中国水务行业效率分析及影响因素研究

摘要：基于2004-2010年18个省市的面板数据，使用DEA测算了水务行业每年各省市的技术效率及其分解指标，利用Malmquist指数测算了水务行业7年间的全要素生产率及其分解指标的变化情况，进一步利用动态面板模型分析了各种影响因素对水务行业全要素生产率变化的影响。研究发现，多个省市的水务行业处在规模报酬递减区域；水务行业7年间的全要素生产率存在下降的情况，平均每年降低2.5%；在影响因素中城市化率提高了全要素生产率，工业用水增长与全要素生产率没有显著关系，非国有企业的进入降低了全要素生产率。

关键词：水务行业；效率；Malmquist指数

中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1005-0892（2013）01-0093-09

一、引言

水务行业按环节可分为水的生产和供应以及污水处理和再利用两大部分。由于我国污水处理环节尚处于起步阶段又缺少必备的数据，因此本文的研究集中于水的生产和供应环节，文中出现的水务行业皆指水的生产和供应业。在水务行业中，即便考虑到技术进步等因素，水务行业依然具有成本次可加性，因此水务行业一直作为垄断行业存在。为了避免垄断下的高价格和低效率，世界各国采取的最初手段是成立公有制水务公司。随着规制理论的不断发展，各国开始采用更加灵活的规制方法和激励政策。例如，英国实现了水务行业全面的私有化，建立了独立的规制机构；法国和美国允许非国有资产投资水务行业，允许多种公私合营模式；意大利对水务行业进行了合并并设立了更具有激励作用的水价定价机制。

与国外相比，目前我国水务行业的主体仍然以公有制水务公司为主，为了促进水务行业的竞争，从2004年开始水务行业实行特许经营模式，非国有资产在水务行业中逐渐增多。另一方面，我国城市化进程和工业的不断发展也促进了我国水务行业的生产能力和生产规模，我国水务行业在总量上有了明显进步。然而从效率角度分析，近年来我国水务行业的进步究竟又有多大呢？特许经营模式是否带来了竞争进而促进了行业效率提高呢？城市化与工业增长刺激下的总量进步是带来了效率上的进步还是只带来了“大而不强”的变化呢？从现有的研究中我们难以看出端倪。这种研究上的匮乏使我们很难对水务行业的发展做出精确判断，也不利于水务行业进一步的规制政策设计。本文试图对上述问题进行回答，探索水务行业有效发展的路径。

本文利用数据包络分析（下文简称DEA）对2004-2010年我国各省水务行业的效率及效率变化情况进行了定量分析，测算出水务行业的技术效率与分解的纯技术效率和规模技术效率，通过Malmquist指数计算出2004-2010年期间各省水务行业的全要素生产率变化情况。进一步，本文利用计量模型分析城市化、工业增长和非国有资产进入等影响因素对水务行业全要素生产率变化的作用，以找到提高我国水务行业效率的途径。

目前对水务行业效率的研究主要是运用DEA和随机前沿分析两种方法。利用DEA对水务行业进行效率测算主要是利用每年的截面数据计算不同个体的纯技术效率、规模效率和技术效率，然后利用Tobit模型分析各影响因素对效率指标的作用。利用随机前沿分析则将水务行业生产函数设定为C-D函数或超越对数函数等形式，利用随机前沿方程估计水务行业效率值。

随着DEA和Malmquist指数的广泛应用，学者们开始关注全要素生产率以及各种影响因素对全要素生产率及其分解指标变化的作用。虽然针对水务行业尚没有类似研究，但在其他行业已经得到广泛应用。解强和李秀芳（2009）利用基于DEA的Malmquist指数计算了2005-2007年间不同组织形式的保险集团的全要素生产率。徐盈之和赵豫（2007）使用基于DEA的Malmquist指数研究了我国信息制造业全要素生产率1996-2005年间的变化情况，并使用广义最小二乘法分析了区域差异等因素对全要素生产率的影响。胡小娟和刘姣（2010）利用基于DEA的Malmquist指数测算了我国制造业的全要素生产率，并利用同定效应模型分析了影响因素对于全要素生产率及其分解指标的影响。王文普（2011）基于DEA的Malmquist指数测算了各省的全要素生产率变化情况，利用同定效应模型和随机效应模型分析了环境规制对于各省生产率增长的影响。

在效率研究方法上，DEA和Malmquist指数已经得到广泛应用，学者们对多个行业的全要素生产率变化情况进行了研究。相比之下，目前针对我国水务行业效率的研究十分匮乏，尚没有关于全要素生产率变化的研究。针对上述不足，本文使用DEA和Malmquist指数对水务行业效率及全要素生产率变化进行分析，探讨了城市化率、工业用水增长和非国有资产进入对全要素生产率的影响作用。

二、水务行业效率研究方法

（一）研究思路

由于随机前沿分析需要对水务行业的生产函数进行设定，然而目前关于我国水务行业生产函数和成本结构的研究极为缺乏，所以本文不采用随机前沿分析。DEA作为非参数法不需要对生产函数进行设定，在国外水务行业研究中已经得到了广泛应用，因而本文使用DEA对水务行业进行效率分析。

本文研究主要分为三个步骤：首先利用DEA测算水务行业每年的技术效率及其分解指标，并对效率指标进行分析。DEA方法是利用决策单元来构建随机前沿面，通过计算各决策单元与生产前沿而之间距离函数的比例来计算和分解各决策单元的效率。在单期的DEA分析中，可以得到决策单元的技术效率值。在规模报酬可变的假设下，技术效率可以被分解为纯技术效率和规模效率。

其次，利用基于DEA的Malmquist指数测算各省水务全要素生产率及其分解指标的变化值，分析各省市水务行业2004-2010年间效率动态变化情况。在面板数据中，利用基于DEA的Malmquist指数可以计算出相邻各期间全要素生产率的变化情况。Malmquist指数将全要素生产率变化分解为技术效率变化和技术进步变化，其中技术效率变化又进一步可分解为纯技术效率变化和规模效率变化。

最后，本文进一步利用计量模型分析各种影响因素对水务行业全要素生产率变化的作用。进行计量分析的原因在于除了DEA方法中包括的投入产出变量以外，经济环境中还存在管理者无法控制但同样能够影响效率的其他变量，包括所有制形式、地理位置、政府政策法规等，本文试图通过分析上述影响因素对我国水务行业的作用以研究水务行业进一步的发展方向。

（二）确定DEA参数及影响因素

在DEA方法中，投入产出变量的选择是DEA分析的关键。在投入变量方面，本文选择日供水能力和主营业务成本作为投入变量。下面对变量选择进行说明。现有国外文献中有的以水务行业运营成本作为唯一投入变量（参见Thanassoulis（2000），Tupper和Resende（2004）），有的以运营成本和资本作为投入变量（参见Saal等（2007），Erbetta和Cave（2007））。国内文献中厉效杰（2007）使用成本费用和资产作为投入变量。可以发现，文献间的不同主要在于是否选择资产作为投入变量，部分文献不考虑资产作为投入变量主要是因为水务行业中机器设备和管网作为沉没成本管理者难以进行减少以提高效率。由于在本文研究的时间内我国水务行业进行了大量机器设备和管网投资，管理者可以对管网投资进行控制以提高效率，资产投入对于我国水务行业仍然具有重要意义，因此本文也考虑将资产作为投入变量。但是水务行业资产中的房屋和建筑物以当地价格衡量从而导致各省资产值不存在可比性，所以本文选择日供水生产能力代替资产值作为投入变量。主营业务成本包括了水务行业员工工资、原水购买成本、化学试剂和电能消耗费用，能够全面衡量水务行业的运营成本，因此本文把主营业务成本作为投入变量。

在产出变量方面，本文选择供水总量和供水人口作为产出变量。供水总量和供水人口综合衡量了水务行业生产输送自来水的能力。Saal等（2007）的研究表明DEA中将供水量和供水人口作为产出变量的分析结果较之于单一产出变量更加准确。另外，DEA模型可分为规模报酬不变和规模报酬可变两种情况。现有文献已经证实水务行业存在明显的规模经济，因此本文将DEA模型设定为规模报酬可变。在DEA模型的投入导向和产出导向的选择中，水务行业作为公共基础设施不能随意增加或减少供水量，水务行业提高效率的手段主要是在确保供水量的情况下降低成本，因此本文设定DEA模型为投入导向型。最后，本文使用DEA模型为规模报酬可变、投入导向型模型，日供水能力和主营业务成本作为投入变量，供水总量和供水人口作为产出变量。

在确定了DEA模型后，还需要确定影响水务行业效率的影响因素以进行进一步计量检验。

根据水务行业的技术特征本文选择如下影响因素：

第一，城市化率。目前我国的水务行业主要负责城市供水，城市化意味着供水需求扩大，供水区域扩张，供水区域内的人口密度增加。现有研究已经证实了人口密度会给水务行业带来明显的规模经济，因此本文加入城市化率作为影响因素。

第二，工业用水量。水务行业在满足居民生活用水的同时也负责提供工业用水，与居民用水相比单个工业用户的用水量更大，工业用水量的供水成本更低。通过工业用水量我们可以检验我国工业用水需求的增加对于水务行业效率变化的影响。

第三，气温。本文使用各省市的数据，我国不同区域间受气候影响，居民生活、工业生产都会有所不同，气温的升高会增加对供水的需求，供水需求增加会带来水务行业效率提高，因此本文加入气温变量以考虑区域差异。

第四，供水质量。2007年7月1日起，我国实行新的国家水质标准——《生活饮用水卫生标准》，所以本文加入虚拟变量，在2004-2006年取值为0，之后取值为1，以此表示供水质量变化对供水行业效率的影响。

第五，水务行业中非国有资产比例。出于吸引投资和引进技术等目的我国水务行业逐渐向非国有资产开放，本文以水务行业中非国有资产比例来衡量这种开放给水务行业效率带来的影响。

本文的研究时段为2004-2010年，本文的数据来自于2005-2011年《中国统计年鉴》和各省市的统计年鉴。由于部分省市的水务行业数据存在缺失，而DEA分析需要平衡面板数据以确保各决策单元之间相对效率值的可比性和连续性，所以本文选择了数据连续的18个省市作为观测个体，最终本文获得2004-2010年间18个省市的数据共126个观测值。

三、水务行业效率及影响因素分析

（一）效率分析

在这一部分本文一方面利用DEA测算每年截面数据的技术效率、纯技术效率和规模效率，另一方面利用Malmquist指数分析2004-2010年期间水务行业效率的变化情况。通过横向比较我们可以了解各省市水务行业之间的效率差异，通过Malmquist指数我们可以了解各省市和全国水务行业每年效率的变化情况。

首先，我们横向比较每年各省市水务行业效率情况，表1给出了各年水务行业效率的平均值。

从技术效率角度来看，水务行业每年减少10%的成本投人仍可以达到现有产出。与其他工业行业不同，水务行业并没有出现明显的区域差异，山西、黑龙江和新疆的技术效率在观察期内位于全国前列，北京的技术效率却一直是各省最低。这表明各省水务行业的设备、技术基本相同，水务行业效率差异主要体现在对成本和规模的控制上。

比较纯技术效率和规模效率可以发现各省纯技术效率值之间的差异大于规模效率值之间的差异，这表明各省水务行业规模发展趋势基本相同。另一方面，我们发现所观察的18个省市中处于规模报酬递减的省市比例很高而且逐年增加，这表明我国水务行业在进行城市供水整合和城乡供水一体化过程中并没有实现水务行业的规模报酬递增，这种结果与水务行业的技术特点似乎并不相符，出现这种结果可能与各省市水务行业以完成任务为目标而不进行成本约束有关。

其次，我们分析2004-2010年间水务行业效率的变化情况。表2给出了全要素生产率的逐年变化情况，表3给出了各省市全要素生产率变化的平均值。

从每年变化总体情况来看，水务行业的全要素生产率没有太大提高，仅2004-2005年和2008-2009年分别提高0.7%和1.5%，其余年份均出现了下降。基本可以认为水务行业在观察期内效率没有提高，反而存在小幅下降。水务行业效率提高缓慢的现状表明目前我国水务行业规制政策依然难以有效激励其提高效率。进一步我们分析全要素生产率分解指标的变化情况，观察表3可以发现10个省市的技术效率在2004-2010年间存在下降，这种下降主要归结于规模效率的下降，该结果表明我国水务行业在扩大规模的同时并没有实现规模经济，多数省市水务行业并没有在最优规模上运营。在技术进步变化方面，水务行业在2004-2010年期间没有提高反而出现了降低，其中2005-2006年全国技术进步下降8.5%，各省市仅云南的技术进步提高0.7%。水务行业的这种技术进步变化表明水务行业并没有进行设备更新和技术改进。

（二）影响因素的作用分析

利用Malmquist指数我们可以得到全要素生产率及其分解指标的变化情况，由于各种影响因素也会对水务行业效率变化产生影响，因此本文利用计量模型进一步分析影响因素对全要素生产率变化的作用。在对面板数据进行分析时，本文分别考虑了固定效应模型、随机效应模型、可行广义最小二乘法（下文简称FGLS）和动态面板模型。在固定效应模型中固定效应F检验显示不存在个体固定效应，所以本文舍弃同定效应模型。

利用FGLS下的Wald异方差检验和Wooldridge自相关检验显示扰动项存在组间异方差但不存在组内自相关。因此，将FGLS模型设定为仅处理组间异方差的形式。随机效应模型中使用聚类稳健的标准差以消除异方差，动态面板数据中使用差分GMM进行求解，并使用稳健标准差以消除异方差。

由于FGLS的优势在于处理组内自相关，在仅需考虑异方差的情况下动态面板模型包含了被解释变量的一阶滞后项，因而包含更多信息而且可以利用稳健标准差解决异方差问题。因此，动态面板模型优于FGLS。随机效应模型中个体异质性与解释变量无关的假设可能与现实并不相符，现有文献也较少使用随机效应模型。与随机效应模型相比，动态面板模型允许个体异质性与解释变量相关，利用差分GMM可以确保个体异质性与解释变量相关时回归结果的无偏性。总之，通过分析各模型的异方差和自相关问题以及模型的经济学意义后，本文认为动态面板模型更加适用。本文主要分析动态面板模型的回归结果，其他回归结果作为参考。在利用差分GMM对动态面板模型求解过程中，使用了被解释变量所有可能的滞后变量作为工具变量，如果扰动项存在自相关的情况那么回归结果将不是一致估计。另外，将所有可能的滞后变量作为工具变量有可能导致过度识别，因此我们需要对差分GMM进行扰动项的自相关检验和过度识别检验。

表4给出了三个模型的回归结果，可以发现动态面板模型和随机效应模型的总体回归效果更好。动态向板模型的回归结果通过了自相关检验和过度识别的Sargan检验，表明扰动项不存在自相关，工具变量不存在过度识别，Wald卡方检验结果也表明模型总体上是显著的。

下面分析动态面板模型的回归结果。解释变量中，一阶滞后变量的系数显著不为0，表明使用动态面板模型是有效的，然而上一期全要素生产率提高1%却会导致本期的全要素生产率降低0.5354%，表明在其他条件不变的情况下水务行业自身缺乏提高效率的动力，反而会出现效率的持续降低。

城市化率的系数显著不为0，城市化水平每提高1%，全要素生产率提高1.5074，该结果表明城市化所带来的供水人口和供水密度提高促进了水务行业的规模经济效应。在城市供水方面水务行业较好的利用了需求增长，在总量增加的情况下效率也得到了提高。

工业用水量系数在10%的水平上不显著，另外两个模型中工业用水量系数为负数，总体而言工业用水量增加没有带来水务行业效率提高，该结果与厉效杰（2007）的结论相同，但该结果与经济学原理并不相符，这可能与水务行业缺乏激励未充分利用规模经济有关。

气温作为控制变量显著不为0，表明水务行业分析中确实需要考虑各地区间的气温差异；供水质量系数并不显著的结果与预期并不相符，因为新的水质标准指标数量更多，要求更加严格，会带来成本提高进而降低以成本衡量的效率值，回归结果的不显著同然有可能来自水务行业的技术改进，但更有可能是新的水质标准并未得到彻底执行所致。

非国有资产比例的系数显著不为0，表明水务行业的开放对全要素生产率确实产生了影响，然而回归结果表明水务行业的开放带来的是全要素生产率的降低，非国有资产比例每增加1%全要素生产率降低0.5731。理论上水务行业的开放意味着引入了竞争，特许经营能够带来效率的提高，而民营和外资企业在技术和管理上的优势也意味着效率提高，回归结果与理论预期相反表明目前我国水务行业的开放存在不足。首先，特许经营管理不够完善。我国目前已确定在水务行业使用特许经营管理，然而现实中存在着投标阶段竞争不充分、中标后合同安排过于简单的问题。其次，规制者目标偏离。特许经营模式中最终由规制者确定特许经营合同和中标者，在规制者不以社会福利最大化为目标的情况下，特许经营也无法带来效率的提高。

四、主要结论及政策建议

基于2004-2010年18个省市的面板数据，本文利用DEA分析了每年各省市截面之间的技术效率、纯技术效率、规模效率和规模报酬的情况。研究发现，相对于最优决策单元的投入量，水务行业减少10%的投入仍可以维持现有产出。另外，相对于最优决策单元大多数省市水务行业位于规模报酬递减区域。

本文利用Malmquist指数分析了观察期内各省市全要素生产率及其分解指标的变化情况。研究发现，全要素生产率平均每年降低2.5%，其中技术进步每年降低2.2%，技术效率每年降低0.3%。对技术效率进行分解发现，技术效率的下降主要是由于规模效率每年0.7%的下降所致。

本文利用动态面板模型分析了各种影响因素对水务行业全要素生产率变化的影响。研究发现，城市化促进了水务行业全要素生产率的提高，工业用水量的增加并没有对水务行业效率产生影响，非国有资产比例的增加降低了水务行业全要素生产率。

针对本文研究发现的问题，本文给出短期和长期两种解决思路。

从短期而言，本文认为应该做到“治标”，即针对具体问题进行具体改进。对于水务行业规模而言，应该强调水务行业平衡发展，对各城市水务行业规模进行分析和控制；对于水务行业低效率问题。应该增强对水务行业的管理以提高效率，通过公开成本控制成本；对于非国有企业的效率低下问题，应该加强非国有企业进入的筛选，目前主要是提高特许经营的竞争以选择高效企业。

与上述短期方法相比，本文认为长期水务行业的发展应该从完善规制制度和提高竞争程度两方面入手。从世界各国来看，水务行业都是一个规制行业，即便是进行了私有化的英国也依然对水务行业进行规制。结合我国现状，水务行业中国有企业占绝大多数，而且与国外相比我国国有水务公司所受约束更少，因此我国水务行业未来的重要方向更是进一步强化规制。另一方面，在规制制度建立完善的前提下，非国有企业的进入能够促进水务行业效率的提高。总体而言，目前研究普遍认为私有制企业受到更多约束，因此比国有企业更高效。在水务行业，这种思想也得到了部分证实，例如Saal等（2007）的研究认为私有化促进了英国水务行业技术效率的提高。

关于完善规制制度和提高竞争程度，本文认为应该从以下几个方面入手：

第一，设立独立规制者。无论是对在位厂商进行监管还是对特许经营合同进行设计，规制者在水务行业中都扮演着重要的角色。从目前来看地方政府作为水务行业的规制者对水务行业的效率并没有过多关注，地方政府更注重水务行业供水总量、行业规模、吸引外资等与自身政绩相关的指标，相应的规制政策也就不以行业效率为目标。未来我国需要设立以效率为目标的规制者。

第二，强化规制能力。本文的研究发现水务行业全要素生产率存在逐年递减的情况，这表明水务行业自身并没有提高效率的动力，因此需要有效的规制措施来促进在位厂商提高效率。具体而言，提高规制能力在于减少规制双方的信息不对称和运用更加有效的规制方法。作为规制行业，信息不对称是造成规制无效的根本原因，目前我国水务行业规制者对水务行业的信息掌握并不充分，进而难以确保规制政策的有效，未来水务行业可以通过成本公开、建立成本信息数据库等方式降低规制双方的信息不对称。在提高规制方法方面，规制者应该利用计量、统计等多种方法对水务行业进行定量测算，建立在定量分析之上的规制政策将更加有效，另外可以考虑利用价格上限和标尺竞争等激励规制方法。

第三，完善水务行业竞争机制。目前我国水务行业引入非国有企业的方式主要是特许经营模式，而本文的研究表明单纯的引入非国有企业并不一定带来效率提高。为了提高水务行业效率，在竞标之后需要规制者设计有效的激励机制，而在竞标过程中则需要强化特许经营的竞争机制，利用准入竞争选择最高效的水务企业。本文认为特许经营的竞争机制未能充分发挥作用是目前非国有企业未能给水务行业带来效率提高的原因之一，未来水务行业应该完善特许经营的竞争机制，在此基础上继续引入非国有企业进而促进行业效率提高。

责任编校：一诺