數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對(duì)生物天然氣工程運(yùn)行效率評(píng)價(jià)的適用性研究

梁建鵬　董保成　李葉青　周紅軍

摘要：指出了生物天然氣工程項(xiàng)目是農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型升級(jí)以及農(nóng)村沼氣“十三五”規(guī)劃中的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。隨著生物天然氣工程項(xiàng)目的發(fā)展，迫切需要一套客觀有效的評(píng)價(jià)方法對(duì)其運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，為工程的建設(shè)運(yùn)行提供科學(xué)指導(dǎo)。針對(duì)2015年農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級(jí)建設(shè)的規(guī)?；锾烊粴庠圏c(diǎn)項(xiàng)目，隨機(jī)抽取25個(gè)試點(diǎn)中的40%，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）對(duì)各個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中的5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出了相應(yīng)的優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：生物天然氣工程；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）；優(yōu)化建議

中圖分類號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）8018003

1引言

“十二五”期間，我國沼氣事業(yè)蓬勃發(fā)展，有效實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村有機(jī)廢棄物無害化、資源化利用，為我國節(jié)能減排事業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。但隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、用能方式的轉(zhuǎn)變，我國的農(nóng)村能源事業(yè)尤其沼氣事業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)?！度珖r(nóng)村沼氣“十三五”規(guī)劃》提出，為適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、農(nóng)村居住方式和農(nóng)民用能方式的新變化，鼓勵(lì)各地穩(wěn)步發(fā)展規(guī)?；锾烊粴夤こ蹋?jì)劃到2020年，新增規(guī)?；锾烊粴夤こ?72處。按照2015年國家審批的農(nóng)村沼氣計(jì)算，25個(gè)規(guī)模化生物天然氣工程項(xiàng)目與386個(gè)特大型沼氣工程可日處理畜禽糞便14888.2 t、秸稈1411.1 t、餐廚垃圾40 t，可產(chǎn)沼氣102.66萬m3，提純后生物天然氣55.713萬m3。可以預(yù)見，生物天然氣工程必定迎來快速的發(fā)展，但沼氣工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益不佳，“盲目建設(shè)、缺乏管理”等現(xiàn)象仍然存在。因此，需要探究一套行之有效的評(píng)價(jià)方法，對(duì)生物天然氣工程運(yùn)行的效率進(jìn)行客觀、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，為生物天然氣工程探索適宜的發(fā)展運(yùn)行模式提供有效的指導(dǎo)作用。筆者選取2015年申報(bào)的25個(gè)規(guī)?；锾烊粴夤こ淘圏c(diǎn)中的11個(gè)工程作為研究目標(biāo)，對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的理論運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)查分析，并采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法對(duì)這些項(xiàng)目的相對(duì)運(yùn)行效率進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2評(píng)價(jià)方法

2.1評(píng)價(jià)方法的選擇

生物天然氣項(xiàng)目是2015年農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級(jí)以來的試點(diǎn)項(xiàng)目，在投資、處理效果和運(yùn)行效益等方面沒有成型的適用評(píng)價(jià)方法。結(jié)合生物天然氣工程運(yùn)行效益特征，綜合比較各類評(píng)價(jià)方法后選擇數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，并通過同類項(xiàng)目的橫向比較得出各個(gè)工程間的相對(duì)運(yùn)行效率。

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）1978年由美國運(yùn)籌學(xué)家Cooper教授和Charnes等學(xué)者共同提出，是一種基于相對(duì)效率的投入產(chǎn)出分析方法[1]。它利用數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法，基于工程有效數(shù)據(jù)，來評(píng)價(jià)決策單元（DecisionMakingUnits，DMU）間的相對(duì)效率。

DEA的理論基礎(chǔ)是利用數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出各決策單元的相對(duì)效率指數(shù)。它與其他方法的不同之處在于DEA可以解決多個(gè)投入和多個(gè)輸出的情況，在處理多個(gè)投入與多個(gè)產(chǎn)出數(shù)據(jù)方面具有良好的實(shí)用效果[2]。它將各DMU的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐個(gè)篩選、對(duì)比，減少了投入和產(chǎn)出指標(biāo)值的無量綱化的過程，同時(shí)無需預(yù)先假設(shè)任何的權(quán)重，可避免非定量化的主觀因素對(duì)模型的影響[3]。結(jié)合生物天然氣工程運(yùn)行效率特點(diǎn)，選擇的DEA定量分析模型如下：

3實(shí)證研究

本文對(duì)所選生物天然氣試點(diǎn)工程運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行收集整理，包括新疆天朗生物天然氣試點(diǎn)工程（簡稱新疆天朗，余同）等生物天然氣試點(diǎn)工程，根據(jù)前文設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算工程的5項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值。如表3所示。

其中工程規(guī)模為發(fā)酵罐建設(shè)規(guī)模，總投資為國家投資、地方投資與企業(yè)自籌投資等全部投資總和，運(yùn)行費(fèi)用為工程平均年運(yùn)行成本（經(jīng)營期平均），沼氣收益包括出售生物天然氣與發(fā)電等收益，沼渣沼液收益包括直接銷售收益與生產(chǎn)有機(jī)肥等其他產(chǎn)品收益。

各工程單位規(guī)模的投資、單位規(guī)模運(yùn)行費(fèi)用以及單位規(guī)?？偸找嫒鐖D1所示。由圖1可知，吉林樺甸與新疆天朗試點(diǎn)工程單位規(guī)模總投資顯著高于其他工程；吉林樺甸、寧夏沼能與新疆天朗試點(diǎn)工程單位規(guī)?？偸找嫣幱谳^高水平；寧夏沼能與新疆天朗試點(diǎn)工程的單位規(guī)模運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。初步分析可知，吉林樺甸、寧夏沼能與新疆天朗試點(diǎn)工程投入產(chǎn)出較為合理；湘村高科單位規(guī)模運(yùn)行費(fèi)用高于單位規(guī)模年總收益，初步判斷其運(yùn)行效率相對(duì)較低。

將上述試點(diǎn)工程投入產(chǎn)出參數(shù)帶入DEA模型，由DEA-SOLVER-LV計(jì)算得出各決策單元的效率指數(shù)以及松弛變量，如表4所示。

根據(jù)表4所示的計(jì)算結(jié)果可知，相對(duì)運(yùn)行效率DEA有效的有寧夏沼能、吉林樺甸生物天然氣試點(diǎn)工程，說明這兩處工程投入產(chǎn)出為相對(duì)最佳組合。其他9處生物天然氣試點(diǎn)工程的效率指數(shù)均小于1，可以判定為非DEA有效。其中，新疆天朗和澄邁神州效率指數(shù)分別為0.9851和0.9844，相對(duì)運(yùn)行效率較高；湖南湘村高科為0.3546，相對(duì)最低。各個(gè)工程效率指數(shù)排序如圖2所示。

把全部工程指標(biāo)平均值作為一個(gè)DMU加入模型計(jì)算，得到效率指數(shù)為0.7507，排名第8，其他結(jié)果不變。

以內(nèi)蒙古興安盟生物天然氣試點(diǎn)工程為例，其效率指數(shù)為0.6884，位于第9位，為非DEA有效，分析松弛變量（既在有效生產(chǎn)前沿面上的投影）發(fā)現(xiàn)，該工程主要問題是規(guī)模利用不夠充分，有20312.27 m3未得到充分利用；運(yùn)行費(fèi)用過高，應(yīng)減少758.25萬元；并且沼渣沼液收益較少，應(yīng)增加453.97萬元。要使工程達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行效果，應(yīng)從以上3個(gè)方面做出改進(jìn)。同理，DEA模型計(jì)算結(jié)果給出了其他非DEA有效的工程的指標(biāo)優(yōu)化值，可對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

由于試點(diǎn)工程前期建設(shè)均需要國家投資支持，假設(shè)各試點(diǎn)除去國家投資后其他指標(biāo)亦能達(dá)到全部投資下的運(yùn)行效果，探究其相對(duì)運(yùn)行效率，計(jì)算后與全部投資下效率指數(shù)對(duì)比如圖3所示。

由分析結(jié)果可知，寧夏沼能、吉林樺甸、巴林右旗元易、云南洱海以及?？谏裰菪手笖?shù)為1，達(dá)相對(duì)最優(yōu)；新疆天朗、岳陽楓樹灣和湖南龍華農(nóng)牧相對(duì)運(yùn)行效率較高；相比包括國家投資，各工程相對(duì)效率均有所增加。