小研DEA的配電網(wǎng)投入產(chǎn)出綜合效率評估

　　1 引言
　　
　　電能是現代社會(huì )中最重要、使用最廣泛、最方便的能源，是目前世界各國能源消費的主要形式之一。電能作為一種特殊的商品，不能大量存儲，它的生產(chǎn)、運輸、銷(xiāo)售和消費是同時(shí)完成的。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，社會(huì )對電力需求越來(lái)越大，對供電質(zhì)量和供電可靠性要求越來(lái)越高，促使電力事業(yè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴大，技術(shù)不斷提高。研究配電網(wǎng)建設的效率問(wèn)題對于改善其效率、促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展具有重大的現實(shí)意義。
　　
　　2 研究背景
　　
　　DEA 方法是評價(jià)多投入多產(chǎn)出的決策單元經(jīng)營(yíng)有效性的十分理想和卓有成效的模型，所以DEA 的方法用于金融企業(yè)、醫院、學(xué)校公共事業(yè)單位以及旅游企業(yè)的評價(jià)中。近年來(lái)DEA 方法也開(kāi)始用于電力行業(yè)績(jì)效的分析。DEA 在電力系統的應用首先應用在發(fā)電領(lǐng)域。羅道平和肖笛（1996）應用DEA 對中國八大電網(wǎng)的全要素相對生產(chǎn)率進(jìn)行了測算，研究了其規模效益及分類(lèi)情況[1]。國內學(xué)者王恩創(chuàng )和任玉瓏（2012）利用DEA 從電網(wǎng)直接及間接產(chǎn)出二層面對重慶市配電網(wǎng)投入產(chǎn)出績(jì)效進(jìn)行了實(shí)證研究[2]。周明和趙煒等（2012）將DEA和標尺競爭結合起來(lái)從供電局的角度探討電網(wǎng)企業(yè)的運營(yíng)績(jì)效[3]。但對于配電網(wǎng)的效率評估卻多是從規劃技術(shù)角度去研究，如考慮可靠性、安全性、供電質(zhì)量等單項評估，而對于規劃建成后投入運行中電網(wǎng)規模與經(jīng)濟、規模適度情況、投入產(chǎn)出綜合效率，國內外的文獻卻相對較少。
　　在電力市場(chǎng)改革深入的過(guò)程中，針對面臨的諸多不確定因素，如何為電網(wǎng)企業(yè)設計恰當的評價(jià)指標，提出相應的評價(jià)方法和程序，對企業(yè)進(jìn)行客觀(guān)、公正、合理績(jì)效評價(jià)，對于電網(wǎng)公司提高管理水平、提升企業(yè)績(jì)效、科學(xué)進(jìn)行項目投資決策和完善企業(yè)激勵約束機制具有十分重要的現實(shí)意義。
　　
　　3 DEA 評價(jià)方法
　　
　　數據包絡(luò )分析(Data Envelopment Analysis,簡(jiǎn)稱(chēng)DEA)是評價(jià)同類(lèi)部門(mén)或單位間的相對有效性的有用的決策方法，可用于各行各業(yè)。1978 年由著(zhù)名的運籌學(xué)家A.Charnes、W.W.Cooper和E.Rhodes 提出的第一個(gè)DEA 模型被命名為C2R 模型，用來(lái)評價(jià)決策單元間的相對有效性。DEA 也是在經(jīng)濟中用來(lái)研究具有多輸入、多輸出的邊界生產(chǎn)函數的有力工具，因而可以用它來(lái)研究與多邊生產(chǎn)函數有關(guān)的問(wèn)題，如技術(shù)進(jìn)步率、生產(chǎn)率指標、規模收益分析，最小成本問(wèn)題及最大收益問(wèn)題等。
　　由于 DEA 方法不需要預先估計參數，在避免主觀(guān)因素和簡(jiǎn)化運算、減少誤差等方面有著(zhù)不可低估的優(yōu)越性。與其他的研究方法相比，DEA 方法最大的優(yōu)勢在于它是純技術(shù)性的，不需要給定一個(gè)預先已知的帶有參數的生產(chǎn)函數形式，這就為不同配電網(wǎng)絡(luò )之間效率的橫向比較提供了非常好的模型。
　　
　　4 數學(xué)模型設計
　　
　　4.1 基于DEA的C2R模型
　　假設將一個(gè)市的某個(gè)配電公司看作一個(gè)DMU（Decision Making Unit）決策單元，這樣共有n 個(gè)決策單元，每個(gè)DMU 有m 種類(lèi)型的輸入以及s 種類(lèi)型的輸出，其形式如下所示。
　　其中每個(gè)決策單元j（j=1,2, … ,n）對應一個(gè)輸入向量Tj 1j 2j mj x = (x , x ,…, x ) 和一個(gè)輸出向量Ty j ( y j , y j , , y sj ) = 1 2 … 。ij x （i=1，2，… ，m）代表第j 個(gè)決策單元對第i 種類(lèi)型的輸入量， ij x >0； rj y （r=1，2，… ，s）代表第j 個(gè)決策單元對第r 種類(lèi)型輸出的產(chǎn)出量， rj y >0； i v 是對第i 種類(lèi)型輸入的一種度量； r u 是對第r 種類(lèi)型輸出的一種度量[4][5]。
　　在實(shí)際運用過(guò)程中，我們通常還在模型中引入非阿基米德無(wú)窮小ε （實(shí)際常取為足夠小的正數），于是得到具有非阿基米德無(wú)窮小的C2R 模型：
　　DEA 有效的經(jīng)濟含義為：對任何一個(gè)決策單元，它達到100%的效率是指：（1）在現有的輸入條件下，任何一種輸出都無(wú)法增加，除非同時(shí)降低其他種類(lèi)的輸出；（2）要達到現有的輸出，任何一種輸入都無(wú)法降低，除非同時(shí)增加其他種類(lèi)的輸入。
　　
　　4.2 基于DEA的BC2模型
　　該模型的假設條件與C2R 相同，但是C2R 模型考慮了規模收益，而利用BC2 模型所得到的效率結果是不考慮規模效益的技術(shù)效率，即綜合效率。
　　
　　4.3 基于DEA 的Malmquist 指數分析模型
　　Malmquist 指數可用于描述跨期多輸入和多輸出變量間的生產(chǎn)技術(shù)效率，并由此測定全要素生產(chǎn)率的變化指數。Malmquist 指數分析具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是適用于多個(gè)國家或者地區的跨時(shí)期樣本分析；二是可進(jìn)一步分解為技術(shù)效率變化和技術(shù)進(jìn)步指數；三是不需要相關(guān)的要素價(jià)格信息，因此本文也采用了Malmquist 指數方法。其分析原理如下：
　　即Malmquist 指數可分解為技術(shù)效率變化指數(Effch)和技術(shù)進(jìn)步指數(Techch)，而技術(shù)效率變化又可進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率變化指數(Pech)和規模效率變化指數(Sech)。若從t時(shí)期到t+1 時(shí)期的Malmquist 指數大于1，表明從t 時(shí)期到t+1 時(shí)期全要素生產(chǎn)率(Tfpch)是增長(cháng)的；否則，全要素生產(chǎn)率則是下降的。Effch>1，表示效率改善；否則，為效率下降。Techch>1，表示技術(shù)進(jìn)步；否則，為技術(shù)退步。
　　
　　5 評價(jià)指標體系設計
　　
　　5.1 設置指標原則
　　從 DEA 的應用角度考慮，結合其他學(xué)者的總結歸納。DEA 的指標選取應當遵循以下基本原則：
　�。�1）目的性。輸入指標與輸出指標的選擇要服務(wù)、服從于系統評價(jià)目的，對評價(jià)目的有較大影響的指標都應包括在內。
　�。�2）精簡(jiǎn)性。評價(jià)指標應在滿(mǎn)足目的性前提下盡量精簡(jiǎn)。精簡(jiǎn)時(shí)，要注意抓住能夠將決策單元區分開(kāi)來(lái)的“強項”指標。
　�。�3）關(guān)聯(lián)性。要考慮到輸入指標與輸出指標之間的聯(lián)系，要選擇邏輯相關(guān)而非數值相關(guān)的指標。當輸入、輸出指標之間存在線(xiàn)性相關(guān)時(shí)，則所有決策單元都是DEA 有效的。因此應該保持輸入、輸出指標間不存在較強的線(xiàn)性關(guān)系。
　�。�4）多樣性。在一個(gè)大的評估目標下，一般都會(huì )有一定的不同側面，要考慮輸入、輸出指標體系的多樣性。
　　
　　5.2 確定投入產(chǎn)出指標
　　電網(wǎng)，是指由變電站、配電站、電力線(xiàn)路（包括電纜）和其他供電設施所組成的供電網(wǎng)絡(luò )。電網(wǎng)是電力系統的中樞和重要組成部分，電網(wǎng)的靈活和強健決定著(zhù)整個(gè)電力系統運行的可靠性。電網(wǎng)的運行，主要是通過(guò)電壓的逐級降低，從而將電能輸送到最終消費者手中，具體過(guò)程所示：
　　如圖所示，根據不同的電壓等級，電網(wǎng)可以分為輸電、配電、售電等網(wǎng)絡(luò )。處于220KV以上的網(wǎng)絡(luò )，屬于輸電網(wǎng)絡(luò )部分；處于220KV 至10KV 的網(wǎng)絡(luò )屬于配電網(wǎng)絡(luò )，主要構成是110KV 的變電站和線(xiàn)路；10KV 以下的稱(chēng)為消費網(wǎng)絡(luò )。
　　配電網(wǎng)處于電力系統末端，直接與用戶(hù)相連，是包括發(fā)電系統、輸變電系統和配電系統在內的整個(gè)電力系統與用戶(hù)聯(lián)系、向用戶(hù)供應電能和分配電能的重要環(huán)節。通常把電力系統中二次降壓變電所低壓側直接或降壓后向用戶(hù)供電的網(wǎng)絡(luò )，稱(chēng)為配電網(wǎng)（ElectricityDistribution）。
　　據不完全統計，用戶(hù)停電故障中 80%以上是由于配電網(wǎng)故障引起的，因此配電網(wǎng)對用戶(hù)的影響最大。配電網(wǎng)建設規模水平高低及其合理程度實(shí)際上是整個(gè)電力系統結構及運行特性的集中反映。因此，本文將配電網(wǎng)絡(luò )作為一個(gè)評估對象進(jìn)行研究。
　　根據以上設置指標原則并結合配電網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際，并參照有關(guān)專(zhuān)家的觀(guān)點(diǎn)[6]，選取投入產(chǎn)出指標。
　　
　　6 數據分析
　　
　　根據設定的投入指標和產(chǎn)出指標，本文調查了某地5 個(gè)農電局3 年的投入產(chǎn)出指標數據，并將這三年的數據進(jìn)行平均，得到一組原始數據。
　　為了實(shí)證分析各個(gè)農電局的效率及其變化，并尋找其變化的根源，本文首先使用了DEAP2.1 軟件的面向投入的模型計算了各農電局3 年平均的效率及其投入冗余量和產(chǎn)出不足量等數據，這是進(jìn)行靜態(tài)分析；然后又使用該軟件的Malmquist 模型分析了各農電局的平均全要素生產(chǎn)率的變化情況，這是進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。
　　表中，crste 表示不考慮規模收益時(shí)的技術(shù)效率，也稱(chēng)綜合效率，它是根據BC 2 模型求得的結果；vrste 表示考慮規模收益時(shí)的技術(shù)效率，也稱(chēng)純技術(shù)效率；scale 表示考慮規模收益時(shí)的規模效率，scale=crste/vrste,純技術(shù)效率和規模效率是對綜合效率的細分，vrste 和scale是根據C2R 模型求得的結果；最后一列irs,—,drs,分別表示規模收益遞增、不變、遞減，它們是由Σ jλ 來(lái)決定的， Σ <1 jλ 表示規模收益遞增， Σ =1 jλ 表示規模收益不變，Σ >1 jλ 表示規模收益遞減。
　　相對于其他三個(gè)農電局而言，農電局4 和5 的效率最高，即DEA 有效。而其他三個(gè)農電局的創(chuàng )新效率都未能達到最高，主要是因為其各自的規模效率較低，并且規模收益遞減。
　　根據的計算結果可知，當效率為1 時(shí)，即處于DEA 有效時(shí)，不存在投入冗余和產(chǎn)出不足，而當效率不為1 時(shí)，即非DEA 有效時(shí)，存在投入冗余和產(chǎn)出不足。如農電局1、2 的用戶(hù)數和售電量存在嚴重產(chǎn)出不足，而農電局3 的售電量存在不足，線(xiàn)損率過(guò)低。這里各個(gè)農電局的投入冗余之所以為0 是因為各農電局的純技術(shù)效率均為1，因此不存在投入冗余。
　　中的松弛變量分為投入冗余量和產(chǎn)出不足量，它們都是針對當前效率計算所得的數值，分別表示在當前的創(chuàng )新效率下投入量多了多少和產(chǎn)出量少了多少。因為根據當前的效率模型已經(jīng)計算出來(lái)了最大的目標產(chǎn)出值，徑向動(dòng)量表示若要實(shí)現綜合創(chuàng )新效率指數為1，還應該再進(jìn)行調整的量。因為本文計算數據時(shí)所選的模型為面向投入模型，因此這里徑向動(dòng)量主要針對投入指標進(jìn)行調整，而為了要實(shí)現創(chuàng )新效率指數為1，實(shí)際的投入冗余量就不僅僅是松弛變量這一項，而是松弛變量與徑向動(dòng)量的和。
　　Malmquist 指數有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即不涉及考慮不考慮規模收益的問(wèn)題，因為在計算過(guò)程中Malmquist 指數同時(shí)使用了crste 和vrste。Malmquist 指數，即Tfpch，可分解為技術(shù)效率變化指數(Effch)和技術(shù)進(jìn)步指數(Techch)，而技術(shù)效率變化指數又可進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率變化指數(Pech)和規模效率變化指數(Sech)。
　　Effch≥1 表示crste 效率提高；Pech≥1 表示vrste 效率提高；Sech≥1 表示scale 效率提高；Techch≥1 表示技術(shù)進(jìn)步；全要素生產(chǎn)率Tfpch 分為Effch 和Techch 組成，當Effch 和Techch 的效率變化的共同作用使得Tfpch 提高，才能使Tfpch≥1。
　　農電局1 的全要素生產(chǎn)率降低了9.4%，而其技術(shù)效率提高，技術(shù)進(jìn)步效率降低，技術(shù)進(jìn)步效率降低的影響大于技術(shù)效率提高的效率，因此全要素生產(chǎn)率降低。而技術(shù)效率的提高主要得益于規模效率的提高，因為其純技術(shù)效率未提高。農電局2 的全要素生產(chǎn)率降低了20.4%，其技術(shù)效率和技術(shù)進(jìn)步效率全部降低，技術(shù)效率的降低主要來(lái)自規模效率降低的影響。農電局3、4、5 的分析類(lèi)似�？v覽，各農電局的技術(shù)進(jìn)步效率全部降低，純技術(shù)效率不變，除農電局2 外，各農電局的規模效率或不變、或提高。因此得出結論，各個(gè)農電局應該采取措施提高技術(shù)進(jìn)步效率，從而才能使全要素生產(chǎn)率提高。
　　
　　7 結語(yǔ)
　　
　　當前，盡管發(fā)電企業(yè)的效率已經(jīng)深受人們的廣泛關(guān)注，并運用DEA 技術(shù)來(lái)研究這個(gè)主題。然而在配電方面，從發(fā)展的前景看，配電網(wǎng)卻很少被看作研究的主要目標對象而受到重視，至今還有一些非常重要的點(diǎn)存在空白。因此，為適應電力市場(chǎng)改革與發(fā)展的迫切要求，本文意在從更為復雜的角度去研究配電網(wǎng)的投入產(chǎn)出效率。
　　上面的結果顯示，該地區各農電局的配電網(wǎng)單元線(xiàn)路長(cháng)度過(guò)長(cháng)，變電容量投入相對較大。因為存在投入冗余，故迫切需要管理者提高配電網(wǎng)規劃和投資管理水平，避免資源的過(guò)度浪費。尤其是針對幾個(gè)無(wú)效單元，應在注重電網(wǎng)規模建設與經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的協(xié)調程度基礎上，統籌兼顧，根據冗余方向和大小，合理把握電網(wǎng)建設方向及重點(diǎn)，尤其在降低線(xiàn)損和提高技術(shù)進(jìn)步效率方面有很大的提升空間，管理者就應該在這方面投入更多的精力。

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　　參考文獻
　　[1] 羅道平，肖笛．數據包絡(luò )分析DEA 在電力工業(yè)的應用［J］．系統工程理論與實(shí)踐，1996，(4)：60-65．
　　[2] 王恩創(chuàng )，任玉瓏，劉貞．基于DEA 的重慶配電網(wǎng)投入產(chǎn)出二層面效率評估研究［J］．華東電力，2012，36(6)：34-37．
　　[3] 周明，趙煒等．供電企業(yè)運營(yíng)績(jì)效評估的層次化標尺競爭模型及方法［J］．電力系統自動(dòng)化，2012，32(4)：20-24．
　　[4]Charnes A，Cooper W W, Rhodes E．Measuring the efficiency of decision making units［J］．European Journalof Operational Research，1978，2：429-444．
　　[5] Charnes A，Cooper W W，Lewin A，et al．Data envelopment analysis：theory，methodology and application［J］．Kluwer Acdemic，1994．
　　[6] 王恩創(chuàng )，任玉瓏，朱春波．基于模糊DEA 的配電網(wǎng)投入產(chǎn)出綜合效率評估［J］．工業(yè)工程與管理，2012，14(2)：81-87．
　　[7] 王恩創(chuàng )，任玉瓏，朱春波．基于DEA 的電能-環(huán)境協(xié)調發(fā)展評價(jià)研究［J］．科技管理研究，2012，(5)：164-166．
　　[8] 滕飛，吳宗鑫．中國電力企業(yè)的績(jì)效分析［J］．數量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究，2003，(6)：127-130．

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