本申請涉及能源轉(zhuǎn)型，具體而言，涉及一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、能源轉(zhuǎn)型包括能源供給側(cè)、傳輸側(cè)和需求側(cè)轉(zhuǎn)型，涵蓋新能源開發(fā)、輸配電網(wǎng)建設(shè)、終端電氣化改造和設(shè)備能效提升等若干方面的內(nèi)容。

2、從宏觀經(jīng)濟(jì)、政策規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展及能源供需關(guān)系等方面出發(fā)，一般通過構(gòu)建各類型能源-環(huán)境模型進(jìn)行區(qū)域或行業(yè)的能源消費(fèi)及溫室氣體排放趨勢及結(jié)構(gòu)預(yù)測，包括自上而下、自下而上和混合模型三類主要類型，常用模型如cge模型、leap模型、eps模型和poles模型等，各模型均具有它特有的適用范圍及適用條件。

3、一方面，既有分析技術(shù)往往具有較復(fù)雜的模型，需要較多的歷史數(shù)據(jù)作為支撐，尤其是自下而上型模型和混合型模型，且其中部分?jǐn)?shù)據(jù)難以統(tǒng)計(jì)獲取，需要廣泛經(jīng)驗(yàn)作為支撐，方可分析出更合理的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的發(fā)展路徑。

4、另一方面，既有技術(shù)往往缺少宏觀經(jīng)濟(jì)性評價(jià)視角，或經(jīng)濟(jì)性評價(jià)僅局限于能源開發(fā)成本，未考慮生命周期內(nèi)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益以及降碳外部性收益，在效益評估上缺少總體社會(huì)代價(jià)的視角。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例的目的在于提供一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，用以從各品種能源消費(fèi)出發(fā)，自上而下對于區(qū)域能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行路徑分析，以減少國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)的多樣性及數(shù)據(jù)獲取難度對于中長期能源轉(zhuǎn)型路徑規(guī)劃的困擾。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，方法包括以下步驟：

3、s1：依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費(fèi)品種的當(dāng)年數(shù)據(jù)；

4、s2：依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)歷史年數(shù)據(jù)；

5、s3：取歷史年數(shù)據(jù)分別擬合得到碳排放因子、能源消費(fèi)量和能源利用效率的歷史成本函數(shù)；

6、s4：基于歷史成本函數(shù)和當(dāng)年數(shù)據(jù)，綜合考慮成本和節(jié)能降碳效益，計(jì)算未來年份的能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)；

7、s5：設(shè)定研究規(guī)劃周期內(nèi)綜合折現(xiàn)率和二氧化碳排放強(qiáng)度年均下降率限值；

8、s6：基于非線性規(guī)劃優(yōu)化得出區(qū)域未來能源轉(zhuǎn)型的最佳路徑。

9、在可選的實(shí)施方式中，在s1中，當(dāng)年數(shù)據(jù)包括當(dāng)前年度價(jià)格、當(dāng)年利用效率和當(dāng)年碳排放因子，其中，當(dāng)年利用效率為：

10、

11、式中，為能源品種n在當(dāng)前年度t0的終端消費(fèi)量，為當(dāng)年社會(huì)參考量。

12、在可選的實(shí)施方式中，在s2中，歷史年數(shù)據(jù)包括歷史年度能源投資成本及歷史年度能源利用效率η、歷史年度能源品種消費(fèi)量q和歷史年度碳排放因子θ，其中，歷史年度能源投資成本包括供給側(cè)投資s、傳輸側(cè)投資t和需求側(cè)投資d。

13、在可選的實(shí)施方式中，在s3中，供給側(cè)投資s與歷史年度碳排放因子θ可擬合獲取供給側(cè)歷史成本函數(shù)：

14、

15、其中，為供給側(cè)在當(dāng)前年度t0的歷史成本，和為供給側(cè)能源品種n對應(yīng)的投資擬合系數(shù)；

16、傳輸側(cè)投資t與歷史年度能源品種消費(fèi)量q擬合可獲取傳輸側(cè)歷史成本函數(shù)：

17、

18、其中，為傳輸側(cè)在當(dāng)前年度t0的歷史成本，和為傳輸側(cè)能源品種n對應(yīng)的投資擬合系數(shù)；

19、需求側(cè)投資d與歷史年度能源利用效率η擬合可獲取需求側(cè)歷史成本函數(shù)：

20、

21、其中，為需求側(cè)在當(dāng)前年度t0的歷史成本，和為需求側(cè)能源品種n對應(yīng)的擬合系數(shù)。

22、在可選的實(shí)施方式中，在s4中，在規(guī)劃研究年限內(nèi)在年度t的能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)tct為：

23、

24、其中：

25、

26、

27、式中，n為區(qū)域的能源消費(fèi)品種類數(shù)量，為供給側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為傳輸側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為需求側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為在年度t的社會(huì)能碳代價(jià)，為能源品種n在年度t的價(jià)格，為能源品種n在年度t的社會(huì)參考量，為能源品種n在年度t的利用效率，cp(t)為在年度t的碳價(jià)，為能源品種n在年度t的碳排放因子。

28、在可選的實(shí)施方式中，在s4中，社會(huì)能碳代價(jià)sc的計(jì)算公式如下：

29、sc＝ec+cc

30、

31、cc＝ce·cp

32、

33、其中，ec為總體能源成本，cc為總體二氧化碳排放外部性損益，qn為能源品種n的消費(fèi)量，pn為能源品種n的價(jià)格，qn為能源品種n的社會(huì)參考量，ηn為能源品種n的利用效率，ce為碳排放量，cp為碳價(jià)，θn為能源品種n的碳排放因子。

34、在可選的實(shí)施方式中，在s4中，供給側(cè)轉(zhuǎn)型代價(jià)為：

35、

36、其中，為供給側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為供給側(cè)能源品種n在年度t的碳排放因子；

37、傳輸側(cè)轉(zhuǎn)型代價(jià)為：

38、

39、其中，為傳輸側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為傳輸側(cè)能源品種n在年度t的消費(fèi)量；

40、需求側(cè)轉(zhuǎn)型代價(jià)為：

41、

42、其中，為需求側(cè)在年度t的轉(zhuǎn)型代價(jià)，為需求側(cè)能源品種n在年度t的利用效率。

43、在可選的實(shí)施方式中，在s4中，未來年成本函數(shù)為歷史成本函數(shù)附加上時(shí)間因數(shù)：

44、

45、其中，分別為供給側(cè)、傳輸側(cè)、需求側(cè)的時(shí)間因數(shù)系數(shù)。

46、第二方面，本發(fā)明提供一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

47、當(dāng)年能源數(shù)據(jù)分析單元，用于依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費(fèi)品種的當(dāng)年數(shù)據(jù)；

48、歷史年度能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵函數(shù)擬合單元，用于依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)歷史年數(shù)據(jù)，并取歷史年數(shù)據(jù)分別擬合得到碳排放因子、能源消費(fèi)量和能源利用效率的歷史成本函數(shù)；

49、未來年度能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)評估單元，用于基于歷史成本函數(shù)和當(dāng)年數(shù)據(jù)，綜合考慮成本和節(jié)能降碳效益，計(jì)算未來年份的能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)；

50、能源轉(zhuǎn)型最佳路徑規(guī)劃單元，用于設(shè)定研究規(guī)劃周期內(nèi)綜合折現(xiàn)率和二氧化碳排放強(qiáng)度年均下降率限值，并基于非線性規(guī)劃優(yōu)化得出區(qū)域未來能源轉(zhuǎn)型的最佳路徑。

51、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)方法的步驟。

52、本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)的有益效果包括:

53、綜合考慮數(shù)據(jù)可獲得性和規(guī)劃可操作性的基礎(chǔ)上提出了一套便于程序化實(shí)現(xiàn)的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，從社會(huì)代價(jià)視角出發(fā)，從供給側(cè)、傳輸側(cè)和需求側(cè)能源轉(zhuǎn)型成本投入、規(guī)劃年內(nèi)節(jié)能減碳收益等全生命周期經(jīng)濟(jì)評價(jià)要素對于能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行路徑評價(jià)，通過非線性規(guī)劃方法尋求區(qū)域能源轉(zhuǎn)型最優(yōu)發(fā)展路徑，相比既有傳統(tǒng)方法考慮了更全面的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)視角，形成了一套更易實(shí)現(xiàn)的能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化規(guī)劃模式。

技術(shù)特征：

1.一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s1中，所述當(dāng)年數(shù)據(jù)包括當(dāng)前年度價(jià)格、當(dāng)年利用效率和當(dāng)年碳排放因子，其中，當(dāng)年利用效率為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s2中，所述歷史年數(shù)據(jù)包括歷史年度能源投資成本及歷史年度能源利用效率η、歷史年度能源品種消費(fèi)量q和歷史年度碳排放因子θ，其中，所述歷史年度能源投資成本包括供給側(cè)投資s、傳輸側(cè)投資t和需求側(cè)投資d。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s3中，供給側(cè)投資s與歷史年度碳排放因子θ可擬合獲取供給側(cè)歷史成本函數(shù)：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，在規(guī)劃研究年限內(nèi)在年度t的能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)tct為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，社會(huì)能碳代價(jià)sc的計(jì)算公式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，供給側(cè)轉(zhuǎn)型代價(jià)為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，未來年成本函數(shù)為歷史成本函數(shù)附加上時(shí)間因數(shù)：

9.一種計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

10.一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N計(jì)及社會(huì)代價(jià)的區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，涉及能源轉(zhuǎn)型技術(shù)領(lǐng)域。方法包括：依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費(fèi)品種的當(dāng)年數(shù)據(jù)和歷史年數(shù)據(jù)；取歷史年數(shù)據(jù)分別擬合得到碳排放因子、能源消費(fèi)量和能源利用效率的歷史成本函數(shù)，并綜合考慮成本和節(jié)能降碳效益，計(jì)算未來年份的能源轉(zhuǎn)型社會(huì)代價(jià)；設(shè)定研究規(guī)劃周期內(nèi)綜合折現(xiàn)率和二氧化碳排放強(qiáng)度年均下降率限值；基于非線性規(guī)劃優(yōu)化得出區(qū)域未來能源轉(zhuǎn)型的最佳路徑。該方法從各品種能源消費(fèi)出發(fā)，自上而下對于區(qū)域能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行路徑分析，以減少國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)的多樣性及數(shù)據(jù)獲取難度對于中長期能源轉(zhuǎn)型路徑規(guī)劃的困擾。

技術(shù)研發(fā)人員：張棟梁,宋雨蔓,牟穎,薛萬磊,王鵬,趙昕,王振坤,管大順,李晨輝,李?，?李曉慶,牛華忠,史英,李秋爽,劉知凡,厲艷,白穎,李祖宇,高浪,毛穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19