400-626-6068

中国工业用水削减成本的演进与影响因素评价 — — 基于省际面板数据的非参数估计

Water Using Abatement Cost and Evaluation of Influencing Factor - - - - - - - - - - - - - - - - - - — — An Nonparametric Estimation Based on Provincial Panel Model

发布时间: 2015-05-16 13:01浏览量:

徐志伟;温孝卿

XU Zhi—wei,WEN Xiao—qing

  Abstract:In the overall control and quotas administered condition,making a scientific and objective estimation to the economic impact of water using index abatement is an important prerequisite for water resources management.Based on the 30 provinces data from 2000to 2010,the article analyzes the provincial difference of industrial water using abatement relative costs and absolute costs by the directional distance function.Meanwhile,the article also an alyzes the influencing factors causing difference by a panel regression mode1.The article finds that the relative costs of most provincial decreased in various degree,however,the absolute costs demonstrate a growing trend under the action of industrial output.In addition,both relative costs and absolute costs have a distinguishing regional distribution characteristic and present an inverse relationship with the degree of water resources abundance.Finally,the regression result showsthat the three main facts acting on relative costs are export-oriented degree,water using structure and water conservation investment dynamics.In addition,water endowment,heavy industry output,industrial technology and water conservation investment dynamics have significant influence on absolute costs.

  Key words:Industrial Water Using;Relative Cost;Absolute Cost;Nonparametric Estimation Method.

  摘 要:笔者以中国3O个省份为样本,运用基于非参数估计的方向性距离函数方法,分析了本世纪第1个lO年532业用水削减相对成本和绝对成本的省际演进差异。研究发现,虽然大多数省份工业用水削减相对成本的模拟结果出现不同程度的下降,但在工业产出快速增长的作用下,22业用水削减绝对成本呈现上升态势。此外,无论是X-业用水削减的相对成本还是绝对成本,都呈现明显区域性分布特征,并与水资源丰裕程度呈现反向关系。工业用水削减相对成本主要受经济外向型程度、水资源利用结构和节水投资力度三方面因素影响,作用于工业用水削减绝对成本的主要因素是水资源禀赋、重工业产值、工业技术水平和节水投资力度。

  关键词:工业用水;相对成本;绝对成本;非参数估计

  一、问题提出与文献综述

  中国水资源人均拥有量仅为世界平均水平的1/4,水资源短缺已经成为制约社会经济发展的主要瓶颈问题。2013年1月国务院颁布的《实行最严格水资源管理制度考核办法》已将用水总量控制目标进行了省际间的任务分解,对各省提出了“硬约束”。因此,做好工业节水工作对于在保持经济稳定增长的同时,完成用水总量控制目标,最终实现社会经济的可持续发展意义重大。由于各地区经济状况、资源禀赋不同,在实现新型工业化方面的进程也参差不齐,中国各省份只有针对自身特点,因地制宜制定水资源管理政策,才能更好的实现社会经济与资源环境的可持续协调发展。

  在资源约束和环境污染日益增加的背景下,国内外有大量文献对工业污染减排成本进行了研究(Soytas,2007;Pereia et al,2010;陈诗,2011)。但是,对于用水指标削减成本的实证研究还相对较少。国外现有研究主要是通过成本一效率分析(CEA),研究用水指标削减政策的经济影响。国内研究主要关注用水约束对产业结构和宏观经济的整体影响。如陈庆秋(2006)在分析珠三角地区工业节水减污现状及潜力的基础上,阐述了以节水减污为目标取向的工业结构调整政策。孙才志等(2011)运用LMDI方法对中国1997年~2007年的三次产业用水量变化进行分解发现,经济水平的提高和人口规模的扩大拉动了用水量的增长,而产业结构效应和用水强度效应对用水量增加起到一定的遏制作用。邓朝晖等(2012)基于VAR模型研究水资源利用与经济增长动态关系发现,经济增长对水资源利用冲击响应的滞后期较短且是非渐进的,而水资源对经济增长产生显著影响的滞后期较长且是非渐进的。但整体而言,国内研究仍然缺少对于用水指标削减成本的具体量化研究。本文将以中国30个省份(西藏自治区除外)为样本,运用非参数估计方法分析了本世纪第1个10年工业用水削减相对成本和绝对成本的演进趋势和省际差异,并通过面板数据模型对造成差异的影响因素进行回归分析。

  二、研究设计与变量选择

  (一)研究设计

  关于要素投入变化对产出边际的影响,现有参数估计和非参数估计两种估算方法。本文选择非参数的方向性距离函数,对中国本世纪第1个10年省际工业用水削减成本进行模拟。其原因主要为:首先,参数估计必然涉及生产函数的构建,定义不同的生产函数会推导出不同的结果,但迄今为止对中国省级生产函数尚无公认的研究成果,参数估计方法可能产生较大争议;其次,工业用水量的变化方向在很多年份是正负相间的,参数估计容易产生非正值,且结果的显著性也往往难以保证;再次,参数估计得到的是一段时期内的平均值,难以反映趋势性变化。具体来看,定义某省的生产可能集(Y,一,一似):Y∈尺 }。其中,y表示该省的工业产出水平; 表示除水资源之外的其他要素投人,主要包括劳动力和资本; 代表工业用水量。生产可能集满足闭集、凸集、投入与产出之间的弱可处置性、投入与产出各自的强可处置性假设。设定方向向量g:(g ,g ),在其他投人要素不变的条件下,可建立第t期的方向性距离函数式(1)中, 表示工业产出增加的同时减少用水投入,以达到产出完全效率边界的最大可行数量。或者说,是在既定投入下沿着方向向量移动时,产出向量所能扩大的倍数。

  参考涂正革(2008)的研究,对于省份k (y)可由方向性距离函数定义方向性产出函数同理,对于第t 4-1期存在对于跨期方向性生产函数存在同理,还存在其中关系如图1所示。对于生产集P‘( )和P”。( ),在其他投入要素不变的条件下,无论对于第t期还是第1期,生产可能边界都随着用水量的变化而变化。由此,对于处在第t期的生产可能集P ( ),A(Y  )和B(Y)是基于不同工业用水方向向量上所形成的工业产出函数 (Y)和F;同理,对于处于第期的生产可能集P“)和D())也是在平行g()基础上,基于不同用水量所形成的两点,进而形成不同的产出函数F” 在技术水平、要素投入以及方向向量不变的前提下,用水量变化对工业产出的影响既可以用下一期工业用水数据测量,也可以用上一期数据几何平均数6=()丁表示工业用水量由变化到似“ 导致产出前沿由F(y)变化至F(y)的程度。

  将工业用水的边际贡献率,即工业用水增加或减少1单位所引起工业产出变化的百分比定义为工业用水削减的相对成本C,则存在将工业用水的实际边际贡献,即工业总产出与边际贡献率的乘积定义为工业用水削减的绝对成本C ,则存在其中,相对成本由于剔除实际工业产出变化对模拟结果的作用,有利于揭示工业用水影响的内在规律及变化趋势。绝对成本是在工业用水边际贡献率和实际产出双重作用下产生的结果,有利于探究用水量变化对于实体经济的真实影响。

  (二)变量选择

  考虑到样本期间的全部国有及规模以上非国有工业企业(以下简称规模以上工业企业)增加值占到全部工业企业增加值的85%以上,因此,将规模以上工业企业作为研究对象具有相当代表性。设定劳动力、资本和工业用水为模型投人变量。其中,劳动力投入指标选择区间内中国30个省份规模以上工业企业从业人员年平均数;资本投入指标选择各省份规模以上工业企业固定资产净值,并运用各省对应年份固定资产投资价格指数将其折算成以2000年为基期的不变价格。《中国统计年鉴》和《水资源统计公报》仅公布了历年全部工业企业的生产用水数据,为统一估算口径,将对应年份规模以上工业企业与全部工业企业增加值之比作为系数,对工业用水数据进行折算,得到规模以上工业企业生产用水量。最后,在很多情况下,水资源往往仅作为中间投人参与工业生产过程。因此,产出指标选择包含了中间投入成本的工业总产值,而非工业增加值(陈诗一,2009),并运用各省对应年份工业品出厂价格指数折算成以2000年为基期的不变价格。以上数据均源自相应年份的《中国统计年鉴》、《中国工业经济统计年鉴》和《水资源统计公报》。

  三、工业用水削减成本的演进趋势

  方向性距离函数涉及方向向量、导向和规模收益的选择问题。由于已设定g=(一g”,g ),因此选择被评价决策单元的投入产出数值作为方向向量。同时,投入导向模型主要用于研究在产出一定的前提下,如何使投入最小化,较为适合解决工业用水削减将在多大程度上影响工业产出问题。此外,Zheng等(1998)研究发现,当规模报酬可变条件下方向性距离函数模型的计算结果和规模报酬不变条件下的计算结果不一致时,前者更加贴近于真实情况。综上考虑,本文以被评价决策单元投入产出数值为方向向量,基于投入导向和规模报酬可变的方向性距离函数,分析中国在本世纪的第1个1O年工业用水削减成本的演进趋势。

  (一)工业用水削减相对成本的演进

  中国30个省份2000年~2010年工业用水削减相对成本模拟结果如表1所示。数据显示,宁夏、海南、天津、青海等工业用水量较低,水资源禀赋相对匮乏的省份,模拟得到的工业用水削减相对成本较高。与之对应,工业用水削减相对成本较低省份主要集中在水资源相对丰富地区,江苏、广东和湖北分别以0.24% 、0.30% 和0.44% 的年平均值位列模拟结果后3位。

  从演进趋势来看,在本世纪的第1个l0年,大多数省份工业用水削减相对成本的模拟结果出现不同程度的下降。其中,内蒙古以4.57个百分点的降幅,成为工业用水削减相对成本下降最明显的省份。仅有北京、青海、宁夏、黑龙江、甘肃和海南的模拟值出现上升,北京市以3.47个百分点的增幅,成为工业用水削减相对成本上涨最明显的省份。最后,模拟结果的区域性分布特征明显,西北、华北、华南3个地区工业用水削减相对成本基本维持在3% 以上,华中、华东、东北和西南地区的模拟值较低,均位于2.O% 以下。上述趋势与中国水资源所存在的“南多北少”分布特征基本吻合。同时,中国工业用水削减相对成本在西南、华中和华东地区呈现微幅下降趋势,而东北、华北、西北和华南的趋势性特征并不明显。西北地区模拟值的年际变化标准离差率为0.57,波动性最为明显;东北地区为0.18,在所有区域中最为稳定。

  (二)工业用水削减绝对成本的演进

  中国30个省份2000年~2010年工业用水削减绝对成本模拟结果如表2所示。分年度看,天津、山东和北京是中国工业用水削减绝对成本模拟值最高的3个省份。其中,天津在纳入统计范围的所有年度中,始终保持最高位置。另外,天津和北京工业用水削减相对成本位居中国前列,而工业总产值基本位于中游水平。由此可判断,其较高的绝对成本主要归因于工业用水边际贡献率的作用。山东的情况有所不同,其相对成本的模拟值始终位于全国中游,但由于工业总产值一直位于中国省际前三甲,导致其工用水削减的绝对成本居于前列。工业总产值更高的广东和江苏,由于其工业用水削减相对成本很低,其绝对成本模拟值反而仅排名全国中上游水平。与之对应,在相对成本和工业产出水平“双低”的作用下,工业用水削减绝对成本模拟值较低地区主要集中在贵州、黑龙江、广西、湖南和安徽等省份。从演进趋势来看,在本世纪的第1个10年期间内,青海工业用水削减绝对成本模拟值的年均增长率超过30%,北京、海南、山东、江西、陕西、天津、宁夏7个省份介于20% 一30% 之间,其他省份介于10% ~20% 之间。贵州模拟值的年均增长率为9.5% ,是全国最低省份。分区域看,在工业用水边际贡献率和实际产出的“双高”作用下,华北地区的工业用水削减绝对成本明显高于其他地区。虽然相对成本在全国处于较低水平,但作为中国工业经济最为发达区域,华东地区工业用水削减绝对成本模拟值仅次于华北地区,位居第2位。西南地区的工业用水削减相对成本和工业产出都相对较低,其模拟得到的绝对成本也是最低的。此外,几乎所有区域的工业用水削减绝对成本在2004年之后呈现出不同程度的加速上升态势。考虑到相对成本模拟值基本保持稳定,绝对成本的加速上升主要归因于2004.年之后中国工业进入新一轮快速增长周期所致。

  四、工业用水削减成本的影响因素分析

  (一)影响工业用水削减相对成本演进的因素分析

  借鉴涂正革(2008)、张伟等(201 1)等在相关领域的研究成果,本文基于经济发展水平、工业系统内部结构、工业技术水平、经济外向型程度、水资源利用结构和节水投资力度6个维度,研究影响工业用水削减相对成本演进的主要因素。具体来看,选择“地区生产总值占全国GDP比重(gdpr)”反映经济发展水平,选择“重工业占全部工业总产值比重(hir)”反映工业系统内部结构,选择“大中型工业企业R&D投资占主营业务收人比重(rdr)”反映工业技术水平,选择“FDI投资占地区生产总值比重(. )”反映经济外向型程度,选择“工业用水占全部用水量比重(iwr)”反映水资源利用结构,选择“水利、环境和公共设施管理业固定资产投资占全部固定资产投资比重(wfar)”反映节水投资力度。考虑到国家统计局自2002年之后才公布完整的“水利、环境和公共设施管理业固定资产投资”数据,为保持统计口径的一致性,将2002年之后数据作为研究样本。将工业用水削减相对成本模拟结果(C,)作为被解释变量,建立面板数据模型。

  首先,对模型进行Hausman检验,结果显示统计值为13.69。因此,选用固定效应模型。其次,面板数据一阶差分序列单位根检验的结果如表3所示,除“FDI投资占地区生产总值比重(厂dir)”的Hadri检验结果外,其他均不存在单位根问题,基本可以判断模型具有较好的平稳性。模型选择一阶差分OILS估计,具体结果如表4所示。结果显示,工业用水削减相对成本的演进与地区经济发展水平、工业系统内部结构和技术水平关系并不显著。

  (二)影响工业用水削减绝对成本演进的因素分析

  考虑到工业用水削减绝对成本是在相对成本和工业总产值双重作用下产生的结果,并在后者“引力”的影响下呈现趋势性变化。因此,将相对成本面板模型中的解释变量由相对指标调整为绝对指标。具体来看,选择“人均地区生产总值(g咖)”反映经济发展水平,选择“规模以上重工业企业产值(hi)”反映工业系统内部结构,选择“大中型工业企业R&D投资( )”反映工业技术水平,选择“FDI投资(fdi)”反映经济外向型程度,选择“人均水资源使用量(iw)”反映水资源禀赋丰歉程度,选择“水利、环境和公共设施管理业固定资产投资(咖)”反映节水投资力度。除“人均水资源使用量”之外,其他解释变量分别运用居民消费物价指数、工业品出厂价格指数和固定资产投资价格指数折算为以2000年为基期的不变价格。将工业用水削减绝对成本模拟结果(C )作为被解释变量,建立面板数据模型。模型的Hausman检验的统计值为l2.77,说明模型仍然适合采用固定效应模型。但是,相关变量的一阶差分单位根检验结果显示,“大中型工业企业R&D投资”和“水利、环境和公共设施管理业固定资产投资”存在单位根。继续进行二阶差分单位根检验,具体结果如表5所示,模型满足平稳性要求。模型选用二阶差分OLS估计,具体结果如表6所示。

  结果显示,人均地区生产总值对于工业用水削减绝对成本演进的影响并不显著。也就是说,经济相对比较发达的一些省份(如江苏、浙江、广东),并没有较其他省份表现出较更高的工业用水削减成本。一则说明中国工业用水削减成本更多呈现地域性分布特征,而非经济发展程度特征;二则也从侧面说明一些经济发达省份工业节水空间依然较大。此外,FDI投资对于省际工业用水削减绝对成本演进的影响也不显著,即经济外向型程度对工业用水削减绝对成本的作用有限。

  模型结果还显示,人均水资源使用量对于结果的影响显著。水资源越是匮乏的省份,工业用水削减绝对成本就越高。此外,根据回归结果,重工业产值越高的省份,工业用水削减绝对成本的模拟值越高。考虑到轻重工业比例关系对于工业用水削减相对成本的影响并不显著,基本可推断“工业总产值”可能作为中介因素实现了重工业对于绝对成本模拟值的正向影响。最后,“大中型工业企业R&D投资”和“水利、环境和公共设施管理业固定资产投资”对于绝对成本的演进存在显著正向影响,从侧面证明企业层面R&D投资和政府层面水利投资对于工业用水削减成本的控制存在“双失效”现象。

  五、研究结论与政策建议

  (一)研究结论

  首先,从地区角度考虑,中国工业用水削减成本呈现较为明显的区域性分布特征。水资源禀赋相对匮乏的西北、华北地区,工业用水削减的相对成本较高;反之,水资源丰富、工业用水量较大的华中、华东、东北和西南地区,工业用水削减的相对成本较低。其次,从时间角度考虑,在本世纪的第1个10年期间内,中国大多数省份单位水资源投入所引致的工业产出变化百分比是出现下降趋势的。因此,工业用水削减绝对成本模拟值所呈现的上升趋势,主要归因于工业实际产出增长所产生的“引力”作用。再次,从影响因素角度考虑,工业用水削减相对成本的演进主要受经济外向型程度、水资源利用结构和节水投资力度三方面因素作用。其中,水资源利用结构的影响最为显著。

  (二)政策建议

  首先,基于工业用水削减成本的地区性差异考虑,应当“有保有压”的实现工业用水总量控制。作为一个缺水国家,对工业用水实行总量控制和配额管理无疑具有合理性和必要性。但是,在具体操作层面,应该注意“有保有压”。其次,对于工业用水削减绝对成本与经济发展程度“错位”较大的省份或地区,可探索建立工业用水指标交易机制,实现节水与发展的“双赢”。再次,基于工业用水削减成本的影响因素考虑,应当着重提升工业节水投资效率。因此,在注重投资“量”的同时,更须强调“质”的提升,通过改进企业层面和政府层面节水改造投资效率,降低工业产出对于水资源消耗的过度依赖。

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