城市效率动态演化及其驱动因素研究—以天津市为对象

2015-09-08博士天津职业大学经济与管理学院天津300410

商业经济研究 2015年32期

■ 高明博士（天津职业大学经济与管理学院天津 300410）

■ 高明博士（天津职业大学经济与管理学院天津 300410）

本文在环境约束条件下，运用MSBM模型测度1997-2012年天津市城市效率，通过投入产出指标优化结果分析城市效率损失的原因，并构建基于灰色系统理论的城市效率驱动因素模型，深入探究城市效率驱动因素。结果表明：天津城市效率整体表现较好，二氧化碳排放量过多、资源投入和劳动力投入存在冗余是造成部分年度效率无效的主要原因。能源依赖、经济结构、工业结构及政府调控负向制约城市效率，而创新驱动、城市化水平、对外开放正向推动城市效率。

城市效率 MSBM 驱动因素

引言

改革开放以来，作为中国北方最大的沿海开放城市，天津经济取得了举世瞩目的成就。1992年以后，天津市地区生产总值一直保持不低于10%的增速发展。随着城市规模的扩大，人口、资源、经济不断集聚，天津市已经成为大型复杂系统。对于如此庞大的复杂系统，单纯使用GDP来衡量天津市发展是不科学的，而城市效率作为测度城市各项资源投入是否能够获得有效产出的重要指标，是衡量天津市经济是否良性运转的重要标准。

目前，城市效率问题逐渐成为国内外研究的热点。自Charnes等（1989）采用DEA模型测度了1983年和1984年中国部分城市的效率，并认为DEA方法是评价城市效率的有效方法以来，由于DEA模型能够评价多投入多产出决策单元的相对效率，且对投入产出指标无严格限制，在城市效率研究中得到广泛应用。如对城市静态效率的研究，杨开忠等（2002）采用DEA方法分析我国直辖市和省会城市的投入产出效率，得出并非城市规模越大，其投入产出越有效。俞立平等（2006）采用DEA方法分析中国城市经济效率，发现城市的纯技术效率、规模效率与城市所处的位置无关。孙威等（2010）分析了2000年和2008年我国24个典型资源型城市的效率，发现只有少数城市实现综合效率有效。许建伟等（2013）采用DEA交叉效率模型对甘肃省12个地级市的城市效率进行评价。在对城市动态效率研究中，金相郁（2006）分析了1990-2003年间我国41个主要城市的全要素生产率变动情况，结果发现技术进步可以有效提高城市生产率。郭腾云（2009）深入研究我国特大城市要素资源效率。刘秉镰和李清彬（2009）通过分析1990-2006年间中国196个主要城市全要素生产率的变化，认为中国城市经济资源投入整体利用率较低。邵军等（2010）采用DEA-Malmquist指数研究我国城市生产率，结果发展技术水平下降会导致城市生产率下降。

上述研究丰富了城市效率研究理论，为我国城市发展提出了很多有效建议，但其局限性在于城市效率集中在城市经济效率，强调了城市经济发展的重要性。伴随着我国城市的发展，环境污染问题日益严重，城市发展不仅有对城市有利的理想产出，也产出了破坏环境的非理想产出，因而对城市效率的研究应该关注城市环境污染问题。目前，考虑环境污染问题的研究大多集中在区域经济层面，如胡鞍钢等（2008）、冯金丽等（2010）、李静等（2013）学者的研究。在对城市的研究主要有李艳华和华民（2014）测算考虑环境污染条件下中国275个地级及以上城市2011年的绿色效率，结果表明中部城市的绿色效率表现最差。胡彪等（2015）将城市民事、行政、刑事案件总量及环保投诉总量作为非理想产出，测算了天津市生态文明效率。

考虑环境约束条件，针对某具体城市自身效率动态演化的研究还未见。天津市作为北方重要经济中心，在“建设国际港口城市、北方经济中心和生态宜居城市”的大背景下，要积极探索环境与经济和谐发展的路径，测度其城市效率具有重要意义。

研究方法及模型

（一）MSBM模型

传统的SBM-DEA模型是在所有产出均为理想产出的假定条件下提出的，但是在实际生产过程中，并不是所有产出都会对研究对象效率产生正向影响，有的产出只有减少才会带来效率的提高，具备这样特征的产出指标称之为“非理想产出”。有的研究将非理想产出指标作为投入指标处理，也有研究将非理想产出的倒数作为产出指标。本文采用Tone K（2007）提出了的处理方法，即考虑非理想产出的MSBM（Modified Slack Based Measure）模型，该模型将松弛变量值放入了目标函数中，一方面对投入产出的松弛变量进行优化，另一方面也解决了存在非理想产出条件下效率评价问题。

（二）城市效率驱动因素分析模型

城市效率受到多种因素的驱动，在环境约束条件下，这些因素有可能推动城市效率的提升，也有可能制约城市效率的发展。本文采用灰色系统理论的GM（1，N）模型深入分析天津城市效率的正向与负向驱动因素，以便制定相应政策提升天津市城市效率。

设X1(0)=(x1(0)(1), x2(0)(1),…, x2(0)(n))为系统特征因子，而：

为相关因素序列，即特征因子的驱动因子序列，Xi(1)为Xi

(0)的1-AGO序列(i=1,2,…, N)，Z1(1)为X1

(1)的紧邻均值生成序列，则称：

为GM（1，N）模型。其中-α为系统发展系数，而bixi(1)(k)为驱动项，bi为驱动系数。

通过构建GM（1，N）模型可以反映出城市效率动态演变过程中受到各种驱动因素的正向或负向关系。如果驱动系数为正数，说明驱动因素对城市效率发挥了正向的推动作用；如果驱动系数为负数，说明驱动因素对城市效率发挥了负向的制约作用。同时，系数的大小可以反映出驱动作用的强弱。

天津市城市效率评价

（一）投入产出指标及数据来源

参照已有研究，考虑到数据的全面性、科学性和可得性，从理性经济人角度出发，天津市应该以尽可能少的投入来获取尽可能多的理想产出和尽可能少的非理想产出。设定投入指标包括资本投入、劳动力投入和能源投入，产出指标包括理想产生和非理想产出，具体如下：

1.资本投入：选取年均资本存量（亿元）作为资本投入指标，当前研究一般采用“永续盘存法”估算资本存量，本文研究使用数据借鉴单豪杰（2008）的测算方法，各年度天津市资本存量按照1978年的可比价格进行折算。

2.劳动投入：以各年度天津市年末全社会从业人员（万人）作为劳动投入指标。

3.能源投入：以各年度天津市能源消耗总量（万吨标准煤）作为能源投入指标。

4.理想产出：以各年度天津市地区生产总值（亿元）作为理想产出，并根据GDP增长速度转换为1978年可比价格。

5.非理想产出：目前对于非理想产出指标的选取并没有统一的标准，目前天津市能源结构中主要依赖的仍是碳基能源，因而选取二氧化碳碳排放为非理想产出。二氧化碳碳排放估算方法是基于 IPCC（2006）《国家温室气体排放清单指南》。计算公式如下：

式中，Ct是第t年CO2排放量，Ci,t为第t年i部门的CO2排放量，Ti,j,t为第t年i部门j种能源终端消费量，Fi为第i类能源的碳排放系数（以每吨标准煤计）。

上述所有数据均来自相应年份《天津统计年鉴》、《中国统计年鉴》及《中国能源统计年鉴》整理获得。

（二）城市效率结果分析

基于MSBM模型，采用Maxdea6.4对包含非期望产出CO2的投入产出数据进行分析，天津市1997-2012年的城市效率如表1所示。在环境约束条件下，除1997年、1998年、1999年、2005年及2009五个年度外，其余年度天津市城市效率均达到DEA有效，说明这些年度天津市充分利用资本投入、劳动力投入及能源投入，实现了资源有效配置，达到了理想产出和非理想产出的最优化。但该结果并不说明现有投入条件下，天津市地区生产总值不需要增长，二氧化碳排放量不需要减少，只是说明整个研究期间，与其他年度相比，这些年度相对有效。其中1997年、1998年、1999年天津城市效率无效，主要原因是20世纪90年代全国各大城市经济发展重心是高速增长的GDP，并未对能源消耗及环境污染等问题投入过多关注。而天津市主要支柱产业为工业，粗放式经济发展模式过多依赖能源消耗，其后随着环保意识的提高，天津大力发展第三产业，保持经济发展速度同时逐渐降低能源依赖，因而与后续年度相比，研究初期城市效率无效。城市效率在2000年达到有效后，有两个无效点，第一个无效点是2005年，随着国家对天津发展的重视，各项投资及项目落户天津，导致经济发展过热，城市效率出现小幅下降。2006年，中国在制定“十一五”规划时提出了到2010年坚决控制温室气体排放、基本遏制生态环境恶化趋势的奋斗目标，在此背景下天津市调整产业结果，大力扶持高端制造业及现代服务业发展，城市效率回升。第二个无效点是2009年，受到2008年全球经济危机的影响，天津的现代服务业发展受到限制，同时为了保持经济高速发展，天津市采取相应措施刺激能源依赖型的工业发展，从而导致在环境约束条件下2009年城市效率较低。随后由于世界经济的复苏，天津市借助京津经济一体化发展的机遇，大力发展低能耗的第三产业，城市效率一直保持有效。

作为北方经济发展重要中心的天津，其城市发展不能过度依赖能源。在节能减排的大背景下，天津在推动城市经济快速的同时，需要调整产业结构，发展低碳经济。天津城市效率的评价结果说明在环境约束条件下，1997-2012年间，天津市低碳经济发展取得较好的阶段性结果。

（三）城市效率投入产出分析

当效率值小于1时，松弛变量可以反映出城市效率损失的原因。将1997-2012年，效率值小于1的年度天津市各投入变量松弛变量除以对应的投入指标值得到投入冗余率，将理想产出地区生活总值产出不足量除以地区生产总值实际值得到生产总值产出不足率，非理想产出CO2产出冗余量除以CO2排放量得到相应的产出冗余率，计算结果如表2所示。城市效率无效年度资本存量投入冗余率和地区生产总值产出不足率均为0.00%，说明造成城市效率损失的原因并不包括资本投入没有充分利用及地区生产总值产出不足。五个年度二氧化碳均存在产出冗余，说明二氧化碳排放量过多是造成城市效率无效的主要原因之一。四个年度全社会从业人员存在冗余及能源消耗存在冗余，说明在现有技术条件下，劳动力投入和资源投入没有得到充分利用。由此可见，这些年度天津市城市效率损失的原因是劳动力投入、能源投入及二氧化碳排放量存在冗余。

天津市城市效率驱动因素分析

在1997-2012年研究期间，天津市不同年度的城市效率存在差异，为了深入探究城市效率的驱动因素，为相应政策的制定提供理论依据，在参考已有相关研究的基础上，本文选取天津市城市效率的驱动因素主要包括城市的创新驱动（I1）、能源依赖（I2）、经济结构（I3）、城市化水平（I4）、工业结构（I5）、政府调控（I6）、对外开放（I7）7个指标。创新驱动的衡量用城市每十亿元GDP的专利授权数来表示；能源依赖用每十万元GDP的能源消耗来表示（吨标准煤/十万元）；经济结构用第二产业占GDP比重表示；城市化用城镇人口占总人口比重来表示；工业结构用重工业总产值占工业总产值表中来表示；政府调控用城市财政支出占GDP比重来表示；对外开放用进出口贸易额占GDP比重来表示。

表1 1997-2012年天津市城市效率

表2 城市效率无效年度投入产出分析

基于GM（1，N）模型，采用GTM7.0对城市效率驱动因素进行分析，得到天津市城市效率的驱动因子分析GM（1，N）模型为：

由天津市城市效率驱动因子分析模型，可以得出以下两个结论：

（一）能源依赖、经济结构、工业结构及政府调控负向制约城市效率

能源依赖、经济结构、工业结构及政府调控对城市效率的驱动系数分别为：-2.36、-0.101、-0.017及-6.337。如果经济发展依赖能源，尤其是我国目前能源主要是碳基能源，会产出大量的环境污染物二氧化碳，因而制约城市效率。经济结构是第二产业所占的比重，而天津市第二产业主要是工业，天津市工业能耗较高，因而也对城市效率有制约作用。工业结构虽然对城市效率有负向作用，但是程度相对较弱。而政府干预对于城市效率起到高度制约作用，政府的影响力会干预到资源的配置，从而破坏城市发展的制度环境，因而制约城市效率。

（二）创新驱动、城市化水平、对外开放正向推动城市效率

创新推动、城市化水平及对外开放程度对城市效率的驱动系数分别为：0.564、0.149和0.979。正向驱动最显著的因素是对外开放程度，对外开放在推动城市经济增长，促进产业结构调整，增加社会就业岗位等方面对城市经济发挥重要作用，因而有利于城市效率的提升。城市创新推动代表了科技成果对城市效率的影响力，研究结果证实了科技创新水平的提升能够有效推动城市效率的提高。随着城市化水平的提高，城市能够更充分利用各项资源，逐渐完善各项设施，提升人口质量，控制环境污染，因而使得城市效率提升。

结论与启示

（一）结论

第一，天津市城市效率整体表现较好，除研究初期1997年、1998年和1999年城市效率无效外，2005年和2009年出现波动，其余年度天津市效率均DEA有效，基本实现环境和经济和谐发展。第二，投入产出指标分析表明天津市效率无效年度资本存量并不存在冗余，地区生产总值也并非产出不足。而二氧化碳排放量过多、能源投入和劳动力投入存在冗余是造成效率损失的主要原因。第三，城市效率驱动因素研究结果表明能源依赖、经济结构、工业结构及政府调控负向制约城市效率，而创新驱动、城市化水平、对外开放正向推动城市效率。

（二）启示

首先，天津市为进一步提升城市效率，建设生态宜居城市，应该增加科研投入，促进技术进步，充分发挥城市创新因素对城市效率的正向推动作用。科学技术是第一生产力，通过技术创新加快产业升级的速度，逐渐提升第三产业的比重，降低第二产业的比重，大力发展高端制造业及现代服务业，降低对碳基能源的依赖。发展清洁能源，减少环境污染物二氧化碳的排放，促进环境和经济和谐发展。

其次，政府调控负向制约城市效率的发展，因而减少政府对经济发展的过多干预。政府应该对经济发展发挥正向引导作用，而不应该通过行政手段干预市场经济的运行，过多行政干预会干扰市场合理有效配置资源的能力。在全球“节能减排”的大背景下，政府改革能源价格定价机制，建立“节能减排”标准化体系，规范技术标准、管理标准及工作标准，提高节能减排市场的竞争力，通过市场自动调节促进天津市节能服务业的发展，从而推动天津市城市效率的提升。

再次，作为北方重要的开放门户，天津应该依托天津港的优越地理位置，继续加大发展开放型经济的力度。对外开放促进经济发展，对天津城市效率有着正向驱动的作用，天津市应该进一步优化对外经济结构，提高出口商品的技术含量及附加值，继而带动科技水平提高，充分发挥对外开放对城市创新的驱动作用，对经济转型的带动作用，对产业升级的促进作用。

总之，天津市作为北方重要经济中心，京津冀协同发展策略、自由贸易试验区的建设、国家自主创新示范区的建设、滨海新区的开发开放和“一带一路”重大战略为天津发展带来了机遇，天津市应该充分利用现有各项资源，在环境约束条件下不断提升城市效率，建设生态宜居的美丽天津。

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