基于DEA的重庆市发展低碳经济效率研究

刘军跃,汪　乐,苏　莹,王海云

(重庆理工大学 管理学院，重庆　400054)



基于DEA的重庆市发展低碳经济效率研究

刘军跃,汪乐,苏莹,王海云

(重庆理工大学 管理学院，重庆400054)

摘要：重庆作为西南地区唯一的直辖市和国内首批“低碳试点城市”之一，面临着经济和低碳发展的双重压力，“低碳经济”成为重庆经济发展的战略选择。基于数据包络分析方法(DEA法)，从低碳经济投入产出视角构建评价指标体系，对重庆直辖以来的1997—2014年发展低碳经济的效率进行了评价。结果表明：直辖以来重庆低碳经济的发展呈现阶段性，整体水平有待提高，低碳经济发展过程中资源投入不合理，二氧化碳排放过多。从经济发展、能源消费、产业结构、政策效应、技术进步等视角分析了重庆在低碳经济发展不同阶段的具体原因，据此提出未来重庆发展低碳经济的对策建议，期望为政府相关部门提供参考。

关键词：低碳经济；效率；DEA模型；重庆

一、引言

进入21世纪，低碳经济已经成为各个国家的经济发展目标，中国近些年也开始了发展低碳经济的探索，2010年国家发改委出台《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，重庆入选首批“低碳试点城市”。重庆1997年直辖后受到国家政策的大力扶持，经济发展迅速，但是粗放式的经济发展模式使得能源消耗巨大，2014年重庆能源消耗总量达到7 693.96万吨标准煤，直辖以来年均增长率达到8.4%，巨大的能源消耗产生了大量的碳排放。如何处理好经济发展过程中“好”的产出GDP与“不好”的产出CO2的关系，实现重庆向低碳经济发展模式的转型，已经成为制约重庆经济发展的一大难题。因此，本文选择数据包络分析方法(DEA)对重庆直辖以来低碳经济发展效率进行评价，期望为重庆下一阶段发展低碳经济提供参考。

二、低碳经济的概念及评价

2009年中国在哥本哈根气候大会上做出发展低碳经济的承诺后，大批学者对低碳经济进行了深入研究。关于低碳经济的概念，郑佳佳认为低碳经济的内涵在于强调经济生产过程中尽可能减少向大气中排放的二氧化碳[1]。陈跃等认为低碳经济是兼顾经济发展和资源、环境承载能力的可持续发展模式，要做到经济发展与节能减排相统一[2]。贾林娟认为低碳经济是以低消耗、低排放、低污染、高附加值为特征的经济发展模式[3]。虽然学者们界定低碳经济概念的角度不同，但是“低能耗、低排放”和“高经济产出”作为低碳经济的基本特征是学者们的共识。

由于中国尚未公布官方的低碳经济评价标准，因此国内对于低碳经济评价的研究尚处于探索阶段。唐笑飞等运用层次分析法和K均值聚类方法构建了我国省域低碳经济评价的指标体系，并对中国大陆30个省市进行了评价，结果表明我国目前经济发展处于相对高碳阶段[4]。许烜等通过构建城市低碳竞争力评价指标体系，并利用熵值法对2013年中国4个直辖市低碳竞争力进行了评价，结果表明重庆在4个直辖市中低碳竞争力最低[5]。袁晓玲等从低碳排放和能力发展两个层面，构建了中国区域低碳经济评价指标体系，并利用TOPSIS对我国29个省份和东、中、西部三大区域进行了评价，研究表明省级间及三大区域差异显著，东部地区低碳经济发展水平远高于中西部地区[6]。近年来开始有学者利用数据包络分析方法(DEA)对低碳经济进行评价，黄宗盛等将DEA方法与粗糙集理论相结合构建了低碳经济评价模型，并利用我国30个省区的数据进行了验证[7]。杨颖基于DEA方法评价了四川省2005—2010年发展低碳经济的效率，结果表明四川省“十一五”以来低碳经济发展效率不高[8]。总的来说，目前国内对于低碳经济评价的研究才刚刚起步，评价指标体系的构建大多采用主观性较强的参数方法，且评价体系大多比较宏观。而DEA模型的优点，在于无需考虑投入和产出指标的具体差异，使用原始数据避免了人为赋值指标权重对评价客观性的影响，但现有研究中运用DEA方法对低碳经济进行评价的文献较少，研究对象缺乏代表性，且未能结合评价结果进行有针对性的原因分析。因此，本文运用DEA模型对重庆发展低碳经济进行评价，并结合不同阶段的发展特点，基于投入-产出视角从具体指标上进行原因分析，据此为下一阶段重庆发展低碳经济提供参考。

三、研究方法和模型建立

数据包络分析方法(Data Envelopment Analysis)即DEA模型，最早是由Charnes和Cooper等人创建并发展起来的一种针对多投入和多产出效率的评价方法，它是以“相对有效性”的概念为基础运用线性规划的数学理论评价决策单元(DMU)的一种系统分析方法[9]。DEA模型中最具有代表性的两个模型是CCR模型和BCC模型，CCR和BCC模型根据导向不同又可分为投入导向和产出导向两个维度来衡量[10]，本文选择投入导向的CCR模型和BCC模型建立评价模型。

(一)CCR模型

对该分式进行Charnes-Cooper变换，根据对偶规划理论并引入松弛变量s+和剩余变量s-可将其转化为线性规划问题。

在本文的低碳经济评价系统中，投入导向的CCR模型用于评价发展低碳经济的综合技术效率(Technical Efficiency,TE)，若θ=1且s+=s-=0，表明评价单元综合技术效率有效，说明决策单元的低碳经济发展中投入资源的配置能力、资源使用效率均达到了最优；若评价单元θ<1，表明评价单元综合技术效率无效，说明评价单元需要在现有产出下减少系统中的投入和二氧化碳的排放，θ越接近于1，表明低碳经济系统投入产出配置越合理[8]。

(二)BCC模型

在本文的低碳经济评价系统中，投入导向型的BCC模型用于评价低碳经济的纯技术效率(Pure Technical Efficiency,PTE)，θ=1，表明评价单元技术有效，若θ<1，表明评价单元技术无效，说明低碳经济系统中资源使用效率存在欠缺。同时，根据SE=TE/PTE可以求出低碳经济系统的规模效率(Scale Efficiency,SE)，其中SE=1表明规模效率有效，SE<1表明规模效率无效，即现有的生产规模不是最优的生产规模，应当增加或减少生产规模以达到最优[8，12]。

(三)低碳经济评价指标体系的构建

1.体系构建的原则

(1)科学性原则。指标体系的构建既要能够科学、客观地反映出低碳经济的真正内涵，也要能够考虑到当前中国低碳发展的特征以及重庆低碳经济发展的阶段性特色。

(2)系统性原则。由于低碳经济是一个涉及多因素的复合系统，要求把重庆当作一个复杂系统来看，因此指标的构建应该全面、完整地反映出低碳经济的内容，但也要避免过于复杂。

(3)可操作性原则。在准确反映低碳经济内涵的基础上，应尽可能选取易于调查和收集数据的指标，具有可操作和指导性的指标，尤其是当前发展需要关注的主要指标。

2.指标体系的构建

表1　低碳经济评价指标体系

(1)投入指标

低碳政策。低碳政策反映了政府发展低碳经济过程中基于政策层面的投入，环境保护投资和绿地覆盖面积能够有效反映一个地区政府或企业在低碳发展政策层面的资本投入。环境保护投资能够有效消除经济发展带来的负面影响，影响碳排放水平。碳汇是指森林绿地吸收二氧化碳的能力，绿地面积能够直接增加碳汇，消除环境污染。

能源投入。经济发展中的负效应主要指能源消费所产生的二氧化碳排放，同时，煤炭作为一次消费能源中的非清洁能源，煤炭消费过程中所产生的二氧化碳最高，因此煤炭消费占比能够反映能源消费的结构，对低碳经济发展有着重要影响。

产业结构。产业结构的优化代表了一个城市的低碳转型，合理的产业结构对于低碳经济发展有着重要影响。第二产业对低碳经济发展有着重要影响，一方面第二产业对于经济增长有着巨大的拉动作用，另一方面第二产业也是能源消耗和二氧化碳排放量最大的产业，因此选取第二产业产值比重作为代表产业结构的投入指标。

(2)产出指标

经济发展过程中，除了经济发展带来的期望产出外，还会产生非期望产出。低碳经济是一个包含了期望产出和非期望产出的综合体系，其中，低碳经济发展中的期望产出主要是GDP的增长，而非期望产出主要是经济发展所产生的二氧化碳排放，因此本文选取GDP和CO2排放量作为衡量低碳经济产出的指标。

四、实证分析

(一)数据来源及处理

本文选取重庆直辖后的1997—2014年作为样本区间，样本总计18个，投入产出指标数共7个，投入指标数+产出指标数<样本总数/2满足DEA分析要求。环境保护投资、绿地面积、能源消费总量、煤炭消费占能源消费总量的比例、第二产业占国内生产总值的比重、GDP等样本数据可直接从《中国能源统计年鉴》和《重庆统计年鉴》中获得。为了客观反映环境保护投资和GDP指标，消除物价变动的影响，本文对统计年鉴中公布的GDP指数和CPI指数进行转换，以1997年为基期，对环境保护投资和GDP指标进行了价格平减，得到了以1997年为基期的环境保护投资和GDP。

关于二氧化碳排放量，我国目前并没有直接机构进行检测，本文根据政府间气候变化委员会(IPCC)编写的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》提供的方法[13]，以煤炭、原油、天然气3种一次能源为基准计算重庆碳排放量，计算公式如下：

其中，C代表碳排放总量，Ci代表第i种能源消费产生的碳排放量，Ei代表第i种能源的消费量，λi代表第i种能源的碳排放系数，其中碳排放系数本文采用国家发展和改革委员会能源研究所给出的各种能源的碳排放系数[14]，具体见表2。

表2　各种能源碳排放系数

根据上述公式可以计算出重庆市1997—2014年二氧化碳排放量，由于二氧化碳排放量属于成本型负向指标，将其按照取倒数的方法进行转换。

(二)DEA分析

根据上述所建模型，利用DEASLOVERPRO4.0软件对模型进行求解，具体结果见表3。

(三)投影分析

投影分析是对低碳经济系统中投入和产出在生产前沿面上的投影，即投入冗余和产出不足进行优化，达到增加经济产出、减少二氧化碳排放和投入要素的目的。结合DEA分析结果，可以得到1997—2014年重庆低碳经济效率评价DEA无效年份的优化方案，通过对非DEA有效的年份进行优化，使其达到DEA有效，见表4。

表3　1997—2014年重庆低碳经济DEA效率评价结果

表4　1997—2014重庆低碳经济发展投入产出生产前沿面“投影分析”

五、结果与讨论

(一)评价结果

1.重庆低碳经济效率有待进一步提高。直辖18年来有13个年份DEA无效，只有5个年份DEA有效，在非DEA有效的年份中，9个年份纯技术效率无效，13个年份规模效率无效。

2.重庆低碳经济的发展呈阶段性，近年来发展逐渐趋好。总体来说可分为3个阶段，1997—2001年由于经济总体水平不高而呈现“得分良好”阶段，2002—2008年为波动下降阶段以及2009—2014年为稳定上升阶段。

3.资源投入配置不合理，二氧化碳排放过多。投入方面，非DEA有效的年份均存在着投入冗余，能源消费总量、第二产业占比、煤炭消费占比在投入冗余中总比重最大，可以看出在现有的GDP产出下，应当调整第二产业的比重，同时减少能源消费的总量以及煤炭消费的比重。环境保护投资和绿地覆盖面积存在冗余表明在现有的投入下应该减少更多的CO2排放量，因此要合理规划这方面的投入。而在产出方面,GDP总量均不存在投入不足，而CO2排放量的倒数存在产出不足的年份较多，表明在现有的GDP水平下，伴随期望产出而产生的非期望产出CO2排放量过多，应当采取措施减少CO2的排放量。

(二)讨论

根据表3和表4的结果，可以得到重庆低碳经济发展效率的变化趋势如图1所示。

图1　1997—2014年重庆低碳经济发展效率变动趋势

1.“得分良好”阶段： 1997—2001年

在这个阶段中，重庆低碳经济发展综合技术效率平均得分为0.998，5个年份中共有3个年份达到DEA有效，DEA无效的年份均为规模效率无效。在还没有提出低碳经济及节能减排等概念的情形下，评价结果较好是由于该阶段重庆整体经济水平较差，投入要素较少而表现出的“得分良好”。

这个阶段重庆老工业基地受国企改革“抓大放小”的影响,第二产业产值的比重和工业产值的比重、GDP增长率均呈现总体下降趋势，而能源消费在这个阶段虽然略有上升但是消费总量不高，同时可以发现由于得天独厚的使用天然气地理优势，重庆在这一阶段能源消费中天然气平均消费占比达到了13.3%，高于2002—2014年的平均值9.9%，天然气等清洁能源的消费比重高也有效地促进了该阶段重庆低碳经济的发展。

2.波动下降阶段：2002—2008年

这个阶段中，重庆低碳经济发展综合技术效率平均得分为0.934，7个年份DEA综合效率均无效，规模效率也均无效，纯技术效率5个年份无效，且综合技术效率、纯技术效率、规模效率得分均呈现逐年下降的趋势。这个阶段是重庆经济腾飞的阶段，但也是重庆低碳经济发展的低谷期。

重庆直辖和西部大开发战略等政策效应的滞后性在这个阶段开始得到体现，同时这一阶段重庆开始实施建设都市经济发达区、渝西经济走廊、三峡库区生态经济区的三大特色经济区的战略开始实施，使得这一阶段重庆年均经济增长率达到13.2%且逐年上升。但是在投影分析中也可以看出这一阶段是所有阶段中投入冗余和产出不足最多的阶段，在节能减排等概念还未提出的情况下，粗放式的经济发展模式特征明显，导致低碳经济发展效率不高。

2002—2008年是重庆特色工业园区从建立到发展壮大的阶段，GDP中工业产值的比重由2002年的35.3%上升到2008年的45%且呈逐年上升趋势，而第三产业产值比重在6个年份中有4个年份出现负增长，由2002年的42.9%下降到了2008年的37.3%,相对应地这个阶段能源消费总量和CO2排放量年均增长率分别为12.7%和13.4%。在投影分析中，CO2排放量的冗余主要集中在这个阶段，而CO2排放增长更快的原因是由于工业发展中煤炭消费比重更大，产业结构不合理影响了重庆低碳经济的发展。

3.稳定上升阶段:2009—2014年

这一阶段，重庆经济进一步高速发展，同时低碳经济发展效率也在稳定上升，DEA综合技术效率平均得分为0.979,虽然在5个年份中有4个年份DEA无效，但由2009年的低谷开始呈上升趋势，并最终在2013年达到了综合效率、纯技术效率和规模效率均为最优的状态。

2009年中国在哥本哈根大会上的承诺拉开了中国碳减排的序幕，作为直辖市以及老工业基地之一的重庆成为了碳减排的重点区域，2010年重庆被选为中国首批“低碳试点城市”，并出台《重庆“十二五”控制温室气体和低碳试点工作方案》，这一系列政策方案加快了重庆低碳经济建设的进程。2013年重庆提出“渝东北生态涵养发展区” 和“渝东南生态保护发展区”等功能区的划分，直接促使2013年重庆发展低碳经济的效率均达到最优。在这一阶段，重庆在GDP年均增长率14.2%的前提下实现了对碳排放年均增长3.7%的控制，使得重庆低碳经济效率有效提高,尤其是2014年碳排放实现了18.4%的负增长。

同时，新一轮的产业转移在这一阶段开始加速，2009年开始重庆生产性服务业等第三产业得到了快速发展，第三产业占国内生产总值的比重由2009年的36.4%上升到2014年的47%，与之对应的第二产业占比则由2009年的55%下降到2014年的45.8%。同时，在新一轮的产业转移中，重庆作为承接东部沿海产业转移的重要城市在这次产业转移中承接的主要是制造业和电子信息业等低能耗的第二产业，产业结构的优化使得能源消耗逐年下降，煤炭消费占比在这5个年份中均呈现负增长的趋势，极大地促进了低碳经济的发展。

六、政策建议

通过上述分析不难看出，重庆市低碳经济发展虽然经历不同阶段，但是经济发展、能源消费、产业结构、政策效应、技术进步等对重庆市低碳经济发展具有重要影响，因此本文主要从这几个方面提出未来低碳经济发展的政策建议。

(一)优化能源消费结构，提高能源使用效率

重庆直辖以来一次能源消费结构中，煤炭消费平均占比达到68%，在DEA无效的年份中，煤炭消费占比均存在冗余，平均冗余度达到9.1%,已经成为制约重庆发展低碳经济的桎梏。未来，重庆应该加大天然气、核电等清洁能源的消费比重，充分利用长江上游水资源及三峡库区的水电资源，同时积极推广生物质能、太阳能、风能等新能源的使用。

重庆最近几年处于高速发展之中，根据钱纳斯的工业化发展理论，重庆目前正处于工业化中后期并初步向发达阶段转变[15]。欧美各国在此阶段的历史经验表明，高能源消耗是该阶段主要特征之一，而在DEA评价结果17个无效的年份中有9个年份存在纯技术效率无效，且这些年份均存在能源投入冗余。因此，在现阶段高能源消耗的前提下，加快技术研发、提高能源使用效率应该是未来重庆发展低碳经济的重点。

(二)优化产业结构，加快产业升级

重庆作为八大老工业基地之一，工业基础良好，1997—2014年第二产业产值对GDP的平均贡献率达到了51.5%，极大地促进了重庆的经济发展，但是第二产业主要是高能耗产业，因此碳减排压力也主要集中在第二产业。在投影分析中，第二产业产值占比冗余高达11.7%，表明产业结构不合理影响了重庆市低碳经济的发展，重庆未来应该加快承接产业转移，大力发展生产性制造业、电子信息业等低能耗的第二产业，加快生产性服务业等产业链价值高的第三产业发展，促进生产性服务业与制造业的融合，合理优化产业结构，在保证经济发展的前提下，实现低碳发展的双赢局面。

(三)倡导低碳生活，加强政策监管

从城镇化进程分析,基于“诺瑟母曲线”理论，目前重庆正处于该曲线的加速阶段(即城镇化率30%～70%阶段)[16]，该阶段城镇人口快速增加、城镇规模扩张，加快了城镇能源消费量增长。因此，重庆应当加强政策宣传，倡导低碳生活，促进民众在生活中养成绿色消费习惯，如尽量使用公共交通工具、减少私家车的使用等，从生活细节入手构建低碳社会。同时，政府应加强政策监管，对能耗和碳排放超标的企业给予惩罚，对低能耗、技术创新企业、绿色环保企业给予政策优惠，严格高能耗产业的审批管理程序，加快低碳经济的发展。

参考文献：

[1]郑佳佳.低碳经济视角下中国发展模式转型研究[J].经济问题,2013(2)：26-30.

[2]陈跃，王文涛，范英.区域低碳经济发展评价研究综述[J].中国人口·资源与环境，2013，23(4)：124-130.

[3]贾林娟.低碳经济发展影响因素及路径设计[J].科技进步与对策，2014，31(3)：26-29.

[4]唐笑飞，鲁春霞，安凯.中国省域尺度低碳经济发展综合水平评价[J].资源科学，2011，33(4)：612-619.

[5]许烜，刘纯阳.城市低碳竞争力评价指标体系的构建及实证[J].统计与决策，2014(21):60-61.

[6]袁晓玲，雷厉，仲云云.低碳经济评价指标体系构建及实证分析[J].城市问题，2013(1):56-61.

[7]黄宗盛，刘盾，胡培.基于粗糙集和DEA方法的低碳经济评价模型[J].软科学，2014，28(3):16-20.

[8]杨颖.四川省低碳经济发展效率评价[J].中国人口·资源与环境，2012，22(6):52-56.

[9]CHARNESA，COOPERWW，RHODESE.Measuringtheefficiencyofdecisionmakingunits[J].Europeanjournalofoperationalresearch，1978，2(1):429-444.

[10]游和远，吴次芳.土地利用的碳排放效率及其低碳优化——基于能源消耗的视角[J].自然资源学报，2010(11):1875-1886.

[11]BANKERRD，CHARNESA，COOPERWW.Somemodelforestimatingtechnicalandscaleinefficienciesindataenvelopmentanalysis[J].Managementscience,1984,30(9):1078-1092.

[12]周燕萍，徐长乐，秦可德.基于DEA的上海高技术产业结构优化研究[J].科技管理研究，2014，34(4):120-124.

[13]程豪.碳排放怎么算——《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[J].中国统计，2014(11):28-30.

[14]徐国泉，刘则渊，姜照华.中国碳排放的因素分解模型及实证分析：1995—2004[J].中国人口·资源与环境，2006，16(6)：158-161.

[15]伦丹，张军以，张婕，等.基于低碳经济的碳排放与经济发展研究——以重庆市为例[J].重庆师范大学学报(自然科学版)，2011，28(4):26-31.

[16]余贵玲.低碳经济视角下欠发达地区现代服务业发展策略——重庆例证[J].探索，2013(5)：101-105.

(责任编辑魏艳君)

收稿日期：2015-10-20

作者简介：刘军跃(1970—)，女，江苏南京人，教授，博士，研究方向：工商管理。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(s).2016.07.007

中图分类号：F205

文献标识码：A

文章编号：1674-8425(2016)07-0044-08

Research on the Efficiency of Chongqing Low-Carbon Economy Based on DEA

LIU Jun-yue，WANG Le，SU Ying，WANG Hai-Yun

(College of Management, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

Abstract:Chongqing is the only municipality in the southwestern region of China and the first batch of “low-carbon city” pilot, facing the dual pressures of the economy and low-carbon development. “Low carbon economy” has become one of the main strategies of Chongqing’s development. By using data envelopment analysis (DEA) methods, the paper constructs a evaluation index system from low-carbon economy input-output perspective to evaluate the efficiency of low carbon economy in Chongqing from1997—2014. The results show that Chongqing low-carbon economy experienced a periodic development but the overall level remained to be improved. In addition, the investment in resources is unreasonable in the process of low carbon economy development and carbon dioxide emissions are excessive. From the perspective of economical development, energy consumption, industrial structure, the political effects and technical progress, the paper analyzes the specific reasons for the development of low carbon economy in the different stages to makes suggestions and provide scientific references for the relevant government departments about the future low-carbon economy development in Chongqing.

Key words:low-carbon economy; efficiency; DEA model; Chongqing

引用格式：刘军跃,汪乐,苏莹,等.基于DEA的重庆市发展低碳经济效率研究[J].重庆理工大学学报(社会科学)，2016(7):44-51.

Citation format：LIU Jun-yue，WANG Le，SU Ying，et al.Research on the Efficiency of Chongqing Low-Carbon Economy Based on DEA[J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science)，2016(7):44-51.