区域可再生能源规划 基本框架研究

  1 区域可再生能源规划模型现状分析

 

  1.1 区域可再生能源规划的相关定义

 

  我们认为规划的具体内涵必须包括方法、时机和量三要素，也就是在什么时候、采用什么方法，达到什么量，见图1。其他的规划均是在此基础上进行的扩展，对约束和目标进行扩展。

 

  能源规划是在对中国能源生产、供应、消费的现状和历史资料调查研究分析的基础上，为满足国民经济和社会发展的需求，而对一段时期内能源发展所做的计划、设想和部署。能源规划需要解决的核心问题是解决当前供给与需求的矛盾，当前供给与未来需求的矛盾，也就是能源安全问题。

 

  由于能源规划的资源是一次性的，我们只能把有限的资源应用到无限的时空中去，这种规划最终会被赋予新的内涵。

 

  结合能源规划的定义，依据可再生能源法，现阶段的可再生能源规划可以定义为: 在对各种可再生能源资源进行评价的基础上，结合自身资源优势和特点，考虑未来可再生能源技术发展的特征，制定不同时期各种可再生能源的激励政策及发展目标。可再生能源规划与能源规划相比，（1）由于技术的限制，缺乏与常规能源进行竞争，可再生能源的需求是政策创造的需求;（2 ）发展可再生能源也被赋予了能源安全、环境保护和减缓气候变化的涵义;（3 ）被看作新的经济增长点，未来发展的又一次重要的经济增长机遇;（4 ）结合自身资源优势，最大限度地开发新的可再生能源;（5 ）可再生能源规划中的能源需求、环境需求等因素的内涵发生了变化。不再是作为一种规划约束条件，而是作为规划评价的输入。

 

  区域可再生能源规划，与可再生能源规划的

 

  定义类似，不同之处在于:（1 ）它首先要满足国家总体可再生能源规划目标，然后，在此基础上，结合地方可再生能源资源优势，制定适应于本地区的不同时期的可再生能源发展目标及相关政策;（2 ）区域可再生能源规划需要考虑如何利用国家整体规划政策，充分发展本土优势的可再生能源。

 

  1.2 可再生能源规划模型的特点

 

  当前国内外常用的区域可再生能源规划模型基

 

  本上是延用能源规划模型或者国家规划模型，如MARKAL 模型、A I M 模型、LEAP 模型、MESSAGE模型、R E T S C r e e n 模型、R E E A M 模型。通过研究当前的主要规划，可以发现，单独采用任何一个模型都无法完成当前的区域可再生能源规划任务。

 

  如北京可再生能源规划采用L E A P 模型和M E S -S A G E 模型、欧盟可再生能源规划采用A I M 模型和F R O M 模型等，而且在具体的规划过程中，需要依据需求，采用其他的相关模型。表1 给出当前主要可再生能源规划模型的比较分析:

 

  1 . 3 区域可再生能源规划模型存在问题

 

  分析

 

  从规划应用来看，当前规划模型主要存在以

 

  下三方面的问题:（1 ）全国规划没有考虑与全球的互动，中国可再生能源规划在全球规划中应该处于什么样的位置;（2 ）全国整体规划与区域可再生能源规划之间缺乏一个衔接。如何结合各地资源优势和经济发展水平，把全国的可再生能源规划目标公平地分解到地方各级政府。目前尚缺乏一个较为合理的方法;（3 ）区域可再生能源规划缺乏可实施性。导致该问题的主要原因在于方法单一，照搬国家模式、从而导致规划过于宏观，缺乏可实施性。

 

  当前区域可再生能源规划模型主要存在以下五方面问题:（ 1 ）较多重要参数需要人为指定，缺乏相关方法支撑。当前模型主要考虑了核心技术优化或者成本因素，寻求给定技术情况下的最优能源结构及发展目标。然后为了达到不同时期的可再生能源目标，考虑在不同时期制定相应的可再生能源政策;（2 ）数据输入量较大，规划难度较大。产生该问题的主要原因在于三方面，其一为当前的模型是基于能源规划模型基础之上的，能源规划模型考虑的因素与可再生能源规划考虑的因素不同，这些模型中通常包含许多其他能源的相关技术信息及技术细节。有些细节可能是可再生能源规划中根本不需要的，或者可以用其他指标来规划。其二是当前模型是从国外引进的模型，模型的数据输入通常是依据其他国家的统计年鉴和统计指标来设定的。而国内统计年鉴的数据结构与国外其他国家的统计年鉴结构完全不同，因此相关数据很难找到。对规划，尤其是区域级可再生能源规划带来了很大的难度。其三是可再生能源尚处于发展时期，技术和市场均不成熟，统计标准体系尚未建立，因此统计数据严重匮乏。导致在具体规划过程中，数据收集难度相当大;（3 ）模型界面缺乏友好性，易出错。当前模型多是泊来品，国外的规划体制与我国的规划体制不同。国外规划的特点是规划主体通常是专门的研究机制，其所采用的模型通常是处于研究阶段的模型，而不是商业化或者普及型的模型;（4 ）模型缺乏系统性。模型是建立在其他模型基础之上的，不是针对如何解决可再生能源规划中的问题而构建的。因此，区域可再生能源规划中遇到的问题缺乏方法上的支持，往往直接套用国家级能源规划，而国家级可再生能源规划模型是基于宏观经济分析基础之上，对许多经济、技术细节进行了抽象化。常会出现这样的状况，为了完成一个区域可再生能源规划，需要东拼西凑的寻找相关的模型以解决区域可再生能源规划中遇到的模型。

 

  2 区域可再生能源规划基本框架

 

  2.1 区域可再生能源规划模型的解决思路

 

  针对规划体系的缺乏，提出并构建了以下模型:（1 ）全球可再生能源发展模型。在此基础上，考虑中国可再生能源发展目标、规模及结构来进行中长期规划;（2 ）目标分解模型。依据各种可再生能源资源优势及特点，建立基于项目的可再生能源规划模型， 从而把规划目标采取项目评价的方式落实到具体布局;（3 ）基于项目的规划模型。考虑了资源禀赋、土地、资本及技术等特点。

 

  针对规划功能的缺乏，有以下五个方法:（1 ）给出了相关重要参数求解模型，并集成到区域可再生能源规划总体框架中;（2 ）把各种可再生能源规划的原理抽象为不同时期可再生能源项目的决策问题，增加了反馈机制;（3 ）结合中国统计指标和区域可再生能源规划的特点，对可再生能源规划输入数据进行了替代和简化;（4 ）构建资源、产品和技术数据库，提高了数据共享，减少数据输入量;（5 ）针对可再生能源规划的特点，集成了与规划相关的功能模块，构建了可再生能源规划模型框架体系。

 

  2.2 区域可再生能源模型框架

 

  可再生能源规划的基本框架可以通过图2 来表示，主要包括四个基础模型和三个功能模型。基础模型主要有能源需求预测模型、环境外部价值测算模块、资源评价模型、行业增长模型，为规划提供数据输入预处理。功能模型主要包括区域可再生能源规划模型、国家可再生能源目标分解模型和可再生能源规划评价模型，它们为模型的输出结果。

 

  3 区域可再生能源规划模型功能简介

 

  3.1 区域可再生能源资源评价

 

  资源评价模型是区域可再生能源规划的基础模型，即要掌握可再生能源的资源量。可再生能源资源的品种很多，用途也很广，因此很难得到一个统一的可再生能源资源量的评价方法。区域可再生能源规划给出了风电、太阳能发电、太阳能热水、生物质发电、生物质沼气、生物质液态燃料、小水电等主要能源利用技术的可开发资源量的评估方法。评价模块给出区域可再生能源的理论蕴藏量、地理蕴藏量、技术可开发量、经济可开发量、实际可开发量的求解方法。

 

  3 . 2 可再生能

 

  源规划模型可再生能源规划模型是可再生能源规划的核心模型，他的主要功能是，在给定资源分布、能源需求和政策情景下，给出每一阶段的可再生能源发展目标和结构。框架中给出能源系统优化模型、能源行业成本曲线模型和能源系统仿真模型。框架中提出的基于项目的能源行业成本曲线模型是依据可再生能源资源分布状况，以项目为单位，按当前给定技术求解出所有可再生能源资源的年单位电量成本及电量，然后给出整个可再生能源行业的动态成本曲线; 考虑到能源政策、外部环境价值和各种可再生能源的学习曲线，求解出每一阶段的经济可行的可再生能源量及可再生能源结构。

 

  3.3 可再生能源规划评价

 

  规划评价模块是对区域可再生能源规划优劣性进行评价，需要给出评价的标准、评价方法和评价的理论依据。规划评价模型主要包括对能源系统的影响评价、对经济系统的影响评价、对环境系统的影响评价和对社会系统的影响评价。评价模型通常采用基于能源复杂系统的仿真模型。输入规划目标和政策，输出不同目标和政策下的经济、环境和社会效益的变化情况。

 

  3.4 可再生能源规划目标分解

 

  可再生能源目标分解模型是衔接国家可再生能源规划和区域可再生能源规划的关键环节。是目标反馈的有效途径。可再生能源目标分解具有两重涵义: 第一层涵义是把国家可再生能源目标分解到各个省去，以便明确不同的省份的可再生能源发展任务。第二层涵义是把国家和省域可再生能源目标分解到不同阶段去，以便对不同阶段的目标进行监管。

 

  3.5 可再生能源行业增长模型

 

  可再生能源行业增长模型是可再生能源目标分解的预处理模型。其主要功能是求解不同类型可再生能源行业的增长量与时间的关系。为把可再生能源目标分解到各个阶段提供科学依据。不同行业的成长速度及其成熟期是不同的，因此应考虑推算不同时期的可再生能源份额和目标，以便上级部门对下级部门监管。

 

  3.6 环境外部性价值

 

  环境外部价值模型是可再生能源规划模型的输入预处理模型。其主要功能是求解不同地区的环境外部价值，以便求解在考虑环境因素下，各区域的可再生能源的最优开发量。影响环境外部价值的因素很多，如人口密度、植被、农业形式及收入等。为了求解各个区域合理的可再生能源发展量，需要求解出不同省份环境的外部价值，即对其外部性进行货币化处理。

 

  4 结论

 

  区域可再生能源规划是落实国家可再生能源规划主体的重要环节，本文提出的区域可再生能源规划模型对落实国家可再生能源规划、实施可再生能源重点发展领域、项目实施优先布局及制定相关政策具有重要的理论与应用价值。区域可再生能源规划体系的建立给我们带来了广泛的研究课题，如目标分解、行业增长模型、省级环境外部价值评价、各种可再生能源的资源评价及未来发展成本趋势预测，这些问题均有待我们进一步深入研究。