基于ISM的电力行业技术效率影响因素分析
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第38卷第6期2016年12月武汉理工大学学报(信息与管理工程版)
JOURNAL OF WUT( INFORMATION & MANAGEMENT ENGINEERING)
V〇l. 38 No. 6
Dec. 2016
文章编号:2095 -3852(2016)06 -0726 -04文献标志码:A
基于ISM的电力行业技术效率影响因素分析王朋1,方向朱海峰夏睿2(1.国网江苏省电力公司经济技术研究院,江苏南京211100(2.江苏省电力公司,江苏南京211100)
摘要:在资源分布不均、环境规制日益严格的形势下,电力行业技术效率越来越受到全社会的关注。根 据对电力行业技术效率影响因素的分析,首先从定性角度梳理出其技术效率影响因素,其次将系统理论中的 解释结构模型(ISM)运用到电力行业技术效率影响因素层次分析中,对影响因素进行划分并找出各因素之间内在关系,最后根据建立的有向图提出相应管理建议。 关键词:电力行业(ISM;技术效率 中图分类号:F403.7;T9
电力行业由于其技术和经济的特殊性,长期 以来受到国家和政府的严格管控,电力行业也一 直被认为是国家垄断性行业。自电力行业体制改 革以来,国家开始引入竞争机制,有意识地调整垄 断的运营机制。通过电力行业市场化的竞争和企 业专业化的技术优势,可以改善市场运行绩效并 优化社会资源。然而,在我国电力行业改革发展 的同时仍存在很多问题:电源结构扭曲,火电占比 依旧较大,其他电源比例失调;电源布局扭曲,资 源分布和地区间用电负荷不均,导致西电东送和 北电南调;机组发电量构成失调,小火电机组较大 火电机组贡献更多;电源与电网比例失衡,电网投 资比例相对不足阻碍了电力资源的优化配置(区 际、省际电能交易过少,跨区、省电力利用率低(电 价混乱,由于不同地区技术经济水平差异,乃至发 电机组的差异都会导致制定电价的不同,种种影 响因素阻碍了我国电力行业技术效率的健康发展。LAM等[1]采用数据包络法对我国火电厂的 效率进行研究,发现电力企业的竞争力受到电力 行业结构细分与合理重组的影响,并有效改善了 电力行业的总效率。陶锋等[2]以各省市区发电 行业技术效率值(2002—2005年)为基础,对电力 行业技术效率影响因素进行分析,发现电力行业 技术效率的影响因素主要有电力体制转型期间产 权结构、市场结构、燃料成本和技术。王兵等[3] 汇总了 2001 —2007年我国火电行业的基础数据,DOI % 10. 3963/j. issn. 2095 - 3852.2016. 06. 018利用方向距离函数测算了技术效率值及其影响因 素,得出燃煤效率、环境制约、机组利用率和行业 发展模式是火电行业技术效率的主要影响因素。
对 行业技术 影 的 对我国电力行业是否健康可持续发展的研究。技术 效率一方面可以反映规制政策是否合理,另一方 面也是反映电力行业改革成效的重要标准。目前 相关学者的研究主要侧重于电力行业技术效率的 测度及技术效率影响因素的研究。在归纳分析前
人对技术效率影响因素的基础上,笔者利用解释结构模型对 统的 进行分层, 理 各影响因素之间的相互关系,以期提高电力行业技术。1解释结构模型介绍
解释结构模型[4-5] (interpretative structural modeling,ISM)的提出是为了解决复杂的社会经
济系统问题,其主要思想是以矩阵理论和有向图 为基础,将可达矩阵进行分解从而获得一个多级 递阶的解释结构模型。模型构建步骤主要为:
(1) 系统问题的提出,建立意识模型。通过 又对相关资料的分析,确认系统的目标,分析总结系 统目标的影响因素1:,建立系统要素集1 = 111,
12,…,1丄
(2) 系统要素关系分析,构建数学关系表达。 针对各影响因素之间的两两关系,将其表示为邻
收稿日期=2016-06-12.作者简介:王朋(1978 -),女,江苏南京人,国网江苏省电力公司经济技术研究院高级工程师.第38卷第6期王朋,等:基于ISM的电力行业技术效率影响因素分析727
接矩阵的形式,并通过一定运算表示出可达矩阵, ]拟出各影响因素的关系表达。(3) 区域与层次划分,确定要素层级结构。 按照可达矩阵的分析结果将系统中各要素划分为 不同的层次,形成基本的要素层级影响关系结构。(4) 形成递阶结构模型,解释多级递阶有向 图。根据层级划分结果,得出多级递阶有向图,可 以清楚地解释各系统要素之间的关系,并有意识 地对模型进行学习与修正,得出有指导意义的结 构分析结果。具体2M的工作原理如图1所示。
图1 ISM工作原理2电力行业技术效率影响因素的ISM模
型构建2.1电力行业技术效率影响因素的确定根据FARRELL等)6-7]提出的关于技术效率 的解释可知:在投入要素一定的条件下,技术效率 反映的是实际产出值与理想相同条件状态下最大 产出值的差异,并与技术效率成反比关系。所以, 技术效率通常被作为一个衡量经济技术水平的重 要指标。笔者针对电力行业技术效率,引入ISM 模型,对电力行业技术效率影响因素进行研究。对电力行业技术效率影响因素的分析是一个 复杂的过程,涉及到行业结构与体制改革,通过历 史案例分析和文献研究,以及对影响因素进行筛 选、整理和概括,将电力行业技术效率影响因素分 为:国家政策、电力设备利用率、电源结构、投资增 速、所有权结构、企业平均规模、技术进步、市场结 构、价格规制和环境规制。这样可以得到电力行业 技术效率影响因素的要素集为= 11',1%,…,1i&
2。
(1) 国家政策1i。国家政策的制定往往会矫
正和改善行业的内在问题,旨在维护正常的市场 经济秩序和提高资源配置效率,促进电力行业技 术效率可持续发展。(2) 电力设备利用率1%。电力设备利用率也
是影响技术效率重要因素,纵观我国电力行业的 发展,大、小电力机组比例失衡,由于小机组能耗
高、效率低导致电力行业低效发展。(3) 电源结构13。多元化的电源结构能够促
进电力行业技术效率的发展,改善电源的多样性。 我国目前主要以火力和水力发电为主,虽然国家 在大力发展核能等清洁能源,但其发电量占比依 旧偏低。同时,资源分布不均导致了电源结构扭 曲,区域间发电技术效率差异较大。(4) 投资增速14。十一五以来,在电网行业
政策的影响下,国家加大了对输配电网的投资,这 大大促进了输配电效率的提升。(?)所有权结构1?。文献[2]研究发现,所有
权是影响电力行业技术效率的重要因素,与国有 企业相比,民间资本技术效率远高于国有企业,其 中民间资本占比越高,电力行业技术效率越高。(6) 企业平均规模1$。根据电力行业投资规
模大、资本回收期长的特点,企业规模也是考量电 力行业的标准之一。通过理论和经验分析发现, 电力企业平均规模与电力行业技术效率呈正比。(7) 技术进步1g。对电力行业新工艺、新材
料和新设备等技术性能的研发有利于电力行业技 术效率的提高,技术进步贯穿于电力企业从生产 到用户使用各环节,会对电力行业全生命周期多的技术 产 影 。(8) 市场结构1"。电力行业技术效率低下的
根本原因在于缺乏市场竞争机制,在电力行业引 进民间资本,可充分发挥民间资本的高效特点,不 断强化市场竞争机制,优化市场结构。(>)价格规制19。我国电价由国家根据电力
企业整体水平来进行定价,而我国电源结构长期 为 , 使得 价 对 国行业的效率有着明显影响。研究发现[8]%电力行 业发电成本受到煤炭价格的影响,一方面煤炭价 格的上涨与电价的调整不能同步,另一方面煤炭 价格的上涨可能会导致企业无法正常高效生产。(10)环境规制1i&。电能从生产到使用的过
程中会对环境造成污染,电力行业发展的同时需 要合理考虑其对生态环境的影响与环境指标的制 约,白雪洁等研究分析发现[9],环境规制对于发 电行业效率提升产生了负向影响。2.2建立邻接矩阵邻接矩阵A是表示系统要素之间两两关系 的矩阵。若" = (5y.)LXL,则矩阵中各要素的关系 定义为:①若1对1有直接影响,则59 Z 1 (②若 1对1没有直接影响,则=0。
笔者采用专家访谈法对电力行业技术效率影728武汉理工大学学报(信息与管理工程版)2016年12月响因素进行评价,首先对上述1〇个影响因素的关 系进行确定,形成初步的影响因素间的二元关系; 其次通过文献法、德尔菲法和头脑风暴法对二元 关系进行修正和完善,依次对每对二元关系进行 逐个讨论和校核;最后建立了各要素间的邻接矩 阵" = (5y)LXL,如表1所示。
表1各要素间的邻接矩W"10111213141?161181>110
1〇
00000000000
11
10011001011
10000000000
1!
10000100011
1410000000000
1?
10000000000
1$
10000000000
1100100010118
10000000000
1>10000000000
110
00000000010
2.3计算可达矩阵可达矩阵M是表示系统要素在有向图上任 意次传递可以到达情况的方阵,可达矩阵M可通 过邻接矩阵A利用下式进行运算求得:0 . (A +1) $式中% 1为单位矩阵,可通过下式求得:(A +/) — (A +/)2 — (A +/)3 —…―("+1) - (A +1) $ . (A +1)r+1 .….(A + 1)
n
根据上述的计算规则求得:最大传递次数r = 4,故得到可达矩阵0%-00000000000 -1101110111110100000000
10010100011100010000000 Z10000100000
10000010000110111011111000000010010000000010^ 10000000011」2.4划分层次结构对可达矩阵中的各影响因素进行区域划分和 级位划分,得到可达集# (1 )、先行集> (1 )、共
同集<1)。通过对电力行业技术效率影响因素 的可达矩阵进行分析得出该系统要素的可达集、
先行集和共同集,如表2所7K。
表2电力行业技术效率影响因素可达集、先行集和共同集1#(1)>(1)<(
19
1001,2,3,4,?,6,7,8,9,100
110,1,3,4,?,7,8,9,101,71,7
120,2221!
0,3,?,9,101,3,73
14
0,4
1,4,74
1?
0,?1,3,?,7?
1$
0,666
17 0,1,3,4,?,7,8,9,101,71,7
1"
0, 81,7,88
1>0,9
1,3,7,9,109
1100, 9, 101,7,1010
为更直观地理清系统中各影响因素的层次关 系,明确各影响因素所处层级。依据最高集合的 判断条件,首先可以得到该级矩阵的最高一级元 素集合3',再划去可达矩阵中对应的行和列,以 此类推寻找新的最高元素集合3:,直到找出所有 级包含的最高要素集合。可知电力行业技术效率 影响因素系统的级位划分结果为%3' = |1。丨,32 = |12,14,15,16,18,19},33 = |13,1i〇},3a = |1',2。根据分析结果,建立电力行业技术效率影响 因素多级递阶结构模型,如图2所示。