一種煤改電布局的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種煤改電布局的優(yōu)化方法，包括以下步驟：A)將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算；B)對(duì)煤炭與電力的需求進(jìn)行計(jì)算；C)對(duì)電替代煤的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析；D)分析電替代煤的潛力。本申請(qǐng)建立了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的基于煤炭削減目標(biāo)和能源價(jià)格不確定性的多區(qū)域電能替代目標(biāo)優(yōu)化模型，解決了以下問(wèn)題：全國(guó)及各省電能替代潛力；全國(guó)及各省實(shí)施煤改電的成本，可以根據(jù)各種技術(shù)的成本安排實(shí)施以電代煤的次序，經(jīng)檢驗(yàn)運(yùn)用該套思路方法所得出的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況基本相符。
【專利說(shuō)明】
一種煤改電布局的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大宗物資市場(chǎng)分析領(lǐng)域，尤其涉及一種煤改電布局的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分析預(yù)測(cè)煤改電優(yōu)化布局，宏觀層面上需要考慮宏觀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外煤炭供應(yīng)能力、能源及重工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)能建設(shè)及釋放空間、電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)及電網(wǎng)輸電能力、新形勢(shì)下能源產(chǎn)品尤其是煤炭產(chǎn)品的價(jià)值重估等多方面因素；中觀層面上，需要考慮區(qū)域、行業(yè)經(jīng)濟(jì)的波動(dòng)特性、發(fā)電結(jié)構(gòu)及非化石發(fā)電的出力狀況、安全防治力度及煤炭生產(chǎn)形勢(shì)、運(yùn)輸條件、國(guó)內(nèi)外煤炭比價(jià)關(guān)系等要素;微觀層面上，需要考慮能源價(jià)格、用戶收入水平、盈利能力、工藝流程、居住方式和生活行為的變化，各種用能設(shè)備保有量的變化和新型節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用等。因此，分析預(yù)測(cè)煤改電優(yōu)化布局既有宏觀層面的方向性、結(jié)構(gòu)性間接因素，也有中微觀層面上各類(lèi)直接因素，是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。目前，理論界關(guān)于煤改電地區(qū)布局優(yōu)化分析預(yù)測(cè)的研究極少，尚未發(fā)現(xiàn)公開(kāi)研究成果。
[0003]國(guó)網(wǎng)能源研究院通過(guò)多年的研究探索，建立了一套基于大氣污染防治和能源價(jià)格影響的煤改電布局的優(yōu)化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于一種基于大氣污染防治和能源價(jià)格影響的煤改電布局優(yōu)化方法。
[0005]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N煤改電布局的優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0006]A)，將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算；
[0007]B)，對(duì)煤炭與電力的需求進(jìn)行計(jì)算；
[0008]C)，對(duì)電替代煤的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析；
[0009]D)，分析電替代煤的潛力。
[0010]優(yōu)選的，步驟A)中所述能源服務(wù)需求的分析預(yù)測(cè)方法包括:文獻(xiàn)調(diào)研與專家訪談、時(shí)間序列、能源服務(wù)強(qiáng)度與計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法。
[0011 ]優(yōu)選的，所述分析預(yù)測(cè)方法為時(shí)間序列時(shí)，所述時(shí)間序列具體為:
[0012]通過(guò)收集與整理能源服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)，采用自回歸法、移動(dòng)平均法與指數(shù)平滑法中的一種或多種將能源服務(wù)需求進(jìn)行趨勢(shì)外推，得到能源服務(wù)需求的預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0013]優(yōu)選的，所述分析預(yù)測(cè)方法為能源服務(wù)強(qiáng)度時(shí)，所述能源服務(wù)強(qiáng)度具體為:
[0014]通過(guò)分析相對(duì)容易測(cè)量的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量與單位經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量消耗的能源服務(wù)強(qiáng)度，采用下式預(yù)測(cè)未來(lái)的能源服務(wù)需求:
[0015]能源服務(wù)需求=經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)變量X能源服務(wù)強(qiáng)度。
[0016]優(yōu)選的，所述分析預(yù)測(cè)方法為計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法時(shí)，所述計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法具體為:
[0017]采用最小二乘法對(duì)解釋變量與能源服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，推導(dǎo)出描述解釋變量與能源服務(wù)均衡關(guān)系的回歸方程；
[0018]通過(guò)判定解釋變量的未來(lái)變化，應(yīng)用所述回歸方程，得到能源服務(wù)的預(yù)測(cè)值。
[0019]優(yōu)選的，步驟B)中所述計(jì)算的方法包括以下兩種方法:
[0020]A)，根據(jù)能源服務(wù)需求和相應(yīng)的能源強(qiáng)度直接推斷；
[0021]B)，建立終端能源需求與能源服務(wù)需求及其它影響因素的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型。
[0022]優(yōu)選的，步驟C)具體為:
[0023]根據(jù)燃料的結(jié)構(gòu)與燃料的效率進(jìn)行電替代煤的轉(zhuǎn)換分析。
[0024]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N煤改電布局的優(yōu)化方法，其建立了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的基于煤炭削減目標(biāo)和能源價(jià)格不確定性的多區(qū)域電能替代目標(biāo)優(yōu)化模型，其包括以下步驟:將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算、對(duì)煤炭與電力的需求進(jìn)行計(jì)算、對(duì)電替代煤的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析，分析電替代煤的潛力，即分為能源服務(wù)需求計(jì)算、終端能源需求計(jì)算、能源轉(zhuǎn)換分析與優(yōu)化分析四部分。本發(fā)明提出了確定燃煤發(fā)電能力的一整套思路和方法，解決了以下問(wèn)題:全國(guó)及各省電能替代潛力；全國(guó)及各省實(shí)施煤改電的成本，可以根據(jù)各種技術(shù)的成本安排實(shí)施以電代煤的次序;經(jīng)檢驗(yàn)，運(yùn)用該套思路方法所得出的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況基本相符。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明煤改電布局的優(yōu)化方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種煤改電布局的優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0028]A)，將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算；
[0029]B)，對(duì)煤炭與電力的需求進(jìn)行計(jì)算；
[0030]C)，對(duì)電替代煤的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析；
[0031]D)，分析電替代煤的潛力。
[0032]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N煤改電布局的優(yōu)化方法，本申請(qǐng)?zhí)峁┑膬?yōu)化方法是基于大氣污染防治和能源價(jià)格影響的煤改電布局的優(yōu)化方法，其基本思路是建立了經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的基于煤炭削減目標(biāo)和能源價(jià)格不確定性的多區(qū)域電替代目標(biāo)優(yōu)化模型，上述步驟可簡(jiǎn)化為:
(I)計(jì)算能源服務(wù)需求;(2)終端能源需求計(jì)算；(3)能源轉(zhuǎn)換分析;(4)優(yōu)化分析四部分。
[0033]如圖1所示，圖1為本發(fā)明基于大氣污染防治和能源價(jià)格影響的煤改電布局優(yōu)化方法的流程示意圖，本申請(qǐng)的實(shí)施例也是在此圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
[0034]按照本發(fā)明，在煤改電布局的優(yōu)化方法中，首先將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算。各行各業(yè)、居民生活的能源服務(wù)需求種類(lèi)繁多、特點(diǎn)(尤其是變化趨勢(shì))各異，理論上并不存在一種通用的技術(shù)與方法可用來(lái)解決各種能源服務(wù)需求的分析預(yù)測(cè)。在實(shí)際建模的過(guò)程中，往往要針對(duì)特定的能源服務(wù)需求，選用特定的分析預(yù)測(cè)方法(一種或幾種組合)。本申請(qǐng)?zhí)峁┝丝晒┻x擇的分析預(yù)測(cè)方法主要包括:文獻(xiàn)調(diào)研與專家訪談、時(shí)間序列、能源服務(wù)強(qiáng)度與計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法。
[0035]文獻(xiàn)調(diào)研與專家訪談具體是通過(guò)查閱相關(guān)期刊、書(shū)籍、行業(yè)規(guī)劃以及研究報(bào)告等文獻(xiàn)，可以收集部分能源服務(wù)需求的預(yù)測(cè)結(jié)果(或是不同情景的預(yù)測(cè)結(jié)果)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)訪談相關(guān)行業(yè)的專家，對(duì)能源服務(wù)需求預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正即可得到最終應(yīng)用結(jié)果。通常而言，對(duì)有權(quán)威文獻(xiàn)出處、資深專家分析的能源服務(wù)，可用此類(lèi)方法。
[0036]時(shí)間序列是指通過(guò)收集、整理能源服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)用自回歸、移動(dòng)平均、指數(shù)平滑等時(shí)間序列方法對(duì)能源服務(wù)需求進(jìn)行趨勢(shì)外推，得到預(yù)測(cè)結(jié)果。這種方法主要適用于具有平穩(wěn)性特征的能源服務(wù)，主要在商業(yè)(其他第三產(chǎn)業(yè))增加值、非高耗能行業(yè)增加值等服務(wù)需求上。
[0037]部分能源服務(wù)的變化趨勢(shì)未知、直接預(yù)測(cè)困難，因此可通過(guò)分析某些相對(duì)容易測(cè)量(或判定或給定)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量(如GDP)及單位經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量消耗的能源服務(wù)強(qiáng)度，來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的能源服務(wù)需求，如下式所示:
[0038]能源服務(wù)需求=經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)變量X能源服務(wù)強(qiáng)度。
[0039]上式中，未來(lái)的能源服務(wù)強(qiáng)度也將發(fā)生變化，能源服務(wù)強(qiáng)度可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)用時(shí)間序列分析得到，也可通過(guò)其他方法如文獻(xiàn)調(diào)研取值。
[0040]計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法具體指:一般應(yīng)用最小二乘法等方法對(duì)解釋變量和被解釋變量(能源服務(wù))的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，推導(dǎo)出描述二者均衡關(guān)系的回歸方程。通過(guò)判定(給定)解釋變量的未來(lái)變化，應(yīng)用回歸方程即可得到能源服務(wù)的預(yù)測(cè)值。
[0041]然后計(jì)算終端能源需求。對(duì)各部門(mén)、各品種終端能源需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要有兩種方法，一是根據(jù)能源服務(wù)需求和相應(yīng)的能源強(qiáng)度(如產(chǎn)品單耗/產(chǎn)值單耗)直接推算，二是建立終端能源需求與能源服務(wù)需求及其他影響因素(如能源價(jià)格)的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型，通過(guò)回歸模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。在建模的實(shí)際過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體行業(yè)、不同品種的能源服務(wù)需求及其用能特點(diǎn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行靈活選擇。
[0042]針對(duì)增加值、產(chǎn)品產(chǎn)量與交通周轉(zhuǎn)運(yùn)量類(lèi)能源服務(wù)需求，宜選取產(chǎn)值單耗分析法、產(chǎn)品單耗分析法、交通單位周轉(zhuǎn)運(yùn)量能耗分析法，計(jì)算時(shí)關(guān)鍵是分析判斷各種能耗走勢(shì)，通?？山Y(jié)合能耗的歷史變化、現(xiàn)有水平、國(guó)際先進(jìn)水平(如以日本當(dāng)前的能耗水平為基準(zhǔn))以及相應(yīng)關(guān)鍵用能技術(shù)進(jìn)步來(lái)綜合預(yù)判。針對(duì)其他能源服務(wù)需求，可考慮采用第二種方法即計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，可供選擇的計(jì)量模型及其考慮的因素(變量)繁多，往往要綜合模型擬合效果、專家經(jīng)驗(yàn)判斷、文獻(xiàn)比較結(jié)果等進(jìn)行建模。例如，終端能源需求分析的過(guò)程可根據(jù)能源技術(shù)分析與文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果來(lái)通過(guò)產(chǎn)值單耗法、產(chǎn)品單耗法、周轉(zhuǎn)分析法和計(jì)量經(jīng)濟(jì)法中的一種或多種計(jì)算煤炭與電力在工業(yè)、交通、建筑以及居民和其它行業(yè)中的需求。
[0043]按照本發(fā)明，然后進(jìn)行電力與煤炭能源的轉(zhuǎn)換分析。能源效率特指一個(gè)經(jīng)濟(jì)體中提供能源服務(wù)所需的能源量，即使用較少的能源生產(chǎn)同樣數(shù)量的、有用的服務(wù)或產(chǎn)出。從技術(shù)層面講，能源效率是指使用能源從開(kāi)采、加工、轉(zhuǎn)換、貯運(yùn)和終端利用等活動(dòng)中所得到的能源量與實(shí)際消耗的能量之比。從經(jīng)濟(jì)的角度講，能源效率就是生產(chǎn)一單位經(jīng)濟(jì)活動(dòng)或者是滿足一定舒服程度使得能源消費(fèi)量的減少。
[0044]根據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的物理能源效率(熱效率)評(píng)價(jià)和計(jì)算方法，能源系統(tǒng)總效率由三部分組成:一是開(kāi)采效率，主要指化石燃料儲(chǔ)量的采收率(回采率)；二是中間環(huán)節(jié)效率，主要指加工、轉(zhuǎn)換和貯運(yùn)效率;三是終端利用效率，即終端用戶得到的有用能與過(guò)程開(kāi)始時(shí)輸入的能源量之比。核算能源效率時(shí)，由于開(kāi)采環(huán)節(jié)(回采率)未利用的能源并沒(méi)有消費(fèi)、未來(lái)仍有再利用的可能，且難以衡量、統(tǒng)計(jì)，因此本課題所核算的能源效率只考慮加工轉(zhuǎn)換和終端利用的效率。
[0045]核算能源系統(tǒng)效率時(shí)，對(duì)于原煤，主要考慮兩種用途，一是直接用于終端，該部分效率為其終端利用效率，二是通過(guò)加工轉(zhuǎn)換(及儲(chǔ)運(yùn))、間接用于終端，該部分效率為加工轉(zhuǎn)換效率與終端利用效率之積。對(duì)于電力，只考慮直接用于終端消費(fèi)。
[0046]本申請(qǐng)最后進(jìn)行以電代替煤潛力的優(yōu)化分析，電能替代的優(yōu)化分析主要基于終端能源需求預(yù)測(cè)結(jié)果，分析發(fā)電等加工轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的投入產(chǎn)出，如何合理安排這些環(huán)節(jié)的投入產(chǎn)出、實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置，本質(zhì)上是一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題。本發(fā)明以能源供應(yīng)系統(tǒng)總成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，考慮能源供需平衡、各省份煤炭消費(fèi)總量約束、以電代煤的經(jīng)濟(jì)性等約束，建立煤改電布局優(yōu)化方法。
[0047]本申請(qǐng)最佳實(shí)施方式按照以下步驟進(jìn)行:
[0048]I)收集數(shù)據(jù)，包括全國(guó)及各省煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)、發(fā)電效率，主要行業(yè)煤炭、電力的終端消費(fèi)量，電煤需求、供應(yīng)、庫(kù)存、價(jià)格等；
[0049]2)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別、分析、處理，使各口徑、各方面數(shù)據(jù)能夠相互印證和銜接；
[0050]3)構(gòu)建分析預(yù)測(cè)模型；
[0051]4)調(diào)試各項(xiàng)專家診斷系數(shù)并進(jìn)行計(jì)算分析，得出全國(guó)及各省電能替代潛力和效益。
[0052]以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0053]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤改電布局的優(yōu)化方法，包括以下步驟: A)，將能源服務(wù)需求進(jìn)行計(jì)算； B)，對(duì)煤炭與電力的需求進(jìn)行計(jì)算； C)，對(duì)電替代煤的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析； D)，分析電替代煤的潛力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟A)中所述能源服務(wù)需求的分析預(yù)測(cè)方法包括:文獻(xiàn)調(diào)研與專家訪談、時(shí)間序列、能源服務(wù)強(qiáng)度與計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化方法，其特征在于，所述分析預(yù)測(cè)方法為時(shí)間序列時(shí)，所述時(shí)間序列具體為: 通過(guò)收集與整理能源服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)，采用自回歸法、移動(dòng)平均法與指數(shù)平滑法中的一種或多種將能源服務(wù)需求進(jìn)行趨勢(shì)外推，得到能源服務(wù)需求的預(yù)測(cè)結(jié)果。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化方法，其特征在于，所述分析預(yù)測(cè)方法為能源服務(wù)強(qiáng)度時(shí)，所述能源服務(wù)強(qiáng)度具體為: 通過(guò)分析相對(duì)容易測(cè)量的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量與單位經(jīng)濟(jì)活動(dòng)變量消耗的能源服務(wù)強(qiáng)度，采用下式預(yù)測(cè)未來(lái)的能源服務(wù)需求: 能源服務(wù)需求=經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)變量X能源服務(wù)強(qiáng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化方法，其特征在于，所述分析預(yù)測(cè)方法為計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法時(shí)，所述計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法具體為: 采用最小二乘法對(duì)解釋變量與能源服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，推導(dǎo)出描述解釋變量與能源服務(wù)均衡關(guān)系的回歸方程； 通過(guò)判定解釋變量的未來(lái)變化，應(yīng)用所述回歸方程，得到能源服務(wù)的預(yù)測(cè)值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟B)中所述計(jì)算的方法包括以下兩種方法: A)，根據(jù)能源服務(wù)需求和相應(yīng)的能源強(qiáng)度直接推斷； B)，建立終端能源需求與能源服務(wù)需求及其它影響因素的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟C)具體為: 根據(jù)燃料的結(jié)構(gòu)與燃料的效率進(jìn)行電替代煤的轉(zhuǎn)換分析。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK106096754SQ201610371173
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張成龍, 賈德香, 單葆國(guó), 張興華, 唐偉, 朱發(fā)根, 譚顯東, 馬丁, 韓新陽(yáng), 霍沫霖, 王成潔, 劉小聰, 王向, 馬軼群, 羅智
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)能源研究院