10]。基于DEA方法在低碳經濟發展效率評價研究中應用的廣泛性，如何從城市與區域的視角探討低碳經濟更優的投入產出比就顯得更為重要。長株潭城市群作為國家“兩型社會”試驗基地，低碳經濟發展如火如荼，然而其發展水平究竟怎樣、制約瓶頸如何突破卻始終缺乏研究。因此，為了解長株潭城市群低碳經濟發展水平，從而做出更好的改進決策，本論文運用DEA方法，對其低碳經濟發展效率做出評價，以期給出一些針對性的對策建議。

2 長株潭城市群能源消耗與碳排放現狀

長株潭城市群包括長沙、株洲、湘潭三市，面積28070平方公里，常住人口1408.81萬人，區位條件優越，交通便利，是湖南省乃至全國中部城市發展的標桿。據湖南省2015統計年鑒顯示，長株潭城市群以19.55%的人口占有率，卻占據著整個湖南省41.1%的GDP，已達11556.38億元。其中第一產業產值606.48億，第二產業產值6416.40億，第三產業產值4533.51億，三產占比5.2∶55.5∶39.2。據湖南省統計年鑒(2009～2015)顯示，長株潭城市群能源消費總量不斷呈上升態勢，2008年能源消耗量為5263.43萬噸標準煤，2014年，這一數字已經攀升到9872.34萬噸，年均增長約為11%。與此同時，2008年長株潭城市群地區生產總值為4565.31億元，2014年增長為11556.38億元，年均增長約為16%。由于長株潭城市群本身“缺煤、少電、無油、無氣”，能源消耗主要靠“對外”進口，隨著近些年能源消耗總量日趨攀升，能源壓力不斷凸顯出來。長株潭城市群能源消耗以傳統化石能源為主，以風能、太陽能、生物質能等新能源為輔，而就其碳排放來看，主要包括煤炭、原煤、洗精煤、焦炭、石油、原油、汽油、煤油、柴油和燃料油。對于這幾類能源的碳排放，統計年鑒上尚無具體數據，按照國際慣例，通常是需要運用各類化石能源消耗總量乘以各自的碳排放系數，然后進行加總，得出一個大概的估計值。

計算公式：A=∑λiMi

A為碳排放總量，λi為第i種能源的碳排放系數，Mi為第i種能源的消耗量。不同能源的碳排放系數一般是不同的，具體數值可參見聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)給出的能源碳排放系數。具體的計算方法和碳排放估算所采用的參考系數可參閱相關參考文獻[11]。通過查詢湖南省統計年鑒和湖南能源統計年鑒，并參考上述公式，可輕易得出長株潭城市群每年的碳排放量。就2008～2014年而言，碳排放總量分別為2647.88和5348.15萬噸，年均增長率約為12%。

3 指標體系的建立

低碳經濟發展效率評價包含多個投入指標和多個產出指標，其中同類指標必須是同類型的決策單元，而且指標一般應選取總量值而非相對值。DEA評價方法在多指標綜合評價方面較其他綜合評價方法具有明顯的優勢，這種方法無需輸入和輸出的表達式，從而排除了大部分主觀因素的影響。

3.1 評價指標的選取及說明

評價指標選取的好壞直接影響低碳經濟發展效率分析的優劣程度，因此評價指標選取必須科學有效。本文通過分析近幾年相關學者低碳經濟發展效率評價指標研究成果，并結合長株潭城市群自身特色，遵循科學、有效、可比等原則篩選出了多項影響低碳經濟發展效率的影響因素。但由于對這些指標一一評價的復雜性以及部分重復性，文章對部分指標進行了替換、修正以及合并，最后確定出影響長株潭城市群低碳經濟發展效率的評價指標包括能源消耗、低碳產業固定資產投資和R&D活動人員人數3項，同樣產出指標包括人均綠色GDP、碳強度和碳排放量3項，具體可見表1。

接下來對指標的相關性進行分析，投入指標間相關性較差，符合評價指標篩選原則；碳強度與另外兩項產出指標具有強相關性，不符合指標篩選的獨立性原則，因此將其剔除。最后確定本文的投入指標包括：X1—能源消耗量(單位：萬噸標準煤)，X2—固定資產投資(單位：萬元)，X3—R&D活動人員人數(單位：人)；產出指標包括：Y1—人均綠色GDP(單位：元/人)，Y2—碳排放量(單位：萬噸)。

3.2 數據來源與處理

為確保文章數據真實有效，作者搜集了大量統計年鑒，包括湖南省統計年鑒，長株潭各地市統計年鑒以及湖南省能源統計年鑒(2008～2015)，除此之外，作者還走訪了湖南省發改委、湖南省統計局獲得了大量的一手資料。綜合各相關統計資料以及長株潭城市群的具體情況，為使統計分析客觀公正，統計時間從2007年長株潭城市群獲批為“兩型社會建設綜合配套改革試驗區”開始，一直到2014年(所能找到最新數據的年份)。長株潭城市群低碳經濟發展效率評價原始數據參見表2。

表2 長株潭低碳經濟發展效率評價原始數據

關于原始數據收集后的說明：X1(能源消耗量)由不同類型化石能源消耗乘以折合標準煤系數所得；X2(低碳產業固定資產投資)由分行業城鎮固定資產投資的加總得出，包括教育、科研、商務、金融、租賃等；X3(R&D活動人員人數)由統計年鑒直接獲得；Y1(人均綠色GDP)由總體GDP、人口總量、環境污染及碳排放投資治理成本推算得出；Y2(碳排放量)由上文公式計算得出。其中Y1和X2均以2007年為基期，利用GDP平減指數進行了修正。雖然DEA評價對數據沒有量綱的要求，但由于Y2為逆向指標，需將逆向指標轉換為正向指標，轉換方法為取倒數法：

3.3 結果分析

將所列指標數據標準化處理后，即可直接代入DEA2.1程序中進行求解，將參數設置為規模報酬可變，運用BC2模型，求得長株潭城市群2007～2014各年度低碳經濟發展的效率值：包括綜合效率、純技術效率與規模報酬效率，具體數據可見表3。

表3 長株潭低碳經濟發展效率值

其中“drs”代表規模報酬遞減，“irs”代表規模報酬遞增，“-”代表規模報酬不變，其中綜合效率=純技術效率×規模效率。通過表3可以發現，長株潭城市群只在2007年和2014年實現了規模報酬不變，即DEA有效水平，說明只有在這兩年的低碳發展是有效率的；2008年、2009年、2010年、2011年、2013年這5年規模報酬遞增，2012年規模報酬遞減，說明這6年均沒有達到DEA有效，低碳經濟發展均沒有達到最優效率標準。為使這6年達到DEA有效，我們可對其初始投入及產出向量進行修正、調整，處理后的點我們稱之為各年份在生產前沿面上的“投影”。通過DEA運行程序，我們不難得出長株潭城市群各年份的投入冗余率和產出不足率，通過表4可知，只有2007年、2009年、2014年的投入產出不需調整，其他年份均需要不同程度的修正，其中2009年并沒有達到DEA有效，然而其不需要調整的原因是因為其純技術效率為1，規模效率影響值較小，DEA程序運算時將其忽略不計。對于需要調整的年份，通過表4，我們可較輕松的看出長株潭城市群不同年份低碳經濟發展效率低下的原因，以及不同要素的修正方向與程度。

表4 長株潭2007～2014年投入產出生產前沿面上的“投影”分析

從產出指標來看，2007～2014年這8年間，人均綠色GDP并沒有產出不足的情況發生，這說明長株潭城市群經濟發展情況較為良好，對環保的投入也較為合理；然而碳排放的倒數從2010年開始就存在著越來越嚴重的產出不足(2012年除外)，這說明隨著長株潭城市群經濟發展不斷提速，碳排放日益增多。從投入指標來看，除了2007年、2009年、2014年不存在投入冗余，其他年份均存在不同程度、不同指標的投入冗余，這說明大多年份的資源配置效率還有待提升，尤其是能源消耗量和低碳產業固定資產投資。這兩個指標投入冗余相對較大，說明這兩項指標資源配置效率極差，對低碳經濟的發展有明顯的“抑制”作用，因此長株潭城市群未來的低碳經濟發展要重點從這兩個指標入手。總的來看，2007～2014年這8年間綜合效率、純技術效率和規模效率的平均值分別為0.975、0.984、0.990。綜合效率值不高，主要是由純技術效率值較低所導致的，這也說明長株潭近幾年低碳技術有效投入明顯不足，技術制約瓶頸較為突出。

4 結論與建議

本文在已有研究的基礎上，從長株潭城市群的視角運用DEA模型分析低碳經濟發展效率問題，并在指標的選擇上隱形加入了環境指標(人均綠色GDP)。通過DEA模型對長株潭城市群2007～2014年8年間低碳經濟發展效率的評價分析，得出長株潭在低碳產業和低碳能源方面存在投入過多，資源利用效率低下等問題。究其原因，主要是受技術無效與規模無效交叉作用的影響。就分析數據來看，低碳技術創新投入不足是導致基礎研究難以提升的重要原因。基礎研究是推動原始創新的重要力量，可以看出長株潭對低碳技術自主創新關注不夠，大多是對國外技術的引進消化，缺乏自己的獨立技術。產業規模與投入產出不相匹配導致效率低下，并且存在在新產品的開發上投入過多，投入冗余而引起資源浪費。長株潭城市群作為國家“兩型社會”試點，擁有無與倫比的政策與資金優勢，應當盡早確定低碳發展規劃，以技術創新和制度創新為兩翼，積極帶動中部地區低碳經濟騰飛。在具體實施上，應注重加強重點領域低碳改造，最終實現長株潭城市群的低能耗、低污染、低排放發展。

(1)加強政府的低碳引導。政府一方面是城市群低碳建設的倡導者，一方面又是市場的監督者和調控者，因此政府應當發揮引領作用，盡快實現低碳規劃制定和相關政策指南的頒布，通過行政或非行政手段提供制度創新環境，調動市場和企業的積極性，并通過搭建技術交流平臺，促進低碳產業的發展。長株潭城市群的低碳經濟發展還需要長沙、株洲、湘潭各地市政府加強聯系與合作，對跨市項目、產業進行共同監督管理，通過信息分享與互動交流，加強城市群低碳經濟的內部聯系。由于財政資金所限，要想在每一種低碳路徑的建設中都全力加速前進，顯然并不合適，因此如何對不同的低碳路徑進行資金分配和政策引導就是地方政府應該重點考量的問題。

(2)優化能源結構，加快可再生能源開發力度。低碳經濟的核心就是實現低能耗、高產出、零污染。很多發達國家，將能源結構的調整和優化作為國家能源發展的重要方向，集中關注點放在可再生能源上，且政府制定相關的優惠政策以便促進其開發和利用。在可再生能源開發領域，國內外已經有很多城市擁有較為成熟的開發體系，如美國的圣地亞哥和河北的保定。長株潭城市群地處我國能源匱乏區，對化石能源的依賴較重，但區域內太陽能儲量雄厚、風能資源豐富、水資源儲量巨大，擁有開發太陽能、風能、水能、地質能、核能等可再生能源的先天優勢。因此在未來的低碳經濟發展過程中，一方面要借鑒先進地區經驗，積極調整和優化能源結構；另一方面要將開發和利用可再生能源作為發展重心。

(3)鼓勵技術創新。科技是第一生產力，技術創新能夠為城市群低碳發展提供不竭的原動力。長株潭城市群的區域優勢較為明顯，該區域中聚集了湖南省內重點科研院校，科研資本雄厚，因此，在長株潭低碳城市建設中，應積極發揮這些優勢，加大科研投入，加強技術研發。低碳技術創新平臺建設可從以下幾個角度發力：①強化企業的主導地位，進一步開放市場，使企業以市場為導向，弱化其行政導向能力，鼓勵企業積極參與公平競爭，讓先進理念、先進科技、先進生產力來淘汰落后產能、落后技術，從而提高整體行業的水平；②積極引導建立產學研合作聯盟，建設一大批技術應用基地、技術產權交易平臺、技術轉移和成果交易平臺、科技交流與合作平臺等，縮短科技與產業化之間的周期，使產業、院所、學術之間交流合作實現優勢互補，達到三方共建，成果共享的良好局面；③完善科技創新制度，廣泛調動社會資金、技術、人才相關的力量，集中在新能源材料替換技術(針對有毒有害材料)、清潔能源技術、資源循環利用技術等重點技術層面上取得關鍵性進展，突破技術層面障礙，實現社會各界資源的合理化配置。

(4)進一步調整產業結構。低能耗是低碳城市建設中的一個主要方向，而不同產業所帶來的能源損耗與其對環境的影響程度是大不一樣的。據湖南省統計年鑒2015顯示，長株潭城市群中鋼鐵行業、冶金行業、電力行業、交通運輸業、房地產行業等是其主要的碳排放產業，因此在進行低碳城市建設時，應該首先將低碳化重心放在這幾個領域中。長株潭城市群的工業化進程已發展成型，為了更好地進行低碳轉型，應該加快調整其產業結構，鼓勵新興產業的發展，淘汰高耗能產業。通過財政、金融、稅收、土地等政策優惠，大力發展高新技術產業，積極與“互聯網+”相融合，走智能產業化道路，以此代替高耗能、高污染的第二產業。

[1]潘家華，莊貴陽，朱守先.低碳經濟的內涵及綜合評價指標體系構建[J].經濟學動態,2011，(1):132～136

[2]蔡林海.低碳經濟綠色革命與全球創新競爭大格局大格局[M].北京：經濟科學出版社,2009

[3]張坤民，潘家華，崔大鵬.低碳經濟論[M].北京：中國環境科學出版社，2008

[4]付加鋒，莊貴陽，高慶先.低碳經濟的概念識別及評價指標體系構建[J].中國人口·資源與環境,2010，(8):11～17

[5]許陸軍.基于DEA的安徽省區域低碳經濟效率評價[J].中國市場,2014，(27):143～144

[6]張美戀.基于DEA的福建省低碳經濟的效率評價[J].安慶師范學院學報(自然科學版),2014，(20):41～44

[7]吳戰勇.基于DEA的河南省發展低碳經濟的效率評價[J].統計與決策,2015，(5):56～58

[8]楊穎.四川省低碳經濟發展效率評價[J].中國人口·資源與環境,2012，(22):52～56

[9]唐瑩.基于DEA法的武漢城市圈低碳經濟發展效率評價[J].中部崛起戰略,2012，(8):197～199

[10]孫雷，等．中國城市群發展研究——基于城市群引領新型城鎮化的背景[J]．工業技術經濟，2014，(8)：35～44

[11]張麗瓊.基于DEA的資源型城市低碳經濟發展的效率評價——以中部六省的地級資源型城市為例[J].市場研究，2015，(3):52～54

[12]陳詩一.能源消耗、二氧化碳排放與中國工業的可持續發展[J].經濟研究,2009，(4):41～55

(責任編輯：王 平)

The Low Carbon Economy Development Efficiency Evaluation Research of Chang Zhu Tan City Group Based on DEA

Li Mingsheng Hou Fangfang

(Central South University，Changsha 410083，China)

In the case of energy and environmental problems become increasingly prominent,the development of low carbon industry undoubtedly provides a new opportunity for the development of cities in China.Reference region and low carbon economic development efficiency evaluation research paradigm is done in this paper,combined with the characteristics of low carbon industry,choosing evaluation index,based on the data of low carbon economic development of Chang Zhu Tan city,in urban and regional perspective,using DEA method quantitatively to evaluate the efficiency of low carbon development.Through a comparative analysis of input output data of DEA efficiency,it is found that the overall efficiency of technological innovation of Chang Zhu Tan city group is low,is mainly affected by the cross scale efficiency and pure technical efficiency and widespread new product development input redundancy,and there are prevalent problems such as the common energy input redundancy,excessive investment in fixed assets,unreasonable industrial scale and low resource utilization efficiency.Finally,the countermeasures and suggestions are put forward based on the analysis results.

low carbon economy;development efficiency;DEA model;quantitative evaluation

2016—01—20

李明生，中南大學商學院教授，博士生導師。研究方向：城市與區域經濟管理。侯芳芳，中南大學商學院經濟學碩士研究生。研究方向：產業經濟學。

10．3969/j．issn．1004-910X．2016．05．013

F062

A