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基于DEA的抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)效率評(píng)價(jià)

文檔作者：顧程江徉文檔來(lái)源：中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司		更新日期： 2026年08月12日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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LOW CARBON WORLD 2017/11 低碳技術(shù)
基于D E A 的抽水蓄能電站經(jīng)濟(jì)政率評(píng)價(jià)
顧程，江徉（中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東廣州510630)
【摘要】學(xué)術(shù)界基于DEA模型下的抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效率評(píng)價(jià)研究相關(guān)研究目前很少，在水電站的評(píng)價(jià)研究和探討剛剛起步，本文通過(guò)研
究介紹DEA模型的建立和基本理論,并通過(guò)DEA模型分析計(jì)算國(guó)內(nèi)典型的1 3座抽水蓄能電站的效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了改進(jìn)建議。
【關(guān)鍵詞】抽水蓄能電站;DEA;經(jīng)濟(jì)效率;評(píng)價(jià)
【中圖分類(lèi)號(hào)】F426.61 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-2066( 2017 )31-0015-02
引言
抽水蓄能電站具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、承擔(dān)緊急事故
備用和黑啟動(dòng)的功能，運(yùn)行靈活，啟停迅速，其配合風(fēng)電、太陽(yáng)
能光伏發(fā)電等可再生能源運(yùn)行、配合特高壓送電、配合核電運(yùn)
行，可使電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有利于可再生能源在電網(wǎng)
中的消納，促進(jìn)我國(guó)可再生能源的發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)全國(guó)資源
的優(yōu)化配置，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
目前， 學(xué)術(shù)界對(duì)于抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效益分析主要是
從靜態(tài)效益和動(dòng)態(tài)效益考慮；基于DEA模型下的抽水蓄能電
站的經(jīng)濟(jì)效率評(píng)價(jià)研究相關(guān)研究目前很少，在水電站的評(píng)價(jià)
研究和探討剛剛起步。
1 D E A 模型及相關(guān)概念
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DataEnvelopmentAnalysis，簡(jiǎn)稱(chēng) DEA)是
運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)和數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)交叉研究的一個(gè)新領(lǐng)域。它是
由Charnes和Cooper等人于1 9 7 8 年開(kāi)始創(chuàng)建的。DEA使用數(shù)
學(xué)規(guī)劃模型，評(píng)價(jià)具有多個(gè)輸入和多個(gè)輸出的“部門(mén)”或“單
位”稱(chēng)之為（稱(chēng)之為決策單元，DecisionM akingUnits，簡(jiǎn)記為
DMU)間的相對(duì)有效性( 稱(chēng)為DEA有效) 。根據(jù)對(duì)各DMU觀察
的數(shù)據(jù)判斷DMU是否為DEA有效，本質(zhì)上是判斷DMU是否
位于可能集的“前沿面”上。
C2R 模型：
目前，抽水蓄能電站遍布國(guó)內(nèi)各個(gè)省份，則每個(gè)抽水蓄能
電站可定義為1 個(gè)決策單元，假設(shè)有n 個(gè)決策單元（也就是n
個(gè)抽水蓄能電站），每個(gè)決策單元有m 個(gè)輸入變量（投入變
量），也就是我們所選取的動(dòng)態(tài)投資等指標(biāo)，s 個(gè)輸出變量(產(chǎn)出
變量），也就是年發(fā)電量等指標(biāo)。X 和Y 分別表示第j 個(gè)決策單
元的輸入向量和輸出向量，Xj=(x1j，X2j，...xmj)T，j= 1 ，… ，n ，Xj表示
第j 個(gè)DMU的第i 種投入變量; Yj=(Xij，X2j，…Xsj)T，j= l，… ，n ，yj
表示第j 個(gè)DMU的第r 種產(chǎn)出變量，Xj>0, Yj> 0。則第j 個(gè)DMU
的總效率評(píng)價(jià)模型為院
min0 =VD
s.t.X 姿 X+S-= eXj0 i = 1
移姿 Y；-S+=Yj0 i = 1
\ 逸0，土=1，2 …n
s-逸0
S+逸0
設(shè)(X0，Y。)為決策單元j0 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)（X0，Y0)在DEA相對(duì)有
效面的投影，X0=00Xd- s' Y0=Y0+s+。，則（X。，Y。)所代表的新的
決策單元相對(duì)于原來(lái)的n 個(gè)決策單元來(lái)說(shuō)是DEA有效的，這
為改進(jìn)非有效的決策單元提供了可行的方案。
此模型稱(chēng)為C2R 模型，是在規(guī)模收益不變假設(shè)下得到的。
式中S-的為輸入的冗余量，S+為輸出的不足量，這里的0 即決
策單元第j 個(gè)抽水蓄能電站的總效率值，滿(mǎn)足0 臆0 臆1。其經(jīng)
濟(jì)含義為：在某抽水蓄能電站產(chǎn)出Y 可由所有n 個(gè)抽水蓄能
電站產(chǎn)出線性組合替代的情況下，其投入X 的可壓縮程度，壓
縮比例為0 ，0 也稱(chēng)為效率測(cè)度值。當(dāng)0 = 1 時(shí)，表示該被考察單
元是效率處于有效狀態(tài)。對(duì)于0 < l 的無(wú)效單元，1 - 0 就是第j
家被考察單元多投入的比例，也就是可以減少（或稱(chēng)浪費(fèi)）投
入的最大比例。
2 指標(biāo)體系的建立與數(shù)據(jù)的選取
2 .1 指標(biāo)體系建立
本文將抽水蓄能電站作為生產(chǎn)決策單元DMU，主要選取
了國(guó)內(nèi)較大型的1 3 座抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效率。相關(guān)的數(shù)據(jù)
來(lái)自邱彬如，劉連希主編的抽水蓄能電站工程技術(shù)一書(shū)以及
相關(guān)網(wǎng)絡(luò)搜集。
目前學(xué)術(shù)界對(duì)于抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效率的研究目前較
少，可借鑒的指標(biāo)體系較少。謝飛，袁大祥等的應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)
分析(DEA)評(píng)價(jià)水電站投入產(chǎn)出效率時(shí)選取了動(dòng)態(tài)投資和淹
沒(méi)耕地為投入指標(biāo)， 以年發(fā)電量為產(chǎn)出指標(biāo)；潘曉棟的基于
DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)模型的水電站經(jīng)濟(jì)效率評(píng)價(jià)分析在此研究的基
礎(chǔ)上選取了裝機(jī)容量，平均資本投入以及電站職工人數(shù)作為
投入指標(biāo)，以年發(fā)電量作為產(chǎn)出指標(biāo)。
2 .2 數(shù)據(jù)的選取
由于抽水蓄能電站不同于常規(guī)水電站作為電力系統(tǒng)管理
工具的作用，本文選取電站的裝機(jī)容量和總投資作為投入指
標(biāo); 在產(chǎn)出指標(biāo)的選擇上由于對(duì)于電站的一些重要的如: 年啟
動(dòng)次數(shù)，緊急事故啟動(dòng)次數(shù)，啟動(dòng)成功率等的數(shù)據(jù)無(wú)法獲得，
只有以年發(fā)電量及年抽水耗電量作為產(chǎn)出指標(biāo)。共得到1 3 座
抽水蓄能電站2 個(gè)投入指標(biāo)，2 個(gè)產(chǎn)出指標(biāo)的5 2 個(gè)觀測(cè)值，
見(jiàn)表1。
3 結(jié)果與分析
3 .1 計(jì)算結(jié)果與分析
應(yīng)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析軟件DEAP(version.2.1)對(duì)國(guó)內(nèi)的13
座大型抽水蓄能電站數(shù)據(jù)進(jìn)行求解分析，見(jiàn)表2 。
表中的綜合效率指標(biāo)反映了不同抽水蓄能電站比較的效
率水平，即相對(duì)有效性，綜合效率為技術(shù)效率與規(guī)模效率的乘
積；綜合效率指標(biāo)等于1 ，即DEA有效，既為“技術(shù)有效”，也為
‘‘規(guī)模有效”；效率指標(biāo)小于1 ，則說(shuō)明是相對(duì)效率缺乏的。有
效性指標(biāo)越接近于1 則相對(duì)效率缺乏的程度越低。
通過(guò)對(duì)表2 中的效率值分析可以發(fā)現(xiàn)：
( 1 )本模型共選取1 3 個(gè)樣本，僅有1 家電站的綜合效率
15
低碳技術(shù)LOW CARBON WORLD 2017/11
表1 抽水蓄能電站投入產(chǎn)出基本參數(shù)
抽水蓄能電站
名稱(chēng)
總投資(億元）裝機(jī)容量(MW) 年發(fā)電量
(kW*h)
年抽水耗電量
(kW*h)
天荒坪62.18 1800.00 31.60 42.86
廣^+丨57.80 2400.00 48.88 63.00
桐柏42.60 1200.00 21.18 28.13
泰安43.26 1000.00 13.38 17.84
瑯琊山23.33 600.00 8.60 11.72
張河灣41.20 1000.00 16.75 22.04
宜興47.77 1000.00 14.90 19.60
西龍池56.00 1200.00 18.05 24.07
惠^+丨81.34 2400.00 45.00 60.03
寶泉42.10 1200.00 20.10 26.42
白蓮河35.33 1200.00 9.67 12.89
蒲石河40.53 1200.00 18.60 24.09
響水澗38.00 1000.00 17.26 22.74
表2 國(guó)內(nèi)的13座大型抽水蓄能電站投入產(chǎn)出效率分析
DMU 綜合
效率
技術(shù)
效率
規(guī)模
效率
規(guī)模報(bào)
酬趨勢(shì)
總投資
冗余(億
元)
裝機(jī)容
量冗 余
( MW)
年發(fā)電
量不足
(k-h)
年抽水耗
電量不足
(kW*h)
天荒坪0.907 0.941 0.964 irs 17.918 106.942 1.460 0.000
廣^+丨1.000 1.000 1.000 - 0.000 0.000 0.000 0.000
桐柏0.893 0.980 0.911 irs 8.240 23.986 0.310 0.000
泰安0.680 0.815 0.834 irs 15.816 185.179 0.027 0.000
瑯琊山0.744 1.000 0.744 irs 0.000 0.000 0.000 0.000
張河灣0.840 0.964 0.871 irs 10.896 35.799 0.000 0.056
宜興0.747 0.882 0.847 irs 19.048 118.471 0.000 0.140
西龍池0.764 0.861 0.887 irs 24.369 166.498 0.251 0.000
惠^+丨0.953 0.957 0.996 irs 25.536 104.251 1.547 0.000
寶泉0.839 0.930 0.902 irs 8.888 84.009 0.047 0.000
白蓮河0.409 0.686 0.596 irs 11.084 552.185 0.000 0.192
蒲石河0.765 0.872 0.877 irs 8.643 153.128 0.000 0.361
響水澗0.866 0.987 0.878 irs 7.259 13.009 0.000 0.005
平均0.801 0.913 0.870 總量157.697 1543.457 3.642 0.754
達(dá)到了 1 ，其余1 2 家電站均未達(dá)到，說(shuō)明我國(guó)的抽水蓄能電
站在運(yùn)行管理上普遍未達(dá)到先進(jìn)水平。
( 2 ) 對(duì)綜合效率分析，就結(jié)果相對(duì)而言，僅有廣州蓄能電
站綜合效率為1 ，說(shuō)明該電站為DEA有效單元，為相對(duì)有效率
的電站，既是技術(shù)有效，也是規(guī)模有效；其余綜合效率小于1
的電站為DEA無(wú)效單元，其技術(shù)效率和規(guī)模效率都小于1 ，在
技術(shù)上未能實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)出，而且也沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)的規(guī)模。
(3 ) 在技術(shù)效率方面，僅有廣州及來(lái)琊山蓄能電站技術(shù)效
率有效，其余電站均技術(shù)效率無(wú)效，說(shuō)明這些電站存在產(chǎn)出不
足， 即年發(fā)電量和年抽水耗電量須提高；在規(guī)模報(bào)酬趨勢(shì)方
面，規(guī)模報(bào)酬均是遞增（irs) ，說(shuō)明增加一定投入時(shí)，產(chǎn)出的增
長(zhǎng)率上升。
( 4 ) 同時(shí)，在表中可以看到白蓮河電站的三個(gè)效率指標(biāo)在
1 3 個(gè)電站中是最低的，顯著的原因就是投入冗余，反應(yīng)的結(jié)
果就是裝機(jī)容量冗余，對(duì)比同參數(shù)的電站可以看出，同樣裝機(jī)
容量都是12 00MW，但是白蓮河電站的設(shè)計(jì)年發(fā)電量及年抽
水耗電量均是最低的，僅為同類(lèi)型電站的一半，進(jìn)一步證實(shí)了
DEA分析的有效性；
( 5 ) 綜合效率排名前兩位的廣州蓄能電站，惠州蓄能電站
指標(biāo)均運(yùn)高于其余電站，綜合分析可以看出其中一個(gè)重要因
素是他們的規(guī)模效率指標(biāo)等于或接近于1 ，規(guī)模效率較優(yōu)；對(duì)
照相關(guān)的投入?yún)?shù)可知，兩者的裝機(jī)容量均為2 4 0 0MW，在樣
本中是最高的，進(jìn)一步說(shuō)明了規(guī)模報(bào)酬遞增，適當(dāng)增加規(guī)模可
提高其效率。
3 .2 改進(jìn)措施
從以上的分析可以看出，我國(guó)的抽水蓄能電站總體綜合
效率不高，大部分電站未達(dá)到DEA有效，大多數(shù)電站在經(jīng)營(yíng)
管理和運(yùn)行管理上位能達(dá)到資源的最優(yōu)化，存在著投入的冗
余和產(chǎn)出的不足現(xiàn)象。針對(duì)這些情況我們應(yīng)該做到：
(1) 合理、有序開(kāi)發(fā)抽水蓄能電站。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，
抽水蓄能電站的前期工作合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，既要滿(mǎn)足當(dāng)前電網(wǎng)
的實(shí)際需求，又要結(jié)合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
(2) 科學(xué)調(diào)度，合理運(yùn)行。從以上的分析可以看出，抽水蓄
能電站的產(chǎn)出是不足的，表現(xiàn)在指標(biāo)上就是年發(fā)電量及年抽
水耗電量的不足，未能達(dá)到最優(yōu)的配置狀態(tài)和綜合效率，科學(xué)
的提高綜合效率，一方面在機(jī)組的調(diào)度運(yùn)行中合理安排，精心
籌劃，減少停機(jī)時(shí)間，大小修錯(cuò)開(kāi)用電負(fù)荷高峰期等，保證機(jī)
組的產(chǎn)出值在合理的區(qū)間范圍。
(3 ) 合理建設(shè)一批裝機(jī)容量較大的抽水蓄能電站，提高規(guī)
模效率。從廣蓄惠蓄綜合效率的得分可以看出，在一些地理?xiàng)l
件優(yōu)越，庫(kù)容較大的地區(qū)，可建立一批裝機(jī)容量較大的電站，
發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。
4 結(jié)語(yǔ)
本文以1 3 座抽水蓄能電站的DEA模型，分析和探討研
究我國(guó)抽水蓄能電站在綜合效率的提高上仍有空間，并提出
了一些建議，但是文章也存在一定的局限性，主要是在投入和
產(chǎn)出的指標(biāo)選擇上沒(méi)有獲得進(jìn)一步的運(yùn)行數(shù)據(jù)資料，有待進(jìn)
一步的研究和探討。
參考文獻(xiàn)
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[4] 謝傳勝，賈曉希，董達(dá)鵬，王蕾.基于DEA的可再生能源發(fā)電技術(shù)經(jīng)
濟(jì)效益評(píng)價(jià)[J].水電能源科學(xué)，2012.
[5] 邱彬如，劉連希.抽水蓄能電站工程技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2008.
收稿日期:201 7-10-15
作者簡(jiǎn)介：顧程（1 9 8 5 - )，男，工程師，碩士研究生，主要從事
抽水蓄能電站工程建設(shè)管理工作。
江祥（1 9 8 7 - )，男，工程師，大學(xué)本科，主要從事抽水蓄能
電站生產(chǎn)運(yùn)行工作。
16

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