生物质发电企业绿色技术创新效率及其影响因素研究
——基于Bootstrap—DEA 方法检验

王火根，杨甜甜

（1.江西农业大学经济管理学院，江西南昌 330045；2.华东政法大学商学院，上海 201620）

随着全球经济快速发展，人口扩张和城市化进程不断加快，一方面使得包括煤炭、石油、天然气等化石能源资源的消耗持续加剧，能源短缺逐渐转化成能源危机；另一方面带来的生活垃圾和农业废弃物急剧增加，据《中国城市建设统计年鉴》数据，2018 年我国城市生活垃圾清运量达到2.28 亿吨，比2010 年的1.58 亿吨增长了44.30%。面对化石能源的日益枯竭，以及生态环境恶化的日益加重，生物质能作为唯一的物质性、易储存的可再生能源，为世界能源结构的优化、生物经济的发展以及实现碳中和提供了新思路，受到世界各国的高度重视。2018 年10 月，国际能源署（IEA）发布的《2018 可再生能源年度报告》首次指称生物能源是“被忽视的巨人”，并且预测未来5 年内，生物能源将在全球范围内引领可再生能源的发展。因此，大力发展生物质能对于改善生态环境、缓解能源短缺和促进绿色经济的发展具有重要意义［1］。

绿色技术创新就是在提供给客户产品价值的过程中能够显著减少对环境的影响［2］。中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富。据《生物质能发展十三五规划》数据，中国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤。生物质发电是生物质能源的核心产业。生物质发电是指利用生物质自身具有的生物质能量，通过直接燃烧进行发电或通过生物质经厌氧发酵处理产生的沼气进行发电，具体包括农林废弃物直接燃烧发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气和畜禽粪污沼气发电等［3］。为促进绿色经济的发展，中国颁布了《可再生能源法》（2005 年），并配套了一系列相关激励政策，如《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》（2010 年），《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》（2012 年）。截至2015 年，中国生物质发电总装机容量约1 030 万千瓦，年发电量约520 亿千瓦时，其中沼气发电约30 万千瓦，垃圾焚烧发电约470 万千瓦，农林生物质直燃发电约530 万千瓦［4］。目前，全国总共有313 家生物质发电企业分布在全国各地，其中上海和深圳主板上市和新三板上市公司大约30 家。根据证券交易所公开数据，“生物质发电第一股”凯迪生态（000939），2017、2018 年归属母公司净利润共亏71.9 亿元，而以鸡粪为原料发电的圣新能源（837809）这两年却分别实现利润0.366 7 亿元，0.375 6 亿元，以城市垃圾综合处理的企业上海环境（601200）分别实现了5.06 亿元，5.78 亿元。

一方面，中国社会经济发展和生态文明建设迫切要求中国全力推进绿色经济的发展，尤其是生物质发电产业；另一方面，部分生物质发电企业亏损或微利的现状，严重制约着产业的可持续性，如凯迪生态处于退市边缘。那么，当前中国生物质发电企业的绿色技术创新效率处于什么水平？影响中国生物质发电企业的绿色技术创新效率主要因素有那些？因此，基于Bootstrap—DEA方法对21 家生物质能发电上市企业的绿色技术创新效率及影响因素进行分析，以期为生物质能发展十四五规划提出有益的政策思路。

1 文献综述

Cosentino S L 等［5］认为由于生物质能是植物在生长过程中通过光合作用将大气中的二氧化碳进行吸收，具有固碳效应，其对生态环境改善能够产生较大的促进作用。中国节能环保集团政策研究室主任袁宝荣表示生物质发电不仅能起到治理农林废弃物和处置城市生活垃圾的作用，而且可以实现可再生能源的清洁利用和可持续发展［6］。Thornley P［7］等通过研究英国的生物质发电状况，得出相比其他可再生能源，生物质能更具社会经济效益和技术优势。Liu 等［8］从电力结构，资源分布，投资实力，政策环境等多个方面分析了我国生物质发电的现状，并提出相关建议：生物质电厂选址需要考虑生物质资源分配不均和资源短缺问题；企业应拓宽融资渠道，增加投资；加强和加快技术发展；构建成熟的产业链；制定相关政策并加强支持。Kishore 等［9］认为诸如收集、加工、低效能使用传统装置和目前不成熟的生物质能技术等是阻碍有效和可持续地利用现有生物资源的因素。黄少鹏［10］在调研五河凯迪生物质能发电厂后，对秸秆发电产业存在的问题进行研究分析，得出秸秆发电效率提升主要受资产专用性、运输成本以及国家补贴缺口限制。郝德海［11］从生物质发电厂的投资回收期、净现值和内部收益率等方面分析生物质发电技术的经济性，并提出政策、技术、融资渠道、资源可供性以及信息和市场等是影响我国生物质发电项目技术发展的主要因素。蔡立亚等［12］对G8 与BRIC 从2000—2008 年的新能源及可再生能源发电绩效进行动态评价，结果表明，发电绩效数值上体现为发达国家更高，但在增长速度上发展中国家更具优势；资源禀赋程度与发电绩效出现倒挂，各国应主动加大技术投入比重，以期达到现有资源最大化的利用效率。张兵等［13］运用成本-收益分析法对江苏省生物质能的环境效益进行了研究。研究表明：相较燃煤发电，每利用秸秆发电1KW·h 不仅可以减少原煤438.54g 的耗用，降低669.73g 温室气体CO2的排放，降低污染气体如SO2、NOX 等的排放，还可以有效降低污水和固体废弃物的排放量。朱静芸等［14］建立可变规模效益的BCC 模型，分析了生物质能源企业的经营效率。王学峰等［15］通过构建运输成本模型，得出构成生物质发电企业物流成本的主要因素是燃料消耗成本，根据研究结果企业可通过制定合理物流方案，科学调配运输车辆压缩生产成本。闫庆友等［16］通过建立 Bio-AG 系统，利用网络 DEA 方法研究生物质发电行业利润的相对效率。胡静等［17］以组织学习为中介变量构建概念模型，得出市场导向、政策导向可以通过组织学习对生物质能源企业绩效产生正向影响的结论。任海芝等［18］构建以“内源融资”“股权融资”“债权融资”为投入变量，“营业收入”和“净利润”为产出指标的DEA-Malmquist 模型，基于37 家生物质能产业相关上市公司2011—2017年数据，发现2011—2017 年间生物质能产业融资效率水平整体呈波幅不等的不稳定态势；生物质相关服务产业融资效率降幅显著且处于规模效益递减。

综上所述，以上学者大多从宏观层面对开发利用生物质能的必要性，发展现状，发展模式以及生态环境效应等方面进行研究；微观层面分析生物质能生产与需求的影响因素，将各影响因素结合，为生物质能的可持续发展提出合理的政策，做出正确的决定并分析政策。绩效评估作为企业进行科学管理的有效途径，得到越来越多学者的关注，己成为广大学者研究的热点问题。但目前绩效评价方法种类众多，主成分分析、聚类分析、因子分析、层次分析、Delphi 法、生产函数法、指标公式法、模糊评价以及数据包络分析（DEA）等多种方法。考虑到作为上市公司层面生物质发电属于绿色经济且企业效率的研究对象都属于小样本，如何解决小样本情况下导致的效率评价值存在偏差问题？因此，论文以2018 年统计数据为基础,以21 家在上海、香港和深圳等三地上市的具有生物质发电业务的绿色企业为研究对象，采取Bootstrap—DEA方法来测算各自的绿色技术创新效率，使用Tobit回归方法来分析绿色技术创新效率的影响因素。

2 研究设计与数据说明

2.1 研究方法

2.1.1 DEA 模型

假设每有i,i=1,2, ,k个决策单元，则可构建如下模型：

2.1.3 基于 Bootstrap 的截断回归模型

DEA 模型是通过各决策单元与有效生产前沿面进行比较,从而来判断各决策单元的相对效率。因此,在回归模型中把决策单元的技术效率值作为因变量,而因变量是部分连续和部分离散分布的数据,采用普通最小二乘法(Ordinary Least Square,OLS)得出的结果存在偏误，需建立受限因变量模型(Limited Dependent Variable Models)并使用最大似然法(Maximum Likelihood,ML)估计回归系数更加适合。

2.2 样本选择与数据来源

根据证监会公布的上市公司行业分类标准，生物质发电企业处于公用事业板块的电力或环保工程及服务这两个子项，结合公司是否拥有以生物质发电的业务以及产出数据为正要求，最终筛选出在2018年间有经营活动的21 家生物质能发电上市公司（剔除了两家亏损巨大的公司，凯迪生态(000939)和盛运环保（300090）,具体情况如表1 所示,这些企业的业务主要为以城市垃圾固体废弃物处置项目投资、建设与运营的综合性发电企业，以畜禽粪污产生沼气和以农林秸秆等废弃物进行生物质发电企业。

表1 生物质能发电企业样本清单

2.3 指标选择

（1）投入产出变量。借鉴前人研究的基础上，从中国生物质上市公司角度，根据指标体系的构建原则和能源行业的特征，从经济增长的核心要素劳动和资本角度，选取固定资产净值、职工薪酬和总资产作为投入变量；选取生物质发电企业的净利润、发电量作为产出变量（任海芝等［18］）。具体如表2所示。

表2 投入产出指标体系的选取

在运用 DEA 模型时，一般会提出决策单元数量大于投入与产出指标总和数两倍的要求，本研究涉及21 个决策单元，建立的指标系统包含5 个指标，因此，在数量方面符合 DEA 模型的使用条件。同时，本研究均选用定量化指标，确保了评价的客观性和科学性。

（2）Tobit 指标选取。技术创新是企业生存的动力源泉，是企业保持行业竞争地位和可持续发展的关键。生物质发电产业在欧美等国家技术已经成熟，但在国内，中国生物质发电企业还存在单位固定资产投资较大和运营成本相对较高，技术开发能力和产业体系较薄弱等特点，尤其是机组热效率较低，尹秀芝［23］认为影响企业技术创新的要素归纳为宏观政策，创新机制，主体创新能力和创新环境等四个方面。李广培等［24］把绿色技术创新内部影响因素归纳为企业人才、资金投入、激励制度和社会责任等。考虑到指标数据的可获得性以及结合生物质能产业的特点，从政府补助和产业链完善程度来定义技术创新效率的宏观政策和创新环境。用企业内部分配机制，企业所有制，社会责任、运营能力等来表示主体创新机制和创新能力。指标体系如表3 所示。

表3 技术效率影响因素变量说明

1）政府补助。政府支持不仅可以弥补企业研发资金的不足，更为重要的是政府参与创新活动能为企业研发提供基础设施条件。由于政府支持数据暂无统一口径，本文采用上市公司营业外收入中的“政府补助”作为替代。由于政府补助具有滞后性，参考以往学者的做法本文研究采用滞后一期的政府补助作为当期的补助投入。

2）产业链完善程度。产业链是基于某一产业形成的技术经济关联并形成一个产业集群。生物质发电产业目前存在的最大的问题是产业链前端原材料收集数量不足，运输成本高。因此，根据企业是否拥有完整的产业链，用0～1来表示产业链完善程度。

3）内部分配机制。人才是企业第一生产力，员工福利薪酬是激励员工最为直接的表达方式，因此，用人均薪酬（资产负债表的“应付职工薪酬”除以“员工人数”）来代表企业内部的激励机制。

4）专业化程度。刘忠生［25］认为专业化分工可以吸收专业人才并集中优势资源在某一领域进行技术研发，从而有利于行业技术效率提高。用发电收入占总业务收入之比来表示企业的专业化程度。

5）社会责任。生物质能企业的社会责任是实现废弃物的最大资源化利用。采用上市公司披露的社会责任报告中的废弃物处理量作为社会责任量化指标。

6）企业所有制。吴琼［22］认为企业所有制是影响企业效率的重要制度因素。用第一大股东持股数占总股本比例来表示企业所有制性质，用0～1 来表示。

7）营运能力。传统的反映营运能力的财务指标包括“总资产周转率”“存货周转率”和“营业账款周转率”。生物质发电企业的最大投入是固定资产，选用“总资产周转率”代表企业的营运能力。

3 实证结果与分析

3.1 效率分析

生产过程中有规模报酬可变和规模报酬不变两种情况，选择何种假设直接影响 DEA 测算效率的结果。传统的 DEA 方法中有两个基本模型：一个是基于规模报酬不变的 CCR 模型，另一个是基于规模报酬可变的BCC 模型。Simar 和Wilson 的研究表明，当实际研究问题为规模报酬不变时，采用 CCR 和BCC 模型分别计算出的估计量均具有相合性。但是，如果实际研究问题为规模报酬可变，那么BBC具有相合性，而CCR 不具有相合性［20］。因此，为了降低因模型选择不恰当所导致计算结果出现偏差，本文基于BCC 模型来进行效率的测算，同时采用Simar 等［20］提出的方法来进行效率得分的纠偏处理。

从表4 结果来看，2018 年，在评估的21 家以生物质为原料进行发电的企业中，有A03（中技能源）、A05（瀚蓝环境）、A06（泰达股份）、A08（绿色动力）、A11（伟明环保）、A14（百川环能）、A15（光大国际）、A17（圣新能源）、A18（丰源股份）、A19（旺能环境）10 家企业效率值为1，即达到有效生产前沿面，而在95%的置信度下，Bootstrap 方法迭代2 000 次后，无一企业效率达到有效生产前沿面，传统DEA 模型测度的21 家生物质发电企业效率值均处于置信区间外，且修正后的效率值均低于原始效率，说明传统DEA 模型测度的技术效率值高估，经过方法计算的效率值可以从一定程度上消除小样本带来的右偏估计，修正后的效率更能反映实际效率值。

表4 2018 年生物质发电企业生产效率的偏差和置信区间估计结果

2018 年国内生物质发电企业技术效率均值为0.729，这意味着即使固定资产、人力资源和总资产投入平均消减27.1%，仍然可以保持既定的发电量和净利润。其中，最大效率值为0.908，最小效率值为0.265，且标准差系数也高达0.103，这表明目前国内生物质发电企业绿色技术效率不仅存在较大改进空间，而且存在显著的个体差异。具体来看，A02，A03，A05，A06，A08，A11，A12，A14，A15，A16，A17，A18，A19 的技术效率都在0.8 以上，表明这些企业的资源利用率比较接近最优前沿面，改进空间较小。A09，A13，A20，其效率均不超过0.5，相对于效率较高的企业而言，这些企业的资源投入存在严重的资源浪费。

为进一步比较分析生物质发电企业的技术效率，下面将技术效率值分为三个象限，属于［0,0.5］的为低效率企业，(0.5,0.8］的为中效率企业，(0.8,1］的为高效率企业。按照这一标准划分，得到技术效率的象限如表5 所示。

表5 生物质发电企业绿色技术效率的象限

第一象限为效率值属于［0,0.5］的为低效率企业。这3 家企业中，有2 家垃圾发电（首创环境，德长环保），1 家以有机肥生产主，禽畜沼气发电为辅企业（民和生物）。

第二象限为效率值属于(0.5,0.8］的为中效率企业。这5家企业中，包含4家垃圾燃烧发电（中国天楹，上海环境，粤丰环保，启迪环境），1 家禽畜沼气发电（京安股份）。

第三象限为效率值属于(0.8,1］的为高效率企业。这13 家企业主营业务不尽相同，其中9 家垃圾发电（中技能源，瀚蓝环境，泰达股份，绿色动力，伟民环保，百川环能，光大国际，高能环境，旺能环境），1 家禽畜沼气发电（圣新能源），3 家农业秸秆发电（源怡股份，瑞华股份，丰源股份）。

3.2 效率影响因素模型的估计结果与分析

为何同样作为以生物质为原料进行发电的企业，技术效率存在差异？利用选取的环境变量，根据前面构建的Bootstrap 截断回归模型的计算步骤，对影响生物质发电企业技术效率的因素进行回归检验，检验结果见表6。

表6 效率影响因素的回归检验结果

从表6 可知：Tobit 回归方程的7 个影响因素中的5 个环境变量在10%的显著性下通过了检验，说明环境因素确实会对生物质发电企业的技术效率产生显著影响。在Tobit 模型的回归方程中，当回归系数为正时，说明环境变量增大有利于提高企业绿色技术创新效率，从而提升企业的竞争力。反之，当回归系数为负时，表明环境变量会阻碍企业绿色技术创新效率，从而抑制生物质企业的可持续发展。通过分析7 个影响因素对生物质发电企业绿色技术创新效率的回归系数，可以得出以下结论：

（1）政府补助（SUB）对绿色技术创新效率没有通过显著性检验。这可能是由于政府对生物质发电企业提供的项目补助并未切实应用到企业的技术创新活动之中，项目资金的落实缺乏监管。

（2）产业链完善程度（CHAIN）对绿色技术创新效率有正的影响。产业链完善程度对企业的技术效率回归系数为0.224，这表明完善产业链有利于保证发电原材料持续供应，从而提升企业技术效率，如圣新能源依靠集团公司完整的产生链，实现了养殖和废弃物处理综合一体化。

（3）内部分配机制（PCE）对绿色技术创新效率没有通过显著性检验。可能是企业现有的固定薪酬制度不利于企业绿色技术创新，应该改变现有的分配方式，采用期权或股份的方式来更好调动企业员工创新的积极性。

（4）专业化程度（ELEC）对绿色技术创新效率有正的影响。发电收入占比对于生物质发电企业技术效率的回归系数为0.287。这说明生物质发电企业主营业务的集中有助于提高企业绿色技术创新效率。

（5）原材料处理量（CSR）对绿色技术创新效率有正的影响。原材料处理量对于生物质发电企业技术效率的回归系数为0.457。这表明充足的原材料有利于企业提高技术效率，降低生产成本，因此，生物质发电企业能够可持续发展关键是原材料供应充足。

（6）企业治理制度（CR）对绿色技术创新效率有负的影响。股权集中度对企业的技术效率回归系数为-0.286。从管理角度上看，当生物质上市公司的股权结构较为集中时，集中的股权结构可能会限制市场机制在改善公司治理上的作用的发挥。

（7）运营能力（TAT）对绿色技术创新效率有正的影响。固定资产周转率对于生物质发电企业技术效率的回归系数为0.330。这说明提高生物质发电企业固定资产的周转率有利于企业的技术进步和可持续发展。

4 研究结论

本文应用Bootstrap-DEA 模型实证分析我国21家生物质行业上市公司2018 年度的绿色技术效率及其影响因素，得出以下结论：

（1）传统 DEA 模型测度的效率值发生了右偏估计。生物质能发电企业经Bootstrap 方法迭代2 000次后，无一企业效率达到有效生产前沿面，传统DEA 模型测度的21 家生物质发电企业效率值均处于置信区间外，且修正后的效率值均低于原始效率。

（2）生物质发电企业存在较大改进空间。生物质发电行业2018 年技术效率均值为0.729，其中，最大效率值为0.908，最小效率值为0.265。这充分说明随着技术进步以及政府对绿色低碳能源的重视，生物质发电绿色技术效率还有较大的提空间。

（3）存在显著的个体差异，不同类型的发电企业效率差异较大。生物质发电行业2018 年技术效率标准差系数高达0.103，以农林废弃物作为原料且具有完整产业链企业的技术效率较高。

（4）产业链完善程度，专业化程度，废弃物处理量和运营能力对企业绿色技术创新效率呈显著正相关；而股权集中度对企业绿色技术创新效率呈显著负相关。

根据以上研究结论，提出以下政策建议。

（1）立足国内自有技术力量，在积极引进、消化、吸收国外先进生物质发电技术基础上，加强国内生物质发电设备的技术研发和升级改造，在重大装备扶持项目中安排专项经费，开展先进生物质发电示范项目研究，促进大规模、低成本、高效率示范应用。

（2）发挥中央和地方合力，完善支持生物质发电利用政策措施体系。建议制定生物质发电热电联产的产业政策和生物质发电前端与终端补贴政策，同时引导地方出台措施支持现有政策之外的其他生物质发电方式。

（3）完善生物质发电产业链配套体系和技术服务体系，如农林废弃物原材料收集合作社，培育生物发电附属产品综合利用主体，才能大规模的处理农林废弃物和畜禽粪便，支撑生物质发电产业的可持续发展，实现能源清洁利用和生态环境治理。

（4）完善生物质发电企业激励机制和公司治理机制，借鉴优秀企业的成功经验，建立一套科学有效的绩效考核制度，以期权等方式吸引国内生物质能相关专业人才加盟，从而提高企业的管理效率和经济效益。