0 引言

 

  當(dāng)前，在我國(guó)能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，常規(guī)能源所占比重均超過(guò)九成[1-2]。能源資源的過(guò)度消耗導(dǎo)致不可再生化石能源供給能力的不斷衰減，過(guò)度依賴常規(guī)能源造成的環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重[3]。

 

  我國(guó)豐富的風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、海洋能以及生物能等可再生能源具有發(fā)展電力的潛在優(yōu)勢(shì)[4]。在逐漸形成的以大型集中式發(fā)電和分布式發(fā)電相結(jié)合的第3 代電網(wǎng)中，非化石能源發(fā)電的比例將會(huì)有較大提高[5]。可再生能源規(guī)劃作為發(fā)展中的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)可再生能源優(yōu)化、有序、高效地發(fā)展起著重要作用[6]。文獻(xiàn)[7]研究認(rèn)為，區(qū)域可再生能源規(guī)劃是落實(shí)國(guó)家可再生能源規(guī)劃主體的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)行區(qū)域可再生能源規(guī)劃對(duì)落實(shí)國(guó)家可再生能源規(guī)劃、實(shí)施可再生能源重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域、項(xiàng)目實(shí)施優(yōu)先布局及制定相關(guān)政策具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。

 

  通過(guò)研究，文獻(xiàn)[7]提出一種區(qū)域可再生能源規(guī)劃模型框架，該框架中資源評(píng)價(jià)模型是基礎(chǔ)，可再生能源規(guī)劃模型是核心，2 者分別給出所研究區(qū)域的可再生能源資源量以及在給定資源分布、能源需求和政策情景下的區(qū)域可再生能源發(fā)展目標(biāo)和結(jié)構(gòu)，規(guī)劃評(píng)價(jià)模塊則對(duì)規(guī)劃的優(yōu)劣性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 

  科學(xué)合理地制定能源規(guī)劃是解決能源問(wèn)題的有效前提和基礎(chǔ)，而可再生能源規(guī)劃、電力規(guī)劃是能源規(guī)劃中非常重要的專項(xiàng)規(guī)劃，區(qū)域能源規(guī)劃是落實(shí)國(guó)家能源規(guī)劃主體的重要環(huán)節(jié)，將3 者相結(jié)合進(jìn)行研究，有利于充分利用我國(guó)豐富的可再生能源資源、推動(dòng)節(jié)能減排進(jìn)程、提高電源結(jié)構(gòu)低碳化程度、促進(jìn)智能化綠色電力的發(fā)展。

 

  本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外集成結(jié)構(gòu)能源模型及其現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，指出了存在的一些問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展方向，旨在為科學(xué)合理地制定能源規(guī)劃提供參考。

 

  1.3 基于自下而上角度的能源規(guī)劃模型

 

  基于自下而上角度的能源規(guī)劃模型中，

 

  MARKAL 模型和LEAP 模型應(yīng)用較為廣泛，

 

  MESSAGE 模型在上世紀(jì)90 年代也得到一定范圍的應(yīng)用.

 

  1 區(qū)域可再生能源規(guī)劃模型研究現(xiàn)狀

 

  1.1 能源規(guī)劃模型發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)述

 

  在能源系統(tǒng)分析中，定性方法具有主觀局限性且不可重復(fù)，定量方法的完全客觀抽象則與真實(shí)結(jié)果出入較大，而能源模型的研究則能客觀真實(shí)地模擬能源系統(tǒng)。

 

  能源系統(tǒng)模型經(jīng)過(guò)獨(dú)立的能源模型、大規(guī)模的能源模型系統(tǒng)及人機(jī)交互的能源模型系統(tǒng)3 個(gè)發(fā)展階段，目前已取得大量研究成果，形成了數(shù)據(jù)外推系統(tǒng)模型和集成結(jié)構(gòu)模型2 大類。數(shù)據(jù)外推系統(tǒng)模型不直接研究經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互作用和平衡規(guī)律，而僅僅根據(jù)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行外推；集成結(jié)構(gòu)模型則綜合考慮經(jīng)濟(jì)能源系統(tǒng)各種變量之間的相互關(guān)系，采用經(jīng)濟(jì)學(xué)和能源學(xué)的規(guī)律建立模型。其中，集成結(jié)構(gòu)模型的應(yīng)用更為方便、范圍更廣。

 

  1.2 能源規(guī)劃集成模型

 

  在能源規(guī)劃模型研究方面，國(guó)內(nèi)外有2 種典型的建模角度[8-9]，即自上而下(top-down)的宏觀經(jīng)濟(jì)角度和自下而上(bottom-up)的工程角度。按照起源、研究?jī)?nèi)容、研究方法、模型功能、研究層面、建模方法對(duì)能源規(guī)劃模型可進(jìn)行分類[10-12]，如表1 所示。

 

  當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的區(qū)域可再生能源規(guī)劃模型基本上是延用能源規(guī)劃模型或者國(guó)家規(guī)劃模型，包括能源市場(chǎng)分配(market allocation，MARKAL)模型、長(zhǎng)期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)(long-range energyalternatives planning system，LEAP)模型、能源供應(yīng)戰(zhàn)略方案及其環(huán)境綜合影響(model of energy supplystrategy alternatives and their general environmentalimpacts，MESSAGE)模型、亞洲氣候變化綜合評(píng)價(jià)模型(AIM，也稱亞太地區(qū)溫室氣體綜合評(píng)價(jià)模型)、清潔能源項(xiàng)目分析軟件(RETScreen)等；另一類為針對(duì)電力領(lǐng)域的能源規(guī)劃模型，主要是可再生電力混合優(yōu)化模型(hybrid optimization model for electricrenewables，HOMER)。文獻(xiàn)[7]對(duì)MARKAL、LEAP、MESSAGE、AIM 和RETScreen 模型的開(kāi)發(fā)者、用途、基本原理及模型優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的對(duì)比，本節(jié)則從模型的結(jié)構(gòu)入手，對(duì)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用相對(duì)較廣的模型進(jìn)行綜述。

 

  MARKAL 和MESSAGE 模型是動(dòng)態(tài)線性規(guī)劃

 

  模型，LEAP 模型是基于情景分析的能源?環(huán)境模型工具，3 者進(jìn)行能源規(guī)劃的方法不同，但都是基于自下而上的工程角度的，這就使得它們能夠描述底層技術(shù)經(jīng)濟(jì)微觀變化引起的綜合效應(yīng)，卻不能反映資源、經(jīng)濟(jì)的相互關(guān)系，也不能做出對(duì)一般經(jīng)濟(jì)和非技術(shù)市場(chǎng)要素的反饋[17,26]。

 

  1.4 混合能源模型結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

 

  1.4.1 混合能源模型概述

 

  僅從單一的自上而下或者自下而上的角度建模

 

  的方法，不能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的綜合分析。當(dāng)模型的結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)且設(shè)計(jì)有外部接口時(shí)，才能與外部經(jīng)濟(jì)或技術(shù)模型相結(jié)合，進(jìn)而在能源規(guī)劃中綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素。因此，既包括自上而下宏觀經(jīng)濟(jì)模型又包括自下而上能源供應(yīng)及需求模型的混合能源模型(mixed energy model)得到進(jìn)一步的研究[10,12]。

 

  較具代表性的混合能源模型有：IIASA?WEC

 

  能源? 經(jīng)濟(jì)? 環(huán)境模型(the IIASA-WEC EnergyEconomic Environment，IIASA-WEC E3)、中國(guó)能源環(huán)境政策綜合評(píng)價(jià)模型(integrated policy

 

  assessment model for China，IPAC)[41-42]、能源系統(tǒng)長(zhǎng)期前景規(guī)劃模型(prospective outlook on long-termenergy systems，POLES)、國(guó)家能源模型(the nationalenergy modeling systems，NEMS)、RETScreen 模型以及HOMER 模型[43-44]。IPAC 模型自1992 年著手研發(fā)，完成了從能源模型不斷向能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境綜合模型完善的過(guò)程，也得到了相對(duì)較廣泛的應(yīng)用。HOMER 模型于2000 年2 月14 日發(fā)布第1 代軟件初始版本HOMER Original Version 1.0 后迅速在全球范圍內(nèi)得到應(yīng)用，目前在可再生電力能源規(guī)劃中已成為應(yīng)用最為廣泛的優(yōu)化模型。

 

  IIASA-WEC E3模型由SCENARIO GENERATOR

 

  (SG)、RAINS、MESSAGE、MACRO、BLS、MAGICC、GCM 和Soft-Linking and Scenario Definition andEvaluation 等子模型組成[12,38]。子模型可以單獨(dú)使用，也可組合使用。文獻(xiàn)[45]利用SG、MESSAGE、MACRO 和MAGICC 模型的組合，采用場(chǎng)景分析

 

  法進(jìn)行了全球溫室氣體排放及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的研究。文獻(xiàn)[46-47]單獨(dú)采用RAINS 模型，分別對(duì)東歐的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源效率、中國(guó)和印度等亞洲國(guó)家的可再生能源發(fā)展潛力及污染物排放成本進(jìn)行了研究，制定了相應(yīng)的污染物減排策略。

 

  POLES 模型的多個(gè)子模塊相互連接、多層嵌套，能夠描述全球范圍內(nèi)不同地區(qū)的能源需求、供應(yīng)及價(jià)格的協(xié)調(diào)發(fā)展，在油氣資源的相關(guān)仿真中應(yīng)用較多[12,48]。文獻(xiàn)[49-50]應(yīng)用POLES 分別在實(shí)行碳排放交易的經(jīng)濟(jì)潛力、世界能源需求預(yù)測(cè)方面做了分析。

 

  與IIASA-WEC E3 模型、POLES 模型相似，

 

  NEMS 模型也是由多個(gè)子模塊組合而成[13]，各子模塊獨(dú)立實(shí)行不同的功能。文獻(xiàn)[51]結(jié)合場(chǎng)景分析方法，將NEMS 模型應(yīng)用于美國(guó)電力發(fā)展的政策制定與選擇中，分析了溫室氣體及其它大氣污染物對(duì)環(huán)境的影響。

 

  1.4.2 中國(guó)能源環(huán)境政策綜合評(píng)價(jià)模型(IPAC)

 

  IPAC 主要包括能源與排放模型、環(huán)境模型和

 

  影響模型3 個(gè)部分，由IPACSGM、IPAC-Material、IPAC-e、IPAC-TIMER、IPAC-tech、IPAC-Message、IPAC-AIM、IPAC-AIM/Local、IPAC-air、

 

  IPAC-Climate、IPAC-Health、IPAC-Water 共12 個(gè)子模塊組成[42 ]，各子模塊可單獨(dú)使用。IPACAIM/Local 區(qū)域模型的結(jié)構(gòu)如圖4 所示。文獻(xiàn)[14]

 

  以北京市能源環(huán)境對(duì)策為例，采用IPAC-AIM/Local區(qū)域能源環(huán)境綜合評(píng)價(jià)模型，綜合考慮技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景、環(huán)境保護(hù)政策以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，量化分析了節(jié)能減排技術(shù)所能產(chǎn)生的本地環(huán)境效應(yīng)及對(duì)全國(guó)范圍氣候變化政策的影響。在能源需求不斷增長(zhǎng)以及節(jié)能減排的影響下，許多學(xué)者將IPAC模型或其子模塊應(yīng)用到了交通[52]、石油[53]、電力[54]、環(huán)境保護(hù)[55]等各方面，研究能源與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的相互影響，推動(dòng)低碳化經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展，提供政策措施支持[56]。文獻(xiàn)[54]以中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展及其污染物排放控制現(xiàn)狀為藍(lán)本，構(gòu)建了電力溫室氣體減排評(píng)價(jià)模型，對(duì)電力行業(yè)2010—2050 年最優(yōu)技術(shù)路線進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，給研究電力行業(yè)溫室氣體排放控制的機(jī)構(gòu)提供了參考方案。

 

  1.4.3 HOMER 模型

 

  HOMER 是由美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(National

 

  Renewable Energy Laboratory，NREL)著手研發(fā)的可再生能源混合發(fā)電經(jīng)濟(jì)?技術(shù)?環(huán)境優(yōu)化分析計(jì)算模型，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)軟件。

 

  HOMER 以凈現(xiàn)值成本(net present cost，NPC)，即可再生能源混合發(fā)電系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)的安裝和運(yùn)行總成本，為基礎(chǔ)模擬不同可再生能源系統(tǒng)規(guī)模、配置[43-44,57-69]，在一次計(jì)算中能同時(shí)實(shí)現(xiàn)仿真、優(yōu)化和靈敏度分析3 種功能。其優(yōu)化和靈敏度分析算法，可以用來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)選擇的可行性，可以考慮技術(shù)成本的變化和能源資源的可用性[69]。它能夠模擬系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，提供全年每小時(shí)各種可再生能源發(fā)電量及系統(tǒng)電力平衡情況；能夠詳細(xì)計(jì)算系統(tǒng)全年燃料、環(huán)境、可靠性、電源、電網(wǎng)等各項(xiàng)成本；能給出不同限制條件下的最優(yōu)化可再生能源發(fā)電規(guī)劃方案。其計(jì)算原理、結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖5、6 所示。

 

  HOMER 在計(jì)算時(shí)，建立為期1 a、步長(zhǎng)為1 h

 

  的模型來(lái)模擬每一組系統(tǒng)配置，該步長(zhǎng)小到足以跟蹤負(fù)載波動(dòng)以及可再生資源統(tǒng)計(jì)特性的變化，但是卻不影響計(jì)算速度；其詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果可以提供全年可再生能源系統(tǒng)性能分析[59]。

 

  HOMER 模型適用范圍較廣，無(wú)論系統(tǒng)規(guī)模大小

 

  都可應(yīng)用[44]，目前已在城市[58]、海島[60-61]、村莊[62-64]、社區(qū)[66]、住宅[67-68]等規(guī)模下的可再生能源規(guī)劃及電網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[69]中得到應(yīng)用。

 

  文獻(xiàn)[58]選擇澳大利亞境內(nèi)3 個(gè)氣候、地理位

 

  置各不相同的中小規(guī)模旅游城市進(jìn)行可再生能源規(guī)劃研究，采用了光伏發(fā)電與柴油機(jī)發(fā)電配合的策略，并以凈現(xiàn)值成本、可再生能源比例和投資回收期為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)的規(guī)劃方案做了評(píng)估.

 

  文獻(xiàn)[60]以希臘的基斯諾斯島為例，分別以燃

 

  料電池、電解槽、H2 儲(chǔ)能組合和柴油機(jī)、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電池組合作為供電系統(tǒng)進(jìn)行了海島能源規(guī)劃。

 

  計(jì)算的經(jīng)濟(jì)-環(huán)境指標(biāo)均表明，可再生能源的引入能夠降低對(duì)化石能源的依賴程度，大幅減少購(gòu)買燃料的經(jīng)濟(jì)成本，優(yōu)化環(huán)境效益。文獻(xiàn)[61]對(duì)希臘的喀帕蘇斯島進(jìn)行了可持續(xù)發(fā)展的能源規(guī)劃，所設(shè)計(jì)的電網(wǎng)運(yùn)行于孤島模式，涵括了柴油機(jī)、風(fēng)機(jī)、光伏、電解槽等4 種發(fā)電形式，配備逆變器和儲(chǔ)能裝置，并對(duì)引入H2 儲(chǔ)能對(duì)系統(tǒng)的影響做了分析。

 

  文獻(xiàn)[62]對(duì)加拿大北部建有約300 個(gè)社區(qū)的村

 

  莊，分析了可再生能源供電的潛力，在原來(lái)柴油機(jī)發(fā)電的基礎(chǔ)上增加了風(fēng)力發(fā)電，大量減少柴油消耗、CO2 排放及資金投入。

 

  文獻(xiàn)[63]以阿拉斯加較偏遠(yuǎn)的村莊Lime 為研

 

  究對(duì)象，用HOMER 分析了同時(shí)設(shè)有光伏發(fā)電、儲(chǔ)能裝置以及柴油機(jī)發(fā)電的供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，并用MATLAB Simulink 建立了一個(gè)經(jīng)濟(jì)-環(huán)境優(yōu)化模型進(jìn)行仿真，比較二者計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境指標(biāo)的區(qū)別很小，僅在儲(chǔ)能電池的相關(guān)結(jié)果中有區(qū)別，而這是由電池充放電閾值設(shè)定不同引起的。文獻(xiàn)[64]將研究對(duì)象的地域范圍做了擴(kuò)大，在印度Uttarakhand 州的阿爾莫拉區(qū)，對(duì)7 個(gè)村莊進(jìn)行了供電能源規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并與the LINGO

 

  software 的結(jié)果進(jìn)行了比較。

 

  文獻(xiàn)[67]以位于澳大利亞皇后島上的亞熱帶沿

 

  海地區(qū)大型觀光酒店為例進(jìn)行了能源規(guī)劃及優(yōu)化設(shè)計(jì)，與HYBRIDS 的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較后發(fā)現(xiàn)二者的凈現(xiàn)值成本可相比擬。文獻(xiàn)[68]以HOMER為工具，以幾個(gè)家庭或者幾棟建筑為對(duì)象，構(gòu)建了完全依靠可再生能源供能的系統(tǒng)，成為不消耗化石能源的“零能源之家”(zero energy home)。

 

  1.4.4 RETScreen 模型

 

  RETScreen 模型是用以評(píng)估一些可再生能源技術(shù)的能源生產(chǎn)、壽命周期成本和溫室氣體排放減少程度的標(biāo)準(zhǔn)化的、完整的可再生能源計(jì)劃分析模型[70-73]，其中可再生能源包括了風(fēng)能、小水電、光伏、燃料電池、熱電聯(lián)產(chǎn)、太陽(yáng)能采暖供熱、地?zé)崮?/a>以及海洋能等。與HOMER 模型類似，RETScreen 模型在結(jié)構(gòu)上設(shè)置了系統(tǒng)參數(shù)、資源條件和其它參數(shù)等模塊，如圖7 所示，只是2 個(gè)模型在各模塊中涉及的參數(shù)有所區(qū)別。此外，RETScreen 以美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的全球衛(wèi)星太陽(yáng)能數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了一種新的全球氣候數(shù)據(jù)庫(kù)[70]，節(jié)省了大量成本，增加了對(duì)潛在的可再生能源進(jìn)行評(píng)估的可行性。

 

  1.5 混合能源模型的比較

 

  IIASA-WEC E3、IPAC、POLES 和NEMS 模型

 

  具有如下共同特點(diǎn)：1）基于線性規(guī)劃理論；2）能源、經(jīng)濟(jì)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)化、需求、社會(huì)、環(huán)境等功能在相應(yīng)的獨(dú)立子模塊中實(shí)現(xiàn)；3）子模塊相互連接、多層嵌套構(gòu)成；4）自上而下和自下而上的模型間的供需平衡、數(shù)據(jù)傳遞由集成模塊完成；5）模塊之間相互聯(lián)系、相互影響；6）多針對(duì)全球、國(guó)家或區(qū)域范圍進(jìn)行研究；7）規(guī)劃軟件的約束條件為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素。因此，IIASA-WEC E3、IPAC、POLES 和NEMS 等混合能源模型雖然在以電力為對(duì)象的能源規(guī)劃中也有一些應(yīng)用，但所得規(guī)劃結(jié)果多為較宏觀地描述經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素的指標(biāo)值。

 

  RETScreen 模型中雖然能夠進(jìn)行完整的可再生能源規(guī)劃分析，但在規(guī)劃中通常只能考慮一種可再生資源發(fā)電形式。

 

  HOMER 模型在結(jié)構(gòu)上由能源組件模型、資源模型等組成，能源、經(jīng)濟(jì)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)化、需求、社會(huì)、環(huán)境等功能統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，而不是在獨(dú)立子模塊中完成；不僅能夠輸出技術(shù)可行的最優(yōu)化規(guī)劃方案，還能模擬系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，提供全年每小時(shí)各種可再生能源發(fā)電量及系統(tǒng)電力平衡情況；能夠提供每個(gè)組件每小時(shí)的能量流動(dòng)以及成本、性能的年度情況；能提供經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化條件下，各組件參數(shù)輸入值的指導(dǎo)量；約束條件不僅包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境條件，也包括供電可靠性和資源可獲得量等約束條件。因此，HOMER 模型在近幾年國(guó)外的區(qū)域可再生電力能源規(guī)劃或者規(guī)模更小的村莊、社區(qū)、住宅的能源規(guī)劃及優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，其仿真優(yōu)化結(jié)果能為發(fā)展規(guī)劃的制定、技術(shù)措施的實(shí)施提供有力的信息支持和指導(dǎo)意見(jiàn)，但在其研究對(duì)象的規(guī)模方面還有待更深入的探索。

 

  2 啟示與展望

 

  2.1 啟示

 

  通過(guò)可再生能源規(guī)劃模型對(duì)比及應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)：

 

  1）目前在可再生能源規(guī)劃模型基本框架方面的研究還較少，框架的模塊內(nèi)容尚未有標(biāo)準(zhǔn)可依，從而也導(dǎo)致了模型的系統(tǒng)性和友好性較差。

 

  現(xiàn)有基本框架不能較明晰地反映不同規(guī)模研究對(duì)象、不同行業(yè)等方面的特點(diǎn)。

 

  現(xiàn)有基本框架模塊的輸入數(shù)據(jù)量較大，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的嚴(yán)重缺失成為阻礙能源規(guī)劃研究有效進(jìn)行的一個(gè)重要問(wèn)題；同時(shí)，較多重要規(guī)劃參數(shù)的人工確定缺乏相關(guān)方法的支撐。

 

  2）在已有的可再生能源規(guī)劃模型中，所包含的可再生資源種類較少，以當(dāng)前開(kāi)發(fā)技術(shù)較為成熟的水能、風(fēng)資源和太陽(yáng)能資源較多。

 

  我國(guó)可再生能源種類及儲(chǔ)量豐富，開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、海洋能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?/a>等儲(chǔ)量豐富的可再生能源，開(kāi)發(fā)氫能、天然氣水合物、核聚變等新型能源對(duì)保障國(guó)家能源安全有著重要意義，因此，海洋能、生物質(zhì)能、地熱能等可再生能源的相關(guān)模型亟待建立。

 

  3）多種能源形式的組合更有利于提高能源綜合利用效率，僅能考慮單一能源類型的規(guī)劃模型在實(shí)踐中受到很大限制。

 

  基于單一角度的能源規(guī)劃模型需要與其它模型相結(jié)合最終完成經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的綜合考量，降低了模型的實(shí)用性；而混合能源模型恰能彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，在能源規(guī)劃中應(yīng)用將更為廣泛。

 

  4）當(dāng)前大多數(shù)可再生能源規(guī)劃模型較為宏觀，往往是尋求給定技術(shù)條件下的最優(yōu)能源結(jié)構(gòu)及發(fā)展目標(biāo)，從規(guī)劃的輸出結(jié)果中能獲取的可執(zhí)行規(guī)劃方案不夠具體，對(duì)技術(shù)實(shí)施方案的指導(dǎo)性不足；而相對(duì)較具體的規(guī)劃模型，其規(guī)劃目標(biāo)多為在給定技術(shù)和資源條件下的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)；這些模型都缺乏對(duì)技術(shù)形式的具體指導(dǎo)。

 

  2.2 展望

 

  可再生能源規(guī)劃能夠?yàn)榭稍偕?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/能源發(fā)展.html" >能源發(fā)展提供發(fā)展方向和思路，因此，需要進(jìn)一步提高研究、開(kāi)發(fā)、使用能源規(guī)劃模型解決能源規(guī)劃、布局問(wèn)題必要性和重要性的認(rèn)識(shí)。解決能源可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的迫切需求將會(huì)促進(jìn)可再生能源規(guī)劃模型的迅速發(fā)展。從目前的研究情況來(lái)看，未來(lái)可再生能源規(guī)劃模型在以下幾個(gè)方面將得到更為深入的研究：

 

  1）為更有效地開(kāi)發(fā)海洋能、生物質(zhì)能、地熱能等可再生能源以及氫能、天然氣水合物、核聚變等新型能源，能源規(guī)劃模型中必將涵括這些形式的能源模型，因此，模型中可再生能源種類將更為豐富，合理的、有參考價(jià)值的規(guī)劃結(jié)果將有利于可再生能源的開(kāi)發(fā)利用走出實(shí)驗(yàn)室階段，加速其商業(yè)化進(jìn)程。

 

  2）可再生能源規(guī)劃模型功能將繼續(xù)得到優(yōu)化，具備多種能源形式統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃功能的能源規(guī)劃模型將得到更長(zhǎng)足的發(fā)展，能綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)等方面因素的混合能源模型功能將得到優(yōu)化。

 

  3）有必要在可再生能源規(guī)劃模型的優(yōu)化目標(biāo)中增加對(duì)技術(shù)形式的考量，這樣規(guī)劃結(jié)果就不僅僅是經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，同時(shí)也對(duì)應(yīng)用各種新技術(shù)帶來(lái)的效益進(jìn)行了優(yōu)劣排序，提高能源規(guī)劃結(jié)果的可實(shí)現(xiàn)性以及對(duì)技術(shù)實(shí)施方案的指導(dǎo)性，從而促進(jìn)能源技術(shù)的研發(fā)，為能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供技術(shù)保障和可實(shí)現(xiàn)性。

 

  4）合理有效評(píng)估可再生資源儲(chǔ)量的方法有待深入研究，仍需對(duì)現(xiàn)有資源評(píng)估方法進(jìn)行優(yōu)化以減小評(píng)估誤差，并最終在可再生能源規(guī)劃模型中應(yīng)用這些先進(jìn)的方法，為能源規(guī)劃奠定良好基礎(chǔ)。

 

  5）我國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步得到完善，各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的歷史資料需要有效得到保存，以解決能源規(guī)劃中可再生能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺失的問(wèn)題；需要建立可再生能源相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系，完善區(qū)域級(jí)甚至國(guó)家級(jí)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，并研究這些指標(biāo)的綜合處理方法以保證能源規(guī)劃的客觀性，使得各級(jí)可再生能源規(guī)劃的結(jié)果更合理、更有指導(dǎo)意義，最終落實(shí)國(guó)家可再生能源規(guī)劃，為實(shí)施可再生能源重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域、項(xiàng)目實(shí)施優(yōu)先布局及制定相關(guān)政策提供重要的理論與應(yīng)用參考。

 

  6）應(yīng)當(dāng)結(jié)合我國(guó)可再生能源資源、開(kāi)發(fā)、利用的特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)適應(yīng)于我國(guó)能源特點(diǎn)的國(guó)產(chǎn)化模型和軟件，這也是當(dāng)前我國(guó)可再生能源規(guī)劃面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。

 

  為更有效地進(jìn)行能源規(guī)劃，更好地發(fā)揮能源規(guī)劃對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略制定、推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展方面的作用，如何更合理地構(gòu)建能源規(guī)劃模型框架、實(shí)現(xiàn)模型功能還需要國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行更深入的探討。

 

  3 結(jié)論

 

  在對(duì)可再生能源資源進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域自身資源優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，考慮未來(lái)可再生能源技術(shù)發(fā)展的特征，制定不同時(shí)期各種可再生能源的激勵(lì)政策及發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)行可再生能源規(guī)劃對(duì)能源安全有著重大意義。

 

  本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于能源規(guī)劃研究的集成結(jié)構(gòu)模型及其現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)總結(jié)了混合能源模型的結(jié)構(gòu)，旨在為順利進(jìn)行可再生能源規(guī)劃提供參考。

 

  基于線性規(guī)劃理論的IIASA-WEC E3、IPAC、POLES 和NEMS 等混合能源規(guī)劃模型能在獨(dú)立子模塊中分別實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)化、需求、社會(huì)、環(huán)境等功能；在以電力為對(duì)象的應(yīng)用研究中還需要進(jìn)一步深入研究。專屬電力領(lǐng)域的可再生能源發(fā)電優(yōu)化模型HOMER能同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)因素，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、供應(yīng)、轉(zhuǎn)化、需求、社會(huì)、環(huán)境等功能，進(jìn)行區(qū)域能源規(guī)劃研究；但在較廣闊區(qū)域能源規(guī)劃的應(yīng)用上有待深入。

 

  可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展為更充分、更合理開(kāi)發(fā)潛力巨大的可再生資源提供了技術(shù)基礎(chǔ)。為了發(fā)揮可再生能源發(fā)電在實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合可持續(xù)發(fā)展中的積極效應(yīng)，進(jìn)行區(qū)域可再生電力能源規(guī)劃研究有著重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。