资源和环境约束下中国钢铁企业两阶段效率评价研究

1引言

1.1选题背景

20世纪来,随着世界经济的飞速发展,能源危机、环境污染等问题日益加剧。传统的"高能耗、高污染、低效率、低效益"的发展模式已难以为继。大力发展绿色经济,实现资源节约型、环境友好型、社会进步型的绿色可持续发展模式已经成为摆在全世界面前的一个亟待解决的重大课题。社会可持续发展要求处理好资源、环境和经济社会发展的关系,必然要限制三离产业发展,通过绿色技术创新,淘汰过剰产能提升 竞争力。钢铁工业作为国民经济的重要支柱产业之一,不但资金和技术密集度商,而且是三高产业的首要代表。2009-2013期间年均能源消耗约占全国总能耗的16.9%,SO2占全国总SO2排放里的3.5%,每年排放的固体废弃物占全国固废排放总量的12.6%。我国钢铁工业"十一五"和'十二五"发展规划中,对加强集约经营,节能减排及改进效率提出了较高的指标要求。目前,能源、环保、绿色制造和绿色发展问题己经成为钢铁工业发展面临的最紧迫、最严唆的问题,钢铁工业的绿色转型迫在眉睫。而提窩资源环境约束下钢铁企业技术效率、全要素生产率是其绿色转型的根本。虽然中国钢铁工业协会在2008年召开的第五届中国国际钢铁大会上提出了"绿色钢铁"理念,要求钢铁企业把资源节约和环境保护的理念顆入到企业经营管理中,通过转变生产方式,推进全面清洁生产,促进企业与自然、社会和谐统一,实现企业的可持续成长。以宝钢、鞍钢、武钢和首钢为代表的钢铁企业,也都在践行"绿色钢铁"理念。但由于环境污染和资源损耗难以计算,影响各钢铁企业的"绿色"可比性,无法合理评价"绿色钢铁"发展的好坏。因此,运用合理的经济模型和投入产出数据科学准确地估算技术效率和全要素生产率成为衡里钢铁产业经济发展状况的途径。传统的技术效率和全要素生产率测度,一方面将钢铁企业视为"黑箱",不考虑钢铁生产流程中各阶段之间的朕结关系,另一方面没有同时将资源和环境因素纳入分析框架。在强调绿色钢铁可持续发展的当今,资源和环境不仅是钢铁产业经济发展的内生变量,同时也是产业经济发展规模和速度的刚性约束,如果忽略这种约束,则会扭曲对社会福利变化,不能准确反映钢铁产业的真实经济绩效,从而误导政府建议。同时,从钢铁产业链的视角看,生铁和粗钢产量的均衡生产有利于钢铁企业的正常运营。

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1.2研究意义

1.2.1理论意义

通过对网络DEA理论研究进展的相关文献进行梳理,发现以往的研究大多运用径向DEA方法测算网络决策单元的整体效率和阶段效率,或者进一步深层次的挖掘各阶段效率与整体效率之间的关系。Tone和Tsutsu(2009)为解决网络系统现实运营过程中出现的投入和产出非同比例变化的问唐,改进了单阶段SBM-DEA模型,首次将非径向沈M-DEA方法拓展到网络DEA理论中,建立了网络SBM-DEA模型。虽然该模型具有解决网络系统中所有投入、产出要素非同比例变化问话,及各子过程投入变量兀余和产出变量不足问题的优点,该模块中没有考虑诸如废气、废渣、废水等非期望产出因素。因此,为更准确合理的进行效率评价,有必要以此模型为基础进行改进或者与其他模型相结合。同时,目前对具有多阶段生产过程的决策单元进行生产率测算的研究均采用以径向网络DEA方法为基础的Malmquist指数模型,也没有考虑到非期望产出因素对生产率变化的影响。基于径向网络DEA模型的各种缺点弊端,评估得到的生产率变化也是不准确的。因此,本文构建了考虑非期望产出的网络SBM-DEA模型和网络Malmquist-luenberger指数模型,分别用于评价多阶段生产决策单元的技术效率、生产率变化、技术效率变化及技术进步变化,并从子过程视角探求导致系统整体生产率变化的原因。以上模型改进在网络DEA方法拓展方面具有一定的理论意义.网络DEA方法视角下的环境绩效评价理论是对传统绩效评价理论的有益补充,对政府制定钢铁产业相关政策,实现钢铁产业经济与环境协调发展提供可靠的方法理论依据,更为我国钢铁企业达到节能减排目标,提升企业综合竞争力提供了重要的理论参考价值。

本研巧运用网络SBM-DEA方法及其拓展模型,把钢铁企业资源消耗及污染物排放作为约束条件,对其技术效率及生产率进行更加准确合理的测算。在现有企业规模、所有制形式、研发、教育培训等影响因素基础上,重点研究分析了环境规制强度对资源和环境约束下钢铁企业全要素生产率的影影响,以探讨生产率提升路径。最后对我国钢铁企业效率及生产率提升给出合理规划建议。

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2相关理论和文献综述

资源和环境约束下的效率及全要素生产率的増长是衡量钢铁产业经济增长质量的重要标志,己经成为影响钢铁产业能否可持续发展的关键问题。为了对我国钢铁产业效率及全要素生产率增长进行更加科学、合理的测算,有必要从新的视角对测里工具网络DEA理论、技术效率理论、全要素生产率理论的发展及其在我国钢铁产业方面的应用研究文献进行梳理和总结,为后续实证研究提供理论支撑。

2.1技术效率及全要素生产率理论

2.1.1技术效率及测算方法

技术有效性的研究及技术效率测度理论的提出要追溯到上世纪50年代。Koopmans(1951)给出了技术有效的定义:如果在不减少其他产出(或增加其他投入)的情况下,技术上不可能增加任何产出(或减少任何投入),则该投入产出向量是技术有效的,技术有效的所有投入产出向量的集合构成生产前沿面。英国剑巧大学的经济学家Farrell(1957)首次从投入角度提出技术效率概念,即在产出规模和市场价格不变的条件下,按照既定的要素投入比例所能达到的最小生产成本占实际生产成本的百分比。Leibenstein(1966)从产出角度定义了技术效率,即在市场价格水平、投入规模及投入要素比例不变的情况下实际产出水平与所'能达到的最大产出的百分比。由以上定义可知,技术效率用来衡虽在没有技术进步或创新的过程中,生产者获得最大产出或投入最小成本的能力。即在特定技术水平下,实际生产活动接近前沿生产水平的程度,衡量生产者利用現有技术的水平高低,也反映了生产的有效性程度。

生产率是当代经济学理论中除效率之外又一重要的槪念,指的是生产过程中各种生产要素的有效利用程度,反映了一定时期内经济系统的要素配置效率、技术创新水平及生产管理水平等。随着经济増长理论的发展,生产率理论大致经历了单要素生产率、全要素生产率和绿色全要素生产率理论的发展过程。从价值论出发,劳动、资本等单个要素与产出的比例,如劳动生产率或资本生产率就是单要素生产率理论的基本维形。Solow(1957)将经济増长中扣除资本和劳动投入剰下的"增长余值"称为广义技术进步,又叫全要素生产率。全要素生产率是生产率的一种测算方式,考虑了生产过程中产出与劳动、资本、资源等全部投入要素之间的关系,包括诸多投入要素解释不了的技术创新、制度创新、组织创新等促进经济增长的因素。也就是说经济增长包括两部分,一部分来自投入要素的增长,另一部分归因于技术的进步和效率的提高。第二部分増长即为能反映经济增长质呈的全要素生产率。随着经济增长的发展及其对资源与环境的影响,资源与环境约束下的全要素生产率及其度量日益成为关注的焦点。

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2.2网络DEA理论

2.2.1网络DEA理论模型

Fare和Grosskop在他们的专著和文章中首次提出了FG网络DEA模型的概念,对具有网络结构的决策单元的相对有效性评价问煙作了开创性研究。不同于传统的DEA模型,网络DEA没有一个标准的形式。它依赖现实问题的网络结构,复杂网络生产系统包含众多子系统,按照子系统的外在联结方式可以分为串联、并联、混合和循环等等(杨峰,2006),其中最基本的是串联结构和并联结构。

相对于串联系统而言,目前对于并联系巧DEA效率评价的研究较少。Fare,Grabowski,Grosskopf和Kraft(1997)构建可以最大化产出系统距离函数的模型,是关于并联系统的早期研究文献之一。Yan＆Ma和Koike(2000)提出了一种YMK模型,将并联系统的整体效率定义为YMK效率,并先后证明了在规模报酬不变和可变的条件假设下,独立网络DEA模型下的系统效率是各子系统效率中的最大者。该结论在一定程度上可能会髙估系统效率。Kao(2009)构建了一个相关模型来測算并列系统的系统效率和过程效率,发现了系统效率是过程效率的加权平均值的特点。杨锋,梁撰,凌六一和査勇(2009)在分析并联生产系统前沿生产能力的基础上,提出了评价并联生产系统的乘数模型和包络模型,与传统CCR模型相比较,该模型得到的前沿生产能力更高,表明该方法有利于更大程度的挖掘系统整体性能改善的潜力。

进入21世纪后,随着中国钢铁工业的迅猛发展,钢铁产业技术效率方面的研究也逐渐丰富起来。Zhang和Zhang基于SFA方法测算了中国大中型钢铁企业1995年的技术效率。研究将中国的钢铁企业按照企业所有制、规模、主要设备及所在地进行分类,结果表明非国有企业技术效率显著高于国有企业;无论国有还是非国有企业,相对而言大规模企业效率嵩于小规模企业,生产设备的先进性对技术效率有显著正影响;技术效率地区差見并不明显,但对于中等规模的企业来说,东部地区比中西部地区企业效率高。

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3资源约束下中国钢铁企业两阶段技术效率评价...............35

3.1中国钢铁产业面临的资源约束...............35

3.2网络SBM-DEA模型..............36

4资源和环境约束下中国钢铁企业两阶段技术效率评价...............50

4.1中国钢铁产业面临的环境约束..................50

4.2非期望网络SBM-DEA(UNSBM)模型构建.................52

5资源和环境约束下中国钢铁企业两阶段全要素生产率测算................69

5.1网络生产率指数模型构建...............69

6环境规制对资源和环境约束下全要素生产率的影响

6.1我国钢铁产业环境规制现状

我国环境管制的具体政策手段主要经历了三个阶段:在管制阶段以命令和控制政策为主要手反、在市场化阶段以经济激励政策为主要手段、在创新阶段以企业信息披露和社会公众参与为主要特征。其中,命令控制型环境管制政策指通过法律和行政手段制定不同掠准或者在特定时间或区域内限制某些活动来影响企业污染和排放的行为。经济激励环境管制政策主要是通过市场信号激励企业在追求自身利益最大化同时,降低社会环境污染,主要包括排污收费和污染权交易两项制度。随着中国钢铁产业面对的资源和环境问题的日益严重,环境規制问题越來越受到政府部门的重视。目前,我国对钢铁企业主要采取命令控制和收取坏保费用的环境管制。政府对三废制定相应的排放标准,对于不达掠钢铁企业,实行强行关闲或者处置。如表6-1所示,从2002年《清洁生产促进法》的发布开始,围家陆续颁布的一些环境保护法对钢铁工业的废水、废气和废渣的排放和治理的柄准不断升商,以促使钢铁产业经济发展与资源利用、环境保护相适应。

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7研究结论与研究展望

7.1研究结论

钢铁工业作为国民经济的重要支柱产业之一,是三高产业的首要代表。在大力发展绿色经济,实现资源节约型、环境友好型、社会进步型的绿色可持续发展的背景下,钢铁产业的发展面临着能源、资源歴乏和环境污染的多重制约。因此,要实现钢铁产业的绿色转型,必须提高钢铁企业技术效率、全要素生产率和其对经济增长的贡献。本文运用更科学合理的方法评价能源环境约束下钢铁企处的技术效率及生产率以期探求其提巧的途狂。通过实证研究,得出下主要结论:

(1)技术非效率广泛存在于我国钢铁企业中。在资源约束下,我国钢铁企业2009-2013年期间整体、铁前和铁后工序阶段的技术效率年均值分别为0.477、0.391和0.573。相对来说,铁前工序阶段的效率更低,是影咱钢铁企业整体技术效率提升的短板,应作为未来钢铁企业整体技术效率改进的出发点。增加环境约束后,我国钢铁企业2009-2013年期间整体、铁前和铁后工序阶段的年均技术效率值变为化0.440、0.369和0.538,即废气、废渣污染物的排放造成了技术效率的损失,效率提升空间更大了。铁前工序阶段仍是影响整体技术效率提升的关键环节。

(2)根据资源环境约束下的技术效率得分可以对钢铁企业资源、环境和经济产出的协调状态类型进行划分。研究结果发现,2009-2013期间陈了少部分企业处于完全协调状态外,绝大多数企业均处于不协调或严重不协调状态。意味着我国钢铁企业在资源、环境和经济产出协调性方面具有明显的两级分化特征。增加环境约束对钢铁企业进行绩效评价,不但能更好地鉴别处非效率企业,还具有进一步突出和强化高效率与低效率水平的能力。

参考文献（略）