基于超效率DEA模型的配电网效率评价

卜莉敏 叶伟 张兴 杜士平

摘要：电力体制改革背景下，制定优化的投资规划至关重要。本文从经济、技术、社会以及环境效益4个方面构建配电网建设产出评价指标体系，采用超效率DEA模型对8个供电企业的各部分产出效益进行计算，基于改进的层次分析法、熵权法和最小鉴别信息原理，求得综合效益。最后，以综合效益值高低为依据，对各供电企业投资效率进行排序，为改进配电网投资提供决策依据。

关键词：配电网;超效率DEA模型;效率评价;综合决策

国家相关部门为了加快我国配电网建设改造的步伐，先后印发了一些相关指导意见，组织动员和部署实施配电网建设改造行动。配电网建设力度逐步加大的同时，相应投入的资金也会越来越多。在电力体制改革背景下，科学评价配电网投入产出效率，对指导配电网建设、优化投资、提高企业发展效益具有重要意义。比较常见的效率分析法有参数法、随机前沿分析（SFA）、数据包络分析（DEA）法等。数据包络分析方法结构简单、所需指标少、无需考虑输入和输出要素的权重因素、具有很强的客观性，因此这种方法已逐渐成为测度生产效率的主流方法。目前，国内外学者运用DEA模型针对电力行业开展了大量综合效率评价的研究。但当前的研究对配电网的效率评价考虑的不全面，多集中在经济性、可靠性、供电质量等，与经济、社会发展的协调程度、对环境的影响等方面考虑较少。

本文建立了配电网建设产出评价指标体系，一级指标包括经济、技术、社会以及环境效益4个方面;给出一种基于层次分析法（AHP）和熵权法的组合权重计算方法。以2016年某市的8个区县供电公司投入产出数据为依据，采用超效率DEA模型对供电公司的各产出效益进行计算，计算各产出效益的组合权重和综合效益，并实现了各供电公司投资效率的排名，提出了未来配电网效率提高的具体方向。

一、数据包络分析法

数据包络分析是运筹学、管理科学和数理经济学交叉研究的一个新领域，它是一种以相对效率评价概念为基础、以凸分析和线性规划为工具的评价方法，可对同一类型的多输入、多输出复杂的DMU的相对有效性进行评定和排序。

（一）CCR模型

1978年Charnes、Cooper和Rhodes三人创立了DEA理论方法，他们创立的第一个DEA模型也被简称为CCR模型。

二、配电网建设投入产出指标

电网建设投入指标包含人、财、物三方面，产出指标包括经济效益、社会效益、技术效益、环境效益等方面，运用超效率DEA模型分别计算各类输出下的子效率，然后基于改进的层次分析法和熵权法计算经济效益、社会效益、技术效益、环境效益4类输出指标的综合权重，然后得到配电网建设综合效益和排名。

（一）投入指标

包括固定资产折旧费（11）、运行维护费（12）、项目投资费（13）、职工人数（14）、110kV以下变电总容量（15）、110kV以下线路总长度（16）。

（二）产出指标

配电网建设产出指标如图1所示。

经济效益（01）由售电量（011）、利润总额（012）2项指标组成;技术效益（02）由供电可靠率（021）、户均配变容量（022）、综合电压合格率（023）、最大供电的能力（024）4项指标组成;社会效益（03）由供电面积（031）、供区用户数（032）、电网最大负荷（033）、产电比（034）、地区经济促进率（035）、二三产业产值比重（036）、人均生活用电量（037）7项指标组成;环境效益（04）由1 10kV及以下综合线损率（041）、10kV及以下综合线损率（042）、分布式电源渗透率（043）3项指标组成。

三、基于主客观权重的组合权重计算

（一）基于改进层次分析法的主观权重计算

20世纪70年代，美国运筹学家T.L.Satty创立了层次分析法（AHP），这是一种将定性分析和定量分析结合在一起的多目标决策方法。但利用该方法在计算权重的时候还需要检验判断矩阵的一致性，在实际应用中如果判断矩阵不能通过一致性检验，则该中方法用起来比较困难。

相比层次分析法（AHP），标度构造法的计算量更小，比较简便、直观，实际使用中更方便。而且用该方法确定判断矩阵，不需要进行一致性检验。

四、算例分析

（一）投入产出指标数据

以某市8个区县供电公司配电网建设实际情况为例，收集各供电公司投入产出指标原始数据，见表1。

（二）电网投入产出子效率

采用Lingo软件分别计算电网投入产出的经济效益、技术效益、社会效益、环境效益，计算结果如表2所示。

从计算结果可知，各供电单位的社会效益均有效，1个供电单位技术效益无效，2个供电单位经济效益无效，3个供电单位环境效益无效。其中，DMUI经济效益较差，DMU3、DMU7、DMU8环境效益较差，需重点改进。

（三）权重计算

经计算，经济效益、技术效益、社会效益、环境效益的权重见表3。

（四）综合效益

综合效益计算结果及各供电单位排名见表4。

五、结语

本文从分析配电网建设产出效益出发，建立基于技术效益、经济效益、社会效益和环境效益一体化的产出指标体系，采用超效率DEA模型对供电企业的各产出效益进行计算，利用改进的层次分析法與熵权法计算得到的主客观权重，求得各部分效益的综合权重，并以效率值高低为依据，对供电企业投资效率进行排序，提出了未来配电网效率提高的具体方向，为改进配电网投资提供了决策依据。