基于环境约束的工业生态效率实证分析——以山东省为例

吕明元，安媛媛（天津商业大学经济学院，天津 300134）

基于环境约束的工业生态效率实证分析
——以山东省为例

吕明元，安媛媛
（天津商业大学经济学院，天津 300134）

为了实证分析了山东省工业生态效率，文章使用2007－2012年山东省34个工业行业的数据。首先，运用构建综合评价指标的方法得到污染排放强度综合评价指数，并进一步结合各行业对GDP的贡献率进行了聚类分析，最终将山东省工业行业划分为生态效率高、中、低三种类型。其次，应用DEA数据包络分析方法，测算了山东省各工业行业2007－2012年年均节能潜力。分析表明，虽然环境约束促进了工业生态效率的提高，但山东省整体工业生态效率依然偏低，不同工业行业节能潜力差异较大，未来还存在很大的节能空间。山东省未来工业发展的重点应该是有针对性的工业结构调整与制度环境的完善。

山东省；工业生态效率；污染排放强度；节能潜力

一、引 言

提升工业生态效率，实现低碳经济模式发展和促进有效的减排节能，以推进调整产业结构，是实现经济增长方式生态化转型的关键。山东省工业经济发展迅速，未来相当长的一段时间内仍将处于工业化快速发展时期，但工业经济的发展已给环境和资源造成很大的压力。对山东省工业发展的生态效率及其对生态环境影响的程度进行评价，提出对策性建议，是对可持续发展研究的有益探讨，也是进行区域产业结构调整的基本前提，具有重要的学术价值与现实意义。

生态效率这一概念由肖特嘉和斯特姆在1990年首次提出［1］，后来相继被用于企业、区域层面。世界可持续发展工商委员会（WBSCD）1992首次从企业角度对生态效率进行了定义：“生态效率通过提供能满足人类需要和提高生活质量的有竞争力的商品与服务，同时使整个生命周期的生态影响和资源强度逐渐降低到与生态承载力一致的水平。”［2］可见生态效率这一概念的意义在于以较少的资源消耗和较低的污染排放实现高产出。Hur认为可以用生态效率概念来评价国家和地区在长期发展中的竞争优势［3］；张炳运用DEA数据包络分析方法研究了中国工业结构生态效率［4］。总起来看，学术界目前对工业生态效率的内涵虽还没有统一的认识，但生态效率被应用的研究对象越来越宏观，包括用来评价政府部门、区域的生态效率。

针对工业资源消耗和环境代价的生态效率相关问题，目前国内外学者已进行了大量的研究。Markangya等［5］研究了东欧国家和欧盟国家之间能源效率的关系，得出前者能源效率有向后者靠拢的趋势。MieLnik等［12］研究认为FDI是提高能源效率的主要因素。Shi等［14］对中国28个地区的节能潜力进行了实证研究，并分析了差异的原因。杨红亮、史丹［6］对有关地区能源效率做了实证研究；李玮、赵国浩［7］构建了综合评价指标体系并比较了各行业对环境的影响；宋国君等［8］构建了能源效率评估指数体系并进行了实证分析；刘鹤等［9］基于环境效率评价提出了产业结构优化的思路；鲁雁［10］通过探究产业经济体系和环境之间的关系，分析了产业生态化的动力因子和经济特性；陆根尧等［11］对中国产业生态化水平进行了静态与动态分析；原毅军［13］利用随机前沿方法分别研究了技术进步、产业结构优化和政策管制对能源效率的短期和长期影响，得出结论认为只有技术进步对能源效率有长期作用。张淑英［15］研究了如何对区域工业生态效率进行评价及有哪些影响因素；罗能生等［16］通过实证分析探讨了城镇化进程对区域工业生态效率的关系。

学术界多角度地考察了经济发展的资源消耗和环境污染问题，研究主题包括能源利用效率、产业生态化水平、生态效率的实证分析等；运用的方法也多种多样，包括DEA数据包络分析、利用多元统计回归思想构建综合指标评价体系、因子分析、随机前沿分析和计量建模方法等。这些研究成果为该领域的深入探讨提供了坚实的基础。但有关生态效率的研究对象大都以区域为主，以行业为对象的研究文献较为少见。本文选取山东省34个工业行业对生态效率进行实证分析。主要从综合污染排放和节能潜力两个角度，分别通过构建污染排放强度综合评价指数、DEA测算行业节能潜力来分析生态效率。

二、山东省工业发展与污染物排放趋势分析

（一）工业经济发展状况

山东省作为中国东部沿海省份，是经济和人口大省，经济发展成就巨大。2007－2012年，山东省GDP总量和工业增加值持续高速增长，增速保持在10%－20%之间（图1），经济总量已位居全国前几位，但面临资源约束趋紧，环境保护严峻的局面，实现工业结构生态化转型的任务迫在眉睫。

图1 2007－2012年山东省经济总量增长与工业增加值增长情况

从图1可以看出，山东省工业结构重型化特征显著，经济增长对能源重化工行业比较依赖。自改革开放以来，山东省三次产业比例已经由1978年的33：53：14调整到了2012年的9：53：38，在这一时期，第二产业始终保持主导地位，近年来第二产业占GDP比重始终居高不下，一直处于50%以上。截至2012年末第二产业占GDP比重达到53%，高于全国平均水平6．5个百分点。从工业内部结构看，重工业所占比重已经从1978年的51．4%提升到了2012年的68．8%，工业结构表现出明显的重型化特征。见图2。

图2 1979－2012年山东省三次产业发展状况

（二）工业污染物排放趋势分析：低经济贡献率与高能耗高污染

工业结构偏重和其对能源重化工行业的依赖，这些都使山东省未来发展面临很大的生态环境压力。近几年，山东省规模以上工业企业每年都会新增几千家，截至2012年进入全国500强的企业数量达到46家，但是庞大的经济总量背后低产值高排放、高消耗的产业现象一直十分突出。在2012年电力、热力的生产和供应业，非金属矿物质业，石油加工、焦炼及核燃料加工业，黑色金属冶炼及压延加工业，化学原料及化学制品制造业这5个行业的工业SO2排放占了全部工业行业SO2排放的84%，然而它们的工业增加值占工业增加值的比重只有20．4%；其中最为突出的电力、热力的生产和供应业，SO2的贡献率高达57．8%，增加值贡献率却只有2．7%。而造纸及纸制品业、饮料制造业、化学原料及化学制品制造业、纺织业、农副食品加工业这5个行业的工业COD排放占了全部行业的COD排放的67．2%，然而它们的增加值占工业增加值的比例只有24．8%。其中最为突出的是造纸及纸制品业，COD贡献率高达30%，增加值贡献率却只不过区区2%。由此可见，山东省对GDP贡献大的行业对生态环境造成很大的压力，为此，务必要对各工业行业的污染排放情况进行综合评估，以为工业行业结构优化提供科学思路。

三、山东省工业生态效率评价

（一）研究方法

本文采用综合评价的方法，通过构建综合评价指标体系对每个行业的主要污染物排放强度（单位GDP的污染排放量：t／万元）进行量化分析，最终得出每个行业的污染排放强度综合评价指数。综合评价方法是指运用多个指标对多个参评单位进行评价的方法，称为多变量综合评价方法或简称综合评价方法。其基本思想是将多个指标转化为一个能够反映综合情况的指标来进行评价。得出的综合评价指数与环境污染强度成正比，即行业污染排放强度综合评价指数越大，表明对环境的压力越大；反之，对环境的压力越小。

此处我们首先将得到的各行业污染排放数值除以相应行业的工业增加值，这体现了基于投入产出思想的生态效率评价方法，即不能单纯依靠某行业污染物排放总量大就否定它，还要考察它所创造的经济总量。本文选取了各行业的工业废水排放量、石油类、化学需氧量、工业废气、工业烟尘、二氧化硫、工业固体废弃物、工业粉尘共8种污染排放强度的指标，首先按照最大最小值法对指标数据进行了标准化处理，主要是消除量纲；然后对指标平均赋权；最后将标准化后的指标与各指标权重一一对应相乘后再求和，最终得到各工业行业的污染排放强度综合评价指数。

（二）污染排放强度分析

根据2007－2012年《山东省统计年鉴》，对山东省34个工业行业主要污染物排放量相关统计数据进行计算，得到各行业污染排放强度，运用综合评价法获得2007－2012年山东省34个行业污染排放强度综合评价指数（见表1）。

表1 山东省工业行业污染排放强度综合评价指数

由表1可见，电力、热力的生产和供应、造纸及纸制品业、黑色金属矿采选业、石油和天然气开采业、煤炭开采和洗选业等工业行业的污染排放强度综合评价指数排在前几位，反映出这些行业给环境造成很大的压力。同时也显示了山东省经济主导产业的综合排污情况是比较高的，想要全面降低综合评价指数，未来要注重发挥高新技术产业的作用，同时不断提高服务业的水平，以迎合世界经济发展的总体趋势。

（三）工业生态效率评价

综合上面得到的污染排放强度综合评价指数和各工业行业增加值对GDP的贡献率，运用SPSS16．0进行K－means聚类分析，可以得到表2的聚类分析结果，结果分为三类，生态效率水平分别为高、中、低。通过聚类分析可以更清楚地看到各工业行业之间的差异，因此，未来应把生态效率类型为中、低的行业作为节能减排和发展低碳循环经济的重点。

表2 山东省工业生态效率评价

四、山东工业行业节能潜力的DEA分析

在前文已对污染排放强度作了综合评价的基础上，本部分将对各工业行业的节能潜力进行分析。这里主要运用DEA数据包络分析方法进行测算，基于技术效率无效的决策单元DMU可以通过松弛和径向调整到达生产前沿面，我们可以得到研究对象的节能潜力。DEA数据包络分析是一种利用线性规划技术来研究决策单元相对有效性的方法，运用这种方法无需提前设定生产函数的形式，可以避免由于函数形式设定不正确带来的结果不可靠性。它的基本原理是利用有效的决策单元构造出一条生产前沿面，技术效率有效的决策单元位于这条前沿上，而技术效率无效的决策单元位于生产前沿面的下方。决策单元离生产前沿面越远，表示技术效率越低。DEA理论告诉我们技术效率无效的决策单元存在投入冗余，即既定的产出可以通过更少的投入来实现。同时，技术效率无效的决策单元可以通过松弛和径向调整到达生产前沿面［17］。具体的松弛和径向调整可以通过DEAP软件测算得知，从而可以得到行业的节能潜力。

本研究将山东省34个工业行业看作DMU，相应的投入产出指标如下：

（1）产出，选取的山东省34个工业行业每年的工业增加值。

（2）能源投入，由于各行业能源消费结构差异较大，为便于研究，再次统一口径，采用标准煤消耗量。

（3）资本投入，借鉴其他一些文章的做法，此处采用的是各行业固定资产净值年均余额。

（4）劳动力投入，采用各行业年均从业人口数来衡量劳动力投入。

基于《山东省统计年鉴》中2007－2012年34类工业行业的产出投入数据，应用DEAP2．1软件，得到各工业行业的节能潜力变化趋势如下：

图3 山东省不同工业行业年均节能潜力（2007－2012）

从上图可以看出，化学原料及化学制品制造业的节能潜力最大，每年大约有800万吨标准煤的节能潜力；其他节能潜力较大的行业包括黑色金属冶炼及压延加业、非金属矿物制品业、石油加工、炼焦及核燃料加工业等行业。而家具制造业、烟草制造业、工艺品及其他制造业的节能潜力则较低，几乎为零。选取的34个工业行业每年整体大约有4000万吨的节能潜力，说明目前山东省工业经济发展存在严重的资源浪费现象。为此，要想节能减排，不仅要提高各工业行业的能源利用效率，还要合理控制工业的整体规模，及时淘汰高能耗、低产出的落后行业，优化工业结构。

五、山东省工业结构调整的对策建议

从2007－2012年山东省工业行业污染排放综合指数来看，其污染强度总体上是呈现下降趋势的。说明面对日益严峻的环保局势，不断强调环境规制确实提高了山东省工业结构的生态效率。

改革开放以来，伴随山东省经济的快速发展，第二产业已经长期在山东省国民经济总量中占据主导地位，山东的产业结构正处于“二、三、一”阶段。由于第二产业大部分都是高耗碳产业，这就使山东省产业发展给环境造成很大的压力。为实现产业结构从“二、三、一”到“三、二、一”的转变，不断提高第三产业在国民经济中的份额，现阶段应以以下几个方面为着力点。

首先，限制高污染行业的发展，逐步降低山东省经济发展对这些行业的依赖。以上分析可以看出目前工业尤其是制造业还存在很大的节能潜力，未来应限制制造业过度扩张，特别是污染排放综合评价指数较高的化学原料及化学制品制造业、金属冶炼及压延工业。

其次，大力发展低碳产业，逐渐使其成为山东省经济发展的支柱。2012年末山东省各工业行业的节能潜力大约在4000万吨标准煤，按照标准煤与二氧化碳换算系数，这大概会产生1．04亿吨二氧化碳，会给环境带来极大的不利影响。所以应重点发展低碳产业，这类行业对经济贡献率普遍较高，同时造成的环境负荷却较低。

再次，加大对高新技术行业的扶持力度。山东省高新技术产业发展一直比较迅速，但与广东、浙江等其他东部沿海省份相比，其对国民经济总量的促进作用明显偏弱一些。究其原因，主要是科技、人员、经费投入不足，因此，未来要加大对高新技术产业的投入，充分发挥其对经济的带动作用。

最后，完善法律制度，为强化产业发展的环境规制提供制度保证。我国已经针对节能减排、降低能耗出台了多部法律，但是由于其规定比较粗略，可操作性不强等原因，对于行业朝着生态化方向发展的约束效果并不显著。因此，要重视法律的导向作用，逐步建立起完善的、赏罚分明的，可执行力强的法律法规，从而引导工业结构向更加生态环保的方向调整。

［1］SCHALTEGGER S，STURM A．Okologische Rationalitat：Ansatzpunkte Zur Ausgestaltung Yon Okologieorienttierten Management Instrumenten［J］．Die Unternehmung，1990（4）：273－290．

［2］World Business Council for Sustainable Development．Measuring Eco－efficiency：A Guide to Reporting Company Performance［R］．WBCSD，2000．

［3］HUR T，KIM I，YAMAMOTO R．Measurement of Green Productivity and Its Improvement［J］．Journal of Cleaner Production，2004，12（7）：673－683．

［4］ZHANG B，BI J，FAN Z Y．Eco－efficiency Evaluation of Industrial System in China：A Data Envelopment Analysis Approach［J］．Ecological Economics，2008，68（1，2）：306－316．

［5］MARKANGYA A，GALINATO SP，STREIMIKIENE D．Energy Intensity in Transition Economies：Is There Convergence Towardsthe EU Average［J］．Energy Economics，2006，28（1）：121－145．

［6］杨红亮，史丹．能源研究方法和中国各地区能源效率的比较［J］．经济理论与经济管理，2008（3）：12－20．

［7］李玮，赵国浩．基于环境约束的工业行业结构优化研究［J］．中国人口·资源与环境，2010（12）：129－133．

［8］宋国君，傅毅明，马本，等．中国地区能源利用效率评估指数体系设计及实证探讨［J］．环境污染与防治，2010（10）：91－96．

［9］刘鹤，刘洋，许旭．基于环境效率评价的成渝经济区产业结构与布局优化［J］．长江流域资源与环境，2012（9）：1058－1066．

［10］鲁雁．产业生态化动因机制及其模型构建［J］．统计与决策，2011（4）：60－62．

［11］陆根尧，盛龙，唐辰华．中国产业生态化水平的静态与动态分析——基于省际数据的实证研究［J］．中国工业经济，2012（3）：147－159．

［12］MIELNIK，GOLDEMBERG J．Foreign Direct Investment and Decoupling Between Energy and Gross Domestic Product in Developing Countries［J］．Energy Policy，2002，30（2）：87－89．

［13］原毅军，郭丽丽，孙佳．结构、技术、管理与能源利用效率——基于2000～2010年中国省际面板数据的分析［J］．中国工业经济，2012（7）：18－30．

［14］SHIGM，BIJ，Wang JN．Chinese Region Industrial Energy Efficiency Evaluation Based on A DEA Model of Fixing Non－energy inputs［J］．Energy Policy，2010，38（10）：6172－6179．

［15］张淑英，李德山，刘媛媛．区域工业生态效率评价及其影响因素研究［J］．统计与决策，2013（3）：61－63．

［16］罗能生，李佳佳，罗富政．中国城镇化进程与区域生态效率关系的实证研究［J］．中国人口·资源与环境，2013（11）：53－60．

［17］魏权龄．数据包络分析［M］．北京：科学出版社，2004．

An Em pirical Study of Industrial Eco－efficiency Based on Environment Constraints——A Case Study of Shandong Province

LV Ming-yuan，AN Yuan-yuan
（School of Economics，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China）

An empirical study of Shandong industrial eco-efficiencywas conducted based on the data of34 Shandong industries from 2007 to 2012．The industries in Shandong Province，whose average annual energy-saving potential ismeasured through Data Envelopment Analysis，are divided into high，medium and low eco-efficiency types according to their pollution-discharging intensity evaluation indexes and GDP contribution rates．The results show that the energy-saving potential，with plenty of scope to improve in the future，differs greatly in different industries although the general industrial eco-efficiency level remains relatively low．Therefore，Shandong industries should focus on pertinently adjusting industrial structure and improving policy environment for further development．

Shandong Province；industrial eco-efficiency；pollution-discharging intensity；energy-saving potential

F269．27

A

1008－2670（2014）04－0043－07

（责任编辑 刘小平）

2014－01－10

国家社会科学基金项目“生态型产业结构评价体系构建与测度：对我国典型区域的实证分析”（13BJY007）。

吕明元，男，山东胶南人，经济学博士，天津商业大学经济学院教授，研究方向：区域经济与产业发展；安媛媛，女，山东潍坊人，天津商业大学经济学院硕士研究生，研究方向：区域经济与产业发展。