中国低碳经济增长效率的空间格局与演变趋势

顾剑华

摘 要：以中国30个省市区（不包括港、澳、台和西藏地区）为研究样本，将经济系统分为经济生产子系统和环境治理子系统，采用网络SBM-DEA模型对2001—2013年中国及各省份的低碳经济增长效率进行测算和分解，并计算各地区经济生产效率与环境治理效率之间的耦合协调度，结果表明：低碳经济增长效率呈现“U型”变化趋势，2001—2007年下降，2007—2013年逐步回升；低碳经济增长效率较高区域逐步由北部沿海向东部沿海和南部沿海地区扩散，西南地区低碳经济增长效率有所提高但整体仍处于效率一般状态；经济生产效率明显高于环境治理效率，且整体耦合协调度偏低。低碳经济增长效率的提高依赖于经济生产系统和环境治理系统的共同作用，应加大环境治理力度，实施因地制宜的低碳经济发展策略。

关键词：低碳经济增长效率；经济生产效率；环境治理效率；环境污染；经济发展方式转变；经济发展新常态；网络SBM-DEA模型；耦合协调度

中图分类号：F127；F224.0 文献标志码：A 文章编号：1674-8131（2017）02-0039-10

一、引言

改革开放以来，中国经济实现了举世瞩目的持续高速增长，同时也付出了巨大的资源环境代价。据《中国能源统计年鉴》的数据，中国的能源消费总量从2001年的150 406万吨标准煤上升到2013年的375 000万吨标准煤，工业废水排放量、废气排放量、固体废物产生量分别以年均4.1%、12%和12%的速度增加，而环境治理投资仅占GDP的1.4%左右。资源紧缺、环境恶化降低了经济发展质量，制约了中国经济和社会的可持续发展。因此，深入研究区域低碳经济增长效率问题对中国经济增长低碳化水平的提升和经济社会可持续发展的实现具有重要意义。

现有文献对低碳经济增长效率的研究，主要是采用数据包络分析对低碳经济增长效率进行测度。随着资源消耗、环境恶化与经济增长的矛盾日益尖锐，我国学者开始将资源环境约束纳入效率分析框架中，使用方向性距离函数或SBM 模型测度包含非期望产出的经济效率。李婧等（2013）构建了一个包含“稳增长”“低能耗”“低排放”多元目标的可持续发展分析框架，对中国经济低碳转型绩效进行了评估；钱争鸣和刘晓晨（2014）运用SBM和超效率SBM 模型对中国省级区域绿色经济效率静态水平和动态变动进行测度，进而分析绿色经济效率的区域差异；贾登勋和黄杰运（20014）采用包含非合意产出的模型测算了我国30个省市区低碳经济发展效率，并对区域差异进行了分析；雷明和虞晓雯（2015）基于非期望DEA和GML指数测算了中国1998—2013年的低碳经济增长，并利用面板VAR模型研究了低碳经济增长的动态作用机制。

上述研究都是基于每一个决策单元的初始投入和最终产出数据进行效率的测度，将生产过程看成一个“黑箱”，忽略了系统的内部结构及其内在的关联机制。Tone和Tsutsui（2009）构建了非径向网络SBM-DEA模型，不再视整个系统为一个“黑箱”，从结构上考虑中间变量，从而得到分点效率及各阶段对整体效率的影響。Fukuyama（2012）在Tone 和 Tsutsui（2009）的加权网络DEA方法基础上，将松弛变量引入中间产出，进而测度整体效率和各阶段的效率。涂正革和谌仁俊（2013）将工业生产过程分为生产、环境治理两个环节，采用中国省级区域工业数据，基于网络DEA 的方向性环境距离函数方法分析了工业环境治理效率；李静和倪冬雪（2015）采用基于SBM的网络DEA 模型对我国工业行业 2001—2012 年绿色生产和环境治理的两阶段效率、生产率及构成进行了研究；王兵和罗佑军（2015）运用基于RAM的网络DEA 模型，对环境约束下2001—2010年我国区域工业生产效率、环境治理效率和综合效率进行了测算和分解，并对其影响因素进行了实证研究。

事实上，低碳经济系统是由多个子系统共同组成的复合系统，评价低碳经济增长效率应将各子系统之间的相互关联考虑在内，不宜采用单系统 DEA 模型，而应采用网络DEA 模型。综观现有文献，一方面，网络DEA模型大多应用于工业行业效率研究和环境效率分析，很少涉及低碳经济增长效率评价；另一方面，对低碳经济增长效率的研究多基于时间视角，而基于空间维度的研究较少，将时间与空间两个维度结合起来研究的更是鲜见。有鉴于此，本文尝试在以下两个方面做出努力：一是构建网络SBM-DEA模型，将经济系统分为经济生产子系统和环境治理子系统，测算整体低碳经济增长效率及各子系统效率；同时，在变量选取上，不仅将环境污染排放物作为非期望产出，而且还将其作为联结经济生产和环境治理两个子系统的中间变量，以减少因忽略各子系统之间链接而带来的效率估计偏差。二是分析我国低碳经济增长效率的演变趋势与空间格局，并测算各地区经济生产效率与环境治理效率的耦合协调度，以探究低碳经济增长效率的区域差异及时空格局变化趋势。

2.变量选取和数据处理

本文分析所使用的基础数据来源于《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国科技统计年鉴》，时间跨度为2001—2013年，样本数据包括中国30个省（直辖市、自治区），不包括港、澳、台地区，西藏由于多个变量数据缺失也未包括在内。在参考相关文献基础上，结合经济系统的特点进行投入产出指标的选取和数据处理。

（1）经济生产子系统

经济生产子系统投入生产所需要的劳动力、资本和能源等，运用一定的生产技术，获得经济效益，但投入的资源不会全部转化为期望产出，同时也会产生非期望产出的污染物。投入指标有四个：一是劳动力投入，用各样本省市区（年初从业人员+年末从业人员）/2衡量；二是资本投入，用永续盘存法估算的资本存量衡量计算公式为：Ki，t=Ki，t-1（1-δi，t）+Ii，t，其中Ki，t为i地区t年的资本存量，It为i地区t年投资（用固定资本形成总额替代），Si，t为i地区t年的资本折旧率，初始资本存量、固定资本投资价格指数的计算借鉴张军等（2004）的方法，折旧率采用张健华等（2012）的方法计算。；三是能源投入，用各样本省市区能源消耗总量衡量；四是科技投入，用各样本省市区R&D经费支出衡量由于科技经费筹集总额的数据在2008年后不再统计公布，因此用R&D经费支出来衡量科技投入。产出指标分为期望产出和非期望产出：期望产出即经济效益产出，用各样本省市区实际国内生产总值衡量以2001年的消费者物价指数（CPI）为基准，对各样本省市区各年的国内生产总值进行调整，得到消除通货膨胀后的实际国内生产总值。；非期望产出主要是污染物产出，用环境污染指数衡量参照Huang等（2014）的做法，运用熵值法将各样本省市区工业废水排放量、工业废气排放量和工业固体废弃物产生量三个污染指标合成环境污染指数。

（2）环境治理子系统

环境治理子系统通过污染治理投资，净化经济生产子系统产生的污染物。该子系统的新投入指标包括环境治理设施数、环境治理投资额和环境治理运行费用；产出指标包括工业废水排放达标量、工业二氧化硫去除率、工业烟（粉）尘去除率、工业固体废物综合利用量。其中，经济生产子系统的非期望产出作为“中间链接”从经济生产子系统进入环境治理子系统，是环境治理子系统的非期望投入。

综上所述，本文建立的低碳经济增长效率评价指标体系及各投入产出变量的描述性统计分析如表1，使用MAXDEA 6.6软件测算低碳经济增长效率、经济生产效率和环境治理效率。

三、中国低碳经济增长效率的时空演变

1.低碳经济增长效率的演变趋势

如图2所示，2001—2013年中国低碳经济增长效率、经济生产效率、环境治理效率均呈现先下降、后增长的“U型”变化态势。

从整体看，2001—2013年中国低碳经济增长效率位于以0.586为中心的0.543～0.631区间，表明在不增加劳动力、资本等传统投入要素的前提下，通过低碳技术创新还存在较大的效率增长空间。2001—2007年低碳经济增长效率呈下降趋势，而2008—2013年低碳经济增长效率明显上升，主要原因在于：在2007年之前中国经济保持高速增长，并处于工业化中后期和城市化快速发展阶段，高能耗、高污染产业发展较快，经济增长对化石能源消费的高度依赖使得能源短缺、环境污染问题日益严峻，高投入、高能耗和高污染的增长模式加大了资源环境压力，经济高速增长态势导致低碳经济增长效率降低。但在2007年之后，经济增速减慢，逐渐进入经济发展新常态；与此同时，国家加大了对环境污染的治理力度，把降低能源消耗强度和减少污染物排放总量确定为国民经济和社会发展的约束性指标，提出节能减排目标，节能减排政策的实施及相关技术的创新和推广使低碳经济增长效率稳步上升。

从子系统看，2001—2013年经济生产效率和环境治理效率分别处于0.709～0.812和0.354～0.433区间，均值分别为0.757和0.395，经济生产效率显著高于环境治理效率，环境治理效率偏低。经济生产效率高于环境治理效率的原因主要是：中国经济持续增长，城市化进程高速推进，城市建设扩张仍依赖于高能耗、高排放产业的快速发展，环境污染物排放量增加，环境治理成本快速上升，导致环境治理效率损失较大，成为制约低碳经济增长效率提升的“短板”。可见，经济生产子系统非期望产出的增加和环境治理子系统环境治理成本的增加降低了中国低碳经济增长效率，因此，低碳经济增长效率的提高依赖于经济生产系统和环境治理系统的共同作用。

2.低碳经济增长效率的空间格局及变化

本文采用国务院发展研究中心发展战略和区域经济研究部的研究报告《中国（大陆） 区域社会经济发展特征分析》提出的区域划分方法，把30个样本省份（不包括港、澳、台地区和西藏）分为八大区域：东北地区（辽宁、吉林、黑龙江）、北部沿海地区（北京、天津、河北、山东）、东部沿海地区（上海、江苏、浙江）、南部沿海地区（福建、广东、海南）、黄河中游地区（陕西、山西、河南、内蒙古）、长江中游地区（湖北、湖南、江西、安徽）、西南地区（云南、贵州、四川、重庆、广西）、西北地区（甘肃、青海、宁夏、新疆），以便分析中国低碳经济增长效率的空间格局及其演变趋势。

表2显示，2001—2013年，北京、上海、江苏、浙江、福建、海南、青海等省份低碳经济增长效率大于0.7。这些省份大多处于沿海发达地区，具有较强的经济实力，科学技术发展水平较高，环境保护力度较大，有效地减少了污染物的排放，促进了低碳经济发展；海南和青海通过发展旅游环保产业，也获得了良好的低碳经济发展效果。而山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、广西、贵州、陕西、甘肃、新疆等省份的低碳经济增长效率低于0.5，这些省份属于重工业省份或西部地区，生产技术相对落后，资源利用率较低，污染物排放量较高，低碳经济增长效率整体偏低。其余省份的低碳经济增长效率介于0.5～0.7之间，整体效率一般。从八大区域来看，2001—2013年，低碳经济增长效率较高区域逐步由北部沿海向东部沿海、南部沿海地区扩散，西南地区低碳经济增长效率虽有所提高但整体仍处于效率一般状态，黄河中游、长江中游大部分省份处于效率一般状态，东北、西北地区大部分省份处于效率较低状态。因此，中国区域低碳经济增长效率呈现出沿海地区高于黄河中游、长江中游地区，西南地区高于东北、西北地区的空间格局。

从子系统来看，经济生产效率高于0.6的有26个省份，而环境治理效率高于0.5的仅有8个省份，且主要集中在沿海发达地区。两个子系统效率偏低的省份主要集中在西南和西北欠发达地区，说明经济生产效率和环境治理效率具有明显的不平衡发展态势，各地区低碳經济发展水平还存在着较大的差异。发达地区依靠区位优势、较高的科技水平及国家相关政策的支持，实现了经济高速增长和能源高效利用，有效地减少了污染物的排放；而欠发达地区经济增长的方式更为粗放，不仅消耗了大量的能源，污染物排放量也较高，且科技水平落后，资源要素配置不合理，导致经济生产效率和环境治理效率偏低。同时，中国经济发展正处于污染减排的瓶颈阶段，环境治理技术不高，治理设备落后，治理成本较高，环境治理效率偏低。

从表3可以看出，2001—2007年，北京、天津、河北、江苏、上海、浙江、青海和海南8个省份的低碳经济增长效率较高，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、贵州、广西、甘肃和新疆8个省份的低碳经济增长效率较低（0.4以下），其余省份低碳经济增长效率一般。2008—2013年，贵州和广西的低碳经济增长效率提高，低碳经济增长效率较低的省份减少至6个，低碳经济增长效率较高的省份增至13个（北京、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、安徽、江西、福建、广东、青海和海南），其他省份低碳经济增长效率变化不大，仍然处于效率一般状态。

四.经济生产效率与环境治理效率的空间耦合分析

根据上述分析可知，中国低碳经济增长效率具有比较明显的区域非平衡发展态势，为了更清楚地了解各地区低碳经济增长效率差异的来源，将低碳经济增长效率分解为经济生产效率和环境治理效率，并进一步分析两者之间的耦合关系。

1.耦合协调度模型

在经济系统中，经济生产子系统与环境治理子系统之间的作用是相互的，环境治理效率既对经济生产效率具有约束作用，也受到经济生产效率的制约。耦合度是一个物理学概念，通常用来描述系统间相互作用、相互影响的程度。本文借鉴物理学中的容量耦合原理及容量耦合系数模型，建立经济生产和环境治理两个子系统之间的耦合度模型：

其中，T为经济生产效率与环境治理效率的综合协调指数，α、β为待定系数，经济生产与环境治理具有同等重要性，故在本文中α=β=0.5。在计算耦合协调度时，为了避免数据量纲的影响，需对经济生产效率和环境治理效率数值进行标准化处理。借鉴廖重斌（1999）、霍影（2012）和江洪等（2015）的研究，结合本研究特点，采用均匀函数法对耦合度和协调度进行划分，具体如表4和表5所示.

2.经济生产效率与环境治理效率的耦合协调度评价

根据耦合协调度模型计算得到耦合度C和协调度D，按照表4、表5的分类标准，得到2001—2013年30个省份经济生产效率与环境治理效率的耦合度、协调度及所处阶段和发展类型，结果如表6所示。

从表6可知，2001—2013年中国经济生产效率与环境治理效率的耦合强度和协调程度在空间上具有不对称性。除了海南处于磨合阶段，其余省份都处于拮抗阶段，耦合度介于0.383～0.501之间，存在明显的地区性差异。根据耦合度数值大小进行排序，可以将30个省份划分为3个梯度：第一梯度是耦合度在 0.4 以下的省份，包括黑龙江、新疆2个省份，为低耦合强度地区；第二梯度是耦合度在0.4～0.45之间的省份，包括辽宁、天津、陕西、河南和广东5个省份，为中等耦合强度地区；第三梯度是耦合度在0.45以上的省份，包括其余23个省份，为高耦合强度地区。各省份经济生产效率与环境治理效率的协调度介于 0.417～0.706 之间，其中有一半以上的省份属于勉强协调，北京、江苏、青海属于初级协调，海南属于中级协调，但仍有内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、湖北、广西、陕西、山西、甘肃和新疆10个省份属于濒临失调。耦合协调度也可以分为3个梯度：东北、黄河中游和西北地区为第一梯度，处于濒临失调状态；长江中游、西南地区为第二梯度，处于勉强协调状态；南部沿海、东部沿海和北部沿海地区为第三梯度，处于初级协调或勉强协调状态。由于各省份在生产要素投入、能源消费水平、资源禀赋、环境治理投入、节能减排政策、科技创新及技术效率等方面都存在较大差异，导致经济生产效率与环境治理效率的协调度呈现出明显的空间差异性。

五、结论与启示

本文采用中国30个样本省份2001—2013年的数据，将经济系统分解为经济生产子系统和环境治理子系统，以环境污染物为非期望产出，运用网络SBM-DEA模型测算中国及各地区的低碳经济增长效率及其分解效率，进而探讨中国低碳经济增长效率的时空演变特征，得到以下结论：（1）从时间维度上看，2001—2013年中国低碳经济增长效率、经济生产效率、环境治理效率均呈现“U型”变化趋势，2001—2007年低碳经济增长效率降低，2007—2013年低碳经济增长效率逐步回升。（2）从空间维度上看，低碳经济增长效率呈现沿海地区高于黄河中游、长江中游地区，西南地区高于东北、西北地区的空间格局，低碳经济发展表现出空间非平衡态势。（3）从子系统比较看，经济生产效率高于环境治理效率，说明环境治理效果不显著，成为制约低碳经济增长效率提升的“短板”。（4）从经济生产效率与环境治理效率的耦合协调关系看，总体上耦合协调度偏低，且空间分布不均衡；耦合协调度的空间格局与低碳经济发展的空间格局基本相似，低碳经济发展较快、水平较高的地区，其经济生产效率与环境治理效率的耦合协调程度相对也较高。根据上述结论，可得到以下启示和建议：

首先，低碳经济增长效率的提高依赖于经济生产系统和环境治理系统的共同作用，因此应努力实现资源、环境与经济的协调发展。一方面，要转变经济发展方式，制定相应的产业政策、节能减排政策、财政和税收激励政策，加快调整产业结构，降低能源消耗强度，减少污染物排放；另一方面，要加大对环境污染的治理，提高环境治理强度和能力，鼓励节能减排技术创新，降低环境治理成本，促进低碳经济增长效率的持续稳步提升。

其次，目前中国的经济生产效率高于环境治理效率，且两者的耦合协调度偏低，较低的环境治理效率拉低了低碳经济增长效率。因此，应加大环境治理力度，建立和完善污染物減排的激励约束机制，推动环境治理技术和治理设备创新，提高环境治理投资效率，实现节能减排目标。

最后，中国低碳经济增长效率具有显著的区域差异，经济生产效率与环境治理效率的耦合协调度也呈现出空间差异性，各地区应根据实际情况制定不同的低碳经济发展政策。沿海发达地区应继续发挥区位优势及资本和技术优势，稳步提升经济增长质量和环境治理强度，实现经济发展与环境治理相互协调、相互促进，达到和谐状态；长江中游地区应依托东部沿海发达地区，优化投入产出结构和产业结构，大力开发和利用新能源，提高资源配置效率，通过技术进步促进经济发展与环境治理的良性耦合协调；西南和西北欠发达地区、黄河中游地区和东北老工业基地，则应结合自身资源禀赋进行科学规划，利用国家相关优惠政策发展低碳技术，加大产业结构调整力度和环境治理投入，改善能源结构，提升能源利用效率与环境治理能力，逐步提高低碳经济发展水平和效率。同时，还应加强地区间低碳经济发展的协调与合作，建立生态环境开发与保护区域协调机制，促进地区间低碳经济发展差距的缩小。