基于DEA模型的中國(guó)全要素電能利用效率分析

張 宇

中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行股份有限公司徽縣支行 742300

基于DEA模型的中國(guó)全要素電能利用效率分析

張 宇

中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行股份有限公司徽縣支行 742300

能源緊缺的問(wèn)題也是越來(lái)越凸顯，本文為了找出我國(guó)電能利用的問(wèn)題，提高電能利用的效率，采用DEA分析方法，選取電能消費(fèi)量、勞動(dòng)力、資本存量為輸入指標(biāo)，GDP作為輸出指標(biāo)，分析了我國(guó)12年的電能利用效率情況。與此同時(shí)，本文還對(duì)17個(gè)國(guó)家2009年的電能利用效率進(jìn)行了比較。基于分析結(jié)果，提出了加快中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)各區(qū)域的合作和資源優(yōu)化配置、重視可再生能源的利用等建議。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）；全要素；電能利用效率

一、前言

中國(guó)既是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，又是世界人口第一大國(guó)。從世界各國(guó)能源消費(fèi)的總量來(lái)看，中國(guó)的能源消費(fèi)總量現(xiàn)在在全國(guó)范圍內(nèi)排第二。雖然美國(guó)的能源消費(fèi)總量全球第一，但是美國(guó)的人口是我國(guó)的五分之一，當(dāng)前正是中國(guó)實(shí)現(xiàn)全面小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)刻，要提高生活水平、發(fā)展經(jīng)濟(jì)、進(jìn)行現(xiàn)代化的建設(shè)，都缺少不了能源。電能作為能源系統(tǒng)的核心，在能源發(fā)展中的位置越來(lái)越凸顯，提高電能的利用效率，對(duì)于緩解中國(guó)當(dāng)前的能源問(wèn)題，保障能源的安全，以及對(duì)于節(jié)能減排都起著非常重要的作用。這些年來(lái)，中國(guó)的電能消費(fèi)量也在急劇的增加，全國(guó)多次出現(xiàn)電力告急的緊張形勢(shì)，多數(shù)情況下都采用拉閘限電等舉措來(lái)緩解緊張形勢(shì)。而節(jié)能減排，提高電能的利用效率是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展階段的最重要的舉措。學(xué)者們對(duì)此已經(jīng)給予了極大的關(guān)注，對(duì)我國(guó)的電能利用效率問(wèn)題進(jìn)行了一定的研究。王群偉，周德群，張柳婷運(yùn)用DEA方法，構(gòu)造了全要素電力消費(fèi)效率指標(biāo)，采用年度面板數(shù)據(jù)，樣本為我國(guó)26個(gè)省、自治區(qū)和直轄市(由于部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失,不包括天津、廣東、重慶、海南和西藏)，樣本區(qū)間為2001 - 2005年。楊燕通過(guò)運(yùn)用DEA方法，對(duì)30個(gè)省市多要素投入角度下的電力投入產(chǎn)出相對(duì)有效性進(jìn)行分析。閆麗瑩以2000-2008年我國(guó)29個(gè)省市自治區(qū)的統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用 DEA方法測(cè)度了電力能源的總技術(shù)效率。王喜平，郝哲，姜曄采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，基于2000—2008年中國(guó)29省的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分別測(cè)算了所有投入要素同時(shí)縮減的電力消費(fèi)綜合效率和固定非電力要素投入時(shí)，不同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)環(huán)境下純粹的電力消費(fèi)效率。Jin-Li Hu ，Shih-Chuan Wang采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）分析的方法，分析了1995-2002年期間，中國(guó)29個(gè)行政區(qū)域的能源效率。

雖然已經(jīng)有學(xué)者對(duì)全國(guó)的電能利用效率做過(guò)研究，但是隨著時(shí)間的推移，很多的實(shí)際情況已經(jīng)發(fā)生改變，研究用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也都有一定的變動(dòng)，而且大多數(shù)的研究都是小區(qū)域、市省的單獨(dú)區(qū)域研究，全國(guó)的電能消費(fèi)效率及其近年來(lái)的走勢(shì)如何？對(duì)該問(wèn)題的回答有助于了解該地區(qū)的電能消費(fèi)效率現(xiàn)狀并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以及時(shí)找到解決問(wèn)題的方案。本文用2011年最新國(guó)家、國(guó)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)的電能利用效率進(jìn)行研究，并為我國(guó)的電能利用效率提升，提出合理、可行的改進(jìn)建議和方案。

二、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA法）

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，簡(jiǎn)稱DEA）方法是由美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes等人，以相對(duì)效率概念為基礎(chǔ)，在1978年發(fā)展起來(lái)的一種新的績(jī)效評(píng)價(jià)方法。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法是以決策單元（（Decision Making Unit，簡(jiǎn)稱DMU）的投入、產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)作為變量，同時(shí)借助數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，將決策單元投影到DEA生產(chǎn)前沿面上，通過(guò)計(jì)算結(jié)果，比較有效性進(jìn)行綜合績(jī)效評(píng)價(jià)。這種方法的原理就是：通過(guò)對(duì)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)的綜合分析，得出每個(gè)決策單元的綜合相對(duì)效率數(shù)量指標(biāo)，確定各決策單元是否為DEA有效。利用DEA模型，假設(shè)有n個(gè)需要評(píng)價(jià)的對(duì)象（n個(gè)DMU），每個(gè)決策單元都有m種類型的投入量和s種類型的產(chǎn)出量，它們所對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量分別記為：V=(v1,v2,...,vm)T，U=(u1,u,...,us)T。在這n個(gè)決策單元中第j個(gè)單元的投入和產(chǎn)出量用向量分別記作：X=(x1j,x2j,...,xmj)T，Y=(y1j,y2j,...,ysj)T,j=1，2，…，n，其中：x1j為第j個(gè)決策單元對(duì)第i種類型輸入的投入總量，y1j為第j個(gè)決策單元對(duì)第r種類型輸出的產(chǎn)出總量，且x1j,y1j＞0；vi為第i種輸入指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，ur為第r種產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，且vi,ur≥0，即每個(gè)決策單元DMU投入和產(chǎn)出比的相對(duì)效率評(píng)價(jià)指數(shù)。使對(duì)每個(gè)j滿足hj≤1。

三、我國(guó)電力能源的比較與分析

本文采用全國(guó)2000年—20011的數(shù)據(jù)，中國(guó)全要素電力能源消費(fèi)效率比較了近12年的，全要素包括我國(guó)的GDP，電能消費(fèi)量，勞動(dòng)力，資本存量。在研究中，把電能消費(fèi)量、勞動(dòng)力、資本存量作為輸入指標(biāo)，而把GDP作為輸出指標(biāo)。采用DEA-Solver軟件CCR-I模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

從計(jì)算結(jié)果表1中可以看出，2000年至2011年12個(gè)年份中，2011年、2008年、2007年、2004年、2003年、2002年、2001年、2000年的θ*=1，∑λj=1，k=1，說(shuō)明了在這些年份達(dá)到了DEA相對(duì)有效狀態(tài)，在技術(shù)和規(guī)模上都是有效的。而2005年、2006年、2009年、2010年的θ*＜1，∑λj＜1，k＜1，說(shuō)明當(dāng)前的DUM不是有效的生產(chǎn)活動(dòng)，投入的各個(gè)分量還可以在保持產(chǎn)出不變的情況下，繼續(xù)的減少相應(yīng)的投入分量。

四、中外電能利用效率分析

本文選取了2009年，中國(guó)、日本、澳大利亞、加拿大、美國(guó)、巴西、印度、法國(guó)、德國(guó)、以色列、韓國(guó)、巴基斯坦、菲律賓、意大利、荷蘭、俄羅斯聯(lián)邦、泰國(guó)的17個(gè)國(guó)家的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行的對(duì)比。在這些選取了領(lǐng)土面積較大，國(guó)家發(fā)展程度較高的國(guó)家，同時(shí)選取了發(fā)展相對(duì)落后，但與中國(guó)人口、經(jīng)濟(jì)差距不算最大的印度，還選取了一些發(fā)達(dá)的小國(guó)家，輸入指標(biāo)為：各國(guó)2009年的電能消費(fèi)量、勞動(dòng)力、資本存量，輸出指標(biāo)為：各國(guó)2009年的GDP總量。由此來(lái)計(jì)算出，電能利用效率與國(guó)家發(fā)達(dá)程度、經(jīng)濟(jì)水平、領(lǐng)土及資源多少、人口密集程度的相關(guān)性。采用MaxDEA軟件CCR-I模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表2 中外17個(gè)國(guó)家全要素電能消費(fèi)效率的DEA對(duì)比分析

如表2所示，從總體來(lái)看，這17個(gè)被選作目標(biāo)的國(guó)家，多數(shù)國(guó)家的電能利用效率還是比較好的，即使沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)的1，但是已經(jīng)比較接近于1，只有中國(guó)、俄羅斯聯(lián)邦、泰國(guó)的電能利用效率比較的低，日本、美國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)、菲律賓、意大利、荷蘭達(dá)到了DEA相對(duì)有效狀態(tài)，就是全要素電能投入與GDP產(chǎn)出達(dá)到了相對(duì)優(yōu)的狀態(tài)。可以說(shuō)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)越合理的國(guó)家，電能利用的效率就相對(duì)越高。澳大利亞、加拿大、印度、以色列、巴基斯坦、泰國(guó)、俄羅斯聯(lián)邦的k＜1，說(shuō)明在DEA非有效的這一年，一方面這些國(guó)家處于技術(shù)無(wú)效的狀態(tài)，另一方面處于規(guī)模效益遞減的狀態(tài)，能源的再投入還是有一定的空間的，但是規(guī)模效益遞增主要是依靠電能的大量投入，而不是技術(shù)的再次提高，僅僅依靠電能的大量投入來(lái)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是不利于我們當(dāng)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及能源的合理利用。

五、結(jié)論

本文以電能消費(fèi)量、勞動(dòng)力、資本存量為輸入指標(biāo)，GDP為輸出指標(biāo)，分析了中國(guó)2000年至2011年，每年的全要素電能利用效率，其中8年達(dá)到了DEA有效，其余4年雖未達(dá)到DEA有效，但也非常的接近了，說(shuō)明我國(guó)在電能利用效率上比較的好，資源的優(yōu)化配置也起到了很好的作用。在把中國(guó)與世界16個(gè)國(guó)家的全要素電能利用效率的比較上看出，中國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距，需要不斷的去努力改進(jìn)和學(xué)習(xí)。

隨著中國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，資源的優(yōu)化配置，在電能利用上采用更加科學(xué)、合理的措施和政策，中國(guó)的電能利用效率將來(lái)會(huì)更加的高，這也為資源消耗巨大，資源又在不斷的枯竭的中國(guó)，有著重大的意義。

[1]王群偉,周德群,張柳婷．基于DEA方法的全要素電力消費(fèi)效率分析[J]．工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì), 2008, 27(3): 53-55．

[2]楊燕．全國(guó)電力利用效率比較及其影響因素分析[D]．[碩士學(xué)位論文]．北京:華北電力大學(xué),2008．

[3]閆麗瑩．全要素電力能源消費(fèi)效率及影響因素研究[D]．[碩士學(xué)位論文]．北京:華北電力大學(xué),2011．

[4]王喜平,郝哲,姜曄．中國(guó)不同地區(qū)電力能源消費(fèi)效率比較及分析[J]．電力需求側(cè)管理, 2011,13 (6): 10-15．

張宇，男，1990年2月生，漢族，本科學(xué)士，國(guó)企在職員工；研究方向：中國(guó)電能利用效率的提高探索。