数据包络分析模型理论改进及其在能源经济中的应用研究

发布时间：2020-08-12 14:31

【摘要】：随着经济发展与自然环境之间的关系逐渐被人们所关注,环境经济和能源经济这几年得到了飞速的发展。在能源经济的研究过程中,能源效率问题是个重要的分支。为了更有效的利用能源,增大产出投入比,选择更为有效率的能源消费方式,一方面有利于国家的能源安全,另一方面符合国家节能减排的方针战略,对构建环境和谐型社会有着重要的推动作用。对于能源经济问题,数据包络分析模型(DEA)有着非常良好的应用前景。然而,我们在应用DEA去研究能源经济问题的时候,发现传统的DEA模型在应用中往往会存在各种各样的问题。针对传统数据包络分析模型的生产前沿面构造方法较为复杂这一问题,我们提出了一个新的构建DEA生产前沿面的算法,称为旋转法。我们阐述了旋转算法的含义,并分别从二维和高维角度对传统的四类DEA模型的生产前沿面进行构建,同时对算法的理论依据进行了证明。最后通过实际算例证明,相比起传统的方法,比如极点极方向法、Graham扫描法等,旋转法非常简单而且实用价值很广。针对传统数据包络分析模型无法解决决策单元中含有负值的问题,我们指出加法类模型由于具有平移不变性,可以被用来作为解决负值问题的基础。接着我们对比了传统的加法类模型的优劣,并在此基础上提出了广义加法模型和超效率广义加法模型。广义加法模型的优势有两个：一方面,它继承了以往加法类模型的所有性质,另一方面,它也可以衍生出很多新的并且有用的加法类模型。最后,我们提供了两个算例来验证广义加法模型的应用能力。针对传统数据包络分析模型无法解决不确定性数据的问题,我们在机会约束数据包络分析模型的基础上,对其进行改进,提出了鲁棒数据包络分析模型。该模型的优点有两个：第一是该模型是基于椭圆不确定集基础上的,因此椭圆集的很多优点可以被利用起来；第二是该模型是可以容易被计算的。接着,我们应用了一个传统的算例—供应商评价算例来说明鲁棒数据包络分析模型的优势。随后,我们应用基于松弛变量的动态网络数据包络分析模型(DNSBM)来对我国31家省级电网公司的2010-2012年的效率进行研究分析。研究结果表明：首先,宏观经济形势影响输配分离的政策；其次,地区经济发展水平对于我国省级电网公司的效率有很大的影响；最后,输配分离之后各省级电网公司应该将其工作重心放到配电部门上来。最后,我们对于近年来DEA领域中一个争议较大的问题—整数DEA问题(IDEA)进行深入的研究。首先,我们对Kuosmanen和Kazemi Matin提出的IDEA公理进行详细的分析,指出他们提出的求解IDEA问题的模型(KKM)的不足,并对其进行改进,提出了修正KKM模型(RKKM)。RKKM模型无论是在理论上还是在应用上都比原始的KKM模型要优越。随后,我们从理论上对比了RKKM模型与Lozano和Villa提出的LVM模型的性质,并发现当产出的目标值为整数时,LVM模型的最优值不会优于RKKM模型的最优值,当产出的目标值为实数时,LVM模型的最优值与RKKM模型的最优值是相同的。我们指出LVM, KKM和RKKM可能会丢失最优点并且会高估效率值,因此我们提出基于径向距离的模型(RDI)用以去寻找丢失的最优点并得到一个更合适的效率值。同时,我们对比了RDI模型和RKKM模型的性质,并发现RDI模型的最优解不会优于RKKM模型的最优解。再次,基于RDI模型和RKKM模型的优势,我们提出了“三步法”来解决IDEA问题,目前来看,“三步法"是解决IDEA问题最成熟的一种方法。最后,我们引用了Kuosmanen和Kazemi Matin的著名的评价伊朗42所高校效率的例子来对比上述各模型的应用情况,并说明“三步法”的应用优势。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F426.61;F224
【图文】：

函数曲线,等产量曲线,机器,数据包络分析

b\0．ｋＪ逡逑Ｃａｐｉｔａｌ逦０逦０．５逦１逦！．Ｓ逦２逦２．５逦３逦３￡逦４逦４．５逦５逡逑ＵｂＣＦ逡逑图２－３柯布道格拉斯生产函数图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｏｂｂ－Ｄｏｕｇｌａｓ逡逑图２－３邋（ａ）绘制的是柯布道格拉斯生产函数图，函数方程选择的是逡逑９＝０．公＇，图２－３邋（ｂ）是当０＝３０时，Ｋ与Ｌ的相关关系图。图２－３化）红逡逑色的曲线描述的等产量曲线，所谓等产量曲线是指在技术水平不变的条件下，生逡逑产同一产量的两种生产要素投入量的所有不同的组合的轨迹。正是基于送个原因，逡逑ＤＥＡ中不同权重问题才可解决。逡逑从前述分析可见，数据包络分析中生产前沿面始终和微观经济学理论中的生逡逑产函数曲线（面）是一致的。因此，当我们评价一组决策单元的时候，比如这里逡逑有１０家加工厂，其中两家使用的是美国进口的机器，其余８家使用的是国产的逡逑机器，很显然，在管理水平不考虑的情况下，从技术上说，使用美国进口机器的逡逑２家公司都是巧对有效的

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图７－２邋ＫＫＭ模型寻求最优点示意图（双投入一单产出算例）逡逑Ｆｉｇ．邋７－２邋Ｗａｙ邋ｏｆ邋Ｓｅｅｋｉｎｇ邋Ｏｐｔｉｍａｌ邋Ｐｏｉｎｔｓ邋ｏｆ邋ＫＫＭ逡逑图７－２和图７－３显示的都是这个例子。图中红色的分段折线代表着规模报酬逡逑不变（Ｃ艮Ｓ）情形下的ＤＥＡ生产前沿面，它是由ＤＭＵ邋Ａ和ＤＭＵ邋Ｂ组成。我逡逑们来说明ＫＫＭ模型是如何寻找最优点的。第一步，我们需要得到一姐准最优点逡逑集合，用Ｓ１来表示。图７－２中，假设被评价单元是ＤＭＵ邋Ｃ，则ＭＢＣＮ区域内逡逑所有的整数点都是准最优点。第二步，我们将第一步中得到的所有的准最优点都逡逑投影到径向射线上（即图７－２中的黑色虚线），选择其投影点距离原点最近的点，逡逑将这些点的集合记为Ｓ２。在图２中，Ｓ２由Ｂ点和Ｂ’点沮成。第Ｈ步，我们在集逡逑合Ｓ２中寻找到生产前沿面和径向射线的／，范数最大的点作为我们最终选定的逡逑点。在图７－２中

【参考文献】