基于DEA的河北省能源-经济-环境协调评价研究
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作者: 刘 璟 王 涛 王国贞
[摘 要]本文在对能源-经济-环境系统深入研究的基础上,采用DEA评价方法对河北省能源-经济-环境协调水平进行了评价,得出了河北省能源-经济-环境投入产出的技术有效性和规模有效性结果,最后对其评价结果进行了研究分析。
[关键词] 能源-经济-环境 DEA 技术有效性 规模有效性
一、引言
能源-经济-环境协调研究主要是指为实现社会发展系统中能源、经济、环境三个子系统之间综合平衡与协调发展,对各子系统之间交互作用程度测算方法和模型的研究。
近年来,河北省经济社会有了很大的发展,但是随着经济的迅速发展,能源、环境的瓶颈制约矛盾也越来越突出。河北省的能源消费量逐年递增,并呈加快趋势,但河北省能源利用效率则相对较低;同时,由于经济增长方式粗放,环境污染在某些地方和领域还比较普遍。因此,探讨一条既保证河北能源供应、生态平衡以支撑经济发展,又保证河北经济持续、稳定、快速发展的道路,是河北面临的迫切问题。
目前国内对河北省能源-经济-环境协调评价研究还比较少,而且大多只是从某个角度为切入点来分析,并没有系统的分析河北省能源-经济-环境协调度评价。
二、DEA评价方法
数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA),是1978年美国著名运筹学家查恩斯(A.Charnes)、库伯(W.Cooper)等人创建的一种进行多目标决策的系统分析方法,此方法特别适用于多输入多输出的复杂系统分析。
设有n个部门或决策单元(DMU),每个决策单元DMUj(j=1,2,…,m)使用m种输入Xij(i=1,2,…,m)得到s种输出Ykj(k=1,2,…,s),某一决策单元的效率用(1)式决定:
(1)
为第j个评价单元DMUj的相对有效性指数。式中,
vi(i=1,2,…,m)和uk(k=1,2,…,s)分别是对第i种类型输入的权重和对第k种类型输出的权重。
对DMUj0进行评估,就可以构造所谓C2R模型。C2R模型以将要评价的决策单元DMUj0的效率指数hj为目标,以所有决策单元的效率指数hj≤1为约束,构成最优化模型(P),如式(2):
(P) (2)
模型(P)是一个分式规划问题,通过Charnes Cooper变换可以把式(P)转变为线性规划模型,并根据线性规划对偶理论求出它的对偶规划模型,式(3)是引入松弛变量以及非阿基米德无穷小后的对偶规划模型 (Di)。
(3)
其中,松弛变量 。
。
定理1:设ε为非阿基米德无穷小,规划问题(Di)的最优解为:
(1)若:,则DMUj0为弱DEA有效,表明非同时技术效率最佳和规模效益不变;,则DMUj0为DEA有效,表明同时技术效率最佳和规模效益不变;,也表明DMU的生产活动非同时技术效率最佳和规模效益不变。
(2)若:,则DMUj0为规模收益递增,即规模经济; ,则DMUj0为规模收益不变,即规模经济不变;若,则DMUj0为规模收益递减,即规模不经济。
三、 河北省能源-经济-环境协调评价指标体系的确定
根据数据口径的统一性、可比性原则,同时考虑可得性,并结合河北省的实际情况,设置输人输出指标和决策单元。其中,输入指标为:地区生产总值GDP、能源消费总量;输出指标为:废水排放总量、工业烟尘排放总量。
本文选取河北省2000年～2008年九年为决策单元,数据均来源于2001-2009年的《河北省经济年鉴》和《中国统计年鉴》。
四、河北省能源-经济-环境协调评价实证分析
根据DEA方法的C2R模型模型,运用DEA-SOLVE-LV软件进行运算,得出河北省2000年～2008年的能源-经济-环境投入产出效率技术有效性和规模有效性评价结果,见表。
表 2001-2008年河北省能源-经济-环境投入产出效率DEA有效性评价结果
年份 评价值 技术有效性 规模有效性
2000 1 有效 -
2001 1 有效 -
2002 0.9715705 无效 ↓
2003 0.9307389 无效 ↓
2004 1 有效 ↓
2005 0.9750732 无效 ↓
2006 1 有效 ↓
2007 0.9160121 无效 ↓
2008 1 有效 ↓
由以上的计算结果可以看出,河北省能源-经济-环境投入产出效率技术有效的年份是2000年、2001年、2004年、2006年、2008年,其它年份投入产出效率技术无效,因此河北省能源-经济-环境投入产出效率有明显的波动性,但总体评价值都比较高,这表明河北省份能源、环境和经济的协调发展状况很好,经济生产方式正积极由以投入为主的规模型向高效集约型转变,逐步转变以资源消耗、环境污染为代价而换取经济增长的传统非协调发展观。即使它们的能源投入和经济投入大的情况下,仍能使得对环境造成的污染控制到尽量小。但是规模报酬除了2000年跟2001年是不变的,其他年份都是递减的,因此,河北省份今后需要进一步加强能源基础设施建设,提高综合能源的利用率。
五、总结
通过上面的实证分析表明,本文采用DEA综合评价方法能有效地解决区域能源-经济-环境协调度的定量化评价问题,为评估多层次复杂系统提供了一种新的思路和方法。评价结果可以反映能源-经济-环境系统协调发展的状况,并找出河北省能源-经济-环境系统发展过程中存在的主要问题,为河北省能源、经济、环境协调发展机制的建设提供数据支持与决策依据。
参考文献:
[1] 李 艳:环境一经济系统协调发展分析与评价研究.[河北工业大学硕士论文],2001
[2] 王 颖: 江苏省制造业投入产出分析[J]. 现代商业,2003:244-245
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