基于经济弹性系数的环境经济系统分析

2015-12-25董小林韩妮晏薛文婕张喜民

西北大学学报（哲学社会科学版） 2015年4期

董小林，韩妮晏，薛文婕，张喜民

(1．长安大学环境经济与管理研究所，陕西西安 710064;2．长安大学建筑工程学院，陕西西安 710064)

环境经济系统是由经济子系统与环境子系统组成的一个多要素、多层次的复合系统［1］。作为环境经济系统的构成要素，环境与经济有各自的发展规律，同时，两者相互依存、相互制约。环境系统与经济系统之间存在复杂关系，加之环境系统本身难以量化，使得对环境经济系统的定量分析成为难题。但是对环境与经济之间进行定量或半定量关系的研究是重要的，是协调社会经济发展和环境保护的客观要求。经济与环境之间存在着紧密的联系，一个地区经济增长的规模和速度，不可避免地会对该地区的环境质量产生影响，所产生的环境问题反过来又会对经济增长产生反作用。环境经济指标是用以反映和评价环境保护与社会经济活动相互促进、相互制约关系，有效揭示环境、社会和经济三个系统相互作用的工具［2］。加强环境经济指标的研究，有利于掌握和评价环境与经济状况以及两者间的相互影响程度，以便有目的、有根据、有重点、有步骤地采取措施，实现可持续发展。夏梅兴等在用能源弹性系数衡量环境经济系统运行现状方面开展了相关研究;肖杰等在用弹性系数法对环境压力与环境经济系统预警方面进行了相关研究;王丽娟等提出了绿色弹性系数的概念［3－5］。运用本文提出的环境经济弹性系数这一指标可以对环境经济系统的状况进行分析判断，也可以对环境经济系统的发展状况进行分析预测。

一、环境经济弹性系数

(一)环境经济弹性

经济弹性是指一个经济变量变动的百分比相应于另一经济变量变动的百分比，反映了经济变量之间变动的敏感程度，如价格变动与需求量变动的百分比称为需求价格弹性。弹性的大小可用弹性系数来衡量。

在弹性系数中，因变量与自变量之间存在的函数关系可能是线性的，也可能是非线性的。由于弹性概念揭示了经济变量之间存在的相互依存关系，并可在相关分析中分析期间动态变化的规律性，因此弹性的概念在经济学中得到广泛的应用［6］。环境经济系统中包含有经济的子系统，把经济弹性的概念扩展到环境经济系统是可行的，因此可建立环境经济弹性概念。为了表征环境经济系统中经济增长与环境保护之间的动态关系，通过把环保投资、环境退化成本、万元GDP能耗的变动程度与同时期GDP的变动程度进行比较，从而借助环境经济弹性以分析环境经济系统的发展状况。

(二)环境经济弹性系数

环境经济弹性系数是指环境经济指标变动的百分比相应于另一环境经济指标变化的百分比，环境经济弹性系数可分为正弹性系数和负弹性系数。环境经济正弹性系数是指当弹性系数变大时环境经济系统发展状况变好的环境经济弹性系数;环境经济负弹性系数是指当弹性系数变大时环境经济系统发展状况变差的环境经济弹性系数。依据环保投资、环境退化成本、万元GDP能耗三个指标与环境经济系统发展状况的正负相关性可知，环保投资与环境经济系统发展状况正相关，因此环保投资弹性系数属于环境经济正弹性系数;环境退化成本、万元GDP能耗与环境经济系统发展状况负相关。因此，环境退化成本弹性系数、万元GDP能耗弹性系数属于环境经济负弹性系数。

为了量化环境经济系统的发展运行状况，运用环境经济弹性系数表征该系统中存在的关系。由于环境经济系统的复杂性，这种关系不易用数学方程直接表示出来，因此采用环境经济弹性系数进行分析是一种实用的方法。环保投资弹性系数反映出环境经济系统的投入，环境退化成本弹性系数反映出环境经济系统的产出，万元GDP能耗弹性系数通过反映GDP与万元GDP能耗之间的变动关系，从一个方面反映出环境经济系统投入的效果。

1．环境经济正弹性系数

(1)环境保护投资弹性系数:环境保护投资弹性系数简称环保投资弹性系数，表示在一定时期内国内生产总值(GDP)一定程度的变动所引起的环境保护投资变动的程度。环保投资弹性系数的计算见公式(1)所示。

式中:Ei表示环保投资弹性系数;I表示环保投资;G表示国内生产总值;ΔI表示环保投资变化量;ΔG表示GDP变化量。

(2)环保投资弹性系数的应用:我国的环保投资使用方向包括环境污染治理投资、生态建设与防护投资、环境管理与环境保护科学研究投资、自身建设投资。在我国目前的环境统计工作中，环保投资统计主要是统计环境污染治理投资，环境污染治理投资主要体现为固定资产中的环保投资和环境基础设施的投资，包括工业污染治理项目投资、“三同时”项目环保工程投资、城市环境基础设施投资三个方面［7］。由于数据资料的局限性以及出于实际分析应用的目的，环保投资弹性系数的应用可视具体情况进行分类应用，如污染治理投资弹性系数、生态投资弹性系数，也可具体到工业污染治理投资弹性系数、“三同时”环保投资弹性系数等。

2．环境经济负弹性系数

(1)环境退化成本弹性系数:环境退化成本弹性系数简称退化成本弹性系数，表示在一定时期内国内生产总值(GDP)一定程度的变动所引起的环境退化成本变动的程度。退化成本弹性系数的计算见公式(2)所示。

式中:Ec表示退化成本弹性系数;P表示环境退化成本;G表示国内生产总值;ΔP表示环境退化成本变化量;ΔG表示GDP变化量。环境退化成本包括环境污染损失成本和环境生态破坏成本，由于基础数据限制和技术水平有限，目前采用环境退化成本中的环境污染损失成本来表征环境退化程度。

(2)万元GDP能耗弹性系数:万元GDP能耗弹性系数简称万元能耗弹性系数，表示在一定时期内国内生产总值(GDP)一定程度的变动所引起的万元GDP能耗变动的程度。万元能耗弹性系数的计算见公式(3)所示。

式中:Eec表示万元能耗弹性系数;C表示万元GDP能耗;G表示国内生产总值;ΔC表示万元GDP能耗变化量;ΔG表示GDP变化量。

对系统的未来进行预测分析时，万元GDP能耗和GDP的计算公式见公式(4)、(5)所示。

式中α为t0～t年的万元GDP能耗年均增长率;β为t0～t年的国内生产总值年均增长率。

所以，万元能耗弹性系数也可表示为公式(6)所示的形式。

二、环境经济弹性系数应用分析

(一)弹性系数在环境经济系统现状分析中的应用

1．Ei、Ec、Eec的计算 2001—2013年全国环境经济弹性系数的部分基础数据见表1所示。利用公式(1)、(2)、(3)得出的环保投资弹性系数、退化成本弹性系数、万元能耗弹性系数，见表2所示。

2．Ei、Ec、Eec的关系

(1)Ei、Ec的关系分析。环保投资弹性系数、退化成本弹性系数分别表明了环保投资、环境退化成本相对于GDP的变动程度，即GDP的变化对环境保护投资、环境退化成本的影响。由表2可知，2002—2010年间，全国环保投资弹性系数在2002年最大，为2.98;在2009年最小，为0.07。2002年全国环境污染治理投资比上年增加23.2%;2009年环境污染治理投资比上年增加0.8%，环境污染治理投资使用方向中的工业污染源治理投资比上年减少18.4%，建设项目“三同时”环保投资比上年减少26.8%［8］，说明2009年的环境污染治理投资增幅较小。因此环保投资弹性系数在2002年、2009年分别出现峰、谷值。

由表2可知，2002—2010年间，全国退化成本弹性系数在2004年最大，为6.25;在2010年最小，为－115.71。2004年环境污染与破坏事故次数为1 441次，2010年突发环境事件次数为420次［8］，导致2004年与2010年环境污染与破坏事故经济损失差距较大。因此退化成本弹性系数在2004、2010年分别出现峰、谷值。

表1 2001—2013年全国环境经济弹性系数基础数据

表2 2002—2010年全国环境经济弹性系数

从表2可以看出，2002—2010年间环保投资弹性系数与退化成本弹性系数呈反方向变化，在环境保护投资增大时，环境退化成本减小，说明环境保护投资力度的加大可以避免环境退化成本的增加。需要引起注意的是2004年的环保投资弹性系数为1.02，同期的退化成本弹性系数为6.25，2005年环保投资弹性系数为0.80，同期的退化成本弹性系数为－9.79，2004—2005年GDP的变动引起了环保投资弹性系数的减小，但退化成本弹性系数同时减小，可见在2005年环境保护投资的效率显著提高。

弹性系数的本质是两个变量的变化率之比，弹性系数的大小可以反映两个变量的变动关系。在国民经济增长的情况下，环保投资弹性系数大于1说明环境保护投资有所增加，并且环境保护投资的变化率超过了国民经济变化率;退化成本弹性系数为负值说明环境问题有所改善。所以在国民经济保持增长的情况下，环保投资弹性系数越小，环境退化成本弹性系数越小，说明环境保护投资充分发挥效益，环境经济系统达到了良好的运行状态。

(2)Eec与Ei、Ec的关系分析。由表2可知，2002—2010年，全国万元能耗弹性系数在2002年最大，为0.44;在2010年最小，为－0.84。2002年的环保投资弹性系数虽然大，但是存在环保投资发挥作用距实施投资的时间差问题、环保投资的分配问题及效率问题;2010年环保投资弹性系数较大，且国家近年来重点关注环保特别是节能问题，及前几年环保投资存在累积效应。因此万元能耗弹性系数在2002、2010年分别出现峰、谷值。

综合分析表2，2002—2003年，环保投资弹性系数减小，退化成本弹性系数增大，万元能耗弹性系数减小，说明2003的环保投资起到了一定节能效果。2003—2004年，环保投资弹性系数减小，退化成本弹性系数增大，万元能耗弹性系数增大，说明环境保护投资不足。2004—2005年，环保投资弹性系数减小，退化成本弹性系数减小，万元能耗弹性系数减小，退化成本弹性系数、万元能耗弹性系数两者的变化率均大于环保投资弹性系数，说明这个时间段内的环保投资起到了较好的效果。2005—2006年，环保投资弹性系数减小，退化成本弹性系数增大，万元能耗弹性系数增大，2006年环保投资弹性系数达到了近几年中的最小值，因此这一年的环境经济系统运行的问题在于环保投资不足。2006—2007年环保投资弹性系数增大，退化成本弹性系数减小，万元能耗弹性系数减小，可见在加大了环保投资后环境经济系统的运行回到了正轨。2007—2008年环保投资弹性系数略有减小，退化成本弹性系数大幅增大，万元能耗弹性系数增大，表明2008年环境保护投资使用不合理。2008—2009年，环保投资弹性系数减小，退化成本弹性系数增大，万元能耗弹性系数增大，说明环保投资不足。2009—2010年环保投资弹性系数增大，退化成本弹性系数减小，万元能耗弹性系数减小，说明2010年的环保投资发挥了效果。分析发现，万元能耗弹性系数并没有和其他两个弹性系数呈完全的正相关或负相关关系，说明它不仅和环保投资量相关，还和环保投资的效率及资金分配情况相关。

(二)弹性系数在环境经济系统预测中的应用

本研究运用万元GDP能耗弹性系数对万元GDP能耗进行预测，以预测环境经济系统的运行效果。万元GDP能耗是每产生万元GDP(国内生产总值)所消耗掉的能源，万元GDP能耗与经济发展模式、环保投资、环保投资效率都有一定的关系，是决定环境保护投资量，制定相应的政策以逐步转变经济发展模式的一项关键因素。

万元GDP能耗的预测思路为运用时间序列二次指数平滑法预测万元能耗弹性系数的平均值，并根据我国国民经济与社会发展规划确定GDP平均增长率，运用万元能耗弹性系数的平均值、GDP平均增长率求出万元GDP能耗年均增长率，然后计算万元GDP能耗的预测值。

1．Eec的预测根据我国环境保护和国民经济与社会发展阶段分析，以2002—2010年的万元能耗弹性系数为依据，运用时间序列二次指数平滑法预测我国“十二五”期间万元能耗弹性系数的平均值，二次指数平滑法计算公式见公式(7)所示。

预测值计算公式见公式(8)所示。

式中:t为目前的周期序号;T为预测超前周期数;at为线性模型的截距;bt为线性模型的斜率。

具体过程省略，计算结果如下:

因此，2011—2015年Eec平均值取-0.72。

2．万元GDP能耗的预测根据我国“十二五”国民经济与社会发展规划，从2011年起未来五年内国民经济GDP平均增长率计划值为7%，运用公式(4)、(6)，从2011年起我国5年间万元GDP能耗弹性系数的平均增长率预测值为:¯Y2011－2015×7%=－5.02%，预测基年2011年我国的万元GDP能耗为0.74吨标准煤/万元。因此采用弹性系数法预测2014年万元GDP能耗为0.74×(1－5.02%)3=0.63吨标准煤/万元，2015年万元GDP能耗为0.74×(1－5.02%)4=0.60吨标准煤/万元。

3．万元GDP能耗预测值修正根据由弹性系数法得出的2001—2015年万元GDP能耗预测值，与2001—2013年的万元GDP能耗预测实际值进行对比，计算误差率，用误差率平均值对万元GDP能耗预测值进行修正，结果如表3所示。