数学建模竞赛论文-基于超效率dea的节能减排效率定量评估模型

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1、基于超效率DEA的节能减排效率定量评估模型摘要节能减排是我国应对资源紧缺、减轻环境压力、实现经济可持续发展的必然选择。但目前关于节能减排考核体系的定量研究极为欠缺，因此希望能够建立反映环境、经济、社会发展协调程度的指标体系的数学模型，为我国的发展决策提供科学依据，为政府的决策提供合理建议。节能减排是一个多投入、多输出的系统效率评价问题。本文通过建立DEA模型，科学选取能够反映出我国节能减排发展关键问题的投入、输出指标，即能源消耗总量、COD排放量、工业二氧化硫排放量、工业固体废物产生量和GDP、COD排放减少量、工业二氧化硫排放减少量、工业固体废物综合利用量等，利用MYDEA软件，对我国

2、八大综合经济区的代表省市的节能减排情况进行了分析和评价。在定量评价的过程中，我们发现DEA模型无法对同时有效的决策单元做出进一步评价与比较。因此，我们将DEA模型改进为超效率DEA模型。据此，我们分别定量分析和评价了十一五期间我国北京等八个代表省市的每年的节能减排效率θ及规模效益值G，如下表所示。序号省份θ平均值G平均值1吉林3.461253.8462北京6.259250.880753上海1.6081.89254广东1.16653.165755陕西1.607751.821256安徽2.493251.771257云南1.4831.14258甘肃1.904251.4185根据表中的结果可知，

3、北京和吉林在这四年内节能减排效率θ相对较高，说明这两个地区的节能减排工作做得较好。且北京的规模效益值G<1,成倍地增加节能减排方面的投入力度，能源和水利用率以及污染物排放的削减率都会有更大比例的增长，而其他地区则相反。此外，根据各地区各年份的节能减排效率和规模效益值，我们进一步分析了增加节能减排方面的投入力度对节能减排效率的影响，并据此对政府在节能减排方面的政策制定上提供了合理的建议。关键词：超效率DEA模型输入和输出指标节能减排效率值规模效益值一、问题重述1.1问题背景目前，由于国内外缺少定量描述减排不同污染物所需的能耗数据，导致难以针对不同污染物提出科学、合理、定量的减排指标，也难以

4、真正定量地评价过程工业节能减排的效果、给出科学的解决方案，这给减排国策的最终落实带来了极大的困难。缺少综合的路线评价指标与体系已成为减排面临的一个重要问题。1.2目标任务任务一：查找资料，根据节能减排指标的制定原则，建立一个科学合理的节能减排指标评价体系，并利用所建立的模型研究各区域节能减排的效率，根据不同区域的效率值高低对各地区的节能减排情况进行分析。任务二：根据所建模型和分析结果，为政府的决策提供合理的建议。二、问题分析为了能够对节能减排效率进行定量的评估，首先需要确定影响该效率的各种指标。我国“十一五”规划纲要对能耗及COD、二氧化硫排放量提出了明确的降低指标，为了提出更加完善的评

5、价标准，将固体废弃物的排放及处理纳入考虑，确立起综合评价的指标。对应于各项指标，收集相关的数据，进行客观的评价分析，可以得到各地的节能减排的效率值，由此效率值，可以对各地的节能减排工作进行一定的评价，并可以提出相应的意见。对于评价过程，由于各种经济、环境、社会等因素的影响，会导致一些参数化的评价方式不能得到较好的结果。因此，可以考虑使用非参数化的评价方法。三、模型假设（1）仅考虑能源消耗总量、GDP生产总值、COD排放量和减少量、工业SO2排放量和减少量、工业固体废物产生量和综合利用量对节能减排效率的作用，忽略其它因素的影响；（2）SE-DEA模型中DMU处于固定规模报酬情形下。（3）中

6、国大陆地区可划分为八大综合经济区：1）东北综合经济区(辽宁、吉林、黑龙江)；2）北部沿海综合经济区(北京、天津、河北、山东)；3）东部沿海综合经济区(上海、江苏、浙江)；4）南部沿海经济区(福建、广东、海南)；5）黄河中游综合经济区(陕西、山西、河南、内蒙古)；6）长江中游综合经济区(湖北、湖南、江西、安徽)；7）大西南综合经济区(云南、贵州、四川、重庆、广西)；8）大西北综合经济区(甘肃、青海、宁夏、西藏、新疆)。我们分别取吉林、北京、上海、广东、陕西、安徽、云南、甘肃作为各综合经济区的代表进行研究。四、符号说明DMU：决策单元x：DMU输入y:DMU输出v:DMU输入的权系数u:DM

7、U输出的权系数θ:节能减排效率G:规模效益值S−:输入松弛变量S+:输出松弛变量L:可节省投入量五、模型建立与求解5.1准备工作5.1.1确立节能减排效率的评价指标目前，由于国内外缺少定量描述减排不同污染物所需的能耗数据，导致难以针对不同污染物提出科学、合理、定量的减排指标，也难以真正定量地评价过程工业节能减排的效果、给出科学的解决方案。会议执行主席、西安交通大学教授冯霄在第363次香山科学会议中指出，建立科学、系统的节能减排分析方