基于DEA的我国区域能源消费可持续发展能力研究.doc

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1、 摘 要能源是人类赖以生存、经济发展和社会进步的重要基础资源，是关系到国家经济命脉和国家安全的重要战略物资，是社会经济可持续发展的重要基础，在现代化建设中具有举足轻重的地位。但我国现阶段的能源消费现状在一定意义上是不可持续的，主要表现在两方面。一是能源储量不是无限的，二是在能源消费的过程中对环境的污染导致了能源消费对整个社会不是可持续的。对此，本文主要研究了两个问题。一是根据可持续发展的理论，把资源、环境、经济、人口四个子系统全面考虑，得出能源消费可持续发展的指标体系。二是以我国30个省市为例，通过DEA中的CCR、BCC、SBM和Super-SBM模型以及Window Analysis分析方

2、法，从横向纵向分析各省市的技术效率、纯技术效率和规模效率。根据前面分析的结果，最后本文针对能源消费可持续发展提出结论和建议。关键词：区域能源消费，可持续发展，SBM，Window analysisABSTRACTEnergy is important basic natural resource of human existence, economic development, and society process. Its important strategic material, which is related to economic lifeline and safety of a

3、country. It is also the important basis of sustainable development of society economy. It plays an important role in the structure of modernization. However, at the stage of Chinas energy consumption, in a sense, which is unsustainable, mainly in two aspects. Firstly, energy reserves are not unlimit

4、ed. Secondly, in the process of energy consumption, which pollutes the environmental has led to energy consumption is not sustainable to the whole community.This paper mainly researches energy sustainable development from two aspects. Firstly, combing the theory of sustainable development and resour

5、ces, environment, economy, population, this paper has put forward energy consumption indicators of sustainable development. Secondly, taking Chinas 30 provinces and cities for example, utilizing the model of DEA, such as CCR, BCC, SBM Super-SBM and the Window Analysis, to analysis the technical effi

6、ciency, pure technical efficiency and scale efficiency of the various provinces and cities from longitudinal and horizontal. At last, according to the analysis outcome some conclusions and suggestions have been proposed.Yang Hongsong (Technology Economics and Management)Directed by associate profess

7、or Shi Yingling KEY WORDS: regional energy consumption，sustainable development，SBM，Window analysisII目 录中文摘要英文摘要第一章 绪论11.1 研究背景、目的和意义11.1.1 研究背景11.1.2 目的和意义21.2 国内外研究综述21.2.1 可持续发展的提出21.2.2 可持续发展的研究31.2.3 能源可持续发展的研究41.3 本文的主要内容和创新之处51.3.1 本文的基本思路与主要内容51.3.2 创新之处6第二章 能源可持续发展评价模型72.1 DEA方法与模型简介72.2 DEA

8、基本模型72.2.1 CCR模型72.2.2 BCC模型102.2.3 SBM模型102.2.4 Super-SBM模型112.2.5 Window Analysis 分析方法112.3 投影定理122.4 DEA模型特点13第三章 实证研究143.1 我国能源现状与存在的问题143.2 投入产出指标的选取173.2.1 指标选取依据173.2.2 指标间相关性分析183.2.3 输入输出指标的确定203.2.4 数据解释203.3 应用CCR和BCC模型对单元格效率进行测算213.4 SBM模型下单元格的效率分析233.4.1 SBM模型下的单元格效率值测算233.4.2 DEA无效决策单元

9、的目标改进243.4.3 效率值为1的决策单元的排序比较263.5 几种模型效率值的比较验证293.6 视窗技术下的不同区域的效率评价313.6.1 东部各省市之间效率评价323.6.2 中部各省市之间效率评价343.6.3 西部各省市之间效率评价36第四章 研究结论与展望384.1 结论与建议384.1.1 研究结论384.1.2 实施建议394.2 研究不足与展望39参考文献41致 谢44附 录45在学期间发表的学术论文和参加科研情况521 发表的学术论文522 参加的科研项目52 第一章 绪论1.1 研究背景、目的和意义1.1.1 研究背景可持续发展，是指满足当前需要而又不影响子孙后代满

10、足其需要能力的发展。可持续发展的核心思想是，健康的经济发展应建立在生态可持续能力、社会公正和人民积极参与自身决策的基础上。它所追求的目标是：既要使人类的各种需要得到满足，个人得到充分发展；又要保护资源和生态环境，不对后代人的生存和发展构成威胁1；它特别关注的是各种经济活动的生态合理性，强调对资源、环境有利的经济活动应给予鼓励，反之则应予摒弃。人类经济社会随着20世纪的空前发展而发生重大变化，然而其发展付出的代价却是十分沉重的。长期以来人们对自然资源的过渡开发、消耗以及大量排放污染物，导致了全球性的资源短缺、环境污染和破坏。此外，人口爆炸性增长，贫困与人类自身的发展依然是许多国家尚待解决的问题。

11、20世纪80年代可持续发展作为新的发展观被适时的提出，它是应时代的变迁、社会经济发展的需要而产生的。党的十六大提出科学发展观，这是由于作为一个发展中国家，尽管经济社会取得了长足的进步，但中国也不可避免地面临发展上的问题。人口众多带来的压力、自然资源的稀缺和低利用率，生态环境的恶化、城镇化的推进、区域发展不协调都将阻碍中国的发展，中国面临的发展问题部分归纳如下：一是长期以经济增长为中心，忽略了社会和环境的协调发展。长期以来的政策导向以经济增长、GDP增长作为政绩考核的唯一指标，导致社会、环境没有同步协调发展，忽视环境保护、肆意排放污染物等造成了环境超负荷，从而不利于我国未来长期能源可持续发展。二

12、是能源资源压力形势严峻。我国长期以来粗放型、高能耗的经济增长方式，导致了快速的经济增长是以不可再生资源的高投入和严重浪费为代价的，经济快速增长对不可再生资源的消费具有强烈的拉动作用，而不可再生资源的稀缺性对我国经济的长期发展也提出了巨大的挑战。三是人口增长压力与能源利用的代际、代内公平矛盾。我国人口基数大，GDP和资源总量虽然名列世界前茅，但人均GDP和人均资源拥有量却远远低于世界平均水平。人口的巨大压力也加剧了人类与自然界的矛盾，对社会经济的持续发展和人类自身的生存构成了新的障碍。综上，中国在发展过程中面临着以下几个矛盾：经济发展与能源稀缺之间的矛盾；经济发展、社会发展与环境资源协调的矛盾；

13、人口增长压力与资源代际、代内公平之间存在的矛盾。因此，中国面临着可持续发展的巨大压力，这些矛盾都指向同一个发展战略可持续发展战略，其中，能源是可持续战略的重要组成部分，实现能源可持续发展已成为我国的一个重要战略。1.1.2 目的和意义可持续发展研究有利于人们对经济、环境和社会之间相互关系加深认识，从而改进经济增长方式，提高民众保护资源和环境的自觉意识。可持续发展关心的首要问题是代际公平问题，而代际公平正是由于自然资源的稀缺性引起的2，因此，自然资源成为可持续发展所关心的核心问题，资源供给不足与人口、经济增长对资源需求增长的矛盾是可持续发展的主要矛盾。本文研究能源资源利用与可持续发展评价，并对我

14、国不同省份的能源利用与可持续发展的能力进行比较分析，这一课题具有十分重要的意义。一是有利于推动能源可持续发展。本文通过研究能源利用情况对我国可持续发展进行评价，有利于改变现有的发展模式，矫正企业的生产模式、人们的生活方式和消费观念，促进我国经济、社会和环境全面协调可持续发展。二是有利于能源的可持续利用。能源的可持续利用是指在维护地球生态系统基础上，能源开发利用合理化，用以保证能源安全、持续供给，满足可持续发展的需要。可持续发展不仅对能源消费的促进发展的作用提出要求，而且对能源消费的利用效率和利用方式、利用技术提出了要求，并且对环境的负面影响也提出了要求，因此能源的可持续利用研究具有十分重要的意

15、义。1.2 国内外研究综述1.2.1 可持续发展的提出18世纪工业革命的发展，使得人类对资源和生态环境的耗损及破坏超过了自然环境的承载力和环境容量，直至十九世纪五六十年代，人们才开始意识到这种工业化的发展速度和以经济增长为单一目标的生产方式已大大增加了资源和生态环境的压力。1972年6月联合国大会通过的人类环境宣言，促进了可持续发展观的形成；1980年世界自然保护大纲再次明确地提出了可持续发展的思想，强调应将环境保护与人类发展相结合、走资源环境保护与社会经济发展相协调的可持续发展之路3。1987年，“可持续发展（Sustainable development）”概念第一次正式获得使用。1989

16、年联合国环境署发表了关于“可持续发展”的声明，明确指出“可持续发展系指满足当代人的需要而又不削弱子孙后代满足其需要的能力的发展”。此后，“可持续发展”理念得到理论与实践的切实关注与实行。社会学、经济学、生态学、地理学等不同学科、不同领域的学者从不同角度对“可持续发展”进行解读。国外几种具有代表性的可持续发展观：可持续发展的生态观、社会观、经济观、技术观。我国的可持续发展理论的研究和运用时间不久，起步较晚，在1992年里约日内卢世界环发大会通过的21世纪议程后，中国才组织编制了中国21世纪议程4，旨在寻求实现人口、经济、社会、环境和资源协调发展的可持续之路。可持续发展包括经济持续、社会持续和生态

17、环境持续，三者相互影响、相互制约。可持续发展鼓励经济增长、消除贫困和增强综合国力和竞争力，同时也要求保护自然、保护环境、加强对资源的合理利用，将发展与资源环境的承载力相协调统一，改善社会发展环境、提高社会效益，从而实现经济增长、生态环境良好和社会和谐的新局面。从系统论的角度看，可持续发展的特点体现在发展、协调和持续三方面。1.2.2 可持续发展的研究目前国内外对可持续发展研究正在不断的进行中，研究理论和研究方法也不断的改进。（1）国外的可持续发展研究分为两个阶段，一是可持续发展概念和理论探讨阶段（1987-1992），二是可持续发展开始战略实施的阶段（1992-目前），这一阶段，可持续发展研究

18、的重心转向国家可持续发展战略和行动计划及优先项目的研究，更加注重可持续发展实践的研究。在可持续发展战略实践中，欧盟通过了第五个环境规划，又称“环境与可持续发展新战略”。该战略以可持续发展为指导思想，以推进欧洲联盟经济发展模式的转换为最终目标。美国提出了可持续发展的4个主题：生态效率（Eco-Efficiency）经济进步（Economic Progress）公平（Fairness）选择（Option）5。日本政府制定了日本21世纪议程行动计划，旨在通过可持续发展的途径，逐步实现全球环境保护目标，并声称将为解决全球环境问题发挥主导作用。巴西视社会经济稳定发展与自然供需平衡为可持续发展的基石，其可

19、持续发展的主要内容包括：消除贫困，合理利用能源，建立新的交通体系，建立生态平衡经济发展区，发展农业多品种种植和食品多样化，开发多样化生物产品，强化可持续发展能力建设。在可持续发展评价指标体系的建立上，国际上比较有影响的指标体系大致有：经济福利指标（ISEW）、ABC指标模型、人类发展指标（HDI）、持续收入(SI)、可持续发展的核心指标集、持续性指标等6。（2）我国的可持续发展研究，紧跟世界研究的步伐，在理论研究的同时，更重视可持续发展战略及其实施的研究，在理论研究和战略实施方面均作了大量的工作。在可持续发展概念提出前后，国内学者在环境承载力、环境经济协调度研究方面取得了可喜的成果7（陈国阶，

20、1990；叶文虎等，1992；王红瑞等，1993；冯玉广等，1996；吴跃明等，1996）。随后补充强调了可持续发展的空间公平性和系统性（牛文元，1994；曹利军，1998），是对可持续发展定义的进一步完善。1993年后对区域可持续发展的理论及评价方法和指标体现的研究相对活跃，成为国内的又一特色。在指标体系方面，主要有对指标设置原则、指标体系结构、指标筛选方法等方面的研究（赵景柱，1991；张志强1994；龚建华，1995；1998；1998；1998）。此外，在城市可持续发展理论与对策（王如松，1993；海热提涂尔逊，1998）、可持续发展研究的方法论（叶小叶，1993）、建设资源节约型农业

21、和资源节约型社会经济体系（王勤学，1993；陆大道，1993）等方面都进行了有益的探索。1.2.3 能源可持续发展的研究国内外很多研究机构和学者从经济角度对能源利用和环境可持续发展的理论进行了研究，例如Jorgenson的能源、环境和经济增长学说用现代经济学一般均衡模型来解释说明美国经济增长的趋势和相应的能源及环境政策的动态机制，并应用模型来分析环保条例对美国经济增长的影响和税收政策对美国二氧化碳排放的控制效果；英国的曼彻斯特大学开展了过渡经济条件下，自由市场经济政策对环境的冲击，尤其是对发展中国家经济政策与环境评估政策之间的关系进行了深入研究8。现在的研究主要是从环保的角度看待能源资源对经济

22、的约束，再从以经济手段制约能源资源粗放使用以达到环境保护之目的开展研究。我国能源可持续发展研究起步比较晚，分析方法主要采用层次分析法9、专家咨询法10、因子分析方法11、Delphi法(德尔菲法)12，各种关于能源可持续发展的研究除了研究方法的不同外，主要集中在评价指标的选取。我国关于能源可持续发展评价指标模型的研究致可分为2个方面：（1）对国际上具有代表性的指标体系进行介绍，并据此提出相关建议。陈丽萍13综述了国内外能源可持续发展研究，提出定量研究过程中的单指标化、指标分析仅限于单指标的时间序列分析预测等问题，简要介绍了世界主要国家的指标体系，周伏秋14从建立目的、框架结构等角度总结了国际能

23、源可持续发展指标体系的特点，认为我国建立相关指标时需要考虑目的性、良好的引导性、系统性、定量与定性相结合以及可操作性的问题。何斯征15详细介绍了EISD指标体系及其在巴西的应用，展望了EISD指标在我国的应用前景。（2）一部分学者开始尝试建立与能源可持续发展相关的指标体系与评价模型。史丹16采用单要素生产效率的计算方法分析了我国各地区的能源效率和节能潜力，得出要使资源流向高效率地区、制定节能政策要因地制宜的结论。何斯征等17利用EISD指标体系，建立浙江省可持续发展能源指标体系，并选取重点指标对浙江社会、经济和环境领域可持续发展的能源问题进行了以时间序列为基础的单指标分析与预测。刘征福从机制、

24、技术、管理、结构、素质5个方面选取37项指标建立指标体系，初步研究了能源利用效率评价指标体系。另一部分学者和研究人员选择矿产等单一资源作为研究对象建立相关的评价指标体系。可见，我国能源可持续发展评价定量方法的研究方兴未艾，大多还处于介绍国外经验的层面上，真正实施建模和评价的研究较少。即便是已建立的模型，正如陈丽萍所说，还只是停留在单指标的时间序列建模本身，缺乏全面应用和实证分析。因此,能源可持续发展水平评价模型的研究还有一定的上升空间。1.3 本文的主要内容和创新之处1.3.1 本文的基本思路与主要内容目前，能源已经成为制约一个国家经济发展的重要因素，作为一个人口众多，人均能源有限的国家，实施

25、能源可持续发展尤为重要。第一部分：本文的研究背景与研究目的、意义；能源可持续发展的理论基础，包括可持续发展理论的提出及内涵；本文的研究内容、创新之处、研究方法和技术路线。第二部分：阐述了DEA的CCR、BCC、SBM、Super-SBM和Window Analysis模型的原理及适用条件，并重点整理本文所用评价模型的原理和步骤。第三部分：我国能源可持续发展能力评价的实证分析。首先运用统计学的相关方法对我国当前的能源方面的投入消耗因素与能源的产出进行相关分析，然后确定输入因素和输出因素；其次，借助DEA的CCR、BCC、SBM、Super-SBM和Window Analysis模型进行区域能源消

26、费可持续发展能力评价，并对计算结果进行相对有效性评价分析；继而对无效单元进行基于投影定理的改进分析。第四部分：能源消费可持续发展能力评价的优化措施和策略研究。在第三部分投影分析结果的基础上，进一步探讨可持续发展能力建设需要努力的方向、目标和差距，提出推进能源综合发展的可持续对策。1.3.2 创新之处虽然，DEA的方法早在1975年就被Charnes，Cooper，Rhodes提出，并随后应用于教育，金融，公共部门等多个领域的经营评价中，而本文的创新之处有以下几点：（1）范围的选择。本文选取了我国不同省市的能源消费可持续发展能力为研究对象，处于宏观分析层面，符合能源消费可持续发展的要求。而己有的

27、关于能源可持续发展评价的文献资料中，主要是利用数据包络曲线对发电电力企业的运行效率进行评价1819，其中的数据是容易得到的企业年度报告数据，处于微观层面。 （2）综合使用多种评价方法。如使用因素相关性方法选取评价指标；利用DEA中CCR模型来求得DMU的技术效率；然后通过BCC将DMU的技术效率分解为纯技术效率和规模效率。利用改进了的DEA模型SBM对2007年度全国30个省市的效率值进行测算，然后再通过Super-SBM模型解决多个有效单元格效率值为1的排序问题；最后利用窗口分析技术（Window Analysis）对我国不同的大区域（东部、中部、西部）的2001-2007年度的数据进行测算

28、，从而从纵向揭示出各省市的效率发展趋势。并在此基础上剖析影响生产效率、技术效率、技术进步的因素，探讨增强我国能源可持续发展利用效率及技术进步的途径。（3）能源可持续发展指标的选取。国际原子能机构组织构建的可持续发展能源指标体系（EISD）涉及社会、经济和环境三大领域，包括30个核心指标，本文在综合该指标体系的基础上选出了十几项指标，然后再根据因素相关性分析法确定了本文的最终数据指标，避免了已有相关文献在建立能源评价指标时的随意性和不完全性。第二章 能源可持续发展评价模型2.1 DEA方法与模型简介数据包络分析(即DEA)是由著名的运筹学家A.Charnes，W.W.Cooper等人以相对效率概

29、念为基础发展起来的一种崭新的效率评价方法。具体来说，DEA是使用数学规划模型比较决策单元之间的相对效率，对决策单元做出评价。一个决策单元(Decision Making Unit，简记DMU)在某种程度上是一种约定，它可以是学校、医院、法院、空军基地20，也可以是银行或企业21。确定DMU的主导原则是：就其“耗费的资源”和“生产的产品”来说，每个DMU都可以看作是相同的实体，即在某一视角下，各DMU具有相同的输入和输出。通过输入和输出数据的综合分析，DEA可以得出每个DMU综合效率的数量指标。据此将各DMU定级排队，确定有效的(即相对效率高的)DMU，并指出DMU非有效的原因和程度，给主管部门

30、提供管理信息。DEA还能判断各DMU的投入规模是否适当，并给出各DMU调整投入规模的正确方向和程度：应扩大还是缩小，改变多少最佳。2.2 DEA基本模型自1978年，由美国学者A.Charnes和W.W.Cooper等人给出第一个DEA模型CCR模型以后，这种通过构建生产前沿面来评价决策单元(DMU)相对效率的方法受到了广泛的关注，并且获得了快速的发展，先后出现了许多基本模型，如计算纯技术效率的BCC模型(Banker-Charnes-Cooper 1954)2223，有锥比率限制的模型(Charnes，Cooper，魏权龄1989)，以及基于松弛变量的SBM模型(Tone2001)等等。本文

31、主要涉及到CCR、BCC、SBM、Super-SBM、Window Analysis五个模型，下面将对其详细介绍。2.2.1 CCR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（）都有m种输入和s种输出（图2-1），相应的向量分别为：， (j=1,n)；权系数V、U分别为：，且设定， ，r=1,2,s，j=1,2,n，(i=1,2,m)。x11 x12 x1j x1n xm1 xm2 xmj xmny11 y12 y1j y1n ys1 ys2 ysj ysn 1 u1s usv1 1 vm m DMU1 DMU2 DMUj DMUn图2-1 CCR模型示意图对于第j个决策单元

32、有相应的效率评价指数：在这里，总可以适当地选取权系数v及u,使其满足，；现在，对第个决策单元进行相对效率评价，为此，以第个决策单元的效率指数为目标，以所有的决策单元的效率指数为约束，构成了评价的最优化模型CCR， 公式（2-1）其中，分别为m种输入和s种输出的权系数，利用1962年Charnes和Cooper对于分式规划的Charnes-Cooper变换 公式（2-2）公式（2-1）是一个分式规划，利用Charnes-Cooper变换可将它化为下式一个等价的线性规划问题，可将分式形式的模型（CCR）化为等价的线性规划： 公式（2-3）定义1若式（2-3）的最优目标值，称为弱DEA有效（称为效率

33、指数）。定义2若式（2-3）存在最优解满足，则称为DEA有效。为利用式（2-3）的对偶规划来判断决策单元的有效性，A.Charnes和W.W.Cooper引入了非阿基米德无穷小，令为非阿基米德无穷小量，是一个小于任何正数、且大于零的数，则考虑带有非阿基米德无穷小的DEA模型为： 公式（2-4）其对偶规划为： 公式（2-5）式中，和分别是松弛变量和剩余变量，分别为m和s维列向量。上式中、分别为决策单元的投入和产出要素集，表示通过现行组合构造一个有效的时，第j个决策单元的组合比例。表示离有效前沿面的径向优化量或“距离”24。具体在本文中表示能源的可持续发展合理程度，越趋于1代表发展的越合理。与为松

34、弛变量，非零的与使无效沿水平或垂直方向延伸达到有效前沿面。当计算出且=0时称为DEA有效；当且0或0时，称为弱DEA有效；当时称为DEA无效。2.2.2 BCC模型BCC模型是建立在生产可能集T满足凸性、锥性、无效性和最小性的假设基础上的。当T的锥性条件不成立时，得到的就是BCC模型()25。 公式（2-6） 根据此模型求得的效率值为纯技术效率，并由此可进一步求得相应单元格的规模效率（），从而可将单元格的效率值进行分解（规模效率和纯技术效率），进而分析无效单元格低效率的原因。当计算出的=1，且松弛变量，时称为DEA有效，否则称为DEA无效。2.2.3 SBM模型假设有n个决策单元(DMUj，j

35、=l，2，n)，每一个DMU都使用m种投入(i=1，m)，来生产s种产出r (r=1，s)，将待评估的DMU记为DMUj(j=1，n)，设xij为第j个DMU的第i种投入，为第j个DMU的第r种产出。在允许规模收益变动(VRS)条件下的投入导向的SBM线性规划模型为： 公式（2-7）为权数，为投入的松弛变量（slack），是效率值，当=1时，就是DEA-SBM有效率的，当1时，为无效率。2.2.4 Super-SBM模型Super-SBM模型是改进的SBM模型，较好的解决了相对有效单元的排序问题。该模型主要改进在于评价决策单元j时，把该评价单元与其他所有的评价单元的线性组合做比较，使决策单元j

36、的投入和产出被其它所有的决策单元投入产出的线性组合替代，而将第j个决策单元排除在外。Super-SBM模型假设有n个决策单元，每个决策单元有m个投入要素和k个产出要素26，其形式如下： 公式（2-8）一个有效的决策单元可以使其投入比例增加，而效率值保持不变，投入增加比例即其超效率评价值。实际上这个模型中只是对有效单元评价计算时，去掉了效率指标小于等于1的约束条件，此时会得到大于等于1的效率，称之为超效率值，以区别SBM模型计算的效率值。2.2.5 Window Analysis 分析方法DEA Window方法实际上是一种DEA模型的面板处理方法，最初是由Charness, Clark and

37、 Golany(1985)提出27，其基本思想是从动态的角度，认为同一DMU在不同时点是不同的，与统计学中常用的平滑指数类似，能反映出投入与产出之间的时间连续性，可以较好地刻画研究对象的效率动态变化。这样，对特定的DMU来说，在横截面上要同其它DMU进行比较，在时间序列上，同一DMU在不同时点上也要进行比较，因而更能反映DMU的真实效率 28 29。现在考虑N个DMU（n=1，2，N）在T期（t=1，2，T）的情况。每个DMU假定有r种投入和s种产出。这样就有NT个样本。对于t年的来说，投入向量可以表示为，产出向量表示为。DEA Window分析时期为k（1kT），其宽度w（1kT-k），用符

38、号表示，且这时的分析对象有Nw个样本。对于样本的分析，其输入矩阵为：，其相应的输出矩阵为：对于特定的来说，在规模报酬可变（VRS）的条件下，其技术效率值可由公式（2-7）计算。 公式（2-9）2.3 投影定理通过引入非阿基米德无穷小量来求解上述线性规划问题。令是一个非阿基米德无穷小量是一个小于任何正数且大于0的数，则具有阿基米德无穷小量的DEA模型为30： 公式（2-10）对偶规划为： 公式（2-11）其中，且。设为（2-11）式的最优解，令，称（）为在生产可能集生产前沿面上的“投影”。得到的决策单元的投影（）为DEA有效，其中： 公式（2-12） 公式（2-13）对于非DEA有效单元通过（2

39、-12）、（2-13）式进行改进计算从而把无效单元的各指标值投影到DEA相对有效平面的超平面上。2.4 DEA模型特点第一、DEA可以处理多个输入输出决策单元的相对效率评价问题。第二、DEA测定若干决策单元的相对效率时关注的是对每个决策单元的优化问题，这样能使得出的相应的相对效率是最大值。第三、在进行多目标元素的综合评价时，评价的输入输出变量不太复杂的情况下可以无需考虑指标的量纲不统一问题，而且也避免了在进行综合运算所需权重时带有较多的主观性。因此从这一意义上来说，该模型通过最优化过程来确定权重，使得对决策单元的评价更为客观。但有时从系统输入输出指标体系的复杂程度考虑，可能也会用到数据的无量纲

40、化处理和人为的赋以权重。第四、基于DEA方法的综合评价方法就是既能对一个待评价系统的输入输出元素的相对效率进行评价，又能通过对DEA投影分析，将非有效评价单元向DEA的有效面（这里或称“生产前沿面”）“投影”，可以确定各非有效决策单元当前的弱势和需要改进的方向和调整的数量。第三章 实证研究3.1 我国能源现状与存在的问题我国能源状况面临着经济增长和环境保护的双重压力。随着经济的高速增长，我国对能源的需求也将保持持续增长，能源短缺和环境污染的压力也会随之加大。如果能源生产和消费方式不变，那么经济社会发展的各个方面都将是无法承受的，因此，在努力增加能源供给的同时，必须逐步改变能源的生产和消费结构，

41、以实现经济和社会的可持续发展。传统经济发展和消费模式只着重于把自然资源转化成产品和货物以满足人们提高生活质量的要求，在生产和消费过程中产生的各种废料则被丢弃和排放到大自然中。我国的能源供给及消费情况成为我国国民经济和社会发展的热点问题。我国主要能源资源产品及其利用方面有以下特点：（1）能源总量大，但人均占有率低我国的能源资源丰富多样，水能和煤炭资源名列世界前茅，油气资源量也很可观，其他可再生能源品种齐全，蕴藏量也很丰富。但由于我国人口众多，人均能源资源占有率低，人均煤炭探明储量仅为世界水平的50%，人均石油仅10%。（2）能源储藏不均衡，多煤、少油、缺气在我国常规能源中煤炭、水电储量丰富，而石

42、油、天然气储量相对不足，我国的各种能源消费比重2007年，煤炭76.6%，原油11.3%，天然气3.9%，水电风电核电8.2%。这与世界平均能源消费结构差异大，从根本上决定了我国能源生产和能源消费以煤为主的基本格局，奠定了我国能源自给政策的基础。虽然我国煤炭储量可观，但总体上煤炭品质不高，含硫量低于1%的优质煤只占17%。用量大、灰分高、硫分高是造成我国煤烟型大气严重污染的根本原因。（3）能源分布不均衡，煤炭运输紧张我国能源分布极不平衡，差异很大，华北、西北地区集中了80%以上的煤炭资源，西南地区拥有丰富的水电资源，而东北、西北地区的石油和天然气的储量占据着重要地位。尤其是作为能源主角的煤炭资

43、源大量集中于中西部地区，刚好与我国经济最为发达的东部沿海地区构成了地理错位。若以京广铁路为东西分界，东部储量占15%，西部储量占85%，若以秦岭大别山划分南北，北部储量占94%，南部仅占6%，这就造成了西煤东调，北煤南运的格局。全国煤炭“大旅游”给运输系统带来了很大压力。（4）能源生产与消费结构矛盾突出自改革开放以来，我国能源产业发展迅速。1978年我国能源生产总量为6.28亿tce，2007年达23.7亿tce，同期能源消费总量从5.7亿tce增加到26.5亿tce。产业发展中所面临的能源供需矛盾问题日益突出。特别是自1992年开始，随着国民经济的快速发展，能源供应不能满足需求的矛盾开始凸现

44、，能源生产总量与国民经济发展的需要之间出现缺口，并逐渐加大。与此同时，我国的能源结构变化却相对较慢。19782007年间，在我国能源生产总量中，煤炭占的比重从70.3%上升为76.4%，原油产量占的比重从23.7%下降为11.3%，天然气产量占的比重从2.9%上升为3.9%，水、核、风电生产量占的比重从3.1%上升为8.4%；从能源消费结构看，同期间，煤炭的比重从70.7%下降为69.5%，石油的比重从22.7%下降为18.3%，天然气占的比重从3.2%上升为3.4%，水、核、风电占的比重从3.4%上升为7.5%，煤炭、石油两种能源消费占的比重均有所下降，只有水、核、风电占的比重在上升。尽管在

45、一段时期内，能源结构曾经向低煤、多油的趋势发展，但从长期来看，煤炭始终占据我国能源结构中的主导地位，而其他清洁能源的比重却始终较低。我国当前的石油、天然气消费占的比重均低于世界平均水平大约20个百分点，而煤炭却高于世界平均水平近50个百分点。我国以煤为主的能源结构既显示出能源结构的低层次性，又显示出我国能源生产和消费面临较大的环境压力（图3-1是2007年的能源生产与消费结构的对比）。图3-1 2007年能源生产与消费结构比例（5）能源经济效率在低层次上徘徊我国是世界上仅次于美国的世界第二大能源消费国，又是在今后若干年内能源需求增长速度最快的国家之一。与发达国家相比，我国是一个能源利用效率较低

46、，节能潜力很大的国家。本文以1991年的价格指数为基数，对当年GDP数据进行缩减，进而得到历年的单位GDP能耗（见图3-2）。图3-2 单位GDP能耗变化趋势从能耗变化趋势来看，20世纪80年代末以后，我国的每万元GDP所消耗的能源数量曾经一度有所降低，向着改良的趋势发展，但进入新世纪后，由于经济的强劲发展对能源的需求增长，使得能耗再次上升，逐渐恢复到1989年的水平，并呈现出徘徊不前的趋势。（6）结构性污染问题我国一次能源以煤为主，这对我国的环境造成很大的污染。目前，我国排放量居世界第一位，酸雨的覆盖面积已超国土面积的30%，的排放量占全球总排放量的13%，居世界第二。燃煤造成的、及TSP的排放量分别约占85%、60%和70%，这对我们赖以生存的环境造成了极大威胁。与发达国家相比，我国每增加单位GDP的废水排放量要高出4倍，单位工业产值产生的固体废弃物要高出10倍以上，大气污染造成的经济损失占GDP的3%7%。世界银行发展报告列举的世界污染最严重的20个城市中，我国占了16个，瑞士达沃斯