资源型城市低碳转型阶段性及其全要素生产率评价——基于非期望产出SBM模型

张逸昕，张 杰

（1.黑龙江科技大学管理学院，黑龙江哈尔滨 150022；2.山东科技大学经济管理学院，山东青岛 266590）

1 研究背景

资源型城市曾因拥有丰富的自然资源，在城市经济发展过程中获得了优先发展的基础，为国家经济建设提供了大量的自然资源，给社会发展作出了重要贡献。但是随着时间的推移，资源型城市也因自然资源的过度开采和索取，出现了自然资源耗竭、环境污染严重、经济发展乏力、产业结构不合理及社会福利待遇低下等一系列问题，这些问题严重影响着区域经济的进一步发展。随着低碳经济、环保城市和环保低碳技术的理念越来越受到人们的关注和重视，资源型城市的经济发展方向正逐渐由依赖资源消耗向着低碳环保节能型转变，特别是在当前生态社会和绿色发展理念占主导地位的情况下，资源型城市低碳转型已成为学者们关注的焦点。另一方面，随着地球气候和环境的不断恶化，传统的靠资源与环境成本代价来发展经济的模式正受到越来越多国家的摒弃和反对，并引发了国际社会的强烈反思，即以往多年通过传统经济发展模式所获取的利润能否修补对环境破坏所造成的损坏？

关于资源型城市转型问题，国内外学者进行了大量研究，主要涉及资源型城市转型的模式、转型效率、转型途径、转型动力、转型机制、转型方向、转型阶段等基础性问题［1-12］；也有一些学者研究资源型城市转型的政府政策问题，包括政府规制、政策策略、政策与环境协调等问题［13-16］；还有一些学者研究了资源型城市转型的其他方面，诸如资源型城市转型与可持续发展、资源型城市转型与绿色发展、资源型城市转型系统评价以及资源型城市转型与我国供给侧结构改革等等问题［17-23］。总之，这些研究取得了丰富的成果和经验，对传统资源型城市提升现有行业水平，优化产业结构，加速形成新型、高效的经济模式具有重要意义。但已有研究很少有从低碳转型视角对资源城市转型效果加以审视，基于资源型城市多维度建立低碳转型思维框架的研究成果少见。

2 资源型城市低碳转型的影响因素

资源型城市低碳转型的影响因素涉及到诸多层面，结合前人的研究成果，本文认为其主要影响因素体现在以下方面［24-25］：

（1）资源类型。受到资源物理特性和现有加工技术的约束，不同类型的资源的低碳转换难度和复杂性有所差异，而不同的技术物理特性在城市经济领域内又相应地衍生出了差异化的主导产业群和延伸产业链。比如，煤炭资源城市所形成的支柱产业主要是煤炭开采与初加工，煤化工等后续产业由于物理延展性与扩张力不够，其产品深加工度与产品升值空间均有限，然而石油、天然气、有色金属等资源由于其物理量阶相对较高，所以形成的加工产业链延伸度较大、延展性较强，从而产业链层次相对更多，相对减少了城市对资源开采的依赖。可见资源类型的差异从某种程度上影响着城市低碳转型的难易程度，而由资源禀赋导致的主导产业链的纵向延伸和横向拓展能力的差异对资源型城市的低碳转型产生着不同的影响。

（2）资源产业生命周期。由于煤炭、石油等自然资源具有不可再生性和耗竭性，由其主导的产业必定会在经历初生期、成熟期后，因触碰资源存量红线而走向衰退。一般而言，从资源产业生命周期的角度来看，越靠近衰退期，资源型城市进行低碳转型越需要承担较高的成本，其转型的风险也越大。因此，资源型城市应在资源产业进入衰退期前就要借助以往资源产业累积的资金、技术和人才优势，延伸和拓宽优势产业链，争取获得纵向一体化的成本优势和横向多样化的风险分担优势，以降低临期的转型难度。

（3）制造业先进程度。资源型城市是受计划经济影响最深的城市，国家对资源市场进行了长期的干预和管制，导致资源产品的售价并未从市场供需上得到准确体现，这直接造成了资源型城市资本积累的总量偏低且使用效率低下；同时，对资源类初级产业的过分重视，使得对具有“干中学”累进效应的制造业投资存在严重的挤出效应，而新发展经济学理论认为制造业的发展是区域经济演进的主要推动力，其快速发展将使城市具备较大可塑空间，制造业的先进程度决定着一个区域的转型能力和转型速度［26］。

（4）教育投资水平。教育投资水平的高低决定着一个城市人才储备量的多寡，充足的人力资本将从3个方面促进资源型城市低碳转型：第一，人才集聚能产生吸纳效应和根植效应，从一定程度上聚合和吸引其他生产要素，有助于孵化新兴技术和产业，并促进创新的推广和传播，进而推动低碳技术的演进发展；第二，高素质的专业人才能推动低碳城市管理模式的创新，能够驱策城市管理者主动站在区域生态可持续的角度进行低碳的制度改良，从而带动资源的减量化有序发展；第三，教育投资力度的加大可以推动低层级人力资本向高层级人力资本转变，直接提升资源产业劳动力的素质和技能，促使其与更高层级的技术相融合，从而在人才要素供给上推动整个城市的低碳转型。

（5）技术创新水平。技术创新一方面能够提升生产效率和资源使用效率，促进资源城市向减量化和循环化的经济模式演进，另一方面技术创新能够加速清洁可再生能源的研发、存储及其商业化应用，减少资源型城市对资源的依赖程度。技术创新还能促进多种新技术、新产业的萌生，有助于资源产业开拓下游产业链和横向跨越“资源-资源加工”的碳密集型产业循环，实现碳脱钩发展。当然对资源型城市来说，由于其内部的创新要素吸纳力有限，创新基础相比其他类城市相对薄弱，资源资本积累又不充分，因而还需根据城市自身特点，聚焦现有的技术突破点集中发力，由其带动新的低碳产业链萌生，并向产业链高端过渡。

（6）环境规制力度。相较于其他职能类型的城市，由于资源型城市能够轻易且廉价地获取资源，因此这类城市一般是资源利用程度和环境保护程度最低的城市类型，而环境规制能够成为资源型城市低碳转型的“推动器”和“调节剂”，因为在严格的环境规制下，高资源消耗企业和污染企业均需为自身的超标碳排放付出累进递增的成本代价，甚至限制生产，高额成本费用不仅限制了排污企业的其他营利性投资机会，也将直接影响其进一步生存与发展，从而倒逼相关企业不断提升资源利用水平和采用环保循环技术进行生产；环境规制还会提升行业的进入壁垒，对后进场企业提出绿色环保与可持续发展的更高要求，对污染转移企业亮起“红灯”。最终严格的环境规制带来的将是生产技术的低碳改进和生产管理方式的提升，最直接的体现就是生产过程中废弃物重复使用次数的增多、工业生产地区周边水质和空气质量的改善、对周围居民的影响逐渐减低，最终推动城市由原来的高污染、高消耗向低污染、低消耗转变。

（7）政府转型能力。政府职能在于进行转型规划和提供财政支持。不可再生资源消耗影响的不仅是城市的可持续发展能力，也是当地后代人满足其需求的能力。资源型城市进行低碳转型要兼顾环境改善和经济增长。资源型城市在低碳转型中必定要大量关停污染企业和淘汰落后产能的工作，相应地会产生转型企业沉淀资本与债务的处置问题以及大量失业问题，在中央对下岗职工奖补资金补贴有限的情况下，资源型城市政府需要承担转型企业失业职工的补偿金、转岗培训资金和部分就业困难职工的安置费等大量转型成本，还需建设“就业信息网+职业培训网+社会保障安全网”等服务平台，以协同解决下岗职工的再就业问题。这些都迫切需要政府通过加强财政转移支出、完善新兴产业和衰退产业补偿激励机制、强化政府的财政职能和服务职能等措施，推动资源型城市顺利跨越低碳转型攻坚区，政府支持力度越强，对城市的低碳转型过程影响越积极。

3 资源型城市低碳转型效率评价体系的构建

3.1 资源型城市低碳转型效率评价指标的选取

基于资源型城市低碳转型的影响因素，同时借鉴其他学者的研究成果，可以将资源型城市低碳转型评价归纳为经济低碳转型、社会低碳转型、环境低碳转型和政策低碳转型等4个维度，并进一步将4个维度细分为若干个衡量指标（见表1）［17,21,27-29］，用以评估资源型城市向低能耗城市转变的效率。

表1 资源型城市低碳转型效率评价指标体系

3.2 资源型城市低碳转型效率等级的划分

为了能够更加准确地将资源型城市低碳转型的阶段性特点表述出来，还需要将城市转型效率划分为若干阶段。在借鉴相关学者研究的基础上，本文将资源型城市低碳转型的效率等级划分为5个层级：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ，每个等级的综合评价效率值取值范围不同（见表2）［5,12,15］。

表2 资源型城市低碳转型评价等级划分标准

（1）低级阶段。当资源型城市低碳转型的综合评价效率值小于0.5时，表明该城市低碳转型的效果并不理想，处于低级阶段。处于这一阶段的城市，其经济和社会资源系统没有得到合理的低碳规划与分配，资源利用效率比较低，生态环境也没有明显的改善；同时由于资源利用不充分，还有可能出现能耗损失大、碳排放量多等负面问题。资源型城市要想转型成功，只有在要素得到合理分配和充分利用的情况下，利用低碳技术协助企业减少废弃物的排放，并对城市污染进行有效治理，才能推动城市朝着低能耗、低碳方向发展。总体来看，当资源型城市转型处于低级阶段时，就表明城市的发展通常是以环境污染为代价，并没有以减少废弃物、污染物的排放和降低碳排放量为管理手段来实现经济的可持续性。

（2）初级阶段。当资源型城市低碳转型的综合评价效率值落入0.5～1.0区间时，表明该城市的低碳转型步入初级阶段。虽然在这一阶段，城市的低碳发展有了一定程度的好转，且在低碳发展过程中遇到的一些问题也得到一定解决，暂时避免了经济的衰退，但生态环境与经济发展的矛盾仍然较为突出，主要是因为仍然存在部分为了追求经济效益最大化而不惜以资源环境承载力为代价的行为，资源利用率不高，城市的能耗损失依然难以降低，碳排放量也有待进一步调控。如何才能实现经济的可持续发展依然是这一阶段的资源型城市发展需要解决的问题。

（3）中级阶段。当资源型城市低碳转型的综合评价效率值落入大于1.0～1.5区间时，该城市的低碳转型步入中级阶段。相较于上一阶段，在此阶段城市的经济发展方式趋于良性转换，人们的观念发生了转变，不再单纯地以牺牲环境作为发展代价，能够有意识地减少污染、主动想办法提高资源利用率和改进生产方式，城市的碳排放量也逐渐降下来。但是这还远远不够，在此阶段城市的经济发展对资源的依赖程度仍然较高，制约着城市进一步向低能耗城市转型。

（4）高级阶段。当资源型城市低碳转型的综合评价效率值落入大于1.5～2.0时，该城市的低碳转型步入高级阶段，这是资源型城市低碳发展所必经的一个阶段。在这一阶段，意味着经过前面几个阶段发展经验的积累，城市的低碳转型基本完成，城市的经济发展与生态环境整体协调，资源的分配较为合理，经济发展对资源的依赖明显降低，能耗和碳排放显著减少。具体表现为：城市内工厂的选址十分恰当，不会对市民与城市环境造成影响；城市的规划建设也很合理；城市的经济发展正稳步前进，已具可持续发展的雏形。尽管如此，在这一阶段城市的经济结构和低碳发展仍有改善的空间，还可以对城市的经济、社会与环境系统进行更好地协调配置。

（5）理想阶段。当资源型城市低碳转型的综合评价效率值落入大于2.0区间时，这是该城市低碳转型的理想阶段。在此阶段，城市已经基本实现了低能耗转型目标，资源的消耗和碳排放量相较于高级阶段又有了更大程度的降低，很好地解决了城市经济与资源环境等系统之间的矛盾，基本摆脱了以资源为主导的经济发展模式，经济运行已不再依赖于大量资源的投入，这是一个能耗更低、碳排放量更少的健康和谐城市。虽然已经实现了低碳目标，但城市仍不能掉以轻心，因为社会正处于飞速发展、日新月异的变革之中，因此还要主动思考如何才能维持住这种健康发展的态势，稳中有升，并且根据环境、经济与科技的发展作出合理的调整，在出现矛盾时能够及时迅速地作出反应，以此来构建一个更美好更和谐的社会。

3.3 考虑非期望产出的SBM评价模型

3.3.1 数据包络分析

自运筹学家Charnes等［30］在1978年提出数据包络分析（DEA）方法以来，一个全新的研究领域从这一方法中逐步发展起来，即一门涉及运筹学、系统科学、管理科学等多学科交叉的领域正日渐完善，且DEA方法已被广泛应用在自然、社会等多领域。DEA方法归属于相对效率评价方法，涉及到“多投入-多产出”模式，其实质是通过评价相似决策单元（decision making unit，DMU）来进行整体效率评估的决策方法。但传统DEA模型的缺陷在于在效率测量中仅考虑了径向缩减或增加，未包含松弛改进部分。本文采用了Tone［31］提出的SBM模型，并根据研究需要加入了非期望产出这一变量，用以测度资源型城市的低碳转型效率。

在国内外都有大量学者对非期望产出进行研究和改进，如为了实现最小非期望产出和最大期望产出并以最小资源投入达成目标，Singhal等［32］引入了生产率指数（Malmquist-Luenberger index，ML指数），并将产出要素与非期望产出联系起来；文忠桥等［33］用逆向投入变量替代非期望产出，并设定恒定产出，使投入要素和非期望产出在该条件下实现同比下降，但恒定产出的设定与实际生产过程不太相符，究其原因是需要保证在数据缩小或增加时按相同倍数改变投入与非期望产出；冯晨鹏等［34］分别测算了基于非径向和径向距离函数二者的相对效率，同时在DEA模型中引入非期望产出这一新要素。本文结合SBM模型与ML指数，基于其不同表现在方向距离函数的基础上分别予以测算。为了更好、更直观地反映资源型城市低碳转型的效果，评价需要测算的数据包括ML指数值和效率最优值。

3.3.2 方向距离函数

3.3.3 生产率指数及其分解

我们将方向向量的数值定义为在每个资源型城市的实际观测值数据，基于Chung等［35］提出的生产率指数，用式（4）可以简洁明了地展示从t期到t+1时期具体的生产率指数。为了研究问题的需要，可以将ML指数分解为两个部分，即技术进步指数（TCML）和技术效率指数（ECML），分别见式（5）和式（6），且而分解的前提条件是规模报酬保持不变。此外，决策单元从t期到t+1期的过程中全要素生产率（total factor productivity，TFP）的变化程度可以被ML指数所测度：当ML指数＞1时，在构建的模型中TFP有所增加；当ML指数=1时，说明TFP没有改变；同理，当ML指数＜1时，TFP有所降低。在相邻时期内每个DMU被ECML测度所产出的数据会出现前沿面被逼近的情况：当ECML＞1时，表示生产前沿面与某个DMU在t+1时期更接近，说明效率在不断提高；每个生产前沿面在两个时间点间产生的位移为TCML指数测度，当TCML指数＞1时，表示技术进步能够同时促进期望产出的正向变动与非期望产出的负向变动。

4 资源型城市低碳转型效率实证评价

4.1 数据来源及预处理

我国是一个发展中的资源大国，资源型城市众多，为了简化研究问题，本文结合国家计委宏观经济研究院课题组［36］确定的118个资源型城市，和李梦雅等［37］研究确定的51个矿业城市，从中选取了17个典型资源型城市作为研究对象（以下简称“典型资源城市”），这些资源型城市名称及其资源禀赋如表3所示。所有指标的基础数据均来源于2011—2018年的《中国城市统计年鉴》与《中国区域统计年鉴》。数据预处理过程中排除了评估单元间差异度小的指标，如离散系数同时剔除了同一标准层内信息重复在90%以上的指标。

表3 典型资源城市及其资源分类

4.2 评价过程及结果

根据2011—2018年的数据，本文首先计算了各典型资源城市的ML指数及其效率值变动区间；其次，在ML指数的基础上，分解测量其TCML指数和ECML指数。2011—2018年典型资源城市整体的ML指数TCML指数和ECML指数值如表4所示，ML指数、TCML指数和ECML指数的波动变化如图1所示。统计结果显示，在考虑非期望产出的前提下，2011—2018年典型资源城市由ML指数所表征的TFP年均增长率为2.4%，说明这些城市的低碳全要素生产率整体呈良性发展态势，即低碳转型有了一定进步。其中，在统计期间，技术进步是TFP提升的主要动力源泉，TFP指数平均上升了2.6%；而技术效率（主要体现为要素配置管理水平引致的效率移动）的降低对TFP形成了消极影响。进一步观察发现（见图1），ML指数与TCML指数呈正相关，而ECML指数与TCML指数无显著相关性，这在一定程度上说明低碳技术进步对典型资源城市低碳转型的应因效果较为显著，而城市低碳管理水平的改进问题由于并未引起政府的足够重视，数值未有显著改善。在2013—2018年这个时间段，TFP指数均大于1，但其增长的主导因素有所不同，其中在2013—2015年、2016—2018年间，低碳技术进步是TFP增长（低碳转型加速期）的主导因素，而在2015—2016年这个跨期时段内，管理效率改进成为TFP增长的主要支配因素；在最近期的2017—2018年间，技术进步和管理效率改善均对TFP产生了正向推动效果，其中技术进步的作用更显著。可见，TFP增长是技术进步与管理效率改善共同作用的结果，但其主导因素处于动态变化中：主导因素为TCML时，相关产业技术的低碳化创新较活跃；主导因素为ECML时，政府对相关产业的低碳化管理、领导力量更活跃。增加，说明技术效率变化不明显，而除鸡西、乌海、淄博、盘锦、黄石外，多数城市的TCML指数均超越1，说明低碳技术进步是城市转型的主动力源，同时也表明低碳技术应用是城市脱碳发展的关键控制因素。另外需要说明的是，2011—2018年间黄石和朔州的ECML指数出现了回落，降幅分别为2.5%、0.6%，表明这两个城市的政府在低碳管理规划与政策配套上未充分发挥疏导和管理职能。但从整体角度分析，2011—2018年间绝大多数典型资源城市均出现了技术的进步和效率的改善，从各城市细分角度来看，城市间的改善程度存在较大差异。

表4 2011—2018年典型资源城市整体生产率指数值

图1 2011—2018年典型资源城市生产率指数及其分解指数波动情况

表5 2011—2018年典型资源城市平均生产率指数及其分解

如表5所示，从空间异质性来看，2011—2018年在典型资源城市中只有鸡西、乌海、淄博、盘锦、黄石5个城市的ML＜1，70%的城市均出现了TFP增加，特别是大庆、濮阳、阜新、晋城的TFP平均增幅均超过7%，大同、阳泉的TFP涨幅也超过了5%，而黄石的TFP降幅明显，高达7%；从TFP增长的推动因素看，所有城市的ECML指数均未出现显著所示，从空间异质性来看，2011－2018年在典型资源城市中黄石5个城市的ML<1，70%的城市均出现了TFP增加，特别是大庆、濮阳、阜TFP平均增幅均超过7%，大同、阳泉的TFP涨幅也超过了5%，而黄石的TFP高达7%；从TFP增长的推动因素看，所有城市的ECML指数均未出现显著增加，率变化不明显，而除鸡西、乌海、淄博、盘锦、黄石外，多数城市的TCML指数说明低碳技术进步是城市转型的主动力源，同时也表明低碳技术应用是城市脱碳控制因素。另外需要说明的是，2011－2018年间黄石和朔州的ECML指数出现了

结合2011—2018年典型资源城市低碳转型的TFP初始效率值（见图2）的变动情况分析，从整体效率来看，可以认为这些城市在过去8年中已由低碳转型的低级阶段稳步过渡到了中级阶段（参照表2）。从效率值的波动来看，大部分城市的效率值得到较大提升，只有鸡西、淄博和黄石的效率值整体水平相对偏低，即自2008年国家陆续确定资源枯竭型城市及2013年实施资源型城市可持续发展规划以来，各资源型城市都开始关注低碳技术发展，试图通过循环和绿色技术实现城市的转型集约发展。要特别指出的是，多数典型资源城市效率值的变化特点均是小范围浮动型，而非逐年递次增加，比如抚顺、阜新的效率值分别在2013、2014年有所下降，鞍山则在2017年出现了较大幅度下降，主要原因在于在低碳技术运用和城市低碳规制实施过程中资源型城市需要采取一系列强制措施，而这些措施可能会产生短时逆向的影响；又如鞍山在2014年前效率值增长趋于稳定，这一时期政府对资源产业低碳脱钩的措施相对和缓，主要从督促企业缩减污染排放、改善不可再生资源利用效率、提高可再生能源使用比例等方面致力于推动产业自身的低碳治理，而在2015年鞍山决定整体拆除高污染高排放的水泥企业，2017年又整体关闭了所有钢铁土焙烧窑企业，从而使得其效率值在这两个年度出现了较大回落。

图2 2011—2018年典型资源城市低碳转型的全要素生产率波动情况

5 结论

本文选取我国17个典型的资源型城市为研究对象，利用面板数据探究其低碳转型的时空异质性，在考虑非期望产出的情况下，采用SBM模型（基于方向性距离函数）来测算资源型城市低碳转型的全要素生产率，并在转型效果评价阶段以TFP测度模型和效率值共同进行度量测评。研究结果表明：从整体来看，研究期内典型资源城市的低碳TFP呈良性发展态势，且TFP上升的主要源泉在于技术进步，即采用低碳技术、更新机械设备等技术创新手段能够有效促进低碳经济增长；而由要素配置水平决定的技术效率的小幅下降则对TFP增长形成了负效应，表明城市在低碳治理和减排措施等管理行为方式上仍有欠缺。进一步从空间异质性来看，各资源型城市在其纵向和横向维度均表现出迥异的TFP和效率值变动特征，这主要是由于低碳技术进步和环境管制政策的双重作用效果，两者效应相叠加：一方面使得资金更多地向技术创新领域倾斜，更集中地投入到低碳产业中去，从而推动了TFP增长；另一方面也会由于短时逆向的治理影响，使得城市的经济产能暂时性减少。但从总体角度看，相较于期初，后期各资源型城市的TFP增长和效率值提升均较显著，这说明减少污染排放、积极研发绿色可持续能源替代品，推动低碳技术创新和能源利用效率的改善，这些都对资源型城市的低碳转型及其全要素生产率增长产生了长期积极的影响。