基于DEA的能源富集区经济发展效率实证研究——以陕西省榆林市为例

夏四友 ， 文 琦 ， 熊 欢

(宁夏大学 资源环境学院，银川 750021)

基于DEA的能源富集区经济发展效率实证研究
——以陕西省榆林市为例

夏四友 ， 文 琦 ， 熊 欢

(宁夏大学 资源环境学院，银川 750021)

基于DEA模型中的生产规模报酬可变(VRS)子模型BC2，以能源富集区陕西省榆林市为例，对其2013年经济发展的综合效率、技术效率及规模效率进行测度。研究结果表明：(1)总体而言，榆林市经济发展效率在地理空间上呈南北发展效率高、中部发展效率低的分布特征，并存在南北“DEA有效”的双中心结构；(2)经济发展的规模效率是榆林市经济发展综合效率的主要制约因素；(3)榆阳区、府谷县、横山县、米脂县存在生产要素投入冗余现象，以横山县最为突出。可通过提高劳动者的素质、改善投资环境、促进产业结构高级化及专业化、提高综合能源的利用效率等来提高各区县的经济发展效率。

能源富集区；经济发展效率；空间分异；地域类型；榆林市

0 引言

伴随着经济全球化进程的加速和改革开放的深入，中国的经济总量显著提升。然而，在新常态经济背景下，中国经济正从规模速度型粗放增长转向质量效率型集约增长，从要素投资驱动转向创新驱动，加快调结构、转方式、促升级成为了经济发展的主旋律，适度扩大总需求的同时，去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板，提高经济发展效率成为新时期区域经济发展的关键。能源富集区以能源经济为主导，这种高投入、高耗能的粗放型发展模式首当其冲成为提升经济效率的主要区域[1-2]。榆林市属于陕西—甘肃—宁夏—内蒙古能源金三角的核心城市，是典型的能源资源富集区。长期以来，其经济发展以能源开发为主，经济发展效率具有较大提升空间，各县(区)经济发展效率差异显著[3]。2013年全市GDP 2 846.75亿元，比上年增长8.8%，人均生产总值84 634元。新阶段，榆林市能源资源经济发展中显现的矛盾日益突出，成为提升经济发展效率的主要制约因素。如以能源工业为主导的重工业发展致使产业结构单一，就业岗位有限，在新常态经济背景下经济形势日益严峻，局部地区甚至陷入了“资源诅咒”的经济陷阱。2012年以来，在全球经济不景气、资源价格大幅下跌的形势下，榆林市经济发展效率下降、速度放缓等问题被放大。如何推进该地区经济又好又快发展、快速调整经济结构、加快以能源经济与地方产业关联的经济发展方式的转变、促进经济发展效率稳步提升成为政府与学术界共同关注的焦点[4]。

经济发展效率的测度方法有多种，其中以随机前沿分析方法(SFA)与数据包络分析方法(DEA)应用较为广泛[5]。DEA模型作为测度区域经济发展效率的模型，是指区域实际产出和投人水平与相对有效生产前沿之间的距离[6]，与随机前沿分析方法(SFA)相比，DEA方法具有无量纲性[7]，适用于多投入、多产出的经济发展效率分析[8]，多角度对经济发展效率的影响因素进行剖析，深入分析各决策单元非DEA有效的原因[9]，并可以根据DEA投入产出优化目标值，提供各投入指标的优化方向与调整量等优点[10]，特别适合区域经济发展效率评价，在国内外得到广泛应用。1995年G.Bannistter等[11]运用DEA方法对墨西哥不同区域的制造业效率进行了评价，得出了技术效率、区域规模及城市经济三者呈正相关的结论。汤建影等[12]通过对中国矿业城市经济发展效率的评价，提出了矿业城市发展与所处地域、矿业资源及城市规模有密切关系。刘霖等[13]对县域经济效率进行评估，指出区域发展水平与经济效率间不存在相关性。彭斌等[14]选取广西壮族自治区不同市域7个县林下经济发展效率进行分析，指出林下经济发展效率与其投入规模、品种选择和模式选择等因素密切相关。

综上所述，目前DEA模型在评价经济发展效率方面得到较为广泛应用，主要从宏观经济领域对经济发展效率进行综合评价，新常态经济时期，能源富集区经济发展效率的空间分异特征及其成因研究有助于推进该地区调结构、促转型。本研究从投入产出的角度，运用DEA模型测度陕西省榆林市经济发展的综合效率、技术效率及规模效率，研究经济发展效率的空间分异特征，划分经济发展效率地域类型，在此基础之上探究影响榆林市经济发展综合效率总体分异特征的主要因素。最后，根据DEA模型的投入/产出优化目标值，揭示制约各区县经济发展效率提升的驱动因素，并探索提升能源富集区经济发展效率的优化措施。

1 区域概况、研究方法、指标与数据

1.1 区域概况

榆林市位于陕西省最北部，地处陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西五省份交界接壤地带，是我国西部重要的区域中心城市。榆林市辖榆阳区、府谷县、神木县、定边县、靖边县、横山县、米脂县、佳县、子洲县、吴堡县、绥德县、清涧县，拥有丰富的煤炭、石油、天然气和岩盐气资源，被誉为“中国的科威特”。2013年全市经济增长率8.8%，常住人口337.03万人，生产总值2 846.75亿元，综合能源消费量2 147.81万tce，社会劳动人口199.32万人，全社会固定资产投资额1 827.91亿元[15]。

1.2 研究方法

数据包络分析(DEA)由A.Charnes等于1978年创建[16]，1988年被引入国内并得到广泛应用[17]。DEA方法立足于数学规划模型，根据有效的样本数据，对决策单元(DMU)进行投入产出的效率分析[18]。

DEA模型有很多子模型，选用最基本的评价经济发展综合效率的BC2模型。设有n个决策单元DUMj(j=1,2,…,n),有m种输入为Xj=(x1j,x2j,….,xmj)T,得到s种输出Yj=(y1j,y2j,…,ysj)T,且Xj≥0,Yj≥0,则有以下C2R模型：

1.3 指标与数据说明

对于能源富集区经济系统来说，各种资源与要素的不断投入是其正常运行和输出各类产品与服务的重要保障。因此，评价能源富集区经济发展效率，首先需要选择适宜的输入、输出指标。一般而言，经济发展效率的分析中，全部生产要素的投入包括资本、劳动力和能源三类，鉴于数据的可得性与真实性，选取就业人数、固定资产的投资额、社会消费品零售总额与综合能源消费总量代表能源富集区投入，选取地区生产总值代表能源富集区产出，这是由于能源富集区经济发展效率是多种生产要素投入共同作用的结果。以上各投入产出数据均来源于《榆林统计年鉴2014》。

2 经济发展效率分析

2.1 经济发展效率及其空间分异

通过DEAP 2.1软件计算榆林市各区县经济发展效率(表1)，并利用空间聚类的方法，直观地反映榆林市各区县经济发展综合效率、技术效率、规模效率的空间分布特征(图1)。

表1 2013年榆林市经济发展效率Tab.1 Economic development efficiency in Yulin City in 2013

说明:综合效率=技术效率×规模效率；“-”表示规模报酬不变，“irs”表示规模报酬递增，“drs”表示规模报酬递减。

(1)榆林市经济发展综合效率(图1a)大体上呈南北高、中部低的分布特征，全市经济发展的综合效率平均值为0.833；DEA有效的区域为神木、定边、靖边、绥德、子洲四县，其中，经济发展综合效率最低值出现在中南部的横山县，其综合效率不足0.5，严重低于全市的平均水平。总体而言，在整个榆林地区，其南部的经济发展综合效率普遍高于北部，北部又高于中部和东北部。

(2)榆林市经济发展的技术效率(图1b)和综合效率有所不同，技术有效的区域范围较广，全市经济发展的平均技术效率为0.927，表明榆林市在经济发展的过程中，技术水平普遍较高。总体而言，经济发展的技术效率在空间上呈东西双中心结构分布。其中，榆林市东部与南部地区经济发展技术效率最高，技术有效的区域为神木、定边、靖边、绥德、佳县，吴堡、清涧、子洲八县；最低值出现在中南部的横山县，其技术效率为0.503，不足0.6，严重低于全市的平均水平。除此之外，全市经济发展的技术效率呈现出由东向西渐变的特征；在榆北地区，其经济发展技术效率的核心为神木县，呈现出以神木为中心、向周边不同程度递减的分布特征。

(3)榆林市经济发展规模效率(图1c)大体呈南北高、中部低，兼以西南、东南和正北为3个中心的特征，全区经济发展的平均规模效率为0.899；DEA有效的区域为神木、定边、靖边、绥德、子洲，最低值出现在佳县，其经济发展规模效率为0.569，低于全区的平均水平。

图1 2013年榆林市经济发展综合效率、技术效率及规模效率空间分布Fig.1 Spatial distribution of CRS technical, pure technical and scale economic development efficiency of Yulin City in 2013

在全区范围内，经济发展的平均规模效率(0.899)小于经济发展的平均技术效率(0.927)，除了DEA有效的区域外，经济发展的规模效率小于技术效率的区域有4个，说明在全区范围内，榆林市经济发展的规模收益水平还有一定的提升空间，具体表现在北部、东南部和西南部经济发展规模效率高、中东部塌陷的态势。

2.2 经济发展效率地域类型的划分

基于DEA模型对榆林市经济发展效率进行测度，所得效率为相对效率，具有无量纲性，因而不同区县之间经济发展的综合效率、技术效率、规模效率可以进行相应的对比，确定其在榆林市中的相应位置，并根据各市县的综合效率、技术效率、规模效率，将榆林市的经济发展效率划分为4种类型区域(表2、图2)。第一类型区域为“三高”的经济发展效率区，包括榆林北部的神木县、西南部的定边县和靖边县以及东南部的子洲县、绥德县和清涧县。其中，神木县、定边县、靖边县和绥德县为DEA有效的区域，子洲县、清涧县为技术有效的区域。第二类型区域为“低—高—低”的经济发展效率区，代表区域为佳县、吴堡县和米脂县，其中佳县和米脂县两个县为技术有效的区域，但是其经济发展的规模效率却严重低于全市的平均水平。虽然米脂县经济发展技术效率略高于全市的平均水平，但是其综合效率和规模效率却低于全市平均水平，导致该区域的综合效率低于全区的平均水平。第三类型区域为“低—低—高”的经济发展效率区，代表区域为榆阳区，虽然该区的规模效率高于全市的平均水平，但是其技术效率低于全区的平均水平，导致其经济发展的综合效率也低于全市的平均水平。第四类型区域为“三低”的经济发展效率区，包括府谷县与横山县，两县无论是技术效率还是规模效率均低于全市的平均水平，导致其经济发展的综合效率也低于全市的平均水平。

表2 榆林市经济发展效率地域类型Tab.2 Regional types of economic development efficiency in Yulin City

说明：“高”“低”是与全市相应的经济发展效率平均值对比所得。

从榆林市经济发展的效率类型区域分布来看，各种经济发展类型区域在地理空间的分布总体上是呈连片集聚分布的态势(图2)，其中“三高”型经济发展效率类型区主要集中在东南部、西南部和北部3个集核的区域；“低—高—低”型经济发展效率区主要集中在榆林的东部；“低—低—高”型经济发展效率区主要集中在榆林的中北部的榆阳区；“三低”型经济发展效率区主要偏居在榆林的中部与东北部。由此可见，榆林市经济发展效率的空间分布具有南北与中部分化，东西分异且由东南、西南、北部向中部有不同程度递减而形成中部塌陷的规律；除此之外，榆林市南部的经济发展效率普遍比北部高，这主要与影响经济发展的要素分布有关。

图2 2013年榆林市经济发展效率地域类型分布Fig.2 Regional types of economic development efficiency of Yulin City in 2013

3 制约经济发展综合效率的因素

3.1 变异系数法

变异系数(CV)是指标准差(σ)与平均值(μ)的比值，通常用来描述不同组别数据的离散程度。一组观测值的变异系数越大，表明组内数据空间分布越离散，分异程度越大。变异系数越小，表明组内数据空间分布越均衡，分异程度越小。其计算公式为：

榆林市各区县经济发展的技术效率和规模效率的数列标准差分别为0.142，0.145。榆林市经济发展的平均规模效率为0.899，相对于经济发展的技术效率(0.927)较低，而榆林市经济发展规模效率的变异系数(0.161)却高于经济发展技术效率的变异系数(0.153)，表明榆林市各区县经济发展的规模效率较低、离散程度大且较为分散，而各区县经济发展的技术效率较高、离散程度小且较为集中。在榆林市经济发展的效率评价中，有8个县的经济发展技术效率达到DEA有效。因此，总体而言，近年来榆林市资源的开发促进了其经济的快速发展，使其成为陕西省新的经济增长点，全市经济发展综合效率的提高主要起到支配作用的是普遍较高的技术效率。从规模效率的角度看，榆林市各区县经济发展规模效率绝大部分都要高于全市的平均值，变异系数较大，经济发展规模效率仅仅只有5个达到了DEA有效，其余7个经济发展规模效率非DEA有效区县的经济发展处于规模报酬递增的区间中。和经济发展技术效率相比，部分区县的经济发展规模效率偏低，制约了榆林市经济发展综合效率的提高，使得经济发展规模效率在地理空间上的分异控制着榆林市经济发展效率的空间分布格局。

3.2 半变异函数拟合面法

采用半变异拟合面来考察榆林市经济发展效率分布的空间变异特征(图3)，发现榆林市经济发展的综合效率与经济发展的技术效率的空间变异特征存在较大差别，而与规模效率的空间变异特征较为相似，从而得出经济发展的规模效率分异是榆林市经济发展综合效率分异的主要限制性因素。

图3 榆林市经济发展效率半变异函数拟合面Fig.3 Surface fitting of semivariable function for economic development efficiency in Yulin City

4 各区县投人产出的冗余及优化

4.1 各区县投人产出的冗余情况

各区县实现DEA有效的投入/产出目标值称为DEA模型的优化目标值，具有反映各区县投人产出的冗余情况及其优化方向的功能，可由DEAP 2.1软件计算得到(表3)。全市各区县均没有产出冗余的现象；全市有4个区县(榆阳区、府谷县、横山县、米脂县)存在要素投入冗余现象。具体而言，绥德县、佳县、吴堡县、清涧县、子洲县的要素投人比例合理，但投人规模不足；导致地区生产总值不高且没有冗余情况，神木县、靖边县、定边县的要素投入比例较为合理，虽然产出没有冗余情况，但这3个县的地区生产总值较高；横山县的固定资产投资冗余最为严重，但从业人数、综合能源消费投入和社会消费品零售总额仍存在大比例的冗余且基本上呈等比例冗余的态势；米脂县的要素投入结构虽然较为合理，但是要素基本上呈等比例冗余的态势。

4.2 优化方向

能源富集区具有对资源、能源的依赖性强、产业结构畸形等特点，其经济发展与能源的开发密切相关。调整产业结构与能源开发效益增长是相互影响的，二者的协调有益于促使能源富集区经济的多元化发展和经济发展效率的提升[19]。榆林市属于能源富集区域，能源开发和工业化进程加速对于促进榆林市经济发展具有重要作用[20]。近年来，中国宏观经济发展态势良好，经济发展对资源与能源的需求带动了能源价格持续攀升，推动榆林市经济跨越式发展[21]。榆林市能源开发以及工业化进程加速带动当地经济快速增长的同时，各类资源、要素的投资对当地经济的带动作用也不容忽视。因此，在榆林市经济发展的过程中，要提高其经济发展效率，不仅要注重能源开发和产业结构优化升级对榆林市经济发展的拉动作用，更应该重视优化各要素的投资比例对榆林市经济发展效率的带动作用，这样才能为促进榆林市经济又好又快发展提供保障。

表3 榆林市各区县经济发展投入产出指标的优化目标值Tab.3 Economic development input and output targets in Yulin City

(1)绥德县、佳县、吴堡县、清涧县、子洲县应加大人才投入力度，加强人才体系建设，实施人才强县战略，增加教育投入，培养各类专业技术人才，解决县域人才匮乏问题。同时还要改善投资环境，重视地方产业对区域投资吸引力的带动作用，扩大生产规模、增加各要素的投资比例，加强与区域中心城市的合作与交流，发挥地方比较优势，从而提高经济发展综合效率。

(2)米脂县和横山县应重视投资环境的优化，延长产业链，注重打造特色产业与发展特色经济。以区域独特的资源为基础，借助于特色工艺或特色技术，以特色产品的开发为途径，提高市场占有率，提高产品附加值，进行产业化经营，以此来提高经济发展的效率。要大力促进工业产业结构的升级和第三产业内部结构的优化。横山县与米脂县的天然气与岩盐资源丰富，长期以来，资源的直接输出和粗加工对这两县经济发展作用显著，但是这种发展模式表现出产业结构单一、对资源的依赖性强、产业链短、可持续性差的特点[22]。因此，要通过推进产业结构的高度化与高级化、促进先进生产技术的推广与应用来提高经济发展效率。除此之外，米脂县还要大力发展高科技产业与服务业，提高就业人数的比重与综合能源的利用效率。

(3)要提高神木县、靖边县、定边县经济发展效率，不仅要优化产业结构和促进发展方式转变，还要促进能源的集约规模利用。各县经济的发展主要得益于资源开发，同时也导致产业结构的单一性和超重性，经济发展严重依赖资源型产业，这种发展模式是不可持续的。因此，要改变已有的依靠资源型产业的发展模式，推动再生能源发展，实现能源战略替代，培育新兴产业，促使产业结构多元化，增强产业对劳动者的吸纳能力，促进经济发展方式向生态经济与循环经济模式转化，节约能源，避免能源的浪费，降低废弃物的排放，保护生态环境，提高综合能源的利用率，增强经济发展活力，实现经济的持续、健康、快速发展。

(4)榆阳区和府谷县应转变经济发展方式，提高劳动力素质，促使劳动密集型发展向创新引领的开放经济发展方式转变。延伸产业链，优化产业结构与就业结构，加快基础设施和民生工程建设，充分利用各项优惠政策，加大财政支持力度，改善投资环境，提高投入产出效率，吸引优质资本和能源，以提高经济发展效率。

5 结论与讨论

5.1 结论

(1)榆林市经济发展的综合效率大体上呈南北高、中部低的分布特征，南部的经济发展综合效率普遍高于北部，北部又高于中部和东北部。

(2)榆林市经济发展的技术效率普遍较高且技术有效的区域范围较广，全市经济发展的技术效率在地理空间上呈现出东西双中心结构分布特征。东部与南部地区经济发展技术效率最高，这些地区大部分属于重工业型技术效率区域。全市经济发展的技术效率呈现出由东向西渐变的特征，北部地区经济发展技术效率的核心为神木县，呈现出以神木为中心、向周边不同程度递减的分布特征。

(3)榆林市经济发展规模效率大体上呈现南北高、中间低且兼具西南、东南和正北三中心的特征，且经济发展平均规模效率低于平均技术效率。

(4)榆林市经济发展规模效率在地理空间上的分异控制着经济发展综合效率的空间分布格局，使之成为影响榆林市经济发展综合效率的主要限制性因素。

(5)各区县均没有产出冗余的现象，榆阳区、府谷县、横山县、米脂县存在要素投入冗余现象。可通过转变经济发展方式、提高劳动者的素质、改善投资环境、合理优化国内贸易结构、促进产业结构优化升级、提高综合能源的利用效率等来提高各区县的经济发展效率。

5.2 讨论

本研究以能源富集区为切入点，结合新常态经济背景，基于DEA模型对能源富集区经济发展效率的空间分异特征及其成因进行研究，得出了一些有益结论，但也存在些许不足。

(1)基于DEA模型对经济发展效率的评价不能克服某些客观环境因素(如生态环境、社会政策、文化传统等)对经济发展效率的影响，得到的结果可能会有偏差。

(2)在分析能源富集区经济发展效率时，经济发展效率的评价指标较为简单，有待进一步改进。目前没有形成一个统一的指标体系，使得在政策制定上不能达成共识[23]。且研究区域空间范围较狭窄，有待将研究区域空间范围扩大；而且需要对不同发展阶段的经济发展效率变化的规律进行时间序列分析，以便能为区域提高经济发展效率提供更为科学、客观的依据。

(3)缺乏生态环境承载力对经济发展效率影响的考量。随着经济的进一步发展，资源短缺、环境恶化等对经济发展效率的提高具有很强的制约作用，这迫使能源富集区经济发展不能片面追求经济效益，必须兼顾生态效益和社会效益。

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Comprehensive Evaluation on Efficiency of Economic Development in Resource-rich Area: A Case Study of Yulin City in Shaanxi Province

Xia Siyou ， Wen Qi ， Xiong Huan

(CollegeofResourcesandEnvironment，NingxiaUniversity，Yinchuan750021，China)

To improve the efficiency of economic development is the important measure of sound and rapid economic development of Yulin City. The sub model BC2based on DEA model are used to measure comprehensive efficiency, technical efficiency and scale efficiency of the economic development of Yulin City in 2013. The economic development efficiency of Yulin presents high development efficiency in north and south but low development efficiency in the middle of the city. There exists a double center structure of “DEA efficient” in north and south. The scale efficiency of economic development is the main aspects of restraining comprehensive efficiency of Yulin City. In the whole city，there exists fillers of factors of production in Yuyang District， Fugu County， Hengshan County and Mizhi County， especially in Hengshan County. Research suggests that improving the quality of the workers and the investment environment, optimizing the structure of domestic trade reasonably, promoting industrial structure upgrading and specialization, improving the efficient use of comprehensive energy are the countermeasures of raising the efficiency of economic development of districts and counties.

resource-rich area; economic development efficiency; spatial differentiation; regional types; Yulin City

2015-12-17；

2016-08-24

国家自然科学基金项目(41261040，41661042，41101549)；宁夏留学回国人员创新团队项目(20150102)；宁夏教育厅优秀青年基金项目(NGY2016073)

夏四友(1991-)，男，贵州盘县人，本科生，主要从事人文地理与城乡规划研究，(E-mail)2855453308@qq.com。

文琦(1979-)，男，宁夏彭阳县人，教授，硕士生导师，博士后，主要从事资源开发利用与农村发展研究，(E-mail)wenq98@163.com。

F127

A

1003-2363(2016)05-0047-06