本發(fā)明涉及能源規(guī)劃研究領(lǐng)域，特別涉及一種節(jié)能減排目標(biāo)下的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

從節(jié)能減排目標(biāo)出發(fā)的能源規(guī)劃是生態(tài)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)、環(huán)境科學(xué)和能源規(guī)劃領(lǐng)域的交叉研究領(lǐng)域，旨在構(gòu)建科學(xué)、系統(tǒng)的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)，借助該工具分析節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度，并模擬能源政策對能源系統(tǒng)的綜合影響，從而提出在節(jié)能減排目標(biāo)的約束下技術(shù)可行、成本最優(yōu)、環(huán)境可持續(xù)的能源發(fā)展路徑。以廣東省為例，廣東省政府已先后出臺(tái)了一系列節(jié)能減排政策，初步遏制了能源消費(fèi)快速增長和生態(tài)環(huán)境惡化的勢頭，空氣質(zhì)量總體上得到了改善，但在單位GDP能耗、單位GDP碳排放強(qiáng)度、典型大氣污染物排放總量方面，依然存在較大的考核壓力和提升空間，如何進(jìn)一步制定合理的節(jié)能減排政策，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的既定目標(biāo)，具有重要的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的方式是推行節(jié)能減排政策。然而，節(jié)能減排政策的制定和出臺(tái)影響能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多個(gè)層面，迫切需要事先模擬和分析這些政策的綜合影響，然而，由于缺乏一個(gè)系統(tǒng)性的能源規(guī)劃和戰(zhàn)略支持工具作為技術(shù)支撐，當(dāng)前的節(jié)能減排相關(guān)政策存在以下問題：

1、目前已出臺(tái)的一系列節(jié)能減排政策較為缺乏定量分析的科學(xué)依據(jù)，缺乏系統(tǒng)性的按國際口徑劃分的能源消費(fèi)清單和污染物排放清單，難以量化不同行業(yè)的能源消費(fèi)和污染物控制責(zé)任。

2、出臺(tái)的節(jié)能減排政策注重短期性，缺乏中長期時(shí)間范圍內(nèi)對能源消費(fèi)和污染物排放的演變趨勢模擬，難以回答中長期能源規(guī)劃對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染物總量控制、能源供應(yīng)要求等不同側(cè)面的影響，更難以提出中長期的合理政策目標(biāo)。

3、節(jié)能減排政策的效果難以評估，當(dāng)存在多種節(jié)能減排手段(如碳稅、終端節(jié)能、熱電聯(lián)產(chǎn)、發(fā)展核電、加快天然氣發(fā)展、碳捕獲技術(shù)、超低排放技術(shù)等)時(shí)，某新政策的引入，以及不同的政策組合會(huì)在能源消費(fèi)需求、節(jié)能目標(biāo)、污染物減排目標(biāo)、社會(huì)成本等方面產(chǎn)生什么影響，不可預(yù)知。

4、節(jié)能減排政策目標(biāo)存在多源化、碎片化的問題，缺乏整體性，導(dǎo)致不同目標(biāo)間的復(fù)雜耦合性和沖突難以評估，在多重政策約束和技術(shù)約束下，難以回答各政策目標(biāo)能在多大程度上得以實(shí)現(xiàn)。例如，節(jié)能和低碳目標(biāo)具有高度的重疊，但也存在一定的沖突，為實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)，CCUS等技術(shù)反而會(huì)增加能源消費(fèi)量，火電超潔凈排放技術(shù)在削減二氧化硫排放量的同時(shí)，也會(huì)增加能源消費(fèi)量。

綜合評估節(jié)能減排政策影響的目的，在于最終尋求一條節(jié)能減排目標(biāo)約束下綜合最優(yōu)的能源發(fā)展路徑，關(guān)鍵在于選取合適的能源優(yōu)化模型，對能源系統(tǒng)做能源規(guī)劃優(yōu)化計(jì)算。按“自底向上”方法構(gòu)建的能源優(yōu)化模型擅長于對技術(shù)細(xì)節(jié)的描述，用于研究底層單位的技術(shù)經(jīng)濟(jì)微觀變化引起的綜合效應(yīng)，是能源系統(tǒng)優(yōu)化模型的重要分支。常見的優(yōu)化模型主要包括：日本國立環(huán)境研究所的AIM模型，國際應(yīng)用環(huán)境分析研究所的MESSAGE模型，美國能源部開發(fā)的SAGE模型，國際能源署在能源技術(shù)系統(tǒng)分析項(xiàng)目中開發(fā)的MARKAL模型,以及在MARKAL模型基礎(chǔ)上，結(jié)合EFOM模型在能流優(yōu)化方面的優(yōu)勢，開發(fā)而成的TIMES模型。從優(yōu)化模型的功能來看，TIMES模型是在MARKAL模型基礎(chǔ)上，結(jié)合EFOM模型在能流優(yōu)化方面的優(yōu)勢，開發(fā)而成的新一代具有自下而上特征的能源優(yōu)化模型，是目前國際上影響力最大的能源優(yōu)化模型，已廣泛應(yīng)用于區(qū)域能源系統(tǒng)演變趨勢、能源標(biāo)準(zhǔn)的政策影響、終端能效潛力、能源技術(shù)的影響等一系列研究中，是研究能源轉(zhuǎn)型問題的較好工具。

因此，尋求一種能夠克服當(dāng)前節(jié)能減排政策分析的難以定量分析、難以實(shí)現(xiàn)中長期預(yù)測、難以評估政策目標(biāo)之間的沖突性等缺陷的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)，具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種節(jié)能減排目標(biāo)下的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以科學(xué)預(yù)測中長期能源消費(fèi)和污染物排放的演變趨勢，模擬復(fù)雜的政策目標(biāo)和引入的節(jié)能減排技術(shù)對能源系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，從而為節(jié)能減排目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型提出可行的政策目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)路徑。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

節(jié)能減排目標(biāo)下的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)，由能源需求預(yù)測模塊、能源優(yōu)化模塊和情景分析模塊組成，能源需求預(yù)測模塊通過科學(xué)設(shè)定未來的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展參數(shù)，以多種方法預(yù)測各部門的終端能源需求；能源優(yōu)化模塊以TIMES能源優(yōu)化模型為核心，輸入能源效率、污染物排放因子、技術(shù)成本數(shù)據(jù)，按總成本最小化的原則進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化；情景分析模塊預(yù)設(shè)一政策目標(biāo)，驅(qū)動(dòng)能源優(yōu)化模塊進(jìn)行循環(huán)迭代，選擇該政策情景下最優(yōu)的燃料和技術(shù)組合，并輸出能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、污染物排放結(jié)構(gòu)等結(jié)果。本發(fā)明可以科學(xué)預(yù)測地區(qū)中長期能源消費(fèi)和污染物排放的演變趨勢，從而為節(jié)能減排目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型提出可行的政策目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)路徑。

考慮數(shù)據(jù)的可得性和研究深度，合理劃分能源需求部門和能源種類，對不同的部門采用不同的能源需求預(yù)測方法，匯總形成本發(fā)明的能源需求預(yù)測模塊中采用的能源需求預(yù)測方法，具體步驟如下：

(1-1)將終端能源需求部門劃分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)、生活和交通六個(gè)部門；將終端能源需求按能源種類進(jìn)行劃分，對煤炭、管道煤氣、汽油、柴油、液化石油氣、其他油制品、天然氣、熱力、電力和生物質(zhì)這10類能源進(jìn)行終端能源服務(wù)需求預(yù)測；

(1-2)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)部門按單位GDP能耗法進(jìn)行預(yù)測；

(1-3)對交通部門，運(yùn)用GCAM模型的研究思路，以自下而上的方法進(jìn)行預(yù)測，即先按照歷史數(shù)據(jù)預(yù)測地區(qū)中長期客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，按照基礎(chǔ)年校核，分配得到交通內(nèi)部不同交通模式的周轉(zhuǎn)量，不同交通模式在TIMES模型內(nèi)部進(jìn)行競爭，在不同的情景下形成不同的分配模式；交通服務(wù)需求以需求彈性方程進(jìn)行預(yù)測，人口和收入是交通服務(wù)需求增長的驅(qū)動(dòng)，交通服務(wù)價(jià)格水平起抑制作用；

(1-4)對生活用能，合理劃分生活用能種類，按“自底向上”的研究思路進(jìn)行預(yù)測：在生活用能的分類上，整體上劃分為城鎮(zhèn)生活用能和農(nóng)村生活用能兩部分，城鎮(zhèn)生活用能包括空調(diào)用電、家用電器用電、照明用電、生活熱水用天然氣、生活熱水用電和炊事燃料；農(nóng)村生活用能包括煤炭、液化石油氣、電力、木柴、秸稈和天然氣；在預(yù)測時(shí)，首先按社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢合理設(shè)定中長期人口規(guī)模、人口構(gòu)成和人均住房面積，然后分別按人均和單位住房面積的能耗強(qiáng)度預(yù)測生活用能。

更進(jìn)一步的，所述步驟(1-2)中，按單位GDP能耗法進(jìn)行預(yù)測的方法是：判斷區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，合理假設(shè)GDP增速和單位GDP能耗強(qiáng)度，從而對農(nóng)工建商這四個(gè)部門進(jìn)行終端能源服務(wù)需求預(yù)測。

優(yōu)選的，能源優(yōu)化模塊中，以TIMES能源優(yōu)化模型為核心，構(gòu)建本地化的能源效率和污染物排放因子數(shù)據(jù)庫，形成節(jié)能減排目標(biāo)下的能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，方法步驟如下：

(2-1)在節(jié)能減排的目標(biāo)下，通過文獻(xiàn)整理、工程實(shí)踐、專家評議方法，形成適用于節(jié)能減排研究的能源效率數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法；

(2-2)通過文獻(xiàn)整理、工程實(shí)踐、專家評議方法，形成適用于節(jié)能減排研究的污染物排放因子數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法；

(2-3)輸入數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以TIMES能源優(yōu)化模型為核心，形成節(jié)能減排目標(biāo)下的能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，步驟如下：

(2-3-1)從能源效率數(shù)據(jù)庫中獲取各種技術(shù)的能源效率參數(shù)，以及污染物排放因子數(shù)據(jù)庫中的排放因子數(shù)據(jù)，輸入TIMES能源優(yōu)化模型中；

(2-3-2)輸入TIMES能源優(yōu)化模型所需的技術(shù)成本、技術(shù)年限、發(fā)電技術(shù)裝機(jī)容量等數(shù)據(jù)；

(2-3-3)應(yīng)用TIMES能源優(yōu)化模型的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，在滿足終端能源服務(wù)需求和環(huán)境約束條件下，按照定義的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算選取成本最優(yōu)的技術(shù)燃料組合，計(jì)算各個(gè)優(yōu)化周期內(nèi)不同能源供應(yīng)技術(shù)的最優(yōu)比例和能源供應(yīng)量。

更進(jìn)一步的，所述步驟(2-1)中，能源效率數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法如下：

(2-1-1)從能源系統(tǒng)的整體性出發(fā)，構(gòu)建覆蓋一次能源供應(yīng)、能源加工轉(zhuǎn)換和終端能源消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的能源效率數(shù)據(jù)庫；

(2-1-2)在一次能源供應(yīng)側(cè)，收集化石能源、新能源與可再生能源等一次能源供應(yīng)技術(shù)的能源效率數(shù)據(jù)；

(2-1-3)在能源加工轉(zhuǎn)換側(cè)，收集煤電、氣電、熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱、核電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電、太陽能發(fā)電等十余種能源加工轉(zhuǎn)換技術(shù)的能源效率數(shù)據(jù)；

(2-1-4)在終端能源消費(fèi)側(cè)，收集數(shù)十種終端能源需求技術(shù)的能源效率數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的，所述步驟(2-2)中，污染物排放因子數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法步驟如下：

(2-2-1)從碳減排的角度出發(fā)，構(gòu)建二氧化碳排放因子數(shù)據(jù)庫；

(2-2-2)碳排放因子按能源過程和非能源過程導(dǎo)致的碳排放進(jìn)行區(qū)分，其中，能源過程的碳排放因子按本地化石燃料的熱值計(jì)算；非能源過程按實(shí)際生產(chǎn)過程計(jì)算；

(2-2-3)從大氣污染防治角度出發(fā)，構(gòu)建氮氧化物、二氧化硫和一次細(xì)顆粒物排放因子數(shù)據(jù)庫；

(2-2-4)二氧化硫排放因子按化石燃料類型、燃料的含硫量、硫的轉(zhuǎn)化率，以及不同燃料用途的二氧化硫去除效率進(jìn)行計(jì)算；

(2-2-5)氮氧化物排放因子按化石燃料類型、氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)、不同燃料用途的氮氧化物去除效率進(jìn)行計(jì)算；

(2-2-6)一次細(xì)顆粒物排放因子按燃料類型、鍋爐類型、燃料用途、燃料灰分、飛灰比和飛灰的收集效率進(jìn)行計(jì)算。

優(yōu)選的，所述情景分析模塊采用如下的情景分析方法，該情景分析方法用于分析節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度和節(jié)能減排政策對能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)層面的影響，步驟如下：

(3-1)分析節(jié)能減排的政策目標(biāo)，對政策目標(biāo)進(jìn)行量化；

(3-2)判斷實(shí)現(xiàn)政策目標(biāo)所需的節(jié)能減排技術(shù)，收集這些技術(shù)的相關(guān)參數(shù)；

(3-3)按研究者的需要，設(shè)計(jì)多個(gè)政策情景，將政策目標(biāo)值和節(jié)能減排技術(shù)的參數(shù)輸入TIMES能源優(yōu)化模型；

(3-4)驅(qū)動(dòng)模型按總成本最小的原則進(jìn)行優(yōu)化，得到某政策情景下最優(yōu)的燃料和技術(shù)組合，并輸出能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、污染物排放結(jié)構(gòu)的結(jié)果；

(3-5)多次循環(huán)迭代計(jì)算，對前一步驟的輸出結(jié)果進(jìn)行校核，判斷節(jié)能減排政策目標(biāo)在現(xiàn)實(shí)約束下能否實(shí)現(xiàn)和其實(shí)現(xiàn)程度，直至判定所設(shè)計(jì)的節(jié)能減排政策已經(jīng)滿足政策設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)后，結(jié)束循環(huán)，輸出最終結(jié)果；

(3-6)與基礎(chǔ)情景對比，分析節(jié)能減排政策在能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)層面的影響。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明運(yùn)用能源需求預(yù)測技術(shù)、能源優(yōu)化模型、情景分析方法等工具，構(gòu)建了一個(gè)系統(tǒng)性的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源加工轉(zhuǎn)換技術(shù)、終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、污染物排放量和政策目標(biāo)的有機(jī)關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)可以科學(xué)預(yù)測地區(qū)中長期能源消費(fèi)和污染物排放的演變趨勢，模擬單個(gè)或多種政策目標(biāo)對能源供應(yīng)、能源加工轉(zhuǎn)換和終端能源消費(fèi)等整個(gè)能源系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，分析節(jié)能減排目標(biāo)在現(xiàn)實(shí)約束下的實(shí)現(xiàn)程度，從而為節(jié)能減排目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型提出可行的政策目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)路徑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有覆蓋全面、分析結(jié)構(gòu)清晰完整、分析結(jié)果可量化、可長期預(yù)測等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)施例所述系統(tǒng)的工作原理示意圖。

圖2是本實(shí)施例能源需求預(yù)測模塊的流程設(shè)計(jì)圖。

圖3是本實(shí)施例能源需求預(yù)測模塊中交通能源需求預(yù)測模塊的流程設(shè)計(jì)圖。

圖4是本實(shí)施例能源需求預(yù)測模塊中生活能源需求預(yù)測模塊的流程設(shè)計(jì)圖。

圖5是廣東省分部門終端能源消費(fèi)需求預(yù)測示例圖。

圖6是廣東省分能源種類終端能源消費(fèi)需求預(yù)測示例圖。

圖7是本實(shí)施例廣東省交通用能演變趨勢示例圖。

圖8是本實(shí)施例廣東省生活用能演變趨勢示例圖。

圖9為本實(shí)施例廣東省能源效率數(shù)據(jù)庫的流程設(shè)計(jì)圖。

圖10為本實(shí)施例廣東省污染物排放因子數(shù)據(jù)庫的流程設(shè)計(jì)圖。

圖11為本實(shí)施例廣東省二氧化碳排放量的分布和演變趨勢結(jié)果示例圖。

圖12為本實(shí)施例廣東省氮氧化物排放量的分布和演變趨勢結(jié)果示例圖。

圖13為本實(shí)施例廣東省二氧化硫排放量的分布和演變趨勢結(jié)果示例圖。

圖14為本實(shí)施例廣東省一次細(xì)顆粒物排放量的分布和演變趨勢結(jié)果示例圖。

圖15為本實(shí)施例能源優(yōu)化模塊的流程設(shè)計(jì)圖。

圖16為本實(shí)施例廣東省能源優(yōu)化結(jié)果示例圖。

圖17為本實(shí)施例廣東省政策情景分析的流程設(shè)計(jì)圖。

圖18為傳統(tǒng)技術(shù)下電力行業(yè)污染物排放量的結(jié)果示例圖。

圖19為超低排放技術(shù)下電力行業(yè)污染物排放量的結(jié)果示例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

本實(shí)施例節(jié)能減排目標(biāo)下的能源規(guī)劃及戰(zhàn)略支持系統(tǒng)包括能源需求預(yù)測模塊、能源優(yōu)化模塊和情景分析模塊，其工作原理參見圖1，首先根據(jù)現(xiàn)有研究設(shè)定未來的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展參數(shù)，包括經(jīng)濟(jì)增長、人口發(fā)展、城市化率等，以其中的能源需求預(yù)測模塊為基礎(chǔ)，預(yù)測得到終端能源服務(wù)需求。在能源優(yōu)化模塊中，構(gòu)建能源效率和污染物排放因子數(shù)據(jù)庫，將上述數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和其他所需的參數(shù)輸入到TIMES能源優(yōu)化模型中，按總成本最小化的原則進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算。情景分析模塊預(yù)設(shè)一政策目標(biāo)，在能源優(yōu)化模塊中驅(qū)動(dòng)TIMES模型選擇該政策情景下最優(yōu)的燃料和技術(shù)組合，并輸出能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、污染物排放結(jié)構(gòu)等結(jié)果。本實(shí)施例以廣東省為例，對該系統(tǒng)的各個(gè)結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化方法進(jìn)行具體說明。

1、能源需求預(yù)測模塊

能源服務(wù)需求是能源系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，也是能源系統(tǒng)的最終目標(biāo)?？紤]數(shù)據(jù)的可得性，本發(fā)明綜合運(yùn)用了多種預(yù)測方法，形成了較為完整的廣東省能源需求預(yù)測模塊，需求預(yù)測技術(shù)的流程設(shè)計(jì)參見圖2。

1.1按照部門劃分

本發(fā)明將廣東省終端能源需求部門劃分為對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)、生活和交通這六個(gè)部門。對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)這四個(gè)部門，通過對GDP增速的合理假設(shè)，應(yīng)用單位產(chǎn)值能耗法進(jìn)行估計(jì)。交通和生活的用能預(yù)測見下文。

交通部門的能源需求預(yù)測技術(shù)是運(yùn)用GCAM(Global Change Assessment Mode)模型的研究思路，以自下而上的方法進(jìn)行預(yù)測，其流程設(shè)計(jì)參見圖3。先按照歷史數(shù)據(jù)預(yù)測廣東省中長期客運(yùn)和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，按照基礎(chǔ)年校核，分配得到交通內(nèi)部不同交通模式的周轉(zhuǎn)量，不同交通模式在TIMES模型內(nèi)部進(jìn)行競爭，在不同的情景下形成不同的分配模式。交通服務(wù)需求以需求彈性方程進(jìn)行預(yù)測，人口和收入是交通服務(wù)需求增長的驅(qū)動(dòng)，交通服務(wù)價(jià)格水平起抑制作用。

客運(yùn)服務(wù)需求按公式1進(jìn)行預(yù)測：

TRA_P＝A×Income^E_Income×C^E_TSC×Pop (1)

其中，TRA_P代表交通客運(yùn)服務(wù)需求；A是系統(tǒng)常數(shù)，按基礎(chǔ)年校核得到；Income是居民收入水平，用人均GDP表示；E_Income是研究區(qū)域的收入彈性；E_TSC是價(jià)格彈性；Pop代表常住人口數(shù)量。

貨運(yùn)服務(wù)需求按公式2進(jìn)行預(yù)測：

TRA_F＝A×Income^E_Income×C^E_TSC (2)

其中，TRA_F代表交通客運(yùn)服務(wù)需求；A是系統(tǒng)常數(shù)，按基礎(chǔ)年校核得到；Income是居民收入水平，用GDP表示；E_Income是研究區(qū)域的收入彈性；E_TSC是價(jià)格彈性。

按照廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒的口徑，交通部門的客運(yùn)劃分為鐵路、公路、水運(yùn)和民航四種交通模式，貨運(yùn)劃分為鐵路、公路、水運(yùn)、民航和管道五種交通模式。鐵路分為蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車，分別使用煤炭、柴油和電力作為燃料；公路分為汽油車、柴油車和電力車三種運(yùn)輸工具；水運(yùn)分為內(nèi)河、沿海和遠(yuǎn)洋三種模式；民航使用航空煤油作為燃料；管道運(yùn)輸使用電力。此外，由于廣東省對交通的統(tǒng)計(jì)限于交通運(yùn)輸部門，私家車使用的汽油和柴油需單獨(dú)預(yù)測，一起計(jì)入交通部門的能源消費(fèi)。

生活用能的需求預(yù)測是按照由下到上的研究思路，按照生活用能的種類進(jìn)行劃分，其流程設(shè)計(jì)參見圖4。生活用能整體上劃分為城鎮(zhèn)生活用能和農(nóng)村生活用能兩部分。通過合理設(shè)定中長期人口規(guī)模、人口構(gòu)成和人均住房面積，生活用能按人均和單位住房面積的能耗強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測。城鎮(zhèn)生活用能包括空調(diào)用電、家用電器用電、照明用電、生活熱水用天然氣、生活熱水用電和炊事燃料(含煤氣、液化氣、天然氣、煤炭和電力)。農(nóng)村生活用能包括煤炭、液化石油氣、電力、木柴、秸稈和天然氣。

參見圖5，通過該圖可以直觀的得到廣東省農(nóng)業(yè)、商業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)能源(簡稱工業(yè))、工業(yè)非能源(簡稱非能源)、生活和交通這幾個(gè)終端用能部門的能源消費(fèi)的比例分布和發(fā)展趨勢。

1.2按照能源種類劃分

終端能源需求也可以按能源種類進(jìn)行劃分，分別對煤炭、管道煤氣、汽油、柴油、液化石油氣、其他油制品、天然氣、熱力、電力和生物質(zhì)這10類能源進(jìn)行終端能源服務(wù)需求預(yù)測。

參見圖6，通過該圖可以直觀的得到廣東省煤炭、管道煤氣、汽油、柴油、液化石油氣、其他油制品、天然氣、熱力、電力和生物質(zhì)這10類能源的占比和發(fā)展趨勢。

當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，也可以將分部門和能源種類進(jìn)行結(jié)合使用，例如交通用能和生活用能的演變趨勢參見圖7和圖8。其中，交通用能包括煤炭、汽油、柴油、其他油制品和電力5類。生活用能包括煤炭、煤氣、液化石油氣、天然氣、電力和生物質(zhì)6類。從而使能源需求預(yù)測更精細(xì)。

2、能源優(yōu)化模塊

2.1、能源效率數(shù)據(jù)庫

本實(shí)施例廣東省能源效率數(shù)據(jù)庫涵蓋了廣東省一次能源供應(yīng)、能源加工轉(zhuǎn)換和終端能源消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)(參見圖9)。其中，一次能源供應(yīng)側(cè)包括煤炭、石油、天然氣等化石能源，核能、水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)等新能源與可再生能源，以及廢棄資源再利用的垃圾這些一次能源供應(yīng)技術(shù)的能源效率。能源加工轉(zhuǎn)換側(cè)涵蓋了煤電、氣電、熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱、核電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電、太陽能發(fā)電等能源加工轉(zhuǎn)換技術(shù)的能源效率，終端能源消費(fèi)側(cè)包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、交通、生活多個(gè)部門中不同種類能源的終端能源需求技術(shù)的能源效率。

2.2、污染物排放因子數(shù)據(jù)庫

為實(shí)現(xiàn)大氣污染防治目標(biāo)，二次顆粒物氣態(tài)前體物中的二氧化硫、氮氧化物，以及一次細(xì)顆粒物是大氣污染物的控制重點(diǎn)。鑒于二氧化碳是氣候變化的主要成因，本發(fā)明涉及的污染物最終涵蓋二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫和一次細(xì)顆粒物。通過對多種文獻(xiàn)的廣泛檢索和收集，本發(fā)明設(shè)計(jì)了目前最為完整的廣東省污染物排放因子數(shù)據(jù)庫，其流程設(shè)計(jì)參見圖10。

碳排放因子數(shù)據(jù)庫包括終端能源消費(fèi)、能源加工轉(zhuǎn)換過程(包括發(fā)電、供熱、制氣和煉油)、工業(yè)生產(chǎn)過程(鋼鐵和水泥)和凈調(diào)出電力(凈調(diào)入電力的相反數(shù))等過程的碳排放因子。由于凈調(diào)出的電力不為廣東省當(dāng)?shù)叵M(fèi)，因此其碳排放量歸屬于電力消費(fèi)所在地區(qū)。其中，鋼鐵和水泥的碳排放因子按IPCC口徑，不包括產(chǎn)品生活過程中能源燃燒導(dǎo)致的碳排放，只計(jì)算生產(chǎn)過程中的非能源排放。

氣候變化是全球性的現(xiàn)象，在不同地點(diǎn)排放的二氧化碳對大氣的影響是一致的，而氮氧化物、二氧化硫和一次細(xì)顆粒物影響的是當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境。因此，碳排放可按誰消費(fèi)誰負(fù)責(zé)的原則計(jì)算凈調(diào)出的碳排放責(zé)任，而氮氧化物、二氧化硫和細(xì)顆粒物按照生產(chǎn)者的原則計(jì)算，即哪里產(chǎn)生的影響的是哪里的大氣環(huán)境，不考慮凈調(diào)出的影響。因此，氮氧化物、二氧化硫和一次細(xì)顆粒物的排放因子僅考慮終端能源消費(fèi)和能源加工轉(zhuǎn)換過程(包括發(fā)電、供熱、制氣和煉油)。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的廣東省能源效率和污染物排放因子數(shù)據(jù)庫，結(jié)合廣東省能源活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，可預(yù)測廣東省二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫排放和一次細(xì)顆粒物排放總量在不同污染源中的分布和演變趨勢，結(jié)果示例參見圖11-圖14。

2.3、能源系統(tǒng)優(yōu)化方法

本實(shí)施例構(gòu)建的能源規(guī)劃和戰(zhàn)略決策支持系統(tǒng)中的能源優(yōu)化模塊以國際先進(jìn)的TIMES能源優(yōu)化模型為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，其流程參見圖15。該技術(shù)是應(yīng)用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，在滿足終端能源服務(wù)需求和環(huán)境約束等條件下，按照定義的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算選取成本最優(yōu)的技術(shù)燃料組合。從數(shù)學(xué)表達(dá)上來講，一個(gè)優(yōu)化問題包括狀態(tài)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束三個(gè)方面，能源系統(tǒng)的優(yōu)化求解的實(shí)質(zhì)是將能源系統(tǒng)翻譯成這三個(gè)方面的數(shù)學(xué)語言，并通過線性規(guī)劃等方法進(jìn)行求解。

廣東省能源規(guī)劃的優(yōu)化技術(shù)以TIMES模型為主體，以2012年為模型的基準(zhǔn)年，規(guī)劃期為2012-2030年，規(guī)劃目標(biāo)年為2015、2020、2025和2030年。對廣東省能源系統(tǒng)從能源開采、加工轉(zhuǎn)換到終端利用的各種技術(shù)進(jìn)行了描述?？紤]了煤炭、石油、天然氣等化石能源，核能、水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)等新能源與可再生能源，以及廢棄資源再利用的垃圾。模擬了煤炭、石油、天然氣、核能、可再生能源等的能源供應(yīng)端，模擬煤電、氣電、熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱、核電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電、太陽能發(fā)電等能源加工轉(zhuǎn)換技術(shù)，模擬工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、交通、生活等終端需求技術(shù)。在模擬技術(shù)的過程中，需要從能效數(shù)據(jù)庫中獲取各種技術(shù)的能源效率參數(shù)，以及污染物排放因子數(shù)據(jù)庫中的排放因子數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的能源規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)流程，可計(jì)算各個(gè)優(yōu)化周期內(nèi)不同能源供應(yīng)技術(shù)的最優(yōu)比例和能源供應(yīng)，發(fā)電技術(shù)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參見圖16。

3、情景分析模塊

為滿足節(jié)能減排情景分析的需要，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了節(jié)能減排情景分析模塊的流程，具體參見圖17。為分析政策目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度和某節(jié)能減排政策在能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)層面的影響，需要量化政策目標(biāo)，并輸入該政策的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過能源規(guī)劃的優(yōu)化計(jì)算，判斷其政策目標(biāo)在廣東省的現(xiàn)實(shí)約束下能否實(shí)現(xiàn)和其實(shí)現(xiàn)程度，該過程可循環(huán)進(jìn)行，直至政策制定者判定結(jié)果已經(jīng)滿足政策設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明還可研究多種節(jié)能減排政策的綜合影響，其做法是同時(shí)輸入多種政策的目標(biāo)和技術(shù)參數(shù)，在現(xiàn)實(shí)約束下獲得最優(yōu)的平衡數(shù)值。

本實(shí)施例以超潔凈排放技術(shù)(UCET技術(shù))為例，展示節(jié)能減排政策分析技術(shù)的結(jié)果。煤電超潔凈排放發(fā)電技術(shù)可以保證燃煤電廠在基準(zhǔn)含氧量6％的情況下，其大氣污染物排放滿足燃?xì)怆姀S的排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵小于5毫克/立方米，二氧化硫小于35毫克/立方米，氮氧化物小于50毫克/立方米，從而滿足環(huán)保的高標(biāo)準(zhǔn)要求。該技術(shù)是通過加強(qiáng)對常規(guī)火電煙氣排放的治理，以達(dá)到較低污染物排放的一種煙氣處理技術(shù)。

本實(shí)施例可對比引入U(xiǎn)CET技術(shù)前后電力行業(yè)的污染物排放量的變化情況，其結(jié)果示例參見圖18和19。

本發(fā)明也可以使用簡單的能源需求預(yù)測方法進(jìn)行能源需求建模，并固定其他外部邊界條件以分析某節(jié)能減排政策的影響。其缺點(diǎn)在于難以分析某節(jié)能減排政策對能源供應(yīng)、能源加工轉(zhuǎn)換、終端能源消費(fèi)、污染物排放量多個(gè)層面的綜合影響；在模擬某節(jié)能減排政策的參數(shù)調(diào)整的影響時(shí)，其分析會(huì)相對繁雜和困難；同時(shí)，難以分析多個(gè)政策的綜合影響，對電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的分析也僅是一種粗略的分析。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。