李明生 侯芳芳

(中南大学，长沙 410083)



基于DEA的长株潭城市群低碳经济发展效率评价研究

李明生 侯芳芳

(中南大学，长沙 410083)

在能源和环境问题日益凸显的情况下，低碳产业的发展无疑对我国各城市的发展提供了新的契机。借鉴区域和低碳经济发展效率评价研究范式，结合低碳产业特点，本文有针对性地选取评价指标，以长株潭低碳经济发展数据为基础，在城市与区域视角下，应用DEA方法定量评价了其低碳经济发展效率。通过对投入产出数据的DEA有效性进行对比分析，发现长株潭城市群的整体技术创新效率偏低，主要是受规模效率与纯技术效率交叉作用影响，且普遍存在能源消耗投入冗余、低碳产业固定资产投资过多、产业规模不合理和资源利用效率不高等问题。最后根据分析结果进一步提出了对策建议。

低碳经济 发展效率 DEA模型 定量评价

伴随着经济社会的不断进步，人口急剧增加，资源消耗日趋严重，二氧化碳(CO2)排放量日益增多，灾难性气候频发，人类生存环境和健康安全不断受到威胁。在我国经济社会快速发展的关键阶段，加速产业结构调整和经济发展方式变革是应对气候变化的有力举措。坚持走节约资源和保护环境的道路，在党的十八大报告中也有专项提及，绿色发展、低碳发展、循环发展早已成为全民共识。在国际发展低碳经济的大背景下，加强低碳投入，重视低碳发展是迎接新世纪挑战、促进经济结构优化的必然要求。2015年3月，李克强总理在政府工作报告中指出，为应对日益严峻的气候挑战，我国要逐渐扩大低碳城市运行试点，争取2015年我国的CO2排放强度要降低3.1%以上。为在国际社会上达成具有法律约束力的协议，《联合国气候变化框架公约》于2015年12月在巴黎召开。如何确保长期共同减排行动的力度，如何保护受气候变化危害的国家的权益，如何保证城市或城市群低碳经济的顺利实施，都是本次大会谈判的核心议题。国家主席习近平出席大会开幕式，重申了中国此前做出的承诺，即中国将于2030年左右使CO2排放达到峰值并争取尽早实现，阐述了中国发展低碳经济的决心。

1 问题的提出

低碳经济最初源于英国前首相布莱尔发表的一篇演讲之中，后来得到国际社会的普遍赞誉而广泛流传。潘家华指出低碳经济就是减少投入、扩大产出，同时又减少碳与污染物排放的过程，不仅意味着生产力的提高，还代表着人们低碳理念的形成[1]。低碳并不是一个相对或绝对的概念，事实上低碳并不是目的，而只是改善人们生产、生活、居住方式的一种手段。低碳经济不同于以往的经济发展模式，它追求的是高效、节约、环保、可持续，充斥在生活的方方面面，不仅包括消费方式的改变，还包括生产环节(生产、交换、分配)的彻底颠覆，低碳理念无处不在[2]。然而每一种经济方式的变革注定不是一帆风顺的，低碳经济也不例外，除了技术突破还存在障碍之外，制度路径也存在着不小的阻力，因此从长远来看，低碳经济的竞争就是优化制度和改善技术水平两方面的竞争[3]。

国内对于低碳经济的研究主要包括定义的界定、发展模式的分类和选取、存在的阻力和障碍以及发展低碳经济的必要性等，对低碳经济发展效率的评价还比较少。对于低碳经济评价体系，很多国内外学者都有所涉足，但目前尚未达成共识，权威性的评价体系一直处于空缺状态。由于低碳经济是一个新兴概念，国内学者对其研究起步较晚。付加锋、庄贵阳等是较早研究低碳经济评价指标体系的国内学者，他们探讨了指标体系建立原则、权重的确定以及指标无量纲化的方法，并尝试运用层次分析法将指标指数化[4]，但遗憾的是并没有在具体的案例中得以发挥，还仅仅停留在理论层面。庄贵阳、潘家华、朱守先运用定量的方法，通过给指标设定阈值并判断指标是否达到设定的阈值，以此来构建评价体系[1]。尽管这套评价体系较为客观，被很多学者引用，但由于对定性指标评价不足，而且整体偏向于评价宏观指标，也还存在局限性。对于低碳经济发展效率的评价，目前运用较多的是DEA方法，如许陆军(2014)、张美恋(2014)、吴战勇(2015)、杨颖(2014)分别利用DEA方法对安徽省、福建省、河南省和四川省的低碳经济发展效率作出评价，并基于不同区域现状，分别从低碳管理、低碳产业、低碳技术、低碳能源、低碳建筑、低碳交通和低碳消费中选择一个或多个路径进行重点改进[5-8]。目前来看，对低碳经济发展效率评价的文章大多都是基于省域的视角，从单个城市或城市群的角度进行评价研究的文章较少，唐莹(2012)对武汉都市圈的低碳经济发展效率做出了评价，但讨论的产出指标较为简单，仅分析了CO2排放量这一指标，没有考虑低碳经济发展水平这一要素，输入指标也较为宏观，并不能很具体的体现出武汉都市圈低碳技术、低碳产业等发展水平[9]，张丽琼(2015)利用横向对比方法，较为客观的分析了中部六省的地级资源型城市低碳经济发展效率情况，并有针对性的给出了对策建议[10]。基于DEA方法在低碳经济发展效率评价研究中应用的广泛性，如何从城市与区域的视角探讨低碳经济更优的投入产出比就显得更为重要。长株潭城市群作为国家“两型社会”试验基地，低碳经济发展如火如荼，然而其发展水平究竟怎样、制约瓶颈如何突破却始终缺乏研究。因此，为了解长株潭城市群低碳经济发展水平，从而做出更好的改进决策，本论文运用DEA方法，对其低碳经济发展效率做出评价，以期给出一些针对性的对策建议。

2 长株潭城市群能源消耗与碳排放现状

长株潭城市群包括长沙、株洲、湘潭三市，面积28070平方公里，常住人口1408.81万人，区位条件优越，交通便利，是湖南省乃至全国中部城市发展的标杆。据湖南省2015统计年鉴显示，长株潭城市群以19.55%的人口占有率，却占据着整个湖南省41.1%的GDP，已达11556.38亿元。其中第一产业产值606.48亿，第二产业产值6416.40亿，第三产业产值4533.51亿，三产占比5.2∶55.5∶39.2。据湖南省统计年鉴(2009～2015)显示，长株潭城市群能源消费总量不断呈上升态势，2008年能源消耗量为5263.43万吨标准煤，2014年，这一数字已经攀升到9872.34万吨，年均增长约为11%。与此同时，2008年长株潭城市群地区生产总值为4565.31亿元，2014年增长为11556.38亿元，年均增长约为16%。由于长株潭城市群本身“缺煤、少电、无油、无气”，能源消耗主要靠“对外”进口，随着近些年能源消耗总量日趋攀升，能源压力不断凸显出来。长株潭城市群能源消耗以传统化石能源为主，以风能、太阳能、生物质能等新能源为辅，而就其碳排放来看，主要包括煤炭、原煤、洗精煤、焦炭、石油、原油、汽油、煤油、柴油和燃料油。对于这几类能源的碳排放，统计年鉴上尚无具体数据，按照国际惯例，通常是需要运用各类化石能源消耗总量乘以各自的碳排放系数，然后进行加总，得出一个大概的估计值。

计算公式：A=∑λiMi

A为碳排放总量，λi为第i种能源的碳排放系数，Mi为第i种能源的消耗量。不同能源的碳排放系数一般是不同的，具体数值可参见联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)给出的能源碳排放系数。具体的计算方法和碳排放估算所采用的参考系数可参阅相关参考文献[11]。通过查询湖南省统计年鉴和湖南能源统计年鉴，并参考上述公式，可轻易得出长株潭城市群每年的碳排放量。就2008～2014年而言，碳排放总量分别为2647.88和5348.15万吨，年均增长率约为12%。

3 指标体系的建立

低碳经济发展效率评价包含多个投入指标和多个产出指标，其中同类指标必须是同类型的决策单元，而且指标一般应选取总量值而非相对值。DEA评价方法在多指标综合评价方面较其他综合评价方法具有明显的优势，这种方法无需输入和输出的表达式，从而排除了大部分主观因素的影响。

3.1 评价指标的选取及说明

评价指标选取的好坏直接影响低碳经济发展效率分析的优劣程度，因此评价指标选取必须科学有效。本文通过分析近几年相关学者低碳经济发展效率评价指标研究成果，并结合长株潭城市群自身特色，遵循科学、有效、可比等原则筛选出了多项影响低碳经济发展效率的影响因素。但由于对这些指标一一评价的复杂性以及部分重复性，文章对部分指标进行了替换、修正以及合并，最后确定出影响长株潭城市群低碳经济发展效率的评价指标包括能源消耗、低碳产业固定资产投资和R&D活动人员人数3项，同样产出指标包括人均绿色GDP、碳强度和碳排放量3项，具体可见表1。

接下来对指标的相关性进行分析，投入指标间相关性较差，符合评价指标筛选原则；碳强度与另外两项产出指标具有强相关性，不符合指标筛选的独立性原则，因此将其剔除。最后确定本文的投入指标包括：X1—能源消耗量(单位：万吨标准煤)，X2—固定资产投资(单位：万元)，X3—R&D活动人员人数(单位：人)；产出指标包括：Y1—人均绿色GDP(单位：元/人)，Y2—碳排放量(单位：万吨)。

3.2 数据来源与处理

为确保文章数据真实有效，作者搜集了大量统计年鉴，包括湖南省统计年鉴，长株潭各地市统计年鉴以及湖南省能源统计年鉴(2008～2015)，除此之外，作者还走访了湖南省发改委、湖南省统计局获得了大量的一手资料。综合各相关统计资料以及长株潭城市群的具体情况，为使统计分析客观公正，统计时间从2007年长株潭城市群获批为“两型社会建设综合配套改革试验区”开始，一直到2014年(所能找到最新数据的年份)。长株潭城市群低碳经济发展效率评价原始数据参见表2。

表2 长株潭低碳经济发展效率评价原始数据

关于原始数据收集后的说明：X1(能源消耗量)由不同类型化石能源消耗乘以折合标准煤系数所得；X2(低碳产业固定资产投资)由分行业城镇固定资产投资的加总得出，包括教育、科研、商务、金融、租赁等；X3(R&D活动人员人数)由统计年鉴直接获得；Y1(人均绿色GDP)由总体GDP、人口总量、环境污染及碳排放投资治理成本推算得出；Y2(碳排放量)由上文公式计算得出。其中Y1和X2均以2007年为基期，利用GDP平减指数进行了修正。虽然DEA评价对数据没有量纲的要求，但由于Y2为逆向指标，需将逆向指标转换为正向指标，转换方法为取倒数法：

3.3 结果分析

将所列指标数据标准化处理后，即可直接代入DEA2.1程序中进行求解，将参数设置为规模报酬可变，运用BC2模型，求得长株潭城市群2007～2014各年度低碳经济发展的效率值：包括综合效率、纯技术效率与规模报酬效率，具体数据可见表3。

表3 长株潭低碳经济发展效率值

其中“drs”代表规模报酬递减，“irs”代表规模报酬递增，“-”代表规模报酬不变，其中综合效率=纯技术效率×规模效率。通过表3可以发现，长株潭城市群只在2007年和2014年实现了规模报酬不变，即DEA有效水平，说明只有在这两年的低碳发展是有效率的；2008年、2009年、2010年、2011年、2013年这5年规模报酬递增，2012年规模报酬递减，说明这6年均没有达到DEA有效，低碳经济发展均没有达到最优效率标准。为使这6年达到DEA有效，我们可对其初始投入及产出向量进行修正、调整，处理后的点我们称之为各年份在生产前沿面上的“投影”。通过DEA运行程序，我们不难得出长株潭城市群各年份的投入冗余率和产出不足率，通过表4可知，只有2007年、2009年、2014年的投入产出不需调整，其他年份均需要不同程度的修正，其中2009年并没有达到DEA有效，然而其不需要调整的原因是因为其纯技术效率为1，规模效率影响值较小，DEA程序运算时将其忽略不计。对于需要调整的年份，通过表4，我们可较轻松的看出长株潭城市群不同年份低碳经济发展效率低下的原因，以及不同要素的修正方向与程度。

表4 长株潭2007～2014年投入产出生产前沿面上的“投影”分析

从产出指标来看，2007～2014年这8年间，人均绿色GDP并没有产出不足的情况发生，这说明长株潭城市群经济发展情况较为良好，对环保的投入也较为合理；然而碳排放的倒数从2010年开始就存在着越来越严重的产出不足(2012年除外)，这说明随着长株潭城市群经济发展不断提速，碳排放日益增多。从投入指标来看，除了2007年、2009年、2014年不存在投入冗余，其他年份均存在不同程度、不同指标的投入冗余，这说明大多年份的资源配置效率还有待提升，尤其是能源消耗量和低碳产业固定资产投资。这两个指标投入冗余相对较大，说明这两项指标资源配置效率极差，对低碳经济的发展有明显的“抑制”作用，因此长株潭城市群未来的低碳经济发展要重点从这两个指标入手。总的来看，2007～2014年这8年间综合效率、纯技术效率和规模效率的平均值分别为0.975、0.984、0.990。综合效率值不高，主要是由纯技术效率值较低所导致的，这也说明长株潭近几年低碳技术有效投入明显不足，技术制约瓶颈较为突出。

4 结论与建议

本文在已有研究的基础上，从长株潭城市群的视角运用DEA模型分析低碳经济发展效率问题，并在指标的选择上隐形加入了环境指标(人均绿色GDP)。通过DEA模型对长株潭城市群2007～2014年8年间低碳经济发展效率的评价分析，得出长株潭在低碳产业和低碳能源方面存在投入过多，资源利用效率低下等问题。究其原因，主要是受技术无效与规模无效交叉作用的影响。就分析数据来看，低碳技术创新投入不足是导致基础研究难以提升的重要原因。基础研究是推动原始创新的重要力量，可以看出长株潭对低碳技术自主创新关注不够，大多是对国外技术的引进消化，缺乏自己的独立技术。产业规模与投入产出不相匹配导致效率低下，并且存在在新产品的开发上投入过多，投入冗余而引起资源浪费。长株潭城市群作为国家“两型社会”试点，拥有无与伦比的政策与资金优势，应当尽早确定低碳发展规划，以技术创新和制度创新为两翼，积极带动中部地区低碳经济腾飞。在具体实施上，应注重加强重点领域低碳改造，最终实现长株潭城市群的低能耗、低污染、低排放发展。

(1)加强政府的低碳引导。政府一方面是城市群低碳建设的倡导者，一方面又是市场的监督者和调控者，因此政府应当发挥引领作用，尽快实现低碳规划制定和相关政策指南的颁布，通过行政或非行政手段提供制度创新环境，调动市场和企业的积极性，并通过搭建技术交流平台，促进低碳产业的发展。长株潭城市群的低碳经济发展还需要长沙、株洲、湘潭各地市政府加强联系与合作，对跨市项目、产业进行共同监督管理，通过信息分享与互动交流，加强城市群低碳经济的内部联系。由于财政资金所限，要想在每一种低碳路径的建设中都全力加速前进，显然并不合适，因此如何对不同的低碳路径进行资金分配和政策引导就是地方政府应该重点考量的问题。

(2)优化能源结构，加快可再生能源开发力度。低碳经济的核心就是实现低能耗、高产出、零污染。很多发达国家，将能源结构的调整和优化作为国家能源发展的重要方向，集中关注点放在可再生能源上，且政府制定相关的优惠政策以便促进其开发和利用。在可再生能源开发领域，国内外已经有很多城市拥有较为成熟的开发体系，如美国的圣地亚哥和河北的保定。长株潭城市群地处我国能源匮乏区，对化石能源的依赖较重，但区域内太阳能储量雄厚、风能资源丰富、水资源储量巨大，拥有开发太阳能、风能、水能、地质能、核能等可再生能源的先天优势。因此在未来的低碳经济发展过程中，一方面要借鉴先进地区经验，积极调整和优化能源结构；另一方面要将开发和利用可再生能源作为发展重心。

(3)鼓励技术创新。科技是第一生产力，技术创新能够为城市群低碳发展提供不竭的原动力。长株潭城市群的区域优势较为明显，该区域中聚集了湖南省内重点科研院校，科研资本雄厚，因此，在长株潭低碳城市建设中，应积极发挥这些优势，加大科研投入，加强技术研发。低碳技术创新平台建设可从以下几个角度发力：①强化企业的主导地位，进一步开放市场，使企业以市场为导向，弱化其行政导向能力，鼓励企业积极参与公平竞争，让先进理念、先进科技、先进生产力来淘汰落后产能、落后技术，从而提高整体行业的水平；②积极引导建立产学研合作联盟，建设一大批技术应用基地、技术产权交易平台、技术转移和成果交易平台、科技交流与合作平台等，缩短科技与产业化之间的周期，使产业、院所、学术之间交流合作实现优势互补，达到三方共建，成果共享的良好局面；③完善科技创新制度，广泛调动社会资金、技术、人才相关的力量，集中在新能源材料替换技术(针对有毒有害材料)、清洁能源技术、资源循环利用技术等重点技术层面上取得关键性进展，突破技术层面障碍，实现社会各界资源的合理化配置。

(4)进一步调整产业结构。低能耗是低碳城市建设中的一个主要方向，而不同产业所带来的能源损耗与其对环境的影响程度是大不一样的。据湖南省统计年鉴2015显示，长株潭城市群中钢铁行业、冶金行业、电力行业、交通运输业、房地产行业等是其主要的碳排放产业，因此在进行低碳城市建设时，应该首先将低碳化重心放在这几个领域中。长株潭城市群的工业化进程已发展成型，为了更好地进行低碳转型，应该加快调整其产业结构，鼓励新兴产业的发展，淘汰高耗能产业。通过财政、金融、税收、土地等政策优惠，大力发展高新技术产业，积极与“互联网+”相融合，走智能产业化道路，以此代替高耗能、高污染的第二产业。

[1]潘家华，庄贵阳，朱守先.低碳经济的内涵及综合评价指标体系构建[J].经济学动态,2011，(1):132～136

[2]蔡林海.低碳经济绿色革命与全球创新竞争大格局大格局[M].北京：经济科学出版社,2009

[3]张坤民，潘家华，崔大鹏.低碳经济论[M].北京：中国环境科学出版社，2008

[4]付加锋，庄贵阳，高庆先.低碳经济的概念识别及评价指标体系构建[J].中国人口·资源与环境,2010，(8):11～17

[5]许陆军.基于DEA的安徽省区域低碳经济效率评价[J].中国市场,2014，(27):143～144

[6]张美恋.基于DEA的福建省低碳经济的效率评价[J].安庆师范学院学报(自然科学版),2014，(20):41～44

[7]吴战勇.基于DEA的河南省发展低碳经济的效率评价[J].统计与决策,2015，(5):56～58

[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):52～56

[9]唐莹.基于DEA法的武汉城市圈低碳经济发展效率评价[J].中部崛起战略,2012，(8):197～199

[10]孙雷，等．中国城市群发展研究——基于城市群引领新型城镇化的背景[J]．工业技术经济，2014，(8)：35～44

[11]张丽琼.基于DEA的资源型城市低碳经济发展的效率评价——以中部六省的地级资源型城市为例[J].市场研究，2015，(3):52～54

[12]陈诗一.能源消耗、二氧化碳排放与中国工业的可持续发展[J].经济研究,2009，(4):41～55

(责任编辑：王 平)

The Low Carbon Economy Development Efficiency Evaluation Research of Chang Zhu Tan City Group Based on DEA

Li Mingsheng Hou Fangfang

(Central South University，Changsha 410083，China)

In the case of energy and environmental problems become increasingly prominent,the development of low carbon industry undoubtedly provides a new opportunity for the development of cities in China.Reference region and low carbon economic development efficiency evaluation research paradigm is done in this paper,combined with the characteristics of low carbon industry,choosing evaluation index,based on the data of low carbon economic development of Chang Zhu Tan city,in urban and regional perspective,using DEA method quantitatively to evaluate the efficiency of low carbon development.Through a comparative analysis of input output data of DEA efficiency,it is found that the overall efficiency of technological innovation of Chang Zhu Tan city group is low,is mainly affected by the cross scale efficiency and pure technical efficiency and widespread new product development input redundancy,and there are prevalent problems such as the common energy input redundancy,excessive investment in fixed assets,unreasonable industrial scale and low resource utilization efficiency.Finally,the countermeasures and suggestions are put forward based on the analysis results.

low carbon economy;development efficiency;DEA model;quantitative evaluation

2016—01—20

李明生，中南大学商学院教授，博士生导师。研究方向：城市与区域经济管理。侯芳芳，中南大学商学院经济学硕士研究生。研究方向：产业经济学。

10．3969/j．issn．1004-910X．2016．05．013

F062

A