童光榮 ，曹 蕾 ，鄧淇中 ，2，吳耀文 ，童文術 ，鄧長虹

(1.武漢大學a.經(jīng)濟與管理學院；b.電氣工程學院，武漢 430072；2.湖南科技大學 管理學院,湖南 湘潭 411201；3.湖北省電力公司，武漢 430077）

0 引言

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的基礎工業(yè)，為社會生產(chǎn)、人民生活提供能源，是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的重要保障。然而，我國電力供給始終處于短缺與過剩的怪圈之中。對售電量與區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境的關聯(lián)性、不同地區(qū)電網(wǎng)運行效率、電網(wǎng)運行效率變動情況、電網(wǎng)運行效率與電網(wǎng)投資額的關聯(lián)性等問題的研究十分必要。

本文以湖北省為例，運用12個地級市2001～2007年的面板數(shù)據(jù)和DEA-Malmquist模型，從投入產(chǎn)出相結合的角度計算各地級市電網(wǎng)投資的環(huán)境效率指數(shù)及其變動，從靜態(tài)和動態(tài)角度對全省總體運行效率和各地市運行效率及其變動趨勢、區(qū)域運行效率差異與區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境的關聯(lián)性、運行效率與電網(wǎng)投資額的關聯(lián)性等問題進行了研究。

1 研究方法

在完全市場條件下，售電量是電力供給與電力需求之間的均衡，而區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境決定了電力需求，電網(wǎng)投資決定了電力供給，因此，電網(wǎng)投資的環(huán)境效率即為電網(wǎng)投資滿足區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境發(fā)展的效率，在既定的經(jīng)濟環(huán)境下實現(xiàn)最大的售電量則可以保障經(jīng)濟的快速發(fā)展。本文將區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境看作投入（輸入），將售電量看作產(chǎn)出（輸出），運用DEA方法來衡量電網(wǎng)投資的環(huán)境效率。

1.1 CCR模型

設被評價地區(qū)（DMU）有 n 個，令 j=1，2，…，n，表示 DMU的序號。每種DMU有m種投入和s種產(chǎn)出，用xj=(x1j，x2j，…，和 yj=(y1j，y2j，…，表示投入和產(chǎn)出向量，且投入產(chǎn)出分量非負，即 xij＞0(i=1，2，…，m)，yij＞0(r=1，2，…，s)。 輸入輸出的權向量分別為 v=(v1，v2，…，，u=(u1，u2，…，，其值在分析過程中根據(jù)某種原則確定。因此，第i個被評價地區(qū)（DMUj）的電網(wǎng)投資環(huán)境效率可以用各輸出指標值加權之和與各輸出指標值加權之和的比率來衡量，即定義DMUj的環(huán)境效率

選取適當?shù)?v 和 u 總能使 hj滿足 hj≤1，j=1，2，…，n。 為此，A.Charnes，W.Cooper和 E.Rhodes在 Farrell （1958）的包絡思想基礎上，提出了CCR模型，經(jīng)過Charnes-Cooper變換可化成如下線性規(guī)劃形式：

若規(guī)劃(P)存在最優(yōu)解 ω0，μ0滿足環(huán)境效率指數(shù) VpμTyj=1，則 DMUj0為弱 DEA 有效；若規(guī)劃(P)的最優(yōu)解 ω0＞0，μ0＞0，且VpμTyj0=1，則DMUj0為DEA有效。弱DEA有效表示被評價地區(qū)現(xiàn)有輸入量和輸出量恰好處在生產(chǎn)函數(shù)曲面上，即在輸入量既定的條件下，現(xiàn)有輸出量已達到最大，即技術有效；DEA有效在技術有效的前提下，現(xiàn)有輸入量處于規(guī)模收益不變的狀態(tài)，即規(guī)模有效，說明被評價地級市的電網(wǎng)投資環(huán)境效率達到相對最佳狀態(tài)。

1.2 超效率評價模型

若運用CCR模型得到的有效地級市太多，則可以運用超效率評價模型對這些地級市的電網(wǎng)投資環(huán)境效率進一步排序。超效率DEA模型與CCR模型的數(shù)學形式相似，其形式如下：

與CCR模型的不同，超效率DEA模型在進行第j0個決策單元效率評價時，使第j0個決策單元的投入和產(chǎn)出被其它所有的決策單元投入和產(chǎn)出的線性組合替代，而將第j0個決策單元排除在外，而CCR模型是將本單元包括在內(nèi)的。一個有效的決策單元可以使其投入按比例增加，而效率值保持不變，其投入增加比例即其超效率評價值。

1.3 Malmquist模型

Malmquist模型也是基于DEA而提出的，它是一種被廣泛采用的方法?？蓪⒁?guī)模報酬可變下的基于產(chǎn)出的以第t年和第t+1年為技術參照的Malmquist指數(shù)分別定義為

其中，TEC（Technical efficiency change）代表技術效率變動指數(shù)，反映技術不變的情況下，決策單元后一期的運行更接近有效前沿面，TC（Technical change）代表技術變動指數(shù)，反映兩個時期有效前沿面的移動。

Malmquist指數(shù)反映了被評價地級市的電網(wǎng)投資環(huán)境效率變動指數(shù)。該指數(shù)大于1,說明從第t年到第t+1年，電網(wǎng)投資的環(huán)境效率提高了；反之，則說明電網(wǎng)投資的環(huán)境效率下降了；該指數(shù)等于1，則說明電網(wǎng)投資的環(huán)境效率不變。

2 數(shù)據(jù)來源與處理

2.1 數(shù)據(jù)和樣本

鑒于數(shù)據(jù)的可獲取性，我們將研究時期定為2001～2007年，決策單元為湖北省12個省地級市（不包括恩施土家族苗族自治州，仙桃、天門、潛江三個直管市和神農(nóng)架林區(qū)）。

評價湖北省電網(wǎng)投資環(huán)境效率可以通過每年的區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境和獲得的產(chǎn)出效果（售電量）來衡量。本文擬從經(jīng)濟基礎、工業(yè)化程度、經(jīng)濟活躍程度、對外開放程度、地方政府公共服務、居民生活水平和地方金融發(fā)展狀況等七個方面來選取表征區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境的指標。區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境方面的原始數(shù)據(jù)可從《中國區(qū)域經(jīng)濟年鑒》（2002～2008）中獲得，售電量和電網(wǎng)投資額的數(shù)據(jù)由湖北省電力公司提供，缺失的數(shù)據(jù)采用線性插值法處理①隨州2001年售電量數(shù)據(jù)、孝感2006年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值數(shù)據(jù)缺失，進行插值處理時假設這些變量隨著時間呈線性增長趨勢，運用已有數(shù)據(jù)對以下方程進行OLS估計：（1）售電量＝c+b*時間，（2）規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值＝c+b*時間，估計時剔除孝感2001年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值這個異常值。。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本文構建的區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境評價指標體系如表1所示。

由于進行數(shù)據(jù)包絡分析的輸入、輸出值不宜太多，根據(jù)DEA模型對輸入輸出變量的量的要求，即決策單元的個數(shù)應接近或超過輸入變量和輸出變量的2倍，在每一方面指標中選取與售電量的相關系數(shù)最大者作為DEA模型的輸入變量②相關系數(shù)是指各地級市各個指標2001～2007年的平均值與其對應的售電量年平均值的相關系數(shù)。。由表1可見，總體而言，各指標與售電量的相關系數(shù)非常高，說明本文指標的選取比較合適。

表1 區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境指標體系及環(huán)境輸入變量的選取

表2 基于CCR模型的2001～2007年各地級市電網(wǎng)投資環(huán)境效率指數(shù)

2.2 數(shù)據(jù)的處理

本文運用MyDEA0.99軟件按照2001～2007年各年數(shù)據(jù)對湖北省上述12個地級市的電網(wǎng)投資環(huán)境效率進行實證分析，采用一般DEA模型（CCR）測算基于產(chǎn)出的電網(wǎng)投資環(huán)境效率，如表2所示。在此基礎上，計算出七年中全省12個地級市每年的環(huán)境效率指數(shù)算術平均值③計算公式為 EEit，t=2001，2002，…，2007。，稱為“全省電網(wǎng)投資年平均環(huán)境效率指數(shù)”，表示全省每年度電網(wǎng)投資的平均環(huán)境效率水平。由于CCR模型無法區(qū)分DEA有效的的效率差異，不利于進行面板回歸，因此可以用超效率評價模型計算各地級市的環(huán)境效率指數(shù)作為面板回歸模型的因變量，計算結果如表3。

同時，還可以計算出2001～2007年湖北省上述12個地級市的電網(wǎng)投資環(huán)境Malmquist指數(shù)及其分解指數(shù)TEC和TC，如表4、表5和表6所示。在此基礎上，可計算出七年中全省12個地級市每年度的Malmquist指數(shù)、TEC指數(shù)和TC技術的幾何平均值④計算公式分別為，分別稱為“全省電網(wǎng)投資年度平均環(huán)境效率變動指數(shù)”、“全省電網(wǎng)投資年度平均技術效率指數(shù)”、“全省電網(wǎng)投資年度平均技術變動指數(shù)”。

表3 基于超效率評價模型的2001～2007年各地級市電網(wǎng)投資環(huán)境效率指數(shù)

表4 基于Malmquist模型的2001～2007年各地級市電網(wǎng)投資環(huán)境Malmquist指數(shù)

表5 基于Malmquist模型的2001～2007年各地級市電網(wǎng)投資環(huán)境TEC指數(shù)

表6 基于Malmquist模型的2001～2007年各地級市電網(wǎng)投資環(huán)境TC指數(shù)

表7 各地級市2001～2007年電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率

圖1 基于CCR模型的2001～2007年全省電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率變動情況

圖2 2001～2007全省電網(wǎng)投資環(huán)境平均Malmquist指數(shù)及其分解情況

3 實證分析

3.1 靜態(tài)環(huán)境效率分析

2001～2007年各年度，湖北省12個地級市電網(wǎng)投資的總體平均環(huán)境效率指數(shù)位于0.6～0.8之間，表明全省整體電網(wǎng)投資的環(huán)境效率處于合格至良好之間，售電量僅達到最優(yōu)水平的60～80%，尚有20～40%的效率提升空間。

各地級市七年間的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率存在著一定的梯度，如表7所示。黃石每一年的效率指數(shù)均為1，即各年的電網(wǎng)投資都是環(huán)境有效的，最低的隨州平均環(huán)境效率指數(shù)僅0.273，相差達3.66倍。比較而言，黃岡、荊州、武漢和宜昌四個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率較高，均在 0.8以上，分別有 4、3、1、1個年份處于有效前沿面；襄樊、孝感、荊門和咸寧四個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率一般，位于0.6-0.8之間，分別有和2、0、1、2個年份處于有效前沿面；鄂州和十堰兩個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率指數(shù)較低，均小于0.6，分別有0、1個年份處于有效前沿面。根據(jù)有關研究，按照綜合經(jīng)濟實力可將湖北省17個地區(qū)分為四個層次。其中，第一層次是武漢，是全省經(jīng)濟的“增長極”；第二層次是宜昌、襄樊、黃石，是構建全省“金三角”的中心城市；第三層次是荊門、荊州、潛江、十堰、黃岡、孝感、仙桃、天門、鄂州，是“增長極”和“金三角”的副中心城市；第四層次是隨州、咸寧、恩施、神農(nóng)架，是“增長極”和“金三角”的邊緣區(qū)（郝群會等，2008）。如此看來，平均環(huán)境效率最高的地級市屬于第二層次，最低的地級市屬于第四層次，較高的幾個地級市屬于第一、二、三層次；平均環(huán)境效率一般的地級市屬于第二、三、四層次；平均環(huán)境效率較低的地級市屬于第三層次?？梢?，區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境可以影響電網(wǎng)投資效率的發(fā)揮，經(jīng)濟實力越強，電網(wǎng)投資的環(huán)境效率越高。

3.2 動態(tài)環(huán)境效率分析

（1）地區(qū)年度環(huán)境效率的Malmquist指數(shù)分析。從Malmquist指數(shù)的全省平均值變動趨勢來看（圖1），2001～2002年度全省電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率上升；2002～2003年，2003～2004年，2004～2005年三個年度內(nèi)全省電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率下降；2005～2006年，2006～2007年兩個年度內(nèi)電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率上升。從技術效率變動指數(shù)（TEC）和技術變動指數(shù)（TC）來看 （圖2），2001～2002年的TEC和TC共同推動了總體效率上升，各地級市TEC基本上不小于1，TC大于1的地級市也有7個；2002～2003年，2003～2004年總體效率的下降來自TEC和TC的共同推動；2004～2005年雖然技術效率上升，但由于技術退步，導致總體效率下降；2005～2006年雖然總體效率上升，但這是技術進步的結果，技術效率反而是下降的；2006～2007年總體效率的上升則是來自于技術效率的提高，甚至抵消了技術退步帶來的負影響。橫向觀察可以發(fā)現(xiàn)，武漢、黃石、黃岡三市每個年度的TEC均為1，荊州有4個年度的TEC為1，宜昌、襄樊、荊門、孝感四市有2個年度的TEC為1，咸寧有1個年度的TEC為1，說明這些地級市相應年度環(huán)境效率的變動來自技術變動，而不是技術效率變動，即運行效率的變動并非來自向有效前沿面的靠近或遠離，而是來自有效前沿面自身的移動。

（2）年度環(huán)境效率與電網(wǎng)投資額關聯(lián)分析。為了精確描述兩者的內(nèi)在聯(lián)系，將12個地級市2001～2007年的電網(wǎng)投資額的自然對數(shù)和電網(wǎng)投資環(huán)境效率⑤運用的數(shù)據(jù)是基于超效率評價模型計算出的環(huán)境效率指數(shù)值。進行面板回歸，回歸方程為

effit=bi×log(invit)+μit，i=1，2，…，12，t=2001，2002，…，2007

其中，eff為根據(jù)超效率評價模型計算的環(huán)境效率指數(shù)，inv為湖北省電力公司提供的電網(wǎng)投資額，i代表第i個地級市，t代表年份。對上式求全微分，得

該模型的經(jīng)濟含義為，電網(wǎng)投資環(huán)境效率取決于電網(wǎng)投資額。bi表示第i個地級市電網(wǎng)投資額每增加一個百分點，環(huán)境效率指數(shù)增加的數(shù)值。運用Eviews5.0進行計算，采用截面加權回歸以消除截面異方差的影響，對變系數(shù)方程進行估計，得到的結果如表8所示。

表8 回歸參數(shù)結果

從結果來看，模型的擬合優(yōu)度達到0.8以上，D.W.值也接近于2，表明不存在序列相關性，而且除了十堰以外，t統(tǒng)計量都通過了0.05的顯著性檢驗，表明模型擬合效果較令人滿意。這表明電網(wǎng)投資額對電網(wǎng)投資環(huán)境效率有顯著影響，各地級市的回歸系數(shù)均為正，說明電網(wǎng)投資額對電網(wǎng)投資環(huán)境效率指數(shù)的影響為正面的。

本文所謂的電網(wǎng)投資環(huán)境效率采用的輸出是售電量，而微觀經(jīng)濟理論表明售電量是電力供給與電力需求的均衡，電網(wǎng)投資額正是從電力供給方面影響售電量，從而影響對電網(wǎng)投資環(huán)境效率產(chǎn)生效應的。因此，電網(wǎng)投資額的增加帶來電網(wǎng)投資環(huán)境效率的增加，可以看作是增加的電網(wǎng)投資帶來更多的電力供給，從而更好地滿足既定經(jīng)濟環(huán)境下的電力需求，從而實現(xiàn)了更高的售電量。這個定量的估計結果可以讓決策者了解投資額增加到多少時可以實現(xiàn)有效，即實現(xiàn)電力供需平衡。

4 結論與建議

第一，2001～2007年湖北省12個地級市電網(wǎng)投資的總體平均環(huán)境效率指數(shù)位于0.6～0.8之間，實際售電量僅達到最優(yōu)水平的60～80%，處于合格至良好之間。各地級市電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率存在著一定的梯度，最高的黃石與最低的隨州相差3.66倍。黃岡、荊州、武漢和宜昌四個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率較高，襄樊、孝感、荊門和咸寧四個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率一般，鄂州、十堰和隨州三個地級市的電網(wǎng)投資平均環(huán)境效率指數(shù)較低。區(qū)域經(jīng)濟環(huán)境可以影響電網(wǎng)投資效率的發(fā)揮，經(jīng)濟實力越強，電網(wǎng)投資的環(huán)境效率越高。

第二，2001～2007年全省總體環(huán)境效率變動不明顯，幾乎沒有提高，這表明七年間全省電網(wǎng)售電量不能完全滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需要的現(xiàn)象一直沒有得到改善。

第三，從Malmquist指數(shù)的全省平均值變動趨勢來看，2001～2002年度全省電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率上升；2002～2005三個年度內(nèi)全省電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率下降；2005～2007兩個年度內(nèi)電網(wǎng)投資總體環(huán)境效率上升。有的年份環(huán)境效率變動來自有效前沿面自身的移動，而不是來自向有效前沿面的靠近或遠離。

第四，從面板回歸的結果來看，電網(wǎng)投資額對電網(wǎng)投資環(huán)境效率有顯著影響，各地級市的回歸系數(shù)均為正，說明電網(wǎng)投資額對電網(wǎng)投資環(huán)境效率指數(shù)產(chǎn)生正向影響。

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