基于DEA的京津冀区域协同发展动态效度评价

冯怡康，王雅洁

(河北工业大学 经济管理学院，天津 300401)

基于DEA的京津冀区域协同发展动态效度评价

冯怡康，王雅洁

(河北工业大学 经济管理学院，天津 300401)

采用数据包络分析(DEA)模型测度京津冀协同发展的动态效度，并分析导致三地协同度差异的原因。研究结果表明，京津冀地区协同发展效度并没有达到最优，但协同度总体效率越来越好；北京、天津的协同度大于河北；京津冀三地的投入要素使得产出最大化，但投入与产出比例没有达到最优。最后，依据京津冀协同效度和发展定位提出了相应的对策建议。

京津冀协同发展；数据包络分析(DEA)；动态效度评价

一、引 言

《京津冀协同发展规划纲要》的出台标志着三地协同发展进入到实质阶段，困扰多年的京津冀发展不平衡问题有望得到实质性解决。京津冀协同发展中存在着诸多问题，厘清京津冀协同发展历程可以更好地探究这些问题的本质原因，像发展历程及制约因素[1]、京津冀协同发展的三大时空演化阶段[2]等问题已引起学者们的关注。然而，京津冀协同度的发展动态以及导致发展不平衡的原因相对研究较少，特别是缺少这方面的定量研究。

协同是一个系统性概念，为此，学者们多从多个子系统或纬度测度区域协同度。Sarum应用动态仿真模型，研究了资源、经济、环境、技术进步之间的关系[3]。叶民强、张世英研究了区域经济、社会、资源与环境系统协调发展问题[4]。洪开荣通过结合中部地区实际情况，构建中部地区资源—环境—经济—社会协调发展状况评价指标体系，引入系统协调发展度模型，定量测算了中部地区的协调发展度[5]。王柯敬利用系统论的方法，运用主成分分析法和模糊数学隶属函数，对中国资源—环境—经济复合系统的综合发展及协调状况进行实证研究[6]。在测度方法上，主要有主成分分析法[7]、数据包络分析(DEA)[8-9]、灰色关联度[10]、因子分析法[11]等。

本文从经济、资源和环境三个方面测度京津冀协同发展。研究方法上，则采用DEA方法，该方法可以用来度量区域产出中的投入产出比，能够反映出经济发展中资源消耗和环境污染情况，有效监测区域的协同发展。

二、DEA评价模型与指标数据选择

(一)DEA模型

DEA方法由Charnes, Cooper, Rhode于1978年提出，旨在评价“多投入多产出”模式下决策单元(DMU)的相对有效。根据规模报酬的变化情况，DEA模型都有基于投入(input-oriented)和产出(output-oriented))2种方向。DEA模型众多，其中CCR和BCC模型较为常用，BCC模型将CCR模型得出的综合技术效率(TE)进一步分解为纯技术效率(PTE)和规模效率(SE)，并且综合技术效率等于纯技术效率与规模效率的乘积[12]。

1．CCR模型。设有n个决策单元(DMU),每个决策单元都有m种输入和s种输出，分别记第j个决策单元的输入和输出为：

Xj=(x1j，x2j，…，xmj)

Yj= (y1j,y2j, …，ysj)

其中xij>0，yrj>0 (i=1,2,…,m;r=1,2,…,n)

CCR模型的线性规划为：

Θ=Minθ

λj≥0,j=1,2,L,n

s-≥0,s+≥0

2．BCC模型。BCC模型的线性规划为：

Θ=Minθ

s-≥0,s+≥0

式中:θ为决策单元的有效值，λ为决策单元的规模收益，n为决策单元数，s-和s+为松弛变量。假设模型的最优解为：θ*,s-*,s+*,λ*，则其经济意义如下。

(1) 当θ*=1,s-*=s+*=0时，称该DMU为DEA有效，决策单元同时为技术有效和规模有效，反映了该地区的资源配置效率达到了最佳状态。

(2) 当θ*=1,s-*、s+*不全为0时，称该DMU为弱DEA有效，技术效率和规模效率程度较高，但仍需要进行调整。

(3) 当θ*<1,s-*≠0、s+*≠0时，称该DMU为DEA总体无效，技术效率和规模效率都没有达到最优，反映了该地区的资源配置效率较差。

若将投入产出结构合理的情况下单位产出的平均投入定义为xN，实际投入定义为xA，单位产出理想的最小投入定义为xB，则综合技术效率(TE)、纯技术效率(PTE)以及规模效率(SE)分别可以表示为:

综合技术效率是对决策单元的资源配置能力、资源使用效率等多方面能力的综合衡量与评价；纯技术效率是指投入能否有效运用使产出最大化或投入最小化；规模效率则代表产出与投入的比例是否适当，该值越高代表规模比例越适合，生产力也越强[12]。

(二)指标数据选择

本文将资源消耗与环境污染等作为投入指标，而将经济价值作为产出指标，构建了资源、环境、经济协同发展效率评价指标体系(表1)。

表1 京津冀协同发展测度指标体系

投入指标主要为资源消耗和环境污染，包括资金投入、能源消耗、水资源消耗、工业“三废”排放，具体内容为：社会固定资产投资、环境污染治理投资、能源消耗总量、用水总量、废水排放量、废气排放量、固体废物排放量，共7个指标内容。产出指标主要指经济收益，用GDP总量衡量。

本文将北京、天津、河北、京津冀整体作为协调发展决策单元(DMU)，时间跨度为2004—2013年。所有原始数据来源于《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》以及国家统计局官网。

运用DEA模型对决策单元的评价指数虽与输入、输出量的量纲无关，但由于不同指标数量差过大极易造成运算偏差，因此对各指标数值进行标准化处理[13]。对于每一年，令i代表某个地区，i=1,2,3,4。j代表某项指标内容，j=1,2,3，…8。PVij代表第i个地区，第j项指标内容的统计值。PVSij代表统计值标准化后的结果。具体计算公式如下。

(1)对于逆指标：废水、废气、固体废物的排放量，采用的算法为：

i=1,2,3,4j=1,2,3，…8

(2)对于其他指标，采用的算法为：

i=1,2,3,4j=1,2,3，…8

三、实证分析

(一)实证测度

本文运用DEA中的CCR和BCC模型及其公式，利用DEAP 2.1软件，对北京、天津、河北、京津冀整体自2004—2013年的10年投入、产出指标数据进行处理，得到其综合效率、技术效率和规模效率(表2)。

表2 京津冀协同发展DEA测度结果

注：综合效率=技术效率*规模效率。

(二)结果分析

1. 京津冀整体协同度动态评价。从京津冀协同度测度结果来看，京津冀综合效率小于1，说明其资源配置效率较差，资源、环境、经济协同发展并没有达到有效性，但呈现出良好的发展态势，符合协同发展的规律。自2011年后，京津冀整体的综合效率超过0.9，且持续增长，综合效率增长的背后是国家政策与市场共同作用的结果。2011年后京津冀协同发展进入加速阶段，并且随着京津冀地区环境问题日益严重，雾霾现象屡屡发生，京津冀地区越来越重视资源、环境、经济协同发展的问题，三地政府加强合作，建立大气污染联防联控机制，减少化石能源的消耗，控制和减少废水、废气、废物的排放，投入环境治理资金，改善大气环境，使得京津冀地区的资源、环境、经济协同发展的综合效率不断提高。从京津冀技术效率和规模效率得分来看，京津冀经济发展得益于丰富的资源，但也消耗了过度资源，破坏了区域生态环境，制约了京津冀协同发展水平。

2. 京津冀各地区协同度动态评价。北京、天津、河北多数年份综合效率小于1，说明其资源、环境、经济协同发展度未达到有效性，但有效性在逐年提高。2004—2013年，京津冀三地协同度北京、天津相差不多，而河北差距较大，说明京津资源、环境、经济协同发展效度优于河北。这与三地产业结构差异性有关，北京主要以第三产业为主，第二产业所占比重不足30%，并以高科技产业为主，资源消耗较少，对环境破坏性也较小；天津虽以第二产业为主，但高技术产业所占比重越来越多，重点发展高端制造业，对资源依赖性较低；河北则仍以传统产业为主，特别是钢铁、煤炭、化工等高耗能产业所占比重较大，污染较严重。京津产业发展具有多样性，由于不完全依赖资源，其协同度发展效率要好于过分依赖于资源消耗的河北，但三个地区的资源、环境消耗比对经济发展的贡献仍未达到最优。

2008年，北京、天津、河北综合效率显著增大，较之前的年份、下一年达到局部高点，随后下降。这主要是因为2008年恰逢北京奥运会，国家增加环境治理投资，大力控制和减少能源消耗总量，控制废水、废气、废物的排放，不仅是空气质量得以改善，经济也稳步向前发展，由此使得2008年的京津冀综合效率达到局部最高。2011年，河北综合效率为0.885，为历史最高，这是因为河北2011年的环境治理投资从370亿元急增到623亿元，产业结构逐步调整，从而达到了综合效率的历史最高水平。2013年，北京、天津综合效率等于1，说明其DEA有效，同时为技术有效和规模有效，反映了该地区的资源、环境、经济协同发展效率达到了最佳状态。可见，环境、资源对一个地区发展的重要性，如果经济发展过度消耗资源、破坏环境，那么资源配置效率是较低的，将制约经济的进一步发展。

四、 结论与建议

(一)研究结论

从整体看，2004—2013年，京津冀地区协同发展效度并没有达到有效，即资源、环境、经济协同发展效果并非最佳，但协同度总体效率越来越好，这得益于经济发展中对环保问题的重视。分地区来看，北京和天津的综合效率大于河北，说明京津协同发展程度要高于河北；京津冀三地协同度均呈上升趋势，2013年京津两地协同度达到最优。京津冀三地均是现有投入要素使得产出最大化，而投入与产出比例没有达到最优。

(二)对策建议

区域协同发展重在内涵式发展，即以较小的资源投入获得较大的经济效益，并不给当地环境带来过重负担，实现可持续发展。京津冀整体协同度未达到最佳，须改进当前的经济发展模式，但三地协同度不一，也应重视差异化发展。

1.加强区域协作，推进协同发展。京津两地的优势在于知识和技术资源丰富，高校、科研院所、高新技术企业多，劣势在于发展空间小、自然资源少；而河北省幅员辽阔、自然资源丰富，但科技资源不足。因此，京津冀三地应加强区域协作，提升整体区域协同发展程度。京津可将资源消耗较大的制造企业转移到河北，但对资源消耗大、污染严重的企业要进行淘汰、改造、提升，不能走资源消耗的老路，更不能以牺牲河北的资源和环境为代价。河北要加强与京津企业、高校和科研院所的合作，借助京津优势资源改进生产技术，提升创新能力，减少对资源和环境的依赖性。

2.减少资源消耗，改善生态环境。建立京津冀协同发展信息交流平台和运行体制机制，共同建立有关生态补偿机制和排污权交易等制度。减少能源结构中传统能源比重，加大清洁能源的比重，增强太阳能、风能等现代能源的普及性。同时，加大环境治理力度，整治污染企业，建立严格的环境检测、监督制度，采用科学的方法治理环境问题，实现经济的可持续发展。

3.调整产业结构，优化资源配置。提升产业创新能力，改造传统产业，发展高技术产业，依据《京津冀协同发展规划纲要》的三地定位，三地产业结构调整有所差异。

北京作为首都，应为协同发展作出表率作用。按照四个中心的城市定位，大力扶植和发展新型、高端产业，将不符合城市定位的产业转移到津冀地区，以缓解北京资源紧张、环境污染、交通拥挤的“大城市病”问题，注重在利用资源发展经济的同时保护环境，积极发展低碳经济和循环经济。

天津作为京津冀协同发展中的关键一环，应进一步改善产业结构，减少传统产业所占比重，增加高技术产业所占比重，重点发展高端制造业，打造全国先进制造研发基地。利用其科技资源做大做强先进制造业，重点发展汽车、航天、机器人、绿色能源、新材料、高端智能装备等现代制造业。

河北省作为京津冀中重要的一员，其资源、环境、经济的协同发展水平较低，亟须进行能源结构调整，改变传统依赖于煤石油等能源现状，加大清洁能源在能源结构中的比重。为承接来自京津地区的产业转移，必须加快对传统支柱产业的更新改造与技术提升，同时加大对环保产业、高新技术产业的投资。与此同时，加大环境治理力度，联手京津共同治理大气污染。

[1]张可云,蔡之兵.京津冀协同发展历程、制约因素及未来方向[J].河北学刊，2014(6):101-105.

[2]孙久文,原倩.京津冀协同发展战略的比较和演进重点[J].经济社会体制比较,2014(5):1-11.

[3]SARUM G B. Global Modeling Project[J]. Department of the Environment, 1977(2): 230.

[4]叶民强，张世英．区域经济、社会、资源与环境系统协调发展衡量研究[J].数量经济技术经济研究，2001(8)：55-58．

[5]洪开荣.中部地区资源—环境—经济—社会协调发展的定量评价与比较分析[J].经济地理，2013(12)：16-23.

[6]王柯敬.中国资源—环境—经济复合系统发展及协调状况研究:2000—2012[J].中央财经大学学报，2014(6):74-82.

[7]江永红.安徽省资源、环境与经济协调发展综合评价[J].农业技术经济，2012(7):94-102.

[8]穆东,杜志平.资源型区域协同发展评价研究[J].中国软科学,2005(5):106-113.

[9]柯健，李超．基于DEA聚类分析的中国各地区资源、环境与经济协调发展研究[J].中国软科学，2005(2)：144-148．

[10]李海东,王帅,刘阳.基于灰色关联理论和距离协同模型的区域协同发展评价方法及实证[J].系统工程理论与实践,2014(7):1749-1755.

[11]冯旭芳，刘敏．区域发展差异测度及协调对策——以山西为例[J]．经济问题，2007(3)：124-126．

[12]尹怡诚.基于DEA的中国工业污染治理效率[J].环境工程学报，2015(6):3063-3068.

[13]徐婕.我国各省区经济增长质量相对有效性评价[J].生产力研究，2008(7):92-94.

【责任编辑 郭 玲】

The Dynamic Validity Evaluation of Cooperative Development in Beijing-Tianjin-Hebei Based on DEA

FENG Yi-kang, WANG Ya-jie

(School of Economics and Management, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Data Envelopment Analysis (DEA) is used in the paper to measure the validity of cooperative development in Beijing-Tianjin-Hebei and analyzes the reasons for the differences in the three areas. The research indicates the validity of cooperative development in Beijing-Tianjin-Hebei has not been achieved optimally, but overall efficiency of cooperative degree has been better and better. Cooperative degree between Beijing and Tianjin is greater than Hebei Province. Factor inputs from Beijing-Tianjin-Hebei contribute to maximum output but input and output ratio has not been achieved optimally. At last, based on the validity and orientation of cooperative development in Beijing-Tianjin-Hebei, the paper proposes corresponding suggestions.

the cooperative development in Beijing-Tianjin-Hebei; DEA; the validity evaluation

2016-01-25

河北省软科学计划项目“京津冀产业协同创新发展的机制、路径与对策研究”(15456232D)；河北省社会科学发展研究课题“京津冀产业转移与结构升级的区域联动机制研究”(2015040221)；天津市哲学社会科学规划项目“面向京津冀合作的京津双核协同治理机制研究”(TJYY13-023)

冯怡康(1985-)，男，满族，天津人，河北工业大学经济管理学院博士研究生，主要研究方向：人力资源战略管理。

F127

A

1005-6378(2016)02-0070-05

10.3969/j.issn.1005-6378.2016.02.013