基于超效率DEA模型的我国二氧化碳排放效率评价研究_瞿珂.docx

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1、分类号 硕士学位论文 题 目： 基于超效率 DEA模型的我国二氧化碳 一六年六月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取 得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 养巧 日期： 7/6年（月 X0 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被査阋和

2、借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 关于论文使用授权的说明 日期：年 月厶日 摘要 摘要 资源大量耗费引致二氧化碳排放增多，全球气候变暖问题已成为当今世界面临的重 要气候问题；前一段时间，雾霾天气困扰了大半个中国，这种以牺牲环境发展经济的做 法，已经对我国经济的可持续发展造成了严重威胁。让人们不得不重视经济快速发展所 造成的温室效应，警醒我国经济发展的动力不应只是单纯追求资本和劳动效率，而应适 当关注资源效率和环境效率，以此实

3、现经济、资源与环境的协调可持续发展。节能减排 是我国建设环境友好型社会的重要途径，该原则是经济发展的重要方针和指南 ，宏观层 面有利于国计，微观层面上有利于民生。“ 生态兴则文明兴，生态衰则文明衰 ” 1。因此， 对我国二氧化碳排放效率水平进行科学评价，分析及预测区域之间的差异、探讨排放效 率的影响因素，改善我国消耗大量资源的粗放型经济增长方式，积极转变发展思路，对 我国积极改变经济发展方式，促进经济一资源一环境的协调和可持续发展非常有意义。 本文的研究内容主要从以下四个方面展开： (1) 我国二氧化碳排放效率评价。最先在大量阅读文献的基础上，本文研究了二氧化 碳排放效率评价的国内外现状及相关

4、理论，建立了超效率 DEA优化模型，对 2006-2013 年我国 30个省域的二氧化碳排放效率进行了评价，同时通过比较 DEA优势效率、劣势 效率及综合效率更加全面地弥补了 DEA方法的缺陷。评价研究结果显示，我国二氧化 碳排放效率呈现 “ 东一中一西 ”递减的分布格局；其次分别从静态与动态两个维度比较 了我国全国层面及东、中、西三大区域的二氧化碳排放效率。 (2) 二氧化碳排放效率影响因素分析。通过 Tobit回归模型分析了城镇化程度、产业 结构、能源结构、节能技术水平及对外开放程度 5个因素对二氧化碳排放效率的影响程 度，并将影响因子也纳入到超效率 DEA模型中进行效率评价。结论显示，产

5、业结构、 节能技术水平、对外开放程度及城镇化程度对二氧化碳排放效率有显著正向影响，而能 源结构则有负向作用。 (3) 二氧化碳排放效率预测分析。将灰色系统思想应用于排放效率的预测分析中， 通过灰色 GM(1， 1)模型对我国及三大区域的二氧化碳排放效率进行了预测分析：我国 2014 2020年的二氧化碳排放效率值进行了预测，并通过预测值分析排放效率未来走 向。结论显示，各区域二氧化碳排放效率将稳步提升，我国及三大区域的二氧化碳排放 效率将随时间推移出现趋同态势。 (4) 提升我国二氧化碳排放效率 的策略研究。分别从政策动向、产业结构、对外开放 程度、节能技术水平、能源结构等方面提出提升我国整体

6、及区域二氧化碳排放效率的策 略。 关键词：二氧化碳排放效率；超效率 DEA优化模型；影响因素； 灰色 GM(1,1)预测 Abstract Abstract With substantial resource consumption caused by an increase in carbon dioxide emissions, global warming has become an important climate issue the world facing today; some time ago, fog and haze weather plagued more than h

7、alf of China, this kind of economic development at the expense of environmental practices has posed a serious threat on Chinas economy sustainable development. So that people have to pay attention to the greenhouse effect the rapid economic development brings, these all alert people the force of eco

8、nomic development should not simply pursuits efficiency of capital and labor, but should pay due attention to resource efficiency and environmental efficiency, in order to achieve economy, resources and environment coordinated and sustainable development. Energy conservation is an important way to b

9、uild environment-friendly society, which is an important policy principle and guide to economic development, and it is conducive to the macro level of national planning, on the micro level in favor of peoples livelihood. The civilization thrives when the ecological thrives, the civilization decays w

10、hen the ecological decays M. Therefore, scientific evaluate Chinas carbon dioxide emissions efficiency levels, analysis of the difference between the forecast area, analysis of the influencing factors of the discharge efficiency, pursuit ways to enhance the discharge efficiency, which is very meanin

11、gful to the positive change of our economic development, promotion of the coordination and sustainable development of Economy - Environment - Resources society. Contents of this paper mainly from the following four aspects: (1) Chinas carbon dioxide emissions efficiency evaluation. In the first, on

12、the basis of reading a lot of literature, this paper studies the current situation and theory related to carbon dioxide emissions efficiency evaluation at home and abroad, then establish the super-efficiency DEA optimization model, evaluate the efficiency of carbon dioxide emissions from2006 to 2013

13、 at provincial level, analyze the DEA efficiency advantages, disadvantages efficiency and overall efficiency from a more comprehensive angle which makes up the defect of DEA method. Evaluation results show that the efficiency of Chinas carbon dioxide emissions presents the distribution pattern of Ea

14、st -Middle - West decreasing; then compared the carbon dioxide emission efficiency of the three regions of China and the East, middle and west regions from the static and dynamic dimensions. (2) The influence factors of carbon dioxide emission efficiency. By Tobit regression model to analyze five fa

15、ctors: the level of urbanization, industrial structure, energy structure, energy technology and the degree of opening to the outside world that impact on the efficiency of carbon dioxide emissions, and the impact factor is also included in the Super Efficiency DEA efficiency models were evaluated. C

16、onclusions show that the industrial structure, energy-saving technology, the degree of opening to the outside world and urbanization have significant positive impacts on the efficiency of carbon dioxide emissions, while energy structure has a negative effect. (3) Carbon dioxide emissions efficiency

17、predictive analysis. Applied grey system n Abstract prediction analysis to the discharge efficiency, using grey GM(1,1) model to predict and analysis the carbon dioxide emission efficiencies of the three regions and the whole nation level: predict carbon dioxide emissions efficiency values from 2014

18、-2020, and analyze the future direction of the discharge efficiency through the predict values. Conclusions show that the efficiency of the regional carbon dioxide emissions will increase steadily, carbon dioxide emissions and the efficiency of the three major regions of the passage of a convergence

19、 trend over time. (4) Promotion Strategy Efficiency of carbon dioxide emissions. It proposes policies to improve the overall efficiency of Chinas and different regional carbon dioxide emissions from the policy trends, industrial structure, openness, energy-saving technology, energy structure. Key Wo

20、rds: Carbon dioxide emission efficiency; Super-efficiency DEA optimized model; Influence factors; Grey GM (1,1) prediction model III 目录 目录 m . I Abstract . Ill g . V 会者 i仑 . 1 1.1研究背景 . 1 1.2研究意义 . 2 1.3文献综述 . 2 1.3.1国外研究综述 . 2 1.3.2国内研究现状 . 4 1.3.3相关文献述评 . 6 1.4研究内容、技术路线与研究方法 . 6 1.4.1研究内容 . 6 1.4.

21、2研究方法 . 7 1.4.3技术路线 . 7 1.5本文的创新点 . 8 1.6本章小结 . 9 第二章相关概念及理论基础 . 10 2.1相关概念界定 . 10 2.1.1 效率 . 10 2.1.2二氧化碳排放效率 . 10 2.2相关理论 . 11 2.2.1数据包络分析法 （ DEA) . 11 2.2.2灰色预测 . 15 2.3本章小结 . 18 第三章效率评价及预测模型构建 . 19 3.1模型指标选取 . 19 3.1.1指标体系确立原则 . 19 3丄 2指标选取 . 19 3.2效率评价模型构建 . 20 3.2.1超效率 DEA模型 . 20 3.2.2超效率 DEA优

22、化模型 . 21 3.2.3非期望产出的处理方式 . 22 3.3效率预测模型构建 . 23 3.3.1幂平均强化缓冲算子的构造 . 23 3.3.2预测模型建模步骤 . 25 IV _ _ 3.4本章小结 . 26 第四章基于超效率 DEA模型的我国二氧化碳排放效率实证分析 . 27 4.1中国各地区二氧化碳排放现状分析 . 27 4丄 1中国各省市二氧化碳排放量现状分析 . 27 4.1.2中国各省市二氧化碳排放强度现状分析 . 30 4.1.3中国各省市及区域二氧化碳排放现状总结 . 33 4.2基于超效率 DEA模型的中国二氧化碳排放效率评价 . 34 4.2.1指标数据处理 . 34

23、 4.2.2中国二氧化碳排放效率水平的静态评价 . 35 4.2.3中国二氧化碳排放效率水平的动态演进分析及预测 . 46 4.3促进二氧化碳排放效率提升的策略研究 . 50 4.3.1调整产业结构，促进产业结构优化 . 51 4.3.2积极利用外资，提升对外开放格局 . 51 4.3.3增强科技实力，加大自主创新力度 . 52 4.3.4改进能源结构，达成低碳与环境新平衡 . 52 4.3.5推进低碳城市建设，走可持续道路 . 53 4.3.6实施 “ 共同而有区别 ” 的排放效率提升政策 . 53 4.4本章小结 . 54 第五章总结与展望 . 55 5.1总结 . 55 5.2 廳 .

24、55 賴 . 57 . 58 附录 A:作者在攻读硕士学位期间发表论文及参与课题情况 . 62 附录 B:原始数据 . 63 V 第一章绪论 第一章绪论 1.1研究背景 21世纪以来，气温显著上升，由此引发的环境问题频现，全球气候变暖已然是个不 争的事实，并逐渐成为世界性的环境问题。联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC)在 丹麦首都哥本哈根发布了第五次评估的综合报告，报告指出，气候系统受到了人类 不可忽视的影响，且该影响在不断加强。若任其发展，气候变化定会给我们人类和生态 环境造成更为普遍、可怖和不可修复的影响；同时，该报告更为肯定地指出一项事实， 即温室气体排放已成为近年来气候变暖的主

25、要原因，大幅和持续削减温室气体是限制气 候变化风险的焦点，而构成温室气体最主要的部分是二氧化碳 2。如何有效控制和缓解 全球气候变暖趋势受到世界各国的高度重视，走低碳发展道路、发展低碳经济已成为全 球性共识。 中国作为全球规模最大、发展速度最快的新兴经济体，正处于工业化、城镇化加速 发展阶段。经济飞速发展的同时，也付出了非常繁重的环境和生态代价，大量的能源消 耗与环境污染使中国社会在经济发展过程中的资源环境承载能力受到极大的威胁与挑 战。自改革开放三十多年来，我国堆积下来的生态环境问题进入了频发期，譬如全国频 繁出现长期大范围的雾霾污染天气等等，严重影响经济社会发展和人民生活，环境问题 日趋成

26、为重要的民生问题。环境问题沉重如斯，寻求改变迫在眉睫。作为负责任的 发展 中大国，中国主动推动全球气候治理进程、踊跃承担应负责任，将二氧化碳减排作为重 要议题纳入经济社会发展中长期规划。中国在 2015年 6月 30日向联合国气候变化框架 公约秘书处提交的强化应对气候变化行动一一中国国家自主贡献中庄严承诺，到 2020 年，单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005年下降40%-45%，一次能源消费中非化石 能源比重仅为 15%左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降 60%-65%。目 前来看，虽然我国节能减排工作取得了一定的积极进展，但距节能减排目标的完成依然 路漫漫。 首先，中国

27、能源消费的快速增长及由此带来的碳排放量急剧增加是由我国处于 “ 压 缩式 ”发展这一特殊阶段所带动的，这是一种内在驱动，不会因人的意志而改变。这种 的大幅度增长是由于大量基础设施建设所造成的，也是伴同推进城市化的过程中的问题 之一。它是由大量的公路、铁路、地铁、机场、城镇住房建设及汽车保有量增加、人们 生活水平提高等因素所推动；其次，能源禀赋角度，从人均占有量看，我国化石能源中 煤炭相对充足，而石油和天然气储量很小，这就决定我国的能源消费在未来很长一段时 间内还将以煤炭为主，而煤炭的 C02排放系数是石油 的 1.3倍，天然气的 1.8倍，意味 着我国在使用同样单位的能源时， C02排放量却比

28、其他国家（尤其是发达国家）要多很 多；第三，我国低碳技术的开发应用迟延于发达国家，推动低碳转型遇到重大关卡。我 国经济发展方式需要向低碳转型。改变我国现今社会消耗资源的方式，无法离开技术助 力。然而我国缺乏相应的自主创新能力，已存技术多是舶来品；最后，我国经济社会发 展差异性较大，不具有收敛性，地区间异质性的特征显著，这也为我国节能减排政策制 1 江南大学硕士学位论文 定与实施增加了 难度。 1.2研究意义 随着我国经济实力的不断增强，国内各地区都出现了持续增长的能源消耗和严重的 环境问题。如何削减二氧化碳排放总量，提高二氧化碳排放效率，是摆在眼前的一道难 题。本文对我国的二氧化碳排放效率问题

29、进行实证研究，具有一定的理论意义和现实价 值。 在理论方面，本文以 “ 效率 ” 作为研究重点，从环境生产技术理论出发，将能源消 耗与资本、劳动力等同作为投入要素纳入全要素框架，构建超效率 DEA优化模型；并改 进了经典平均强化算子，将灰色预测思想与方法应用于排放效率的预测中，以期为研究 二氧化碳排放效率提供一种新的研究思路。 在实践方面，我国正处于国民经济发展的关键时期，可否在保持经济增长速度的同 时减少二氧化碳排放，寻求低投入、低耗能和低排放的经济发展模式，是政府部门关心 的问题，节能减排已成为我国可持续发展规划的重点内容。节能减排政策的制定依赖于 对二氧化碳效率的有效评估与预测，本文通过

30、对上述问题的系统研究，可为各地区更好 地转变发展模式、有的放矢地制定节能减排政策提供一定的依据，加快建设 “ 资源节约 型、环境友好型、生态文明型 ”社会的步伐。 1.3文献综述 1.3.1国外研究综述 (1) 二氧化碳排放效率定义与测算的研究 梳理有关二氧化碳排放绩效研究文献的先决条件是领会二氧化碳排放效率的定义 与评价指标。总结学者们对二氧化碳排放效率问题的研究成果，二氧化碳排放效率的定 义可分狭义与广义两类。 狭义的二氧化碳排放效率（或称传统单要素框架下的二氧化碳排放效率）主要是以 二氧化碳排放总量与某单一要素的比例来表现。 Kaya和 Yokobori(1999)头一回提出了碳 生产率

31、的定义，即一年时间内 GDP与该年排放的 C02总量的比值 3; Meilniketal.(1999) 指出可将每一单位能源产生的 二氧化碳排放量，即碳指数，当作发展中国家温室气体减 排的评价准绳 4; Sun(2005)则将单位 GDP的二氧化碳排放量作为评价一个国家碳减排 效果与能源环境政策的合意指标 5; Greening et al.(2004)也选用单位 GDP的二氧化碳排 放量来评价二氧化碳排放效率 6; Zhang et al.(2008)认为人均单位 GDP的二氧化碳排放 量指标较单位 GDP的二氧化碳排放量指标更科学、公道 7。 广义的二氧化碳排放效率（或称全要素框架下的二氧

32、化碳排放效率 ） 主要通过构造 考虑非合意产出的 数据包络分析法来评价二氧化碳排放效率。国内外学者针对全要素框 架 下 的二 氧 化 碳 排 放 效 率 问 题 展 开 了 大 量 的 理 论 与 实 证 研 究 ： 1111111(20028， 20059， 20061 )利用 06八方法整合有关二氧化碳排放的四个指标，算 得中东与北非 17个国度的二氧化碳排放效率，并剖析了能源消耗、 GDP与二氧化碳排 2 _ 第一章绪论 _ 放量之间的关系，结论表明二氧化碳效率随时间变化而波动 ； Zhou et al.(2010)率先采用 Malmquist指数构造了 MCPI指标来考查世界 20个碳

33、排放大国的二氧化碳排放效率，并 采取非参数的Bootstrap方法对样本反复抽样实现对随机性的阐发和描绘，结论显示在 研究期间，研究对象国家的二氧化碳效率提高 24%并主要是由技术进步所驱动 11; Xiao-Dan Guo et al.(2011)基于环境 DEA技术对中国 29个省份的能源节约技术和能源结 构调整进行研究，评估其碳减排潜力，为政策制定提供支撑 12; F.Wu et al.(2012)利用 DEA技术分别测度了我国 28个省市工业部门的二氧化碳排放绩 效，并将其分解为技术 效率改变指数和技术进步指数，实证表明驱动中国工业部门二氧化碳排放效率的提高主 要因素是技术进步 13;

34、 Q.W.Wanget.al.(2013)从生产理论出发，构造了全要素二氧化碳排 放绩效指标，利用随机前沿分析 (SFA)方法研究中国各省份的（： 02减排潜力，结论表明 东南沿海区域比中部和西部内陆区域 C02排放绩效高但减排潜力低 14; Guanghui Zhou et al.(2013)通过不同规模报酬下的包含非期望产出的 DEA模型分析中国 30个省交通运输 业的二氧化碳排放绩效 15; Zhang和 Choi(2013)将非径向共同前沿 Malmquist二氧化碳 排放绩效指标 (NMCPI)分解为效率变化、组内技术变化、技术领先变化三个指标，测度 了我国化石燃料发电厂 2005-

35、2010年间的动态二氧化碳排放绩效 16; Meiting Fan et.al.(2015)通过全局技术基准构造唯一的参考生产技术集来研究 1994-2011年间上海市 工业的全要素二氧化碳排放绩效，并采用系统矩估计方法探究绩效的影响因素 17; Na Duan沈此 (2015)18基于环境 DEA技术分别从静态和动态两个角度研究中国热能行业的 C 2排放绩效，同时利用 Bootstrap方法修正其偏差 ；Sufeng Wang et al.(2016)运用非径 向距离函数法评估了 1996-2012年我国 30个省份的二氧化碳排放效率及其减排成本， 结果表明区域之间的效率差异很大，且与区域经

36、济发展密切相关 19。 (2) 二氧化碳排放效率影响因素的研究 对于二氧化碳排放效率问题的研究，另一个热点是斟酌影响二氧化碳排放效率的影 响因素有哪些？它们是怎么不同程度地影响二氧化碳排放效率？当前，研究二氧化碳碳 排放影响因素的文献较多。从研究方法角度来看，主要有三种：一是因素分解法 (Decomposition Analysis),大部分学者利用此方法得出结论，能源强度降低是二氧化 碳排放量减少的主要原因 (Wang et al.， 2005;Fan et al.， 2007M;Zhang et al.， 2010K);二是 投入产出分析法，第二类是可计算一般均衡方法 与投入产出分析，构建

37、不同的投入产出 模型分析二氧化碳排放的主要影响因素 （ GarbaccioetaU1999G3;Lin和 SunJOlODong et al.， 2010M);三是计量经济分析，利用面板数据进行回归分析，得出影响二氧化碳排 放的主要因素 (Ang， 2009)。 与排放影响因素的研究相比，当前学术界对于二氧化碳排放效率影响因素的研究显 得较少 。 Cason et al.(2003)G7与 Buckley N.(2004)基于碳排放权交易的角度研究了二氧 化碳排放效率的相关影响因素 ； Rarnakrishnan Ramanathan(2006)采用 DEA方法测度了 全球的二氧化碳排放效率，

38、同时分析了能源消费对其的影响 29; Wang(2007)利用 Shephard距离函数测度并比较了 23个 OECD国家的二氧化碳排放效率，得出结论技术 进步对其具有明显的提升作用 3 ; Albomoz et al.(2009)对具体企业的微观数据进行实证 3 _ 江南大学硕士学位论文 _ 研究，实证结果表明 FDI (外商直接投资）技术溢出对于提升二氧化碳排放效率有显著 作用 ; QiangCui， YeLi (2015)定义了运输业的二氧化碳排放效率，并应用 Tobit回归 模型对影响运输效率的重要因素进行识别，发现与技术因素与管理因素相比，结构因素 的影响程度是非常小的 32。 (3)