張丹丹， 楊 力

（安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，安徽 淮南 232001）

一、引言

1990年，Schaltegger和Sturm［1］首次提出了生態(tài)效率的概念，即增加的價值與增加的環(huán)境影響的比值。1992年可持續(xù)發(fā)展工商業(yè)聯(lián)合會（WBCSD）［2］在《改變航向：一個關(guān)于發(fā)展與環(huán)境的全球商業(yè)觀點》解釋了生態(tài)效率的含義：“通過提供具有價格優(yōu)勢的服務(wù)和商品，在滿足人類高質(zhì)量生活需求的同時，將整個生命周期中對環(huán)境的影響降到至少與地球的估計承載力一致的水平上，簡單說來就是影響最小化，價值最大化。”2015年，黨的十八屆五中全會將“綠色”寫入了新發(fā)展理念。2019年3月5日，第十三屆全國人民代表大會第二次會議上提出加強污染防治和生態(tài)建設(shè)大力推動綠色發(fā)展的工作任務(wù)。顯而易見，加強生態(tài)文明建設(shè)、提高生態(tài)效率是解決環(huán)境問題的必由之路，而促進礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展是實現(xiàn)社會生態(tài)文明建設(shè)、提高生態(tài)效率的必要條件。這對我國煤炭產(chǎn)業(yè)環(huán)境效率測度準確性與評價科學(xué)性提出了更高的要求。

2003年，Tone［3］提出了可處理非期望產(chǎn)出的非角度非徑向的拓展式SBM模型，雖與傳統(tǒng)DEA相比可以更好地處理非期望產(chǎn)出和效率值等于1的問題，但這種模型不能處理投入和產(chǎn)出變量同時具有徑向和非徑向特征的情形［4-7］。為解決此問題，同時包含徑向和非徑向兩類距離函數(shù)的混合EBM模型應(yīng)運而生［8］。

國內(nèi)許多學(xué)者嘗試使用EBM模型測度效率［9-11］。師博［12］等通過構(gòu)建能源、人力資本、資本存量和能源、勞動力、資本存量雙指標體系，比較1952—2010年CRS、SBM、EBM（H）、EBM（L）4種模型對我國時序能源效率處理的結(jié)果，表明能源效率與城市化水平呈“U”型變動特征。俞會新［13］等建立EBM超效率模型，采用2013—2016年的省級面板數(shù)據(jù)進行全面分析，顯示京津冀的環(huán)境治理投資效率呈逐年遞減趨勢。王小艷［14］等將ENSBM模型與窗口分析法結(jié)合，對2005—2012年中國各省生產(chǎn)系統(tǒng)效率、環(huán)境治理系統(tǒng)效率及綜合效率進行評價。韓潔平［15］等采用網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型測度2016年47個重點城市的工業(yè)生態(tài)綠色發(fā)展水平，結(jié)果表明發(fā)展十分不均衡。

由于目前大多數(shù)學(xué)者傾向于構(gòu)造考慮非期望產(chǎn)出的單階段超效率EBM模型研究資源環(huán)境系統(tǒng)整體生態(tài)效率，鮮有文獻采用網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型測度資源環(huán)境系統(tǒng)和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的生態(tài)效率，因此將資源環(huán)境系統(tǒng)分為生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)境治理分系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型測算我國各省煤炭產(chǎn)業(yè)2013—2017年的生產(chǎn)系統(tǒng)與環(huán)境治理系統(tǒng)的生態(tài)效率值及綜合生態(tài)效率值并進行分析，最后有針對性地提出對策建議。

二、研究方法及數(shù)據(jù)說明

（一）網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型

網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型是考慮非期望產(chǎn)出的單階段超效率EBM模型的改進模型，彌補了模型單層結(jié)構(gòu)以及將其內(nèi)部系統(tǒng)作為一個“黑箱”的缺點，實現(xiàn)更準確地測度和評價多階段生產(chǎn)過程的各階段效率的目標。

1.考慮非期望產(chǎn)出的單階段超效率EBM模型

基于非導(dǎo)向的非期望超效率EBM模型的公式如下

式中，i＝1，2，…，m；r＝1，2，…，s；p＝1，2，…，q；r*表示Super-EBM模型測度的最優(yōu)效率值；xi0、yr0、up0分別為DMU0的投入、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出；分別為投入松弛、期望產(chǎn)出松弛和非期望產(chǎn)出松弛分別為各項投入指標、期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出的權(quán)重，并且服從于=1（≥0）、=1（≥0）、=1≥0）；θ為通過計算得到的徑向條件下的效率值；ε為Super-EBM模型中代表非徑向部分重要程度的核心參數(shù)，它的取值范圍是［0，1］。當ε＝0時，Super-EBM模型與徑向CCR模型相同；當θ＝ε＝1時，Super-EBM模型等于非徑向Super-SBM模型。

2.考慮非期望產(chǎn)出的多階段超效率EBM模型（網(wǎng)絡(luò)EBM模型）

對于一個考慮非期望產(chǎn)出且包含n個生產(chǎn)階段的Super-EBM模型，用（i＝1，2，…，mk）表示各個階段投入（第二階段及以后為追加投入），用＝（i＝1，2，…，sk）表示期望產(chǎn)出，用（i＝1，2，…，qk）表示非期望產(chǎn)出，用（d＝1，2，…，表示第k個階段和第h個階段的中間產(chǎn)出。第k個階段相應(yīng)的強度矢量為（j＝1，2，…，n）。

假設(shè)有n個待評價決策單元數(shù)，每個決策單元DMUj含有H個階段（h＝1，2，…，H），根據(jù)單階段EBM模型構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)非期望Super-EBM模型示意圖如圖1所示。

圖1 考慮非期望產(chǎn)出的多階段生產(chǎn)過程DMU結(jié)構(gòu)

在規(guī)模報酬不變情況下，可將被評價單元DMU0的投入產(chǎn)出導(dǎo)向效率評價模型的分式規(guī)劃形表示為

式中，i＝1，2，…，m；r＝1，2，…，s；p＝1，2，…，q。被評價單元DMU0的綜合效率為r*。被評價單元整體有效的條件為r*＝1，h階段DEA有效的條件為＝1。子階段的效率為：

式中，wh為第h階段的權(quán)重，即子階段h的效率相對決策單元整體效率值的重要程度，且=1，wh≥0（?h）。由式（2）可得，由于整體效率為各個子階段效率的加權(quán)平均數(shù)，所以要使決策單元整體有效必須保證每個子階段都有效。同理對于兩階段非期望Super-EBM來說，當且僅當兩個子階段都有效時決策單元才整體有效，若其中任何一個階段為無效狀態(tài)，都會造成DMU無效。

（二）指標選取及構(gòu)建

煤炭產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程通過資源（能源）和資金的投入來獲得期望產(chǎn)出（經(jīng)濟效益）以及不可避免的非期望產(chǎn)出。將煤炭生產(chǎn)治理過程分為兩個階段。第Ⅰ階段：資源系統(tǒng)投入能源，經(jīng)濟系統(tǒng)投入資金，得到理想產(chǎn)出地區(qū)經(jīng)濟總量，非理想產(chǎn)出工業(yè)固體排放量和礦業(yè)開采累計占用損壞土地；第Ⅱ階段：第Ⅰ階段非理想產(chǎn)出作為第Ⅱ階段投入（非理想產(chǎn)出為第Ⅰ、Ⅱ階段的中間變量），引入礦山恢復(fù)治理投入環(huán)境治理系統(tǒng)產(chǎn)生最終的理想產(chǎn)出（工業(yè)固體廢物綜合利用量、礦山恢復(fù)面積）。具體生產(chǎn)治理過程見圖2。

圖2 煤炭產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)治理兩階段過程模型

結(jié)合國內(nèi)外對煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率和工業(yè)生態(tài)效率的現(xiàn)有研究，基于數(shù)據(jù)的可獲性，根據(jù)評價指標構(gòu)建的系統(tǒng)性原則、典型性原則、動態(tài)性原則、簡明科學(xué)性原則，減少人力資源投入、廢氣排放等指標，增加礦業(yè)開采累計占用損壞土地（公頃）、礦山恢復(fù)治理投資（萬元）、礦山恢復(fù)面積（公頃）指標，重新構(gòu)建中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率評價指標體系，如表1所示。

表1 中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率評價指標體系

（三）數(shù)據(jù)來源與處理

考慮到相關(guān)數(shù)據(jù)的可得性，選取除上海、西藏、青海、寧夏外中國大陸27個省區(qū)2013—2017年數(shù)據(jù)。固定資產(chǎn)凈值、工業(yè)用水量、電力消費量、地區(qū)生產(chǎn)總值和工業(yè)固體廢物綜合利用量基礎(chǔ)指標數(shù)據(jù)來自各年份《中國統(tǒng)計年鑒（2014—2018）》，礦業(yè)開采累計占用損壞土地、礦山恢復(fù)治理投資、礦山恢復(fù)面積基礎(chǔ)指標數(shù)據(jù)來源于各年份《中國能源統(tǒng)計年鑒（2014—2018）》，工業(yè)固體排放量基礎(chǔ)指標數(shù)據(jù)來自各年份《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒（2014—2018）》。在數(shù)據(jù)處理方面，各地區(qū)固定資產(chǎn)投資總額、地區(qū)生產(chǎn)總值以及礦山恢復(fù)治理投資均以2010年為基期，折算成不變價。

三、實證研究

（一）分省測算結(jié)果

2013—2017年，除上海、西藏、青海、寧夏外中國大陸27個省區(qū)的煤炭產(chǎn)業(yè)綜合生態(tài)效率值、生產(chǎn)階段效率值、治理階段效率值及其平均值測算結(jié)果見表2、表3和表4。整理出2013—2017年中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)的總效率平均值走向和兩個子階段效率的平均值走向展示如圖3。

表2 2013—2017年中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型綜合生態(tài)效率值

續(xù)表2

表3 2013—2017年中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型生產(chǎn)階段效率值

表4 2013—2017年中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型環(huán)境污染治理階段效率值

圖3 2013—2017年中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)總生態(tài)效率和子階段效率的平均值

綜合表2、表3、表4和圖3可知，從總效率值來看中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)2013—2016年生態(tài)效率平均值整體呈上升趨勢，說明煤炭產(chǎn)業(yè)所造成的環(huán)境污染問題有所改善但仍表現(xiàn)為非DEA有效；子階段的效率對總效率的高低起著決定作用，2016—2017年有所下降是由于治理階段的效率偏低，說明治理力度不夠。其中從表2可以看出，2013—2017年天津的煤炭產(chǎn)業(yè)總生態(tài)效率平均值最高且高于樣本平均水平，在全國范圍內(nèi)起到模范作用。

（二）八大區(qū)域差異分析

根據(jù)煤炭資源的分布屬性以及相關(guān)數(shù)據(jù)的可得性，采用國務(wù)院發(fā)展研究中心的八大區(qū)域劃分法把除上海、西藏、青海、寧夏外中國大陸27個省區(qū)劃分為北部沿海地區(qū)（北京、天津、河北、山東）、東部沿海地區(qū)（江蘇、浙江）、南部沿海地區(qū)（福建、廣東、海南）、東北地區(qū)（遼寧、吉林、黑龍江）、長江中游地區(qū)（湖北、湖南、江西、安徽）、黃河中游地區(qū)（陜西、山西、河南、內(nèi)蒙古）、西南地區(qū)（云南、貴州、四川、重慶、廣西）、西北地區(qū)（甘肅、新疆），使用MaxDEA專業(yè)版軟件測算2013—2017年除上海、西藏、青海、寧夏外中國大陸27個省區(qū)的煤炭產(chǎn)業(yè)綜合生態(tài)效率數(shù)據(jù)，并整理出2013—2017年中國八大區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)的總生態(tài)效率平均值，比較其地區(qū)差異，見表5、表6和表7。

表5 2013—2017年八大區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型綜合生態(tài)效率值

表6 2013—2017年八大區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型生產(chǎn)階段效率值

表7 2013—2017年八大區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型環(huán)境污染治理階段效率值

由表5、表6和表7可得，以高新技術(shù)研發(fā)為主的北部沿海地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)綜合生態(tài)效率均值（0.946 9）、生產(chǎn)階段效率均值（0.816 5）以及環(huán)境污染治理階段效率均值（1.054 9）都排名第一；東部沿海地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)綜合生態(tài)效率均值（0.717 6）排名第二，生產(chǎn)階段效率均值（0.564 1）排名第六，環(huán)境污染治理階段效率均值（0.915 5）排名第二，表明東部沿海地區(qū)生產(chǎn)階段效率需要提高，加大生產(chǎn)創(chuàng)新力度；重工業(yè)煤炭開采和煤炭深加工基地的東北地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)綜合生態(tài)效率均值（0.464 0）排名第八，生產(chǎn)階段效率均值（0.711 3）排名第三，環(huán)境污染治理階段效率均值（0.479 6）排名第八，對此地區(qū)的建議是加強對環(huán)境治理階段的投入。

四、結(jié)語

通過運用網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型將礦山開采累計占用損壞土地和工業(yè)固體排放量作為中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)階段非期望產(chǎn)出進行考慮，對中國省級2013—2017年煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率進行測度并分析其結(jié)果，主要得到以下結(jié)論：

（1）用網(wǎng)絡(luò)超效率EBM模型評價中國省級煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率時能有效解決考慮非期望產(chǎn)出的單階段超效率EBM模型將決策單元內(nèi)部當作“黑箱”處理的問題。有助于更精確地測算出整體效率值和子流程的效率值，分析出影響整體效率的子流程。

（2）在研究期間內(nèi)，煤炭產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)階段效率平均值相較于綜合生態(tài)效率平均值較低，而由于加大環(huán)境污染治理導(dǎo)致綜合生態(tài)效率平均值有所提高，但仍表現(xiàn)為非DEA有效需要進一步改善。在以后的發(fā)展過程中應(yīng)積極引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排，提高能源利用率，將資源—產(chǎn)品—廢物的資源利用模式轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源—產(chǎn)品—廢物—再生資源，發(fā)展生態(tài)綠色產(chǎn)業(yè)；引進先進的科學(xué)技術(shù)，建立發(fā)展綠色經(jīng)濟的技術(shù)支撐體系，推進精準開采、清潔生產(chǎn)、廢棄物處理、潔凈煤等先進智能技術(shù)，走高效利用生產(chǎn)要素、改革重組經(jīng)營要素，依靠科技創(chuàng)新來推動長遠發(fā)展的集約化道路，實現(xiàn)煤炭資源開采與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進煤炭行業(yè)生態(tài)效率穩(wěn)步提升。

（3）中國煤炭產(chǎn)業(yè)生態(tài)效率地區(qū)差異明顯，其提升的重點應(yīng)放在煤炭產(chǎn)業(yè)基地的東北地區(qū)，建議加大對面臨礦產(chǎn)嚴重衰竭問題的傳統(tǒng)煤炭資源型省區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整投入力度，大力推廣和普及合理利用能源資源理念。