基于DEA的能源可持续发展能力评价

作者:陈蕊 刊名:全国商情(理论研究) 上传者:骆瑶

【摘要】在评价我国能源可持续发展能力方面,本文选取了能够处理具有多个输入和多个输出的数据包络曲线分析方法,有效的避免了确定指标权重的人为主观性。作者在研究能源可持续发展时,建立了包括七个因素的能源可持续发展指标体系,实证分析结果表明了该模型能够有效的评价我国能源可持续发展能力。

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1.前言能源问题关系到我国经济社会的可持续发展。建立能源可持续发展指标评价体系是研究能源可持续发展的重要内容。建立能源可持续发展指标体系不仅要考虑能源总产量、能源工业投资、能源进口依赖度等因素,还应考虑无碳能源比率与能源在使用过程中排放的污染物等。本文应用数据包络曲线分析(DataEnvelopmentAnalysis)方法,分析我国能源可持续发展能力这一多输入、多输出的复杂系统,综合、客观评价不同决策单元的相对有效性。2.DEA模型简介DEA是一种非参数分析法,是美国著名运筹学家A.Charnes和W.W.Cooper等人于1978年提出的评价具有多个输入和多个输出的决策单元(DecisionMarkingUnit,简称DMU)相对有效性的方法[1-3]。由于不需要预先估计参数,因此,在避免主观因素和简化运算、减少误差等方面有着不可低估的优越性。本文主要把C2R模型和BCC模型作为研究能源可持续发展能力的工具。2.1C2R模型假设有n个部门或单位(称为决策单元DMU),每个决策单元(DMUj)都有m种输入和s种输出,相应的向量分别为:Xj=(x1j,x2j,…,xmj)T>0,Yj=(y1j,y2j,…,yrj)T>0,权系数分别为V=(v1,v2…,vm)T,U=(u1,u2…,us)T,其中,xij,yrj,vi,ur>0,r=1,2,…,s,i=1,2,…m,j=1,2,…,n。则对于第j个DMUj有相应的效率评价指数hj=vuTTYXjj,j=1,2,…,n我们总可以适当地选取权系数v及u,使其满足hj1,构成评价DMUj0的最优化C2R模型为maxvuTTYX00=hj*0uTYjvTXj1,j=1,2,…,nu0,v0(1)其中,第j0个决策单元DMUj0的输入、输出数据向量记为,X0=Xj0,Y0=Yj0。式(1)是一个分式规划,利用Charnes-Cooper变换可将它转化为下面一个等价的线性规划问题,maxuTY0=hj*0TXj-uTYj0,j=1,2,…,nTX0=10,u0(2)则考虑带有非阿基米德无穷小的DEA模型为max(uTY0+u0)TXj-uTYj-u00,j=1,2,…,nTX0=1T.e^T,uT.e^T(3)其对偶规划为:min[-(^eTs-+eTs+)]nj=1Xjj+s-=X0nj=1Yjj-S+=Y0nj=1j=10,S-0,S+0(4)上式中Xj、Yj分别为决策单元DMUj的投入和产出要素集,j表示通过现行组合构造一个有效的DMUj时,第j个决策单元的组合比例。表示DMUj离有效前沿面的径向优化量或“距离”,具体在本文中表示能源的综合相对效率,越趋于1代表发展的越合理。S-与S+为松弛变量,非零的S-与S+使无效DMUj沿水平或垂直方向延伸达到有效前沿面。当计算出=1且S-=S+=0时称DMUj为DEA有效;当=1且S-0或S+0时,称DMUj为弱DEA有效;当<0时称DMUj为DEA无效。2.2BCC模型当生产可能集T的锥性条件不成立时,得到BCC模型。min[-(^eTs-+eTs+)]s.t.nj=1jxj+s-=X0nj=1jxj-S+=Y0nj=1j=1(5)其中,j0,j=1,…,n,s+0,s-0。根据此模型可求得纯技术效率,并可进一步求出规模效率=综合相对效率/技术效率,由此可以寻找出决策单元非有效的原因。当计算出的=1,且松弛变量s+=0,s-=0时称DMUj为DEA有效,否则称DMUj为DEA无效。对于DEA无效单元可以通过把无效单元的各指标值投影到DEA相对有效平面上进行改

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