山东省经济可持续发展能力实证研究

[摘要] 经济发展受到环境的制约越来越明显，可持续发展越来越重要。根据经济可持续发展理论，依据层次分析方法构建山东省经济可持续发展能力指标体系，并利用主成分分析、数据包络分析的研究方法对指标体系进行研究，得到以下结论：山东省近13年经济发展处于最优发展轨迹、劣于最优发展轨迹均为5年，总体向最优发展轨迹移动；经济弱劣于最优发展轨迹的原因是投入规模的相对不足；经济劣于最优发展轨迹则是环境成本、能源及资源消耗过大，经济增长、人民生活水平产出不足造成的；规模适度是经济健康和可持续发展的必要条件。合理的产业结构有助于促进经济的可持续发展。

[关键词] 可持续发展；经济；能源资源环境；数据包络分析

[中图分类号]F207

[文献标识码]A

经济可持续发展是指经济高效率、可持续的发展，是“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。经济可持续发展首先是保证人的发展，尤其是不同收入人群的共同发展；还要注重资源的合理开发、合理利用，同时保护人类赖以生存的自然环境，注重人与自然和谐持续发展。中国经济持续了30多年的高速发展，世人瞩目，但同时环境污染、环境破坏、资源过度消耗等问题在抵减着经济发展所取得的成果。环境问题已经成为制约中国经济发展的瓶颈。而作为中国的经济大省――山东省，GDP总量、工业总产值在全国均排名第三位，但同样也受到水污染、大气污染、固体废弃物污染以及资源、能源过度消耗等问题的困扰，同样有令人恐惧的癌症村。可持续发展理念对山东省社会经济的建设尤为重要。本文通过对山东省经济可持续发展轨迹的研究，考察山东省经济建设可持续发展的能力及其制约因素。

一、文献概述

中国石油大学学报（社会科学版）2013年10月

第29卷第5期王桂荣，等：山东省经济可持续发展能力实证研究

从研究内容上看，前人主要研究关于经济增长与污染排放、产业发展与污染排放、污染引起损失的核算以及关于促进经济发展途径的探索，对国民经济运行轨迹的实证研究及可持续发展能力的研究比较少。在研究方法上，主要采取含有参数的定量研究方法，比如库兹涅茨曲线假说中线性回归方程的构建、柯布道格拉斯生产函数的估计、环境经济一体化核算等研究方法的使用。采用参数研究方法的研究结论通常会受到模型参数选取等的较大影响，研究结果可能会出现较大偏差，而采用非参数的定量研究方法值得探索。鉴于此，本文选取数据包络分析的研究方法对山东省经济可持续发展能力及轨迹进行尝试性研究。

二、研究方法

（一）研究方法的选取问题

对于省（市）经济发展能力的实证研究方法，主要是选取能够进行定量分析的投入产出分析方法，投入指标、产出指标应该尽可能多地包含社会发展投入及其产出，并尽可能地详细。评价方法在使用的过程中要尽可能避免数据失真。在备选的方法中，人工神经网络法（ANN）、灰色关联法（GRAM）、数据包络分析法（DEA）、主成分分析法（PCA）、层次分析方法（AHP）、模糊综合判断方法（FUZZY）都不能单独地满足要求，比如后两者需要进行统一纲量、主观权重假设等处理，均无法满足要求。

数据包络分析法（DEA）能够客观地处理多投入、多产出的评价问题，但是在具体的评价问题中投入变量、产出变量的选取是一个难题。在如此多的指标中，哪些指标是主要的、哪些指标是次要的？哪些指标间是有相互关联的、哪些指标是相互独立的？这些问题都使人们对DEA评价的有效性产生困惑。

层次分析方法（AHP）能够很好地对一个评价问题进行详细、客观地分层，但是问题在于AHP的后段。其要求对各指标量进行较主观的权重假定，由于不同的专家可能给出不同的评价结果，因此评价结果被严重质疑。

主成分分析法（PCA）不能单独解决本文的评价问题，但是具有将同类数据迭代找出主要成分、主要内容的能力。PCA前段能够代替AHP后段，即用主要成分的功能替代AHP的专家打分，这样能够有效避免不同权重假定产生不同结果的窘境，使求解结果稳定。而PCA后段则可以连接DEA。通过PCA的迭代可以找出投入指标、产出指标的主要成分，有效解决DEA在指标选取中的难题。

（二）层次分析方法（AHP）

层次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）是由美国运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代提出来的，是一种结合定性分析和定量分析的多目标决策方法。AHP可以将复杂问题进行递阶分层，通过对备选方案优劣判断进行排列。基本原理是：每一个层次的因素两两比较其重要性，并据此计算各层的权重，最后按照组合权重最大原则选择最优方案。传统意义上的AHP主要包括：层次结构建立、要素指标两两比较、一致性检验、确定最优方案。本文就是利用AHP的“层次结构建立”功能。

（三）主成分分析法（PCA）

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）也称主量分析，是一种降低维度的思想，它把多个评价指标在失真很少的情况下减少为少数几个综合指标。原理是：通过线性变换的方式，把一组给定的变量通过线性迭代转换成新的一组不相关的变量，并对新变量组按照方差递减的顺序进行排列。依次称为第一主成分、第二主成分，以此类推。由此得到的主成分（综合指标）彼此独立且不包含人的主观意识，减少了共线性等信息交叉，从而保证研究结果的客观、准确。因此，本文将对AHP分层结果进行主成分分析，从中找出比较简化、包含足够信息量的投入、产出综合指标。

主成分分析主要包括：原始数据标准化、建立标准化数据的相关系数矩阵、求相关系数阵的特征根并排序、写出主要成分、根据主成分累计贡献率选取综合指标等步骤。本文使用Matlab80软件进行迭代分析。

（四）数据包络分析法（DEA）

数据包络分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）是著名运筹学专家Charnes、Cooper和Rhodes于1978年首次提出的用于评价决策单元（DMU）相对有效性的方法。DEA方法可计算决策单元的技术效率和配置效率。技术效率测度在给定投入要素的情况下决策单元获取最大产出的能力，或者测试在给定产出的情况下决策单元最小化投入要素的能力；技术效率又可进一步分解为纯技术效率和规模效率。纯技术效率度量由于技术变化使得决策单元效率的提高量，而规模效率则是度量由于规模变化使得决策单元技术效率的变化量。

DEA的常用模型主要有CCR模型（规模报酬不变）、BCC模型（规模报酬可变）等。CCR模型在进行效率检验时，假定各决策单元的生产规模达到最佳，最终求得决策单元的技术效率。为了求得决策单元的规模效率，Banker等提出了变动规模报酬的BCC模型。并且“规模效率=技术效率/纯技术效率”。

以下即为带有非阿基米德无穷小的CCR模型、BCC模型：

三、山东省经济可持续发展实证研究

（一）可持续发展指标体系的构建

根据可持续发展的概念，地区（省）经济的可持续性发展是一个动态问题，它的评价包括人口、经济产出、能源、环境、社会、资本劳动投入等因素。人口的数量、人口的结构以及人口的自然增长率对地区的经济发展具有重要影响，较高的自然增长率、较大的人口数量是地区经济发展实力的重要体现；经济产出、人民生活水平的改善程度是经济发展的成果，同时也是经济进一步发展的保障；能源、劳动、资本等是地区经济发展的投入，是经济增长的基础，投入过低往往使经济偏离最优的发展轨迹。环境、社会建设状况同样影响着当地的经济发展。经济建设过程中会对环境造成破坏和污染，较少的环境污染和环境破坏发展方式是经济可持续发展的捷径；同时，较好的自然环境资源也是当地经济可持续发展潜力的重要体现。

因此，对地区经济可持续性发展的评价要包含对各个因素的评价。理想的做法是将这些因素作为一个系统进行研究，以“投入―产出”的分析方法定量分析每一时间段上的发展状态。在社会的发展过程中，投入的要素主要有能源、资源、环境成本、劳动及资本；产出要素有经济的增长，居民衣、食、住、行、卫生、教育等的改善，以及人口的发展。

（二）投入产出指标的主成分分析

本文在此利用主成分分析替代层次分析法中的权重假定步骤。并根据《山东省统计年鉴》、《山东省环保厅公告》、《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》数据进行主成分分析处理。

1.主成分分析的计算方法

假定有矩阵M，下面对矩阵M的列向量进行主成分分析（矩阵M中的x仅表示元素，不同于表1中的x）。

2.综合指标的求解

3.主成分数据的代入

从产出角度看，居民生活水平的变化随着经济总量的增长平稳提高，常住人口及城镇人口有缓慢增加的趋势，而常住人口的自然增长率却一直呈下降趋势。

（三）综合指标的数据包络分析

依照主成分信息累计贡献率大于85%的原则将投入产出综合指数代入DEA模型求解。投入综合指标为：

2004年、2005年、2006年、2007年、2008年山东省社会经济建设的发展劣于最优发展轨迹，技术效率、规模效率均偏离最优状态。最直接的表现是这5个年份均出现了投入冗余、产出不足。冗余的投入主要是工业废气、工业废水、工业废弃固体的排放，如二氧化硫、工业烟尘、未综合利用的工业废弃固体物等；其次为能源及资源的消耗，尤其是2008年，能耗、电耗、水资源消耗均出现了消耗过量现象。产出不足的量主要是经济增长及居民生活水平的改善；可以看出，这5年的发展表现为投入产出综合效益较低，经济增长、居民生活水平均未能有效提高。

四、结论

本文根据可持续发展的思想，通过整合层次分析、主层次分析、数据包络分析等模型，对山东省社会经济发展的投入产出状况进行研究，以探究山东省社会经济建设的轨迹以及可持续发展的能力，得到以下结论：

二是从投入量、产出量角度分析。山东省弱劣于最优发展轨迹的原因是投入规模的相对不足，虽然投入规模并不是最优但是生产效率已经达到最佳状态；劣于最优发展轨迹则是由于资源成本、环境成本等的投入过量以及社会财富等产出的不足造成的，这都是比较难以接受的。

三是投入冗余主要集中在2004―2008年的环境成本、能源及资源的消耗等方面；产出的不足主要在2004―2008年的经济增长、居民的生活水平方面。节能降耗、减少环境污染是社会可持续发展的必要条件，经济增长是社会可持续发展的前提，居民生活水平的提高是社会可持续发展的目的。投入冗余及产出不足问题的解决只能是减少能耗、减少污染，提高投入资源的利用效率。

四是从规模报酬的角度看，规模适度是社会经济发展处于最优生产轨迹上的显著特征，规模递增的存在仅是规模递减的终结。在社会建设投入方面片面追求规模递增只会带来规模递减的结果，出现规模递增的经济体只能说明它过去经历着规模递减。因此，适度的社会建设投入是实现可持续发展的有效途径。

在经济建设中，各种资源、要素投入及社会技术水平、生产力水平存在相互动态关系。其中，社会技术水平及生产力水平的发展比较缓慢，资源及各种要素的投入变化相对具有灵活性。实现社会经济可持续性发展的近期工作重点应该放在各种资源要素的合理投入及比率关系上。由于不同的产业部门所需要的资源及要素投入在种类、数量上不一样，所具有的产出也不一样，因此，社会的产业状况及其发展水平与社会技术水平、生产力水平互为因果关系。合理的产业布局、合理的产业结构及有效的资源使用监管是实现社会经济可持续性发展的又一个有效途径。

[参考文献]

[2] 陈诗

一. 能源消耗、二氧化碳排放与中国工业的可持续发展[J].经济研究，2009

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[4] 李文超，田立新，贺丹. 生态创新促进经济可持续发展的路径研究[J]. 科学管理研究，2013

（4）：1619.