Efficiency assessment of electrical energy generation plants using data envelopment analysis

Abstract

Elektrik üretim planlanmasında alınması gereken önemli karalardan bir tanesi kurulacak enerji santrallerinin türüdür. Anahtar soru `Hangisi diğerine göre daha iyidir ve neden?`. Bu sorunun cevabı sadece dünyadaki birincil enerji kaynaklarının arz ve talep profiline bağlı olmamakta, ayrıca güncel eğilimi yansıtmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'deki elektrik santralleri gerçek veri ile analiz edilip kıyaslanacaktır. Operasyonel ve yatırımsal olmak üzere iki tane performans endeksi oluşturulacaktır. Veri seti kamusal sektörden 18 termal ve 32 hidroelektrik santrali, özel sektörden ise 1 1 termal, 2 hidroelektrik ve 2 rüzgar santrali içermektedir. Matematiksel araç olarak Veri Zarflama Analizi kullanılacaktır. CCR, BCC, AR-I-C ve AR-I-V modelleride tez boyunca kullanılacaktır. Ölçek verimliliğide çalışmada gerekli yerlerde ortaya konacaktır. Kıyaslamalar kamu / özel kıyaslamasının yanısıra doğalgaz / kömür / sıvı yakıtlı santral kıyaslamalarıda yapılacaktır. Ayrıca, performans endeksleri ile girdi / çıktı faktörleri arasında ilişkide araştırılacaktır.

In electric power systems one of the main decisions is the type of power plants that should be installed. The key question is `Which one is better with respect to others and why?`. The answer of this question not only depends on the worldwide supply and demand profile of primary energy resources, but also reflects the current trends. Throughout this study, power plants in Turkey will be analyzed and compared based on real data. Two performance indexes are formed named as operational and investment. Data set contains data of 18 thermal and 32 hydro electric power plants owned by the public sector. From the private sector, data of 11 thermal, 2 hydro electric and 2 wind power plants are included in data set. As a mathematical tool Data Envelopment Analysis is used. The Charnes Cooper Rhodes, the Banker Charnes Cooper, the Assurance Region Input Oriented Constant Return to Scale and the Assurance Region Input Oriented Variable Return to Scale models are used in the analysis. Scale efficiency is also considered. Comparisons are made including public sector versus private sector plants, natural gas versus coal versus liquid fired plants. Also, relationships between efficiency scores and various input / output factors are investigated and some interesting trends are identified.