一种煤改电布局的优化方法
【专利摘要】本发明提供了一种煤改电布局的优化方法，包括以下步骤：A)将能源服务需求进行计算；B)对煤炭与电力的需求进行计算；C)对电替代煤的转换进行分析；D)分析电替代煤的潜力。本申请建立了经济新常态下的基于煤炭削减目标和能源价格不确定性的多区域电能替代目标优化模型，解决了以下问题：全国及各省电能替代潜力；全国及各省实施煤改电的成本，可以根据各种技术的成本安排实施以电代煤的次序，经检验运用该套思路方法所得出的预测结果与实际运行情况基本相符。
【专利说明】
一种煤改电布局的优化方法
技术领域
[0001]本发明涉及大宗物资市场分析领域，尤其涉及一种煤改电布局的优化方法。
【背景技术】
[0002]分析预测煤改电优化布局，宏观层面上需要考虑宏观经济增长速度及经济结构、国内外煤炭供应能力、能源及重工业产业链的产能建设及释放空间、电力生产结构及电网输电能力、新形势下能源产品尤其是煤炭产品的价值重估等多方面因素；中观层面上，需要考虑区域、行业经济的波动特性、发电结构及非化石发电的出力状况、安全防治力度及煤炭生产形势、运输条件、国内外煤炭比价关系等要素;微观层面上，需要考虑能源价格、用户收入水平、盈利能力、工艺流程、居住方式和生活行为的变化，各种用能设备保有量的变化和新型节能技术的推广应用等。因此，分析预测煤改电优化布局既有宏观层面的方向性、结构性间接因素，也有中微观层面上各类直接因素，是一个极其复杂的系统工程。目前，理论界关于煤改电地区布局优化分析预测的研究极少，尚未发现公开研究成果。
[0003]国网能源研究院通过多年的研究探索，建立了一套基于大气污染防治和能源价格影响的煤改电布局的优化方法。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题在于一种基于大气污染防治和能源价格影响的煤改电布局优化方法。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种煤改电布局的优化方法，包括以下步骤:
[0006]A)，将能源服务需求进行计算；
[0007]B)，对煤炭与电力的需求进行计算；
[0008]C)，对电替代煤的转换进行分析；
[0009]D)，分析电替代煤的潜力。
[0010]优选的，步骤A)中所述能源服务需求的分析预测方法包括:文献调研与专家访谈、时间序列、能源服务强度与计量经济方法。
[0011 ]优选的，所述分析预测方法为时间序列时，所述时间序列具体为:
[0012]通过收集与整理能源服务的历史数据，采用自回归法、移动平均法与指数平滑法中的一种或多种将能源服务需求进行趋势外推，得到能源服务需求的预测结果。
[0013]优选的，所述分析预测方法为能源服务强度时，所述能源服务强度具体为:
[0014]通过分析相对容易测量的经济活动变量与单位经济活动变量消耗的能源服务强度，采用下式预测未来的能源服务需求:
[0015]能源服务需求=经济社会活动变量X能源服务强度。
[0016]优选的，所述分析预测方法为计量经济方法时，所述计量经济方法具体为:
[0017]采用最小二乘法对解释变量与能源服务的历史数据进行回归分析，推导出描述解释变量与能源服务均衡关系的回归方程；
[0018]通过判定解释变量的未来变化，应用所述回归方程，得到能源服务的预测值。
[0019]优选的，步骤B)中所述计算的方法包括以下两种方法:
[0020]A)，根据能源服务需求和相应的能源强度直接推断；
[0021]B)，建立终端能源需求与能源服务需求及其它影响因素的计量经济模型。
[0022]优选的，步骤C)具体为:
[0023]根据燃料的结构与燃料的效率进行电替代煤的转换分析。
[0024]本申请提供了一种煤改电布局的优化方法，其建立了经济新常态下的基于煤炭削减目标和能源价格不确定性的多区域电能替代目标优化模型，其包括以下步骤:将能源服务需求进行计算、对煤炭与电力的需求进行计算、对电替代煤的转换进行分析，分析电替代煤的潜力，即分为能源服务需求计算、终端能源需求计算、能源转换分析与优化分析四部分。本发明提出了确定燃煤发电能力的一整套思路和方法，解决了以下问题:全国及各省电能替代潜力；全国及各省实施煤改电的成本，可以根据各种技术的成本安排实施以电代煤的次序;经检验，运用该套思路方法所得出的预测结果与实际运行情况基本相符。
【附图说明】
[0025]图1为本发明煤改电布局的优化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0027]本发明实施例公开了一种煤改电布局的优化方法，包括以下步骤:
[0028]A)，将能源服务需求进行计算；
[0029]B)，对煤炭与电力的需求进行计算；
[0030]C)，对电替代煤的转换进行分析；
[0031]D)，分析电替代煤的潜力。
[0032]本申请提供了一种煤改电布局的优化方法，本申请提供的优化方法是基于大气污染防治和能源价格影响的煤改电布局的优化方法，其基本思路是建立了经济新常态下的基于煤炭削减目标和能源价格不确定性的多区域电替代目标优化模型，上述步骤可简化为:
(I)计算能源服务需求;(2)终端能源需求计算；(3)能源转换分析;(4)优化分析四部分。
[0033]如图1所示，图1为本发明基于大气污染防治和能源价格影响的煤改电布局优化方法的流程示意图，本申请的实施例也是在此图的基础上进行的。
[0034]按照本发明，在煤改电布局的优化方法中，首先将能源服务需求进行计算。各行各业、居民生活的能源服务需求种类繁多、特点(尤其是变化趋势)各异，理论上并不存在一种通用的技术与方法可用来解决各种能源服务需求的分析预测。在实际建模的过程中，往往要针对特定的能源服务需求，选用特定的分析预测方法(一种或几种组合)。本申请提供了可供选择的分析预测方法主要包括:文献调研与专家访谈、时间序列、能源服务强度与计量经济方法。
[0035]文献调研与专家访谈具体是通过查阅相关期刊、书籍、行业规划以及研究报告等文献，可以收集部分能源服务需求的预测结果(或是不同情景的预测结果)，在此基础上，通过访谈相关行业的专家，对能源服务需求预测结果进行修正即可得到最终应用结果。通常而言，对有权威文献出处、资深专家分析的能源服务，可用此类方法。
[0036]时间序列是指通过收集、整理能源服务的历史数据，应用自回归、移动平均、指数平滑等时间序列方法对能源服务需求进行趋势外推，得到预测结果。这种方法主要适用于具有平稳性特征的能源服务，主要在商业(其他第三产业)增加值、非高耗能行业增加值等服务需求上。
[0037]部分能源服务的变化趋势未知、直接预测困难，因此可通过分析某些相对容易测量(或判定或给定)的经济活动变量(如GDP)及单位经济活动变量消耗的能源服务强度，来预测未来的能源服务需求，如下式所示:
[0038]能源服务需求=经济社会活动变量X能源服务强度。
[0039]上式中，未来的能源服务强度也将发生变化，能源服务强度可根据历史数据用时间序列分析得到，也可通过其他方法如文献调研取值。
[0040]计量经济方法具体指:一般应用最小二乘法等方法对解释变量和被解释变量(能源服务)的历史数据进行回归分析，推导出描述二者均衡关系的回归方程。通过判定(给定)解释变量的未来变化，应用回归方程即可得到能源服务的预测值。
[0041]然后计算终端能源需求。对各部门、各品种终端能源需求进行预测，主要有两种方法，一是根据能源服务需求和相应的能源强度(如产品单耗/产值单耗)直接推算，二是建立终端能源需求与能源服务需求及其他影响因素(如能源价格)的计量经济模型，通过回归模型进行预测。在建模的实际过程中，应根据具体行业、不同品种的能源服务需求及其用能特点、数据质量进行灵活选择。
[0042]针对增加值、产品产量与交通周转运量类能源服务需求，宜选取产值单耗分析法、产品单耗分析法、交通单位周转运量能耗分析法，计算时关键是分析判断各种能耗走势，通常可结合能耗的历史变化、现有水平、国际先进水平(如以日本当前的能耗水平为基准)以及相应关键用能技术进步来综合预判。针对其他能源服务需求，可考虑采用第二种方法即计量经济模型进行分析预测，可供选择的计量模型及其考虑的因素(变量)繁多，往往要综合模型拟合效果、专家经验判断、文献比较结果等进行建模。例如，终端能源需求分析的过程可根据能源技术分析与文献调研结果来通过产值单耗法、产品单耗法、周转分析法和计量经济法中的一种或多种计算煤炭与电力在工业、交通、建筑以及居民和其它行业中的需求。
[0043]按照本发明，然后进行电力与煤炭能源的转换分析。能源效率特指一个经济体中提供能源服务所需的能源量，即使用较少的能源生产同样数量的、有用的服务或产出。从技术层面讲，能源效率是指使用能源从开采、加工、转换、贮运和终端利用等活动中所得到的能源量与实际消耗的能量之比。从经济的角度讲，能源效率就是生产一单位经济活动或者是满足一定舒服程度使得能源消费量的减少。
[0044]根据联合国欧洲经济委员会的物理能源效率(热效率)评价和计算方法，能源系统总效率由三部分组成:一是开采效率，主要指化石燃料储量的采收率(回采率)；二是中间环节效率，主要指加工、转换和贮运效率;三是终端利用效率，即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。核算能源效率时，由于开采环节(回采率)未利用的能源并没有消费、未来仍有再利用的可能，且难以衡量、统计，因此本课题所核算的能源效率只考虑加工转换和终端利用的效率。
[0045]核算能源系统效率时，对于原煤，主要考虑两种用途，一是直接用于终端，该部分效率为其终端利用效率，二是通过加工转换(及储运)、间接用于终端，该部分效率为加工转换效率与终端利用效率之积。对于电力，只考虑直接用于终端消费。
[0046]本申请最后进行以电代替煤潜力的优化分析，电能替代的优化分析主要基于终端能源需求预测结果，分析发电等加工转换环节的投入产出，如何合理安排这些环节的投入产出、实现能源资源的优化配置，本质上是一个系统优化问题。本发明以能源供应系统总成本最小为优化目标，考虑能源供需平衡、各省份煤炭消费总量约束、以电代煤的经济性等约束，建立煤改电布局优化方法。
[0047]本申请最佳实施方式按照以下步骤进行:
[0048]I)收集数据，包括全国及各省煤炭消费结构、发电效率，主要行业煤炭、电力的终端消费量，电煤需求、供应、库存、价格等；
[0049]2)对数据进行甄别、分析、处理，使各口径、各方面数据能够相互印证和衔接；
[0050]3)构建分析预测模型；
[0051]4)调试各项专家诊断系数并进行计算分析，得出全国及各省电能替代潜力和效益。
[0052]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0053]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种煤改电布局的优化方法，包括以下步骤: A)，将能源服务需求进行计算； B)，对煤炭与电力的需求进行计算； C)，对电替代煤的转换进行分析； D)，分析电替代煤的潜力。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤A)中所述能源服务需求的分析预测方法包括:文献调研与专家访谈、时间序列、能源服务强度与计量经济方法中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述分析预测方法为时间序列时，所述时间序列具体为: 通过收集与整理能源服务的历史数据，采用自回归法、移动平均法与指数平滑法中的一种或多种将能源服务需求进行趋势外推，得到能源服务需求的预测结果。4.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述分析预测方法为能源服务强度时，所述能源服务强度具体为: 通过分析相对容易测量的经济活动变量与单位经济活动变量消耗的能源服务强度，采用下式预测未来的能源服务需求: 能源服务需求=经济社会活动变量X能源服务强度。5.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述分析预测方法为计量经济方法时，所述计量经济方法具体为: 采用最小二乘法对解释变量与能源服务的历史数据进行回归分析，推导出描述解释变量与能源服务均衡关系的回归方程； 通过判定解释变量的未来变化，应用所述回归方程，得到能源服务的预测值。6.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤B)中所述计算的方法包括以下两种方法: A)，根据能源服务需求和相应的能源强度直接推断； B)，建立终端能源需求与能源服务需求及其它影响因素的计量经济模型。7.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤C)具体为: 根据燃料的结构与燃料的效率进行电替代煤的转换分析。
【文档编号】G06Q50/06GK106096754SQ201610371173
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】张成龙, 贾德香, 单葆国, 张兴华, 唐伟, 朱发根, 谭显东, 马丁, 韩新阳, 霍沫霖, 王成洁, 刘小聪, 王向, 马轶群, 罗智
【申请人】国家电网公司, 国网能源研究院