河北省环保投资效率研究——基于三阶段DEA模型

张梦圆

（河北经贸大学经济研究所，河北石家庄 050061）

1 引言

生态环境是人类赖以生活的物质条件，随着经济社会的迅速发展，环境污染问题逐渐变为经济发展的阻力。我国已经将环境保护支出正式列为一个单独的国家财政预算科目，从国家层面到各级地方政府无不高度重视环境保护。在京津冀协同发展的大背景下，河北省环保投资额度占GDP的比重从2003年的1.09%上升到2017年的1.68%。环境污染的治理水平不断提升，是否意味着环保投资效率也随之增强，环保资金的使用是否最大限度地发挥了效用，环保投资效率是否有进一步的上升空间，本文对相关问题展开研究。

近年来，随着人们对资源环境问题的日益重视，国内外学者对环保投入和污染治理投资已经做了大量的研究。Fa e re最先提出了环保投资效率的概念，并用环保投资效率测算公司的生产效率［1］。学者们对环保投资效率问题的研究可以从以下3个方面概述：首先，从研究方法上看，大部分学者都采用了数据包络分析方法（DEA）对环保投资的效率问题进行定量化研究。Halkos运用DEA方法测算了经合组织（OECD）17个国家的环境效率，并研究了各国环境效率与国民收入之间的库兹涅茨曲线关系［2］。李芳林、唐欣和黄珂、张安录等基于三阶段DEA模型对我国30个省（区、市）和17个城市群的环保投入效率进行了实证研究［3-4］。其次，从研究内容上看，部分学者从微观视角分析了上市公司和企业的环保投入效率［5］。另一部分学者以中、宏观视角，从整体区域角度［6-7］对环保投资效率进行了评价。Lozano以美国为例，根据人口、GDP、能源消耗和温室气体排放之间的关系建立了非参数DEA模型，研究其投入产出效率［8］。最后，从研究结论来看，由于研究视角的不同，众多学者从不同方面得出了结论。王俊霞等通过构建DEA－Tobit两阶段模型，指出我国西部地区经济规模和产业结构与西部地区环保投资效率呈显著正相关关系［9］。

以上关于环保投资效率的分析研究对本文具有重要的参考意义。基于文献梳理发现，关于河北省环保投资问题的研究只聚焦于单一方面，仅关注了环境保护投资对于经济发展的影响，缺乏对环境质量的改善以及社会发展评价。从总体来看，学者们在研究中国地区环保投入效率的问题时，通常将目光局限于某一年的具体情况，而很少表现出环保投入效率的动态变化情况。因此，本文参考以往文献，在评价指标选取过程中综合考虑了环保投资的经济效率、社会效率以及环境效率。选用河北省2003—2017年的数据，采用三阶段DEA模型，以期更高效地对环境保护投资提供参考建议。

2 现状分析

近年来河北省在环保和污染治理方面投入大量资金，环保投资占GDP的比例也逐步加强。环境污染治理投资总额由2003年的75.8亿元增长到2017年的605.8亿元，15年间增长了530亿元。环保投资占GDP比重从2003年的1.07%增长到2017年的1.68%。中国环境科学研究院的研究显示，要使环境问题基本解决，环保投资需占GDP的1.5%；要使环境污染基本得到控制，环保投资需占GDP的1%。2010年以前河北省环保投资占GDP的比例均不足1.5%，2011年达到最高值2.54%，目前在1.68%左右。由此看来，虽然河北省环保投资的总量在不断上升，但环保投资占GDP的比例依然偏低。2003—2017年，河北省环境污染治理投资规模逐步扩大，但上升速度较为迟缓，投资规模的起伏也较大。

3 研究模型及数据

3.1 模型选取

根据Hartman和Thomas的观点，DEA窗口分析的主要优点是可以提供指定时间段内的效率趋势，并且可以同时检查效率评估的稳定性和其他属性，对于评价多个投入与多个产出分析具有相对优势。本文选取Fried在2002年提出的三阶段DEA模型来评价决策单元的效率［10］，其优点在于可以剔除在经典DEA模型中存在的因随机因素影响决策单元结果的情况，消除环境、随机因素对效率的影响。在第二阶段中采用随机前沿分析法（SFA），可以更准确、更科学地对河北省环保投入效率情况进行测度。具体公式和指标解释见表1。

表1 研究方法及指标解释

3.2 指标体系构建及数据来源

根据已有文献可知，投入产出指标的选择是效率评价最关键的一步。本文在构建效率评价指标体系的过程中，综合参考已有研究成果［6-7］，把决策单元分为2个投入指标、5个产出指标和3个环境变量指标，建立河北省环境保护投入效率评价指标体系，见表2。

表2 河北省环境保护投入效率评价指标体系

表2中的投入指标X1，X2、产出指标Y1，Y3统计数据均来自《中国环境统计年鉴》；产出指标Y2统计数据来自《河北省生态环境状况公报》；产出指标Y4，Y5，环境变量指标Z1～Z3统计数据来自《河北经济年鉴》和《中国城市统计年鉴》。

4 实证结果分析

4.1 第一阶段DEA结果

第一阶段运用DEAP2.1软件，以投入导向的DEA－BCC模型对河北省2003—2017年的环保投资效率进行测算，测算出各个决策单元环保投资的效率值，见表3。

表3 第一阶段河北省环境污染治理评价值及规模报酬

总体来看，河北省2003—2017年环保投资综合效率和规模效率较低，纯技术效率较高，其中，综合效率平均值为0.740，规模效率平均值为0.756，纯技术效率平均值为0.974。从综合效率的角度来看，河北省2003年和2004年的环保投入产出具有有效的综合效率，效率值均为1.000；2011年综合效率值最低，仅为0.406。纯技术效率是用技术水平来衡量决策单元的投入是否有效，除2011年和2013年外，河北省其余13年的纯技术效率均为1.000，表明其环保投资整体是有效的。河北省需要提高整体的环保规模效益，使其在环保方面的投入向集约、规范、高效的方向发展。由于此阶段的环境效率结果没有考虑环境和随机因素对管理无效率的影响，需要在第二阶段建立相似SFA模型对数据进行进一步调整和测算。

4.2 第二阶段SFA回归结果

第二阶段将第一阶段计算出的各投入指标松弛变量的差额值作为被解释变量，将常住人口、人均可支配收入、第二产业增加值占地区GDP的比例作为解释变量，运用Frontier4.1软件进行SFA回归分析，所得结果见表4。在进行回归之前，首先需要对模型的适应性进行检验，检验其是否存在无效率项ujk。原假设H0∶γ=0，若接受原假设则说明模型中不存在无效率项ujk，SFA回归无效；反之则说明SFA回归是有效的。在表4中可以看到2个投入指标的松弛变量的γ值显著不为0，均接近于1，说明具有无效率项。表4中LR检验均通过1%显著性检验，说明使用SFA模型是正确的。

表4 第二阶段SFA回归结果

根据表4的回归结果，下面逐一对环境变量对环保投资效率产生的影响进行分析。

（1）常住人口总量。人口对环境污染治理投资与当年完成环保验收项目的投入差额值的回归系数均为正，且在1%水平上显著。表明地区人口总数提升会使该地区污染物也相应增加，不利于提高河北省的环保投资效率。

（2）人均可支配收入。人均可支配收入对当年完成环保验收项目的投入差额值的回归系数为负，通过1%水平上的显著性检验。人均可支配收入越高，表示地区经济社会状况越好，对环保投资效率的提高产生正向影响。

（3）第二产业增加值占地区GDP的比例。第二产业增加值占比与松弛变量的回归系数均为正，且在1%水平上通过显著性检验。这证实河北省注重工业发展，同时也造成环境污染问题的加剧。第二产业增加值占比的增加将会导致污染治理投资总额的增加，产生了浪费现象，极大地限制了环保投资效率的提升。

上述分析结果表明，环境变量对不同的决策单元会产生不同的影响，从而导致环保投资效率水平出现偏差。因此，需要将环境因素与随机因素进行控制和剔除，从而保证结果的稳健性。

4.3 第三阶段调整投入后的DEA分析结果

根据表1中式（3）将第二阶段调整后的投入变量与原始的产出变量再次带入DEA－BCC模型，用DEAP2.1软件进行数据处理，得到第三阶段调整后的环保投资效率值，见表5。

表5 第三阶段河北省环境污染治理评价值及规模报酬

从表5中可以看出，在剔除了环境因素和随机因素的影响后，各决策单元的环保投资效率值均有不同程度的提高，这意味着在第二阶段进行的环境因素和随机因素的剔除是非常必要的。从综合效率角度看，较第一阶段有小幅度提升，有效决策单元从2个变为3个。调整后2003年离开效率前沿，2006年和2008年提升到效率前沿，除2003年的综合效率值有所下降，其余年份都显著提高，表明很多年份在第一阶段中的环保投资效率值都被低估了。从纯技术效率来看，整体均值提高了，但2003年、2005年、2007年的纯技术效率与第一阶段相比降低了，表明这3年的技术管理水平在第一阶段被高估了。从规模效率角度看，调整后的规模效率均值为0.891，第一阶段和第三阶段均处于规模有效的年份是2004年。2005年、2007年、2009—2017年这11年的规模报酬递减，规模效益递减的年份占到70%，表明河北省的投入要素可能存在冗余或者资源无法得到有效分配，并且河北省环境治理单纯依靠增加投入，对于产出增长的促进作用已经不大，只有依靠技术进步及管理创新才能提高环境污染治理的效率。

综上分析，河北省的环保投资效率只有3年是DEA有效的，从2009年开始逐步下降。2009—2017年河北省环境治理投资冗余严重，投资效率不高，规模效益处于递减阶段。可能的原因有两点：第一，2008年奥运会在北京召开，受京津冀一体化的影响，河北省在环保投入的规模和效率方面都有很大提升，奥运会结束后，由于环保投入的规模过大，使各个方面难以得到有效的协调，导致了投资效率的下降，成本上升。第二，目前环境污染治理投资有70%以上为环境基础设施等固定资产投资，而固定资产投资产生效益与投入之间有一定的时滞。河北省在纯技术效率方面具有很高的水平，只有5年没达到DEA有效，说明其做到了创新和利用新技术。

5 结论与对策建议

运用三阶段DEA模型对河北省2003—2017年的环保投资效率进行了分析，结果表明，规模效率是河北省环保投资总体效率水平不高的主要原因，其环保投资效率增长的主要动力源于技术进步。

针对以上结论，要进一步改善和提升河北省环保投资效率，重点应抓好以下几项工作：

（1）河北省多个年份处于规模收益递减，这就意味着继续扩大投资规模不利于提高环保投资效率，应合理配置环保投资资金。从2009年起，河北省在环境污染治理方面的投资近倍数增长，投资规模不断扩大，应该寻求达到规模与投入产出相适应的结合点。因此，优化环保投资资源配置水平、改善环保技术效率是提升河北省环保投资效率的主要途径。

（2）河北省环保投资效率增长主要源于技术进步，未来要进一步提高环保技术装备的水平。要持续提高河北省环保投资效率，应当引导从事环保产品或服务的企业积极研究和开发适应河北省经济发展水平的环境保护技术和设备，加大对环保技术与设备开发研究的扶持力度。增加环保科技研发的力度，鼓励高校以及科研院所进行调查、研究，组建一支环保科技研发团队。

（3）针对规模收益的变化情况，河北省要适当调整环保投资规模，优化资源配置，合理配置劳动力、资金与资本资源，提高资源的利用效率，走内涵式发展道路［15］。河北省每一年的环境污染状况都不一样，其投入水平也存在差异，因此其环保投入效率也存在明显差别。每年应该根据自身发展情况，对环境污染问题进行评估，有针对性地采取措施治理环境污染，提高环保投资效率，发挥资金政策的引导作用。