基于超效率DEA模型的配電網(wǎng)效率評(píng)價(jià)

卜莉敏 葉偉 張興 杜士平

摘要：電力體制改革背景下，制定優(yōu)化的投資規(guī)劃至關(guān)重要。本文從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)以及環(huán)境效益4個(gè)方面構(gòu)建配電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用超效率DEA模型對(duì)8個(gè)供電企業(yè)的各部分產(chǎn)出效益進(jìn)行計(jì)算，基于改進(jìn)的層次分析法、熵權(quán)法和最小鑒別信息原理，求得綜合效益。最后，以綜合效益值高低為依據(jù)，對(duì)各供電企業(yè)投資效率進(jìn)行排序，為改進(jìn)配電網(wǎng)投資提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);超效率DEA模型;效率評(píng)價(jià);綜合決策

國(guó)家相關(guān)部門(mén)為了加快我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)改造的步伐，先后印發(fā)了一些相關(guān)指導(dǎo)意見(jiàn)，組織動(dòng)員和部署實(shí)施配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)。配電網(wǎng)建設(shè)力度逐步加大的同時(shí)，相應(yīng)投入的資金也會(huì)越來(lái)越多。在電力體制改革背景下，科學(xué)評(píng)價(jià)配電網(wǎng)投入產(chǎn)出效率，對(duì)指導(dǎo)配電網(wǎng)建設(shè)、優(yōu)化投資、提高企業(yè)發(fā)展效益具有重要意義。比較常見(jiàn)的效率分析法有參數(shù)法、隨機(jī)前沿分析（SFA）、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）法等。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需指標(biāo)少、無(wú)需考慮輸入和輸出要素的權(quán)重因素、具有很強(qiáng)的客觀性，因此這種方法已逐漸成為測(cè)度生產(chǎn)效率的主流方法。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用DEA模型針對(duì)電力行業(yè)開(kāi)展了大量綜合效率評(píng)價(jià)的研究。但當(dāng)前的研究對(duì)配電網(wǎng)的效率評(píng)價(jià)考慮的不全面，多集中在經(jīng)濟(jì)性、可靠性、供電質(zhì)量等，與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的協(xié)調(diào)程度、對(duì)環(huán)境的影響等方面考慮較少。

本文建立了配電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，一級(jí)指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)以及環(huán)境效益4個(gè)方面;給出一種基于層次分析法（AHP）和熵權(quán)法的組合權(quán)重計(jì)算方法。以2016年某市的8個(gè)區(qū)縣供電公司投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用超效率DEA模型對(duì)供電公司的各產(chǎn)出效益進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算各產(chǎn)出效益的組合權(quán)重和綜合效益，并實(shí)現(xiàn)了各供電公司投資效率的排名，提出了未來(lái)配電網(wǎng)效率提高的具體方向。

一、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析是運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)和數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)交叉研究的一個(gè)新領(lǐng)域，它是一種以相對(duì)效率評(píng)價(jià)概念為基礎(chǔ)、以凸分析和線性規(guī)劃為工具的評(píng)價(jià)方法，可對(duì)同一類型的多輸入、多輸出復(fù)雜的DMU的相對(duì)有效性進(jìn)行評(píng)定和排序。

（一）CCR模型

1978年Charnes、Cooper和Rhodes三人創(chuàng)立了DEA理論方法，他們創(chuàng)立的第一個(gè)DEA模型也被簡(jiǎn)稱為CCR模型。

二、配電網(wǎng)建設(shè)投入產(chǎn)出指標(biāo)

電網(wǎng)建設(shè)投入指標(biāo)包含人、財(cái)、物三方面，產(chǎn)出指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、技術(shù)效益、環(huán)境效益等方面，運(yùn)用超效率DEA模型分別計(jì)算各類輸出下的子效率，然后基于改進(jìn)的層次分析法和熵權(quán)法計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、技術(shù)效益、環(huán)境效益4類輸出指標(biāo)的綜合權(quán)重，然后得到配電網(wǎng)建設(shè)綜合效益和排名。

（一）投入指標(biāo)

包括固定資產(chǎn)折舊費(fèi)（11）、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)（12）、項(xiàng)目投資費(fèi)（13）、職工人數(shù)（14）、110kV以下變電總?cè)萘浚?5）、110kV以下線路總長(zhǎng)度（16）。

（二）產(chǎn)出指標(biāo)

配電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)出指標(biāo)如圖1所示。

經(jīng)濟(jì)效益（01）由售電量（011）、利潤(rùn)總額（012）2項(xiàng)指標(biāo)組成;技術(shù)效益（02）由供電可靠率（021）、戶均配變?nèi)萘浚?22）、綜合電壓合格率（023）、最大供電的能力（024）4項(xiàng)指標(biāo)組成;社會(huì)效益（03）由供電面積（031）、供區(qū)用戶數(shù)（032）、電網(wǎng)最大負(fù)荷（033）、產(chǎn)電比（034）、地區(qū)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)率（035）、二三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重（036）、人均生活用電量（037）7項(xiàng)指標(biāo)組成;環(huán)境效益（04）由1 10kV及以下綜合線損率（041）、10kV及以下綜合線損率（042）、分布式電源滲透率（043）3項(xiàng)指標(biāo)組成。

三、基于主客觀權(quán)重的組合權(quán)重計(jì)算

（一）基于改進(jìn)層次分析法的主觀權(quán)重計(jì)算

20世紀(jì)70年代，美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Satty創(chuàng)立了層次分析法（AHP），這是一種將定性分析和定量分析結(jié)合在一起的多目標(biāo)決策方法。但利用該方法在計(jì)算權(quán)重的時(shí)候還需要檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，在實(shí)際應(yīng)用中如果判斷矩陣不能通過(guò)一致性檢驗(yàn)，則該中方法用起來(lái)比較困難。

相比層次分析法（AHP），標(biāo)度構(gòu)造法的計(jì)算量更小，比較簡(jiǎn)便、直觀，實(shí)際使用中更方便。而且用該方法確定判斷矩陣，不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

四、算例分析

（一）投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)

以某市8個(gè)區(qū)縣供電公司配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際情況為例，收集各供電公司投入產(chǎn)出指標(biāo)原始數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

（二）電網(wǎng)投入產(chǎn)出子效率

采用Lingo軟件分別計(jì)算電網(wǎng)投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

從計(jì)算結(jié)果可知，各供電單位的社會(huì)效益均有效，1個(gè)供電單位技術(shù)效益無(wú)效，2個(gè)供電單位經(jīng)濟(jì)效益無(wú)效，3個(gè)供電單位環(huán)境效益無(wú)效。其中，DMUI經(jīng)濟(jì)效益較差，DMU3、DMU7、DMU8環(huán)境效益較差，需重點(diǎn)改進(jìn)。

（三）權(quán)重計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的權(quán)重見(jiàn)表3。

（四）綜合效益

綜合效益計(jì)算結(jié)果及各供電單位排名見(jiàn)表4。

五、結(jié)語(yǔ)

本文從分析配電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)出效益出發(fā)，建立基于技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益一體化的產(chǎn)出指標(biāo)體系，采用超效率DEA模型對(duì)供電企業(yè)的各產(chǎn)出效益進(jìn)行計(jì)算，利用改進(jìn)的層次分析法與熵權(quán)法計(jì)算得到的主客觀權(quán)重，求得各部分效益的綜合權(quán)重，并以效率值高低為依據(jù)，對(duì)供電企業(yè)投資效率進(jìn)行排序，提出了未來(lái)配電網(wǎng)效率提高的具體方向，為改進(jìn)配電網(wǎng)投資提供了決策依據(jù)。