基于數(shù)據(jù)包絡分析的城市燃氣供需預警研究

作者：熊中楷李豪袁家驛彭志強　　評論：　更新日期：2012年08月29日

摘要：建立天然氣供需預警協(xié)調(diào)機制是保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的根本保障。利用數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法處理多輸入和多輸出這種問題的優(yōu)勢，將數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)方法引入城市天然氣供需預警協(xié)調(diào)系統(tǒng)中。以重慶市為例，分析了指標選取的依據(jù)，用Frontier Analyst 3軟件對重慶市近幾年每個季度天然氣供需的安全性做了實證分析，并對建立的供需預警協(xié)調(diào)系統(tǒng)進行評價。通過分析可知，DEA模型不但能正確并且準確預報天然氣供給的情況，還能對非有效的決策單元中的指標進行協(xié)調(diào)，可對未來天然氣規(guī)劃做出科學指導。

主題詞：城市；天然氣；供需關系；安全；預測；效率；評價；線性規(guī)劃

??? 重慶市每逢冬季用氣高峰，天然氣供應非常緊張，等待加氣的各種車輛排成長龍。出現(xiàn)這些情況除了供應方面存在問題外，還與重慶市政府沒有系統(tǒng)地建立對天然氣市場供應預警協(xié)調(diào)的長效機制有關。政府應盡快建立這種機制，及時掌握、準確預測全市油氣的供需情況，便于盡早發(fā)現(xiàn)問題，采取應對措施，保證市場供應。

一、DEA方法概述

??? 數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)是一種基于線性規(guī)劃的用于評價同類型組織(或項目)工作績效相對有效性的特殊工具和手段^[1]。DEA方法根據(jù)有效性的含義分為包括規(guī)模和技術有效的C²R模型和含有技術有效的C²RS²模型。筆者選擇了包括規(guī)模有效和技術有效的C²R模型。

??? DEA方法的基本思想是用若干個決策單元(DMU)構成一個生產(chǎn)可能集T，然后利用線性規(guī)劃，在丁內(nèi)或固定輸入指標，盡可能擴大對應的輸出指標；或固定輸出，盡可能縮小輸入指標。這樣，在T的邊界線上，尋找與這個DMU相對應的虛擬DMU。若能找到這個虛擬的DMU，則實際的DMU是無效的。反之，則實際的DMU是有效的。權重的變化代表著資源輸入和輸出的變化，通過運算可以得到哪部分輸出指標不足、哪部分輸出指標過量，并可以對指標間的協(xié)調(diào)提供科學的依據(jù)。

??? 從查閱的資料看，DEA方法還沒有運用到某個地方的天然氣供需預警方面。利用DEA方法處理多輸入和多輸出這種問題的優(yōu)勢，筆者將DEA方法引入城市天然氣供需預警協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，并以重慶市為例，分析了指標選取的依據(jù)，為城市天然氣供需預警協(xié)調(diào)研究提供了新的思路。

二、天然氣輸入、輸出指標選擇及其依據(jù)

??? DEA方法把每一個評價對象作為一個決策單元(DMU)，由眾多的DMU構成評價群體^[2]。

??? 通過對投入產(chǎn)出比率的綜合分析，以各個投入和產(chǎn)出指標的權重為變量進行評價運算，確定有效生產(chǎn)前沿面^[3]。對指標的篩選需要符合以下條件^[4]：

??? (1) 符合同相性的假設：輸入項目的增加不會導致輸出項目的減少。

??? (2) 考核項目彼此獨立：DEA的理論基礎是投入項目加權總和與產(chǎn)出項目加權總和的比值，因此需要選取代表性考核項目，不能重復選取統(tǒng)計意義相同的要素。

??? (3) 仔細區(qū)分投入項和產(chǎn)出項：所使用的資源會影響重慶市天然氣供給的決策單元視為投入項，可衡量的影響視為產(chǎn)出項。

??? 根據(jù)已經(jīng)查閱的文獻^[5]，結合重慶市的實際情況，選入的輸出指標為：投資總額、天然氣供給量、重慶市經(jīng)濟發(fā)展能力、能源可替代的程度、管道建設程度和安全程度、儲采比、戰(zhàn)略儲備度、自給率；輸入指標有：消費量、價格波動率、外購集中度、天然氣消費強度、天然氣在能源消費中所占的比重、天然氣消費增長速度。

三、重慶市天然氣供需安全實證分析

??? 筆者采用Frontier Analyst 3軟件^[6]對重慶市近幾年每個季度天然氣供需的安全性做實證分析，并對建立的供需預警協(xié)調(diào)系統(tǒng)進行評價。把重慶市每個時間段(本文時間段選取為每季度)的天然氣供需系統(tǒng)看作一個決策單元，通過數(shù)據(jù)包絡分析把一段時間內(nèi)重慶市天然氣供給數(shù)據(jù)與過去安全、不安全數(shù)據(jù)結合起來進行比較，對天然氣供需系統(tǒng)進行評價，并對未來的供需系統(tǒng)做出預警。

??? 通過整理重慶市1995～2007年的統(tǒng)計年鑒和月報，結合重慶市科委軟科學項目的調(diào)研，整理出的數(shù)據(jù)通過計算得出的結果如表1所示[括號中的數(shù)字表示季度，例如1995(1)表示1995年第一季度。由于軟件數(shù)據(jù)存儲的緣故，數(shù)據(jù)只能精確到小數(shù)點后兩位]。

表1 重慶市1995～2007年天然氣供應實證分析結果表

1995(1)	100.00	2001(3)	99.31
1995(2)	100.00	2001(4)	100.00
1995(3)	100.00	2002(1)	100.00
1995(4)	100.00	2002(2)	100.00
1996(1)	100.00	2002(3)	100.00
1996(2)	97.76	2002(4)	100.00
1996(3)	100.00	2003(1)	100.00
1996(4)	99.99	2003(2)	100.00
1997(1)	100.00	2003(3)	100.00
1997(2)	100.00	2003(4)	100.00
1997(3)	97.75	2004(1)	100.00
1997(4)	98.12	2004(2)	99.72
1998(1)	100.00	2004(3)	98.76
1998(2)	100.00	2004(4)	100.00
1998(3)	100.00	2005(1)	100.00
1998(4)	99.59	2005(2)	100.00
1999(1)	99.83	2005(3)	100.00
1999(2)	100.00	2005(4)	100.00
1999(3)	100.00	2006(1)	100.00
1999(4)	98.68	2006(2)	99.91
2000(1)	99.71	2006(3)	100.00
2000(2)	100.00	2006(4)	100.00
2000(3)	100.00	2007(1)	100.00
2000(4)	99.88	2007(2)	100.00
2001(1)	100.00	2007(3)	100.00
2001(2)	100.00	2007(4)	100.00

由表1可以看到，在1996(2)、1996(4)、1997(3)、1997(4)、1998(4)、1999(1)、1999(4)、2000(1)、2000(4)、2001(3)、2004(2)、2004(3)、2006(2)，分別表現(xiàn)出DEA無效，也就是說，相對于其他決策單元，這幾個季度中的天然氣供應存在明顯的不足?？傮w來說，結果是可預測的。