水价与工业用水关系的研究综述

程 雪 张 峰

(山东理工大学管理学院，山东 淄博 255012)

水资源短缺是我国的基本水情，工业用水作为国内“第二大用水户”，其粗放的用水模式以及高污染排放模式，不仅成为节水减排路上的难点，更是生态文明建设和经济社会可持续发展的制约瓶颈。过去较长一段时期，我国解决水资源矛盾的主导思想是根据经济社会发展用水需求尽可能增加供给，过于强调供给管理，而往往忽视需求管理，导致有限的水资源及水环境容量永远无法满足无限的水资源及水环境容量需求。事实证明，过度强调供给所导致的水资源过度开发和利用，往往会引发新的用水矛盾，是不可持续的[1]。因此要转变思路，强化水资源的需求侧管理，提升水资源利用效率。

在水资源需求管理中，水价作为水资源价值的重要体现，是激励节水、调节水资源空间分布不均、解决水资源配置和利用的主要经济手段，充分发挥水价杠杆作用是未来水资源管理的重要研究内容[2]。从历史上看，水价存在一定程度的扭曲，无法有效传导水资源稀缺性信号，更难以有效发挥资源配置的作用。1949年以来，我国水价改革总体上经历了公益性无偿供水、政策性低价供水、按供水成本核算收费、商品供水价格管理几个阶段，且在上述过程中，水价改革力度逐步提高[3]。现阶段，工业水价仍具有上升空间，随着《关于加快建立健全城镇非居民用水超定额累进加价制度的指导意见》《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》等文件的发布，为进一步的水价改革提出了明确要求。同时，工业用水相比其他用水而言，较高的可重复利用性及其水价较强的可市场化程度，使其水价杠杆调节作用相对较大。

综合来看，强化水资源需求侧管理已成为水资源管理中的重点和共识，充分发挥水价杠杆作用来提升工业企业水资源利用效率是水资源需求侧管理的重要内容。本文基于这一背景，梳理现有文献，从水价对工业用水总量及工业用水效率影响关系的两大层面来解析工业水价与工业水资源利用问题研究现状。

1 水价对工业用水总量的抑制效应研究

水价对工业用水总量的抑制效应研究主要体现在水价对工业用水需求的影响上，当前学者多通过测算工业用水需求价格弹性来解析水价杠杆对工业用水总量的调节作用。用水价格弹性研究是需求侧管理研究的重要内容，其用以探析用水需求随水价的变动而变动的程度，即当水价每变化百分之一时，用水需求量会变动百分之几。商品的需求价格弹性一般为负数，并以其绝对值表示，当用水需求价格弹性大于1时表示用水需求富有弹性，即用水需求面对水价的上涨会呈现出大幅度的下降；而当弹性小于1时则表示用水需求缺乏弹性，即用水需求受用水价格变动的影响不大。

用水需求价格弹性的研究最早集中于西方发达国家，在国内的探索研究起步相对较晚，一是因为早期水资源管理侧重于供给管理，常以调水来解决缺水问题，而忽视了水资源需求管理[4]；二是水价改革的误区所致，早期的水资源被看作为公共资源，并因其难以替代性，常被认为具有较低的需求价格弹性；此外，水价通常由政府管制，水资源缺乏市场竞争，也由此认为水价与用水需求之间不具备一般商品所适用的需求决定价格、价格影响需求的需求定理[5]。随着水资源供需矛盾以及水环境破坏问题的日益突出，水资源管理重点由调水为主的供给管理转变为强调节水优先、两手发力的需求侧管理，有关用水需求价格弹性研究的探索也逐渐增多。由于用水需求价格弹性研究对象及方法的异质性，目前其相关研究的实证结果相对分散，但基本对其用水价格杠杆的有效性达成了一致。也就是说，相关研究所测算的用水需求价格弹性均为负数，符合一般商品的“价格升高，需求下降”的需求定理，打破了水价改革的误区。水价与用水需求之间短期内影响关系虽不大，但若增加时间跨度进行考察，水价则容易受用水需求影响。事实上，水和一般性商品没有本质的区别，不同的是前者是由市场供求决定的，反应较为灵敏，而后者受行政因素影响稍强，反应较慢[6]。

工业用水需求价格弹性作为用水需求价格弹性研究中的子集，相关研究证实工业用水需求价格弹性相对高于生活用水与农业用水[7]，这主要源于工业用水其实际消耗量相对有限的用水特性。工业用水不同于农业用水以及生活用水，工业用水中冷却用水占多数，这部分用水通过简单工艺处理便可实现重复利用，因而其实际消耗量远小于后者，再加上水资源的可重复利用性以及工业水价相对较高的可市场化程度，使得工业用水需求变动空间相对较为灵活[8]。现有的国内外研究对工业用水价格杠杆的有效性基本达成一致，但由于实证方法及数据的异质性，研究结果不具可比性，因而对工业用水需求是否富有弹性尚未达成共识，其差异性主要来源于样本范围、函数形式、指标选取以及测算方法的选择上(见表1)。

表1 工业用水需求价格弹性样本范围、评估体系及测度模型选取的文献总结

a.样本范围。由于工业用水模式及其水价在不同地区、不同年份以及不同行业之间存在一定异质性，因而众多学者大多从微观层面对工业用水需求价格弹性进行分析，主要采用具体某区域[9-10]、单一行业数据[11-12]或截面数据估计[13,7]，数据量有限。而需求价格弹性系数因时间段、价格水平以及价格波动等因素的影响而有很大的差异，通常要经过大量调查分析才能得到。

b.函数形式。在工业用水需求价格弹性测算函数形式的选取上，基本分为两大类。一是基于生产函数[14-15]，利用工业生产投入产出的特性，把水资源看作工业生产的投入要素之一，通过生产函数计算出水资源的边际生产价值，进而利用弹性公式计算工业用水需求价格弹性。生产函数多是基于对数的生产函数与超越对数的生产函数，两者的共同点在于消除变量量纲不同对结果的影响，不同的是前者多为线性函数，后者为非线性函数，后者包含各变量间的乘积，可以更好地体现变量之间的影响关系。二是基于需求函数[7,16]，利用价格影响需求的需求定理，把水资源看作工业企业进行生产而购入的水商品，通过对工业用水需求的影响因素进行分析，并对其构建方程进行回归即可得到工业用水需求价格弹性。需求函数多是基于双对数需求的函数模型，其一方面可以消除异方差及变量量纲不同对方程的影响；另一方面其回归结果具有直接的经济含义，即价格弹性。此外，通过生产函数与需求函数测算用水需求价格弹性的不同除了将水资源看作不同资源属性外，最大的区别在于模型中是否涉及真实水价。生产函数所测算的工业用水需求价格弹性多基于边际生产力模型，其利用水资源的边际生产价值取代水价，并未涉及真实水价，由于我国水价并不是由市场决定的，所以其以边际收益构成的代理水价很有可能被高估；而需求函数直接将水价作为影响用水量的因素之一，常常通过引入真实水价对其进行分析，相比代理水价而言更加切合实际。

c.指标选取。其差异性是基于函数形式的不同而产生的。生产函数是基于道格拉斯生产函数对投入和产出的界定，其指标体系的选取较为集中，多是基于资本、劳动、水资源和经济产出等指标；而需求函数指标体系的构建主要基于对用水需求量影响因素的选取，学者们通常根据研究领域有侧重点地进行设计，具体指标的构建相对较为分散，多涵盖了水价、工业规模、节水水平和政府管制等方面。

d.测算方法。其差异性主要体现在基于需求函数测算的方法选择上是否考虑内生性问题。内生性问题不仅包括遗漏变量所带来的误差，更重要的是考虑水价与工业用水需求之间互为因果关系而带来的影响。潜在因果关系引起的内生性问题常利用联立方程模型解决，通过对互为因果的变量分别构建方程进行联立回归，其模型本身就会对变量间的内生性作出响应[17,7]。目前内生性问题虽受到了广泛的关注，但现有研究很少有为避免水价与用水量相互影响产生潜在内生性而采取措施，都是直接利用线性回归模型进行分析[18,14-15]，这很有可能会导致有偏的估计。线性回归常采用最小二乘法(Ordinary Least Square,OLS)与似不相关回归(Seemingly Unrelated Regressiens,SUR)方法进行回归分析，其中OLS要求解释变量具有严格的外生性，而基于工业用水需求函数而言，解释变量与被解释变量相互影响，具有一定内生性因而违背前定假设；SUR虽然可以解决由遗漏变量和测量误差带来的内生性问题，却无法避免因水价与用水量相互作用而带来的互为因果内生性问题。联立方程模型常采用二阶段最小二乘法(Two Stage Least Square,2SLS)或者三阶段最小二乘法(Three Stage Least Square,3SLS)方法进行回归分析，二者都适用于多方程估计，不同的是前者是多方程单一估计，后者是多方程系统估计，在某种意义上，3SLS其实是将2SLS和SUR相结合的一种估计方法。

2 水价对工业用水效率的激励效应研究

水价调控是否成为合适的调控工具，不仅要考察水价杠杆对用水总量的调控作用，还要重点关注由此带来的经济效益或者环境效益，这就要求我们要检验水价对工业水资源利用效率的激励成效。当前学者多在测算工业用水效率的基础上，分析水价及其他影响因素对工业用水效率的提升效用。其相关研究多从工业水资源效率内涵及测度、工业水资源效率驱动影响研究等方面展开。

2.1 工业水资源效率内涵及测度研究进展

工业水资源效率内涵的界定是工业水资源效率测度研究的基本前提。在早期的探索研究中，把水资源作为工业生产过程中的基本投入要素，其生产产出中主要衡量对工业经济增长的贡献程度，以工业产值或工业增加值作为唯一产出，重点强调其经济产出[21]。然而在资源环境问题越发严峻的背景下，工业绿色转型及水利绿色发展理念应景而生，同时也影响着工业水资源利用效率内涵的转变。工业水资源利用效率的内涵逐渐由重点考察用水经济产出向同时兼顾用水经济效益与环境保障转变，即不仅强调水资源投入对工业经济产出的支撑，更注重工业用水对生态环境的保护[22]。在此基础上，张峰等[23]运用相关系统理论与方法探索了新型工业化背景下的工业用水效率，在工业-水资源复合系统的视角下重新阐释了工业用水效率的基础内涵。此类研究在一定程度上完善了工业用水效率的内涵，工业水资源利用效率内涵已然由重点关注工业边际产值涨幅的经济框架演变为如何构建以人为本，环境、经济、社会协调发展的绿色框架。

工业水资源效率测度研究重点包括效率评估体系的构建与测度工具的选择。

a.工业水资源效率评估体系的构建通常依赖于其特定内涵的界定。效率，通俗意义来讲是指投入与产出之比。工业水资源效率评价则是隶属于工业-水资源复合系统下，通过考察工业水资源利用过程中，其工业系统生产要素实际投入量与总产出量的比值，来更好地度量工业系统与水资源复合系统是否协调发展的指标。因而，评估体系的构建多建立在投入-产出的研究框架下，其中投入指标的选取存在一定的共性，多以水资源、资本和劳动力等生产要素为主；而产出指标的构建在效率内涵外延的背景下，大致经历了由只关注工业产出中期望产出值到同时兼顾工业产出中期望与非期望产出部分的重大转变。此外，在工业水资源利用效率评估体系构建过程中，对投入-产出具体指标的选取也不尽相同(见表2)。其中投入指标的构建中，水资源投入多以工业用水量表示[24-25]，随着水资源足迹研究的探索，少数学者以工业蓝水足迹表示[26]；资本投入通常以资本存量、工业固定资产净值等指标进行刻画；劳动力投入多以工业从业人数指标进行衡量。产出指标的构建分为两个维度，分别为期望产出与非期望产出。期望产出的衡量注重工业水资源使用的经济效益，多以工业增加值、工业产值或工业企业主营业务收入等指标度量[27-29]；非期望产出则主要关注工业用水对环境保护与社会发展的保障效用，具体指标的选取多以工业废水排放量、污染物排放量为主[25]，随着水足迹研究的进一步拓展，少数学者以工业灰水足迹来衡量非期望产出[30]。

表2 工业水资源利用效率评估体系及测度模型选取的文献总结

b.效率测度工具的选择上，最常用的是数据包络模型(Data Envelopment Analysis,DEA)[31]以及随机前沿模型(Stochastic Frontier Approach,SFA)[27]。但SFA存在设定参数造成计算误差的问题，而DEA因可以克服这一弊端而被学术界广泛运用。由于传统DEA模型存在忽略非径向松弛变量的缺点，随着研究问题的深入，学者们通过不断改进DEA模型解决了决策单元中投入产出的松弛问题以及多决策单元效率值存在上限而导致难以实现有效排序的问题，后衍生出SBM-Undesirable[32-33]、Super-SBM[34-35]和Super-SBM-Undesirable[36-37]等模型。

2.2 工业水资源效率驱动机制研究进展

提升工业水资源效率的关键是识别驱动因素，确定其作用机制，其相关研究重点包括驱动因素的构建及检验模型的选择两部分。在驱动因素的构建上，随着研究的深入对其考虑也越来越广泛，学者们多从资源禀赋、经济水平、产业结构、用水结构、科技进步等方面选取指标。其中，就具体指标的选取而言也不尽相同，见表3。同时，在驱动检验模型的选择上也更多元化，主要包括主成分分析法、最小二乘法、地理加权回归以及面板Tobit回归等检验模型。此外，由于工业水资源利用效率测度的差异性，再加上驱动机制研究的异质性，使得驱动因素的检验结论也存在一定争论。例如：

表3 工业水资源效率影响因素及检验模型选取的文献总结

a.水资源禀赋。中国水资源存在时空分布不均现象，从时间分布来看，夏季降水集中，洪涝灾害严重，而冬季降水少，干旱缺水严重；从空间分布来看，南方多，北方少，山区多，平原少，且与工业集中度的空间不相匹配，加剧了工业水资源的供需矛盾[7]。研究发现，水资源的禀赋程度升高并不会促进工业水资源效率水平的提升，反而会加剧水资源浪费现象的出现[40]。尤其是在缺乏完善的市场激励制度和健全的节水技术水平下，水资源的相对非稀缺性会导致工业企业通过选择加大水资源投入等低成本行为扩大发展而非选择工艺技术改进等高成本行为[41]。

b.经济水平。经济发展对工业水资源利用效率的影响是全方位的。一方面经济水平提高所带来的外商投资可直接促进工业工艺及节水减排技术的研究开发[42]；另一方面经济水平的提升往往伴随着地方管理水平及环保意识的增强，这有助于加速节水型社会的建设[43]。此外，相关研究表明，经济发展对工业水资源利用效率的影响呈现非线性关系，近似“U”形形态[29]。这是因为在中国经济发展的初级阶段，粗放式的经济发展模式使得资源浪费现象严重，而随着经济水平的不断提高，浪费现象有所好转。

c.产业结构。产业结构通常有宏观和微观之分，其中宏观产业结构中常研究第二产业和第三产业产值比重对工业水资源利用效率的影响程度[31]，在现有研究中，对第二产业结构影响的检验结果不尽相同，但大都认为第三产业的发展可促进节水工艺、节水服务的推进，进而对工业水资源效率的提升有一定的促进作用；而微观产业结构中则多从传统八大高耗水工业行业视角进行考察[27]，并一致认为高耗水产业比重的增加会加剧工业水资源利用效率的损失。

d.科技进步。科技进步对工业水资源利用效率的提升是多维度的[44]，其中有关的节水技术包括工艺技术、治污技术以及管理技术等方面。工艺技术运用在生产工艺环节，其技术水平的提高可以有效减少生产过程中投入量的冗余；治污技术运用在污染治理环节，其技术水平的提升可以有效减少非期望产出值的排放；管理技术水平的提升，可以实现工业与水资源复合系统的统一调度，优化生产及排放过程中水资源的利用，有利于促进工业水资源利用效率的提升。

e.水价。目前很少有考虑水价因素对工业用水效率的影响进行定量分析的研究，现有研究多从定性层面进行分析。定性层面认为水价的提高有助于工业用水量的减少，进而对工业用水效率的提升发挥效用[45]。而部分的定量研究认为，水价存在一定程度的扭曲，其对工业用水效率并没有起到应有的提升激励效用。同时，研究通过计算工业用水影子价格代替现行水价后，发现影子价格的变动可以有效提高工业水资源的利用效率[36]。

3 结 语

综上所述不难发现，目前国内外相关文献已对工业用水需求价格弹性，工业水资源效率的内涵辨析、测算分析以及影响因素检验等方面作了较为完善的解释，为研究工业企业用水效率和水价间的关系提供了良好的理论基础，具备了进一步细化探索的条件。结合目前倡导的绿色发展理念，以及“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，本研究认为可以从以下方面进行丰富和拓展。

a.节水优先理念下，工业用水供给侧管理重点向需求侧管理转变，用水需求价格弹性研究作为其主要内容有待优化。水价作为水资源价值的重要体现，是激励节水、调节水资源市场供求、解决水资源配置和利用的主要经济手段，充分发挥水价杠杆作用是未来水资源管理的重要研究内容。目前，在用水需求价格弹性的测算上，大多数学者忽略了水价与用水需求之间的内生性问题，这会破坏参数估计的一致性从而缺乏科学准确性，同时对工业用水需求价格弹性方面的研究相对较少，后续需要更丰富的工业用水需求价格弹性研究。

b.绿色发展理念下，水价对工业企业绿色水资源利用效率的驱动检验研究尚需补充和改进。价格作为决定资源可利用效率最为有效的市场调节手段，应充分发挥水价杠杆作用来提升工业企业绿色水资源利用效率。而现阶段仅有的对我国水价驱动影响的研究中，其主要关注水价价格变动对用水需求的影响，而忽略了对水价与用水效率之间关系的直接研究。同时，在对工业企业绿色水资源利用效率驱动机制的研究中，众多学者从自然资源、经济发展、产业结构、技术创新和环境管制等方面分析其对工业企业水资源利用效率的检验，却忽略了价格对其的驱动检验。因而，水价对工业企业绿色水资源利用效率的驱动检验研究还尚需补充和改进。