基于DEA模型的环渤海地区要素利用效率分析

文/郭薇

【摘要】城市化为当今中国经济发展的重要现象之一，2013 年中国的城市化率为53.73%，相比2000 年的36.22%增长了17.51 个百分点。快速的城市化进程给环境的承载能力和自然资源的利用效率带来了巨大压力。本文通过对环渤海地区3 省2 市（14 个样本城市） 5 要素利用效率的计算，得出了各城市要素利用效率均值的差异以及环渤海地区要素利用效率时间变动，揭示了环渤海地区资源利用效率的问题，并提出优化建议以供参考。

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关键词 环渤海经济圈；要素利用效率；产业规划；建议

【作者简介】郭薇，同济大学经济与管理学院硕士研究生，研究方向：区域经济学。

一、引言

城市化为当今中国经济发展的重要现象之一， 2013年中国的城市化率为53.73%，相比2000年的36.22%增长了17.51个百分点。快速的城市化进程给环境的承载和自然资源的利用带来了巨大压力。自然资源是国家经济增长的动力之一，迈克尔·波特指出，自然资源生产率与资本、劳动生产率将共同决定国家或地区的经济效率和竞争力。同时，城市群是国家参与全球竞争和国际分工的全新地域单元，城市群的发展对于推进城市化进程、增强综合国力具有显著作用。相比长三角和珠三角，环渤海经济区作为一个复合经济区，在中国对外开放的沿海发展战略中，占重要地位。所以本文将基于DEA模型对环渤海地区要素的利用效率进行分析，分析结果将对环渤海地区日后发展和规划具有一定意义。

城市效率是指在一定的生产技术条件下，城市要素资源的有效总产出与总投入的比值，是城市投入要素资源的有效配置、运行状态和经营管理水平的综合体现。对城市效率进行评价，主要有数据包络分析（DEA， Data Envelopment Analysis）、指标体系法和生态足迹法三种定量方法。李郇等（2005） 用劳动力、资本、人口、土地作为投入变量，国内生产总值作为产出变量，研究认为城市纯技术效率较高，规模效率的相对下降是引起1990~2000年中国城市效率降低的主要因素；郭海涛等（2007） 选取了12个代表不同类型的矿业城市为样本，构建7个DEA模型，并以2004年的数据为实证进行计算；王金祥（2008） 将DEA模型和超效率评价模型进行了比较分析，并采用两种模型分别对15个副省级城市资源投入产出的效率进行了测算。数据包络分析方法在世界范围内很多领域得到应用和发展，已成为评价具有相同类型投入和产出的若干个生产或非生产部门相对效率的有效方法。这种方法基于单目标线性规划，在所定义的生产可能集内，或固定投入而将产出尽量扩大；或固定产出而将投入尽量缩小，其产出的最大扩大比率的倒数或投入的最小缩小比率被定义为决策单元的相对有效率（李光金，2001）。

本文运用DEA模型对环渤海3省2市14个城市样本（北京、天津、石家庄、张家口、唐山、秦皇岛、沈阳、大连、鞍山、抚顺、济南、青岛、烟台、东营） 的城市效率进行分析，探究环渤海地区资源浪费状况，并为日后规划提出建议。

二、环渤海地区要素利用效率分析

（一） 要素指标和数据来源

产出要素为城市经济生产总值，具体指标为市辖区GDP，采用1978年为基期的可比价格，单位为万元。数据来源于《中国城市统计年鉴》（2006～2013）。投入要素包括城市劳动力、资本、土地、水资源和能源消费总量。限于数据的可得性，本文研究样本期为2005～2012年。劳动力投入要素具体指标为城市市辖区单位从业人员数和私营、个体从业人员数之和，单位为万人。针对缺失市辖区劳动力投入数据（仅有全市数据） 的情况，则有市辖区劳动力投入=β×全市劳动力投入，其中β=市辖区GDP/全市GDP。数据来源于《中国城市统计年鉴》（2006~2013）、《辽宁统计年鉴》（2012~2013）。资本投入要素的具体指标为市辖区全社会固定资产投资总额，采用1978年为基期的可比价格，平减指数同经济生产总值平减指数，单位为万元。数据来源于《中国城市统计年鉴》（2006～2013）。土地投入要素的具体指标为市辖区建成区面积，单位为平方公里。数据来源于《中国城市统计年鉴》（2006～2013）。水资源投入要素的具体指标为城市市辖区供水总量，单位为万吨。数据来源于《中国城市统计年鉴》（2006～2013）、《北京统计年鉴》（2006）。能源投入要素具体指标包括生活能源和生产能源两部分。其中，北京、天津能源投入要素数据来源于历年《中国能源统计年鉴》中分地区能源消费总量指标。其余城市的生活能源消耗包括市辖区城镇生活消费用电量、煤气（人工、天然气） 供气家庭用量、液化石油气家庭用量，数据来源于历年的《中国城市统计年鉴》，其中电力折算系数为0.1229， 煤气折算系数为1.33，液化石油气折算系数为1.7143。城市生产能源消耗数据来源于历年各城市统计年鉴中规模以上工业企业能源消费总量。针对统计口径差异和缺失数据采用以下系数进行折算。设折算系数β、σ、γ和τ，β=市辖区GDP/全市GDP；σ=市辖区GDP/全省GDP；γ=已知年份全省能源消费量×β/已知年份市辖区能源消费量；τ为γ取均值。仅有全市或全省能源消费量的统计数据，假设全市或全省具有相同的产业结构，即城市市辖区生产总值占全市或全省生产总值的比重和能源消费量比重相同，则有市辖区能源消费量=β×全市或全省能源消费量；对于缺失年份数据，假设全省生产总值与能源消费同结构，则缺失年份市辖区能源消费量=缺失年份全省能源消费量×σ/τ。山东半岛4个城市的能源消费量数据来源于《山东统计年鉴》（2006～2013） 的“万元GDP能耗”指标。

（二） 城市效率评价方法

构建五要素投入导向型VRS-DEA模型，并将环渤海地区的投入和产出数据录入DEAP2.1 软件，在输出结果中，“Projected Value”项代表在产出不变的情况下，要素目标投入量（PVI， Project?ed Value of Input）。我们定义要素利用效率（θ） 为其目标投入量与实际投入量（OVI， Original Valueof Input） 的比值，即θi， j=PVIi， j/OVIi， j，其中i=1，2，…5，分别代表劳动力、资本、土地、水资源和能源；j=1，2，…14，分别代表环渤海14座城市。要素利用效率θi，j越小，说明投入要素的浪费现象越严重、节约的空间越大；若θi，j=1，表示城市j的投入要素i被充分利用；如果θi，j<1，说明城市j的投入要素i未被充分利用，在产出不变的情况下，可节约投入要素i的比例为“1-θi，j”。

（三） 环渤海地区各城市要素利用效率均值

在五要素VRS-DEA模型中，根据表1比较各个城市要素利用效率可知：从环渤海地区整体来看，浪费最严重的投入要素依次为水、土地、能源、资本和劳动，在产出不变的情况下，可节约的比例依次为8.2%、8%、7.5%、7.2%和6.8%；北京、天津、张家口和东营的投入要素都得到了充分的利用，其各项要素的利用效率均值都为1.000；石家庄的各项投入要素浪费最严重，在产出不变的情况下， 可节约40.2%的劳动、42.0%的资本、46.2%的土地、55.9%的水和45.4%的能源。这样严重的浪费情况如果继续下去，必将影响石家庄的可持续发展之路，同时也会对环境造成不可复原的破坏。其他城市与环渤海地区平均水平相比：青岛各项投入要素的利用效率均值均在环渤海地区平均水平之上，而大连、抚顺和济南则均在环渤海地区平均水平之下。

（四） 环渤海地区要素利用效率时间变动

前文分析了各城市要素利用效率的平均水平，为了掌握珠三角地区要素利用效率的时间变动趋势，分别计算历年要素利用效率的加权平均值，如表2和图1所示。①总体来看，劳动和能源投入要素的利用效率在8年间呈上升趋势，其余投入要素的利用效率均呈下降趋势。②对于劳动力投入要素的利用效率，2006年略有下降，2008年时达到利用效率最低点，其后呈上升趋势；对于资本投入要素，2009 年以前与劳动力投入呈相同的变动趋势，但2009～2011年，资本要素利用效率下降明显，2011年后略有上升；土地投入要素的利用效率在2008 年以前均呈下降趋势，2009 年略有提高，但之后上升趋势并不明显；水资源投入要素的利用效率波动很大，2008年明显下降，2011年达到谷底；对于能源投入要素的利用效率，2009年以前低于其他要素利用效率，但之后利用效率得到明显的提高。③2005年环渤海地区利用效率最高的要素依次为土地、水、资本、劳动和能源，但2012 年顺序变为劳动、能源、土地、资本和水，水资源投入要素利用效率下降比例最大，其次为土地投入要素。

三、环渤海地区规划建议

渤海是典型的半封闭性内海，生态环境脆弱。在国家快速推进区域经济发展的战略背景下，环渤海经济圈的环境问题可能成为制约其发展的关键因素。通过上文对于五大投入要素利用效率的分析，可以看出：在本已脆弱的环境条件下，其要素利用效率仍表现出不理想的状态。现提出解决问题的几点建议，为环渤海规划发展提供参考。

（一） 合理利用资源，实现可持续发展

通过上文对于环渤海地区5要素利用效率时间变化的分析，我们可以看出：首先，8年间水资源的利用效率恶化状况最为明显。而相比于长三角和珠三角，环渤海地区水资源相对匮乏，同时在高速城市化的压力下，若不提高水资源的利用效率，将很可能阻碍经济的发展，更重要的是影响到居民的生活质量。其次，土地利用效率下降也是不能忽视的问题，环渤海地区土地利用面积占其总土地面积的84%以上，土地开发利用的广度远高于全国平均水平，后备土地资源匮乏、潜力有限。这时候，改善现有土地利用效率是可持续发展的必要手段。

通过对环渤海地区各城市要素利用效率均值的分析，我们可以很清楚地看到石家庄在整个环渤海区域内的表现并不乐观。在产出不变的情况下，资源投入可节约近一半。说明石家庄在追求经济发展的过程中，并没有考虑到效率这一概念，而是不计代价地推高GDP的数值。同时，大连、抚顺、济南各投入要素的利用效率低于环渤海地区平均水平，阻碍了环渤海地区的整体发展。这样显著的城际差异暴露了环渤海经济圈内，以行政区域为界的条块分割治理模式没有考虑环渤海经济圈的整体性，但环境和资源保护活动却具有跨区域性和整体性。

（二） 优化产业结构，鼓励技术创新

环渤海区域的产业结构中，第二产业占主导地位，第三产业次之，呈现出了“二、三、一”的工业化结构特征。而在工业中，重工业占有主导地位。三次产业结构不够优化，第三产业占比不高。目前，环渤海地区（除北京外） 的经济增长主要还来源于第二产业，而且大多为传统的资源依赖型产业，具有产品附加值低，技术含量不高，受资源约束强等特点。在这样的产业结构中，要素利用效率的提升是很难的。因此应加大对传统工业升级改造，鼓励创新，积极发展电子信息、生物制药和机电一体化等高新技术产业。同时，增加第三产业比重，鼓励发展低污染低能耗的第三产业，同时也可带来更高的经济增加值。

除优化产业结构外，还需考虑环渤海经济圈内的产业布局合理性。行政分割导致各城市根据自身利益需求进行决策，结果是环渤海地区产业结构趋同，差异性和互补性不明显。因此，要根据本地区的资源优势、区位条件、经济基础和产业基础，选择具有比较优势与竞争优势的产业进行重点发展，加强区域内合作，实现区域经济一体化目标。为此，应首先改变“唯GDP”的地方考核指标，以区域合作和区域错位发展为区域共赢的方式。北京应发挥其“龙头”作用，强化高科技产业与现代服务业；天津应利用其在金融、物流、高科技产业方面的优势，重点发展；河北省除了拥有得天独厚的土地、矿产等自然资源外，还拥有丰富的劳动力资源，因此应重点发展现代农业、机械制造业等；而山东省应主要发展电子产品、食品加工等；辽宁省的重工业比重很高，则应重点关注产业结构的升级与改造等。

马上就要进入“十三五”（2016～2020） 规划期，粗放型发展已经超出了环境可以承受的范围，如何提高投入要素的利用效率是实现可持续发展的重要问题。石家庄的浪费状况并不是石家庄一个城市的问题，关系到整个环渤海经济圈的发展。同时，资源利用效率随时间下降的趋势也暴露了环渤海经济圈在产业规划方面的不足，因此改革政绩考核制度，强化环境和资源保护责任对环渤海经济圈的日后发展十分重要。

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（责任编辑：刘明）