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1、 IV山东省工业节能减排效率评价模型构建及研究 摘 要 工业是国民经济的基础，在国民经济快速发展的推动下，我国的工业也取得了飞跃的发展。山东省作为中国首屈一指的经济大省，工业在持续快速发展的同时，产业结构不合理、能源消耗量大、资源利用率低、环境污染严重、技术创新能力较弱等问题也日益突出。严重影响了环境、经济和社会的可持续发展，阻碍了经济又好又快发展的步伐。因此，大力推进节能减排、提高资源利用率、减少污染排放、实现工业产业结构调整是山东省工业发展进程中刻不容缓的战略之一。 对工业的节能减排效率进行评价是促进山东省工业企业加快环境保护与经济友好发展的基础性工作。 本研究首先对节能减排效率评价的相关
2、理论和研究方法进行了综述， 然后在此基础上，综合采用描述性统计、模型构建和实证分析的方法，通过对山东省17 市的节能减排现状进行分析，建立了山东省工业节能减排独特的效率评价指标体系和基于非期望产出的节能减排效率评价模型。 通过节能减排效率评价模型对山东省 17 市的节能减排趋势进行研究，根据评价结果分析了各市节能减排的潜力和工作重点，在此基础上，寻找提高山东省工业节能减排效率的对策。 本研究在模型构建过程中以 DEA 的有效性理论为指导，以基于投入具有非阿基米德无穷小量 的 CCR 模型为框架，引入非期望产出指标处理方法，构建了基于非期望产出的 CCR 模型。 通过研究，获得了以下研究成果和研
3、究结论。 首先，建立了山东省独特的节能减排效率评价指标体系，通过对 DEA 的基本模型进行比较，选择适合本研究的 CCR 模型作为节能减排效率评价模型的构建基础。 结合节能减排的投入产出过程， 对非期望产出的四种处理方法进行比较，选择污染物作投入法，建立基于非期望产出的山东省工业节能减排效率评价模型。 其次，通过对山东省 17 市的节能减排效率和发展潜力进行分析，总结出制约山东省工业节能减排效率的主要原因是技术效率较低和产业结构不合理。 指出各市节能减排的工作重点，并从政府监督机制确立、政策制度完善、技术创新、和产业结构调整四个方面研究促进山东省各市节能减排的措施与对策。 V本研究的创新在于，
4、 首先将非期望产出理论引入到节能减排效率评价模型的构建过程中，将节能减排与经济效益相结合，对原有的效率评价模型进行优化，构建适合度量山东省工业节能减排的效率评价模型；其次，运用 SPSS 根据节能减排的综合效率对山东省各市进行聚类， 分类研究山东省工业节能减排的工作重点，对于其他地区进行节能减排工作有一定的指导意义。再次，本研究从博弈的角度出发，构建了政府引导企业实施节能减排的动态博弈模型，确定了有效的政府监督惩罚机制。最后，本研究脱离传统的政策研究线路，不是直接给出解决问题的政策，而是从政策工具的角度来研究如何促进现有节能减排政策的有效实施，为节能减排政策制度的贯彻提供了技术支持。 关键词：
5、节能减排；效率评价指标；非期望产出；DEA；CCR 模型 VIModel built and research on industrial energy conservation and emission reduction efficiency evaluation of Shandong province Abstract Industry is the foundation of national economy, driven by the rapid development of national economy; the industry has achieved rapid de
6、velopment. As Chinas leading economy province, Shandongs industry has got sustained and rapid development. At the same time, there are a lot of problems, such as irrational industrial structure, energy consumption, low resources utilization and environmental pollution, technology innovation ability
7、are relatively weak, which have serious impact on the environment, economic and social sustainable development, hinders economic fast pace. Therefore, vigorously promote energy conservation and emission reduction, raise resource utilization rate, reduce pollution emission, adjust industrial structur
8、e is the urgent strategy in the process of industrial development of Shandong province. The evaluation to efficiency of energy conservation and emissions reduction of industry is to promote industrial enterprises in Shandong province in quickening the development of environmental protection and econ
9、omic friendly of the infrastructure work. This research firstly summarizes efficiency evaluation of energy saving and emission reduction related theories and research methods, and on this basis, takes the way of comprehensive descriptive statistics, model building and empirical analysis method, anal
10、ysis the present situation of energy saving and emission reduction in Shandong province, establishes the efficiency of industrial energy conservation and emission reduction unique based on the evaluation index system and energy saving and emission reduction efficiency evaluation model based on unexp
11、ected generate. Through the efficiency of energy saving and emission reduction evaluation model, the thesis researches energy saving and emission reduction trend in Shandong province, according to the evaluation results analysis the potential of energy conservation and VIIemissions reduction segment
12、, and on this basis, looking for countermeasures to improve the efficiency of the energy conservation and emissions reduction in Shandong province. This study in the process of building model is leaded by the effectiveness theory of DEA, with the Archimedes infinitely small into the CCR framework se
13、arch-evade antagonistic, introducing the unexpected output indicators processing method based on the expectation, constructing the CCR model output. Through study, the thesis gets following research results and conclusions. Firstly, establish unique energy conservation and emission reduction efficie
14、ncy evaluation index system, through comparison of DEA basic model, selecting CCR model suit for this study as the building foundation of energy saving and emission reduction efficiency evaluation model. Combined with the input and output process of energy saving and emission reduction, compare of t
15、he unexpected output four kinds of processing method, choose pollutants input method, the thesis built industrial output efficiency evaluation model based on the expectation of energy saving and emission reduction. Secondly, through analysis to energy saving and emission reduction efficiency and dev
16、elopment potential of the city in Shandong province, this thesis summarizes the main reason that restrict the efficiency of energy saving and emission reduction in Shandong province is low technology efficiency and unreasonable industrial structure. Then the author points out the key work segment of
17、 energy saving and emission reduction, and gives countermeasures about promote Shandong provinces energy saving and emission reduction measures from the technical innovation, the industrial structure adjustment and policy system consummation aspects. This innovation of this study lies in: firstly, i
18、ntroducing unexpected generate theory to the model of energy conservation and emission reduction efficiency evaluation, the process of the construction of the energy saving and emission reduction and economic benefit of the original combining efficiency evaluation model is optimized, establish a sui
19、table VIIImeasure of energy conservation and emissions reduction in Shandong province industrial efficiency evaluation model. Secondly, according to energy conservation and emission reduction SPSS segment the overall efficiency of the clustering of Shandong province, classified research the key work
20、 of industrial energy conservation and emission reduction, which has certain directive significance to other areas on the arrangement of energy saving and emission reduction.Thirdly, This research based on the game theory, constructing the dynamic game model of energy saving and emission, and determ
21、ines the effective government supervision and punishment mechanism. Finally, this study different from traditional policy research lines, not directly give the policy to solve problems, but from the Angle of policy instrument to study how to promote the effective implementation of existing energy co
22、nservation and emission reduction policy, and provides the technical support to the implementation of the policy system. Keywords: Energy Conservation and Emission Reduction; Efficiency Evaluation Index; Unexpected Output; DEA; CCR Model IX目 录 0 前言. 1 1 绪论. 3 1.1 研究背景及其意义.3 1.1.1 研究背景及其问题的提出.3 1.1.2
23、 研究价值与意义.5 1.2 国内外研究现状.7 1.2.1 国外节能减排研究现状.7 1.2.2 国内节能减排研究现状.8 1.3 研究方法和研究思路.10 1.3.1 研究方法.10 1.3.2 研究思路.10 1.4 论文结构与关键技术问题.11 1.4.1 论文结构.11 1.4.2 拟解决的关键技术问题.12 1.5 本章小结.13 2 节能减排效率评价研究综述. 14 2.1 节能减排效率研究现状.14 2.2 节能减排效率评价方法研究述评.15 2.2.1 参数效率评价方法.15 2.2.2 非参数效率评价方法.15 2.3 节能减排评价指标体系研究述评.18 2.4 非期望产出
24、的处理方法.19 2.5 节能减排相关政策措施研究述评.20 2.5.1 能源与环境政策.20 2.5.2 低碳经济政策.21 2.5.3清洁生产.22 2.6 本章小结.24 3 山东省工业节能减排效率评价指标体系的构建. 25 3.1 山东省工业节能减排的必要性.25 3.2 山东省工业节能减排效率评价指标体系的构建.28 3.2.1节能减排效率评价指标体系建立的重要性.28 3.2.2节能减排评价指标体系现存在的问题.29 3.2.3指标体系的构建原则.30 3.2.4 指标体系的确立.31 3.2.5指标体系中各指标的含义说明.33 3.3本章小结.36 4山东省工业节能减排效率评价模
25、型构建及分析 . 37 X4.1基于非期望产出的DEA模型的选择.37 4.1.1 DEA模型的选择.37 4.1.2非期望产出（污染物）的处理方法的选择.38 4.2基于CCR模型的效率评价模型的构建.39 4.2.1输入输出指标体系的建立.39 4.2.1节能减排生产可能集的确立.44 4.2.3节能减排效率评价模型构建.44 4.3节能减排效率评价模型运行及分析.46 4.3.1 山东省工业节能减排效率分析.48 4.3.2山东省各市工业节能减排的潜力.50 4.4本章小结.53 5山东省工业节能减排的工作重点分析 . 54 5.1基于节能减排效率的城市聚类分析.54 5.2各类城市节能
26、减排效率分析.58 5.2.1纯技术效率分析.58 5.2.2规模效率分析.60 5.3山东省节能减排的实际应用及工作重点分析.61 5.3.1一类城市的节能减排重点分析.61 5.3.2二类城市的节能减排重点分析.63 5.3.3三类城市的节能减排重点分析.64 5.3.4四类城市的节能减排重点分析.64 5.4本章小结.65 6促进山东省节能减排的对策研究 . 66 6.1建立政府监督机制.66 6.1.1政府与企业在节能减排过程中的效用分析.66 6.1.2政府引导企业实施节能减排的动态博弈分析.67 6.2完善政策制度.69 6.3进行技术创新.71 6.4调整产业结构.72 6.5本
27、章小结.73 7研究结论与展望 . 75 7.1研究结论.75 7.2论文不足及后续研究方向.76 参考文献. 78 致 谢. 83 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果. 84 10 前言 经济的飞跃发展使我们的生活水平得到了空前的提高， 但资源与环境却在付出沉痛的代价。经济发展与资源环境之间的矛盾越来越尖锐。造成这种状况的直接原因是经济结构与经济增长方式的的不合理， 如果经济结构与经济增长方式得不到及时的调整与转变，现有的资源就很可能支撑不住，经济“又好又快”的发展也就难以为继。此外，为应对全球气候变暖和国际上的压力，也迫切需要进一步加强节能减排工作。 1中国能源研究会于今 年2月2
28、5 日公布，2010年我国一次能源消耗为32.5亿吨标准煤2，同比增长了6%，我国已超过美国，成为全球第一能源消费大国。预计今年我国的能源需求将会继续增长。2009年的统计数据显示，我国的能源生产总量为274618万吨标准煤，消费总量为306647万吨标准煤3，其中原油50%依靠进口， 目前我国原油的对外依存度已接近了55%， 能源安全形势进一步加剧。 在“十一五”规划中首次提出节能降耗的定量指标，要求在十一五期间，单位GDP能耗降低20、污染物排放总量减少10。 在“十二五”规划中提出节能减排要把工作重点落实在工业上。原因是自1996年以来，在经济高速发展的阶段， 随着城市化进程的不断加快，
29、 作为高耗能产业的工业在迅猛发展的同时，其能耗也一直占据着非常高的比例。 我国工业能耗占全社会总能耗的比例始终保持在70%以上4，而发达国家仅为30%左右。伴随着高的能耗，工业也是最大的排污部门。从能耗和排污的角度来看，工业企业是节能减排的重点。“十二五”规划纲要中提到节能减排工作要体现其现实意义， 并把它作为促进科学发展的重要手段，作为检验科学发展观是否落实的重要标准，表明了在未来一段时间内节能减排的重要性、紧迫性和实现的有效性。目前，我国关于节能减排的研究主要停留在政策及实施节能减排的措施上，极少研究节能减排措施的有效性和资本、技1来源：十二五规划中的节能减排 http:/ 2数据来源：京
30、华时报 3数据来源：国家统计数据库 4来源：中国工业报 汪陵 2术投入的合理性，致使政策的贯彻力度减弱和政企投入的配置不当。因此，研究节能减排措施的有效性，并进行量化处理与改进是非常必要的。 本论文利用数据包络分析方法、运筹学、计量经济学和博弈论等相关理论，在已有的节能减排指标体系的基础上，通过对山东省 17 市的节能减排现状进行分析，确定了工业企业节能减排的指标体系，构建了基于非期望产出的节能减排效率评价模型，根据评价结果分析了各市节能减排的潜力和工作重点，在此基础上，寻找提高山东省工业节能减排效率的对策。 本论文的创新之处在于： 首先，将非期望产出理论引入到节能减排效率评价模型的构建过程中
31、，将节能减排与经济效益相结合，对原有的效率评价模型进行优化，建立适合度量山东省工业节能减排的效率评价模型。 其次，运用 SPSS 根据节能减排的综合效率对山东省各市进行聚类，分类研究山东省工业节能减排的工作重点， 对于其他地区进行节能减排有一定的指导意义。 再次，本研究从博弈的角度出发，构建了政府引导企业实施节能减排的动态博弈模型，确定了有效的政府监督惩罚机制。 最后，本研究脱离传统的政策研究线路，不是直接给出解决问题的政策，而是从政策工具的角度来研究如何促进现有的节能减排政策有效实施， 为节能减排政策制度的贯彻提供了技术支持。 31 绪论 在世界经济迅速发展的同时， 全球的生态环境和自然资源
32、也付出了巨大的代价。而我国已成为第一能源消费大国，在过去的五年里，我国消耗了全球46%的钢铁、16%的能源、52%的水泥，却只创造了全球8%左右的GDP。5自1996年以来，我国工业能耗占全社会的总能耗始终保持在70%以上， 而发达国家仅为30%左右，因此我国的节能减排，必须以工业尤其是其中的高能耗行业为重点。节能减排政策的正确贯彻和措施的有效运行是我国应对环境保护、资源短缺、全球变暖、降低成本、提高能效的根本，是建设资源节约型、环境友好型社会的基础，是实现清洁生产、循环经济、可持续发展的有力保证。 本章阐述了论文选题的背景、价值和意义，简要介绍了国内外的研究现状，并对论文的研究方法、研究思路
33、、结构安排和要解决的关键技术问题作了简要的说明。 1.1 研究背景及其意义 1.1.1 研究背景及其问题的提出 随着全球经济的迅猛发展， 人类面临着越来越尖锐的经济发展与环境保护的矛盾， 能源锐减、 温室效应、 环境恶化等一系列影响人类生存与发展的重大问题，迫使人类重新思考和探索“只有一个地球”的生态健康发展之路。西方最早提出节能的思想是在 1973 年，源于中东战争引发的石油危机。为了应对石油危机，西方各国出台了一系列的能源政策，以提高能源的利用率，防止因能源供应约束导致的经济衰退。为了节约能源，提高能源利用率，美国于 1975 年颁布实施了能源政策和节约法 ，为保证能源的安全使用提供了政策
34、保障；日本也于1979年颁布实施了合理用能法 ，实现了通过采用稳定的节能措施来控制能源需求；为了降低居民建筑能耗，英国于1995年颁布实施家庭节能法 ；意大利、法国、荷兰也相继颁布实施了适应本国国国情的节能政策来降低能源需求， 提高能源利用率。 19 世纪中叶以后，伴随着国际化的工业进程 不断加快，发达国家经济得到5来源：中国工业报 汪陵 4了飞速的发展，人口也逐渐向大城市集中。与此同时，产业革命所带来的生态和环境破坏也是前所未有。发达国家在能源消耗的过程中带来了工业的高速发展，同时也伴随着污染物的大量排放。国外从 60 年代末开始研究污染物排放总量控制。尤其是美国、日本较为突出，制订出一系列
35、控制污染物排放总量的制度，世界其他各国也相继采取一系列有效措施和法律手段去降低污染物排放总量， 都取得了显著的成效43。 为了人类免受气候变暖的威胁，1997年 12月在日本京都通过了京都议定书 ，条约于 2005 年 2 月 16 日开始强制生效，到 2009 年 2 月，一共有 183 个国家通过了该条约（超过全球排放量的 61%） ，引人注目的是美国没有签署该条约。 这是人类历史上首次以法规的形 式限制温室气体排放。6中国于 1998 年 5 月签署并于 2002 年 8 月核准了该议定书。1992 年，在里约热内卢环境与发展宣言中，提到了“人类处于可持续发展的中心，他们应享有以同自然相
36、和谐的方式、过 健康而富有成果的生活的权利” ； “为了实现可持续发展，环境保护工作应是发展进程整体的一个组成部分，不能脱离它来考虑这一进程”等关于人与自然和谐发展，促进人类社会可持续发展的基本原则。可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力，它以创造良好的生态环境为基础。能源的大量消耗不仅使环境付出了巨大的代价，而且也违背了可持续发展“公平的满足今后世世代代环境与发展的需要”的原则。为了合理利用资源、保护生态环境、共同实现人类可持续发展，我国政府制定了中国21世纪议程 ，将经济、社会、资源与环境视为不可分割的整体61。在可持续发展战略方针的指导下，我国政府先后颁布实施了多项
37、有关节能减排的法律法规。 目前我国的能源消费总量已经超过 美国，成为了全球第一能源大国。 2010年我国的一次能源消耗量为 32.5 亿吨标准煤，同比增长了 6%，预计 2011 年我国的能源需求将继续增长。目前我国原油的对外依存度已接近 55%，加之，近期受中东局势和产油国利比亚内战的影响，国际 市场原油价格大幅上涨，7石油安全形势进一步加剧。另外，我国煤炭、原油等 不可再生资源的利用率低下 、污染严重，为了缓解能源压力，我国必须提高国内能源利用率，并且加紧新能源的6http:/ 7来源：新华网， 2011.3.7 5开发与利用。 2009年,我国废水排放总量已达589亿t； 二氧化硫排放量
38、超过了2214万t；烟尘排放量超过了847万t；酸雨面积超过了国土面积的1/3。此外,备受国际关注的 CO2等温室气体的排放也在不断增加, 2007 年 CO2排放总量已超过美国成为世界第一排放大国，占全球排放总量的20%以上46。为缓解能源消耗给生态环境带来的压力， 保障社会经济的可持续发展， 党的十六届五中全会提出要建设 “资源节约型、环境友好型社会”的发展目标,把 节能作为能源发展战略的重要组成部分,而在“十一五”规划纲要中则将节能与 减排两个约束性的定量指标纳入国家经济社会发展的统筹规划。 2010 年是中央政府实现“十一五”节能减排目标的最后一年。根据规划，要完成“十一五”降耗 20
39、%的目标，2010 年单位国内生产总值能耗还要下降5.2%。为完成十一五节能减排目标，从去年9月开始，广西、广东、江苏、浙江等省份对不符合能耗标准的生产企业，实施 了强制性拉闸限电或提高供电价格，这次自上而下的迅猛动作，表明了国家通过节能减排进行经济结构调整的决心，进一步推动中小企业转型。8在肯定成绩的同时，我们也应当看到，短跑式强制节能减排对我国生产企业和经济链造成的重大损失。主要原因是前期节能减排力度不够，企业节能减排效率低下， 最主要的原因是， 政府和企业虽然为节能减排投入了大量的资本和技术，但是并没有得到节能减排的最优产出。因此，本文从节能减排有效性的角度研究我省工业企业节能减排的最优
40、策略。 1.1.2 研究价值与意义 据中科院一项调查显示，我国是全世界自然资源浪费最严重的国家之一，在59个接受调查的国家中排名第56位。另据统计，中国的能源使用效率仅为美国的26.9%，日本的11.5%9。因此，制定并贯彻节能减排政策、推进节能减排措施、研究节能减排实施的有效性，可谓迫在眉睫。只有在有效节能减排的基础上才能实现全球环境和经济的可持续发展。 加快节能减排对我国的工业企业有着重要而深远的意义： 8http:/ 9http:/ 6（1）是企业提高能源利用率、扩大经济效益 、增强国际竞争力、转变经济增长方式的有力途径59我国的能源资源严重短缺。2006 年数据显示：石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的 7.7和 7.1，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的 58.6。与能源短缺形成强烈反差的是，能源浪费惊人，我国能源利用效率只有 33，比国际先进水平低 10 个百分点左右。10这些能源大部分用于工业，我国工业在国民经济的终端消费中占据着非常重要的地位，是国民经济的支柱，同时耗能及排污量也