节能减排目标下的能源规划及战略支持系统技术方案

本发明专利技术公开了一种节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，该系统包括能源需求预测模块、能源优化模块和情景分析模块。能源需求预测模块通过科学设定未来的社会与经济发展参数，以多种方法预测各部门的终端能源需求；能源优化模块以TIMES能源优化模型为核心，输入能源效率、污染物排放因子、技术成本等数据，按总成本最小化的原则进行系统优化；情景分析模块预设一政策目标，驱动能源优化模块进行循环迭代，选择该政策情景下最优的燃料和技术组合，并输出能源供应结构、能源消费结构、污染物排放结构等结果。本发明专利技术可以科学预测地区中长期能源消费和污染物排放的演变趋势，从而为节能减排目标下的能源转型提出可行的政策目标和实现路径。

Energy planning and strategic support system under the goal of energy saving and emission reduction

The invention discloses an energy planning and a strategy supporting system under the goal of energy saving and emission reduction, wherein the system comprises an energy demand prediction module, an energy optimization module and a scene analysis module. Energy demand forecasting module by setting a scientific economic and social development in the future prediction of the terminal energy parameters, needs of various departments in various ways; energy optimization module with TIMES energy optimization model as the core, the input energy efficiency, emission factor, technology cost data, optimize the system according to the principle of minimizing the total cost; scenario analysis module the default policy target, driving energy optimization module of loop iterations, select the optimal policy scenario of fuel and technology combination, and the output of energy supply structure and the structure of energy consumption and pollutant emission structure results. The invention can scientifically predict the evolution trend of energy consumption and pollutant emission in a region, so as to put forward a feasible policy target and an implementation path for the energy transformation under the energy conservation and emission reduction goal.

【技术实现步骤摘要】
节能减排目标下的能源规划及战略支持系统
本专利技术涉及能源规划研究领域，特别涉及一种节能减排目标下的能源规划及战略支持系统。
技术介绍
从节能减排目标出发的能源规划是生态经济、低碳经济、环境科学和能源规划领域的交叉研究领域，旨在构建科学、系统的能源规划及战略支持系统，借助该工具分析节能减排目标的实现程度，并模拟能源政策对能源系统的综合影响，从而提出在节能减排目标的约束下技术可行、成本最优、环境可持续的能源发展路径。以广东省为例，广东省政府已先后出台了一系列节能减排政策，初步遏制了能源消费快速增长和生态环境恶化的势头，空气质量总体上得到了改善，但在单位GDP能耗、单位GDP碳排放强度、典型大气污染物排放总量方面，依然存在较大的考核压力和提升空间，如何进一步制定合理的节能减排政策，从而实现节能减排的既定目标，具有重要的社会意义和现实意义。实现节能减排目标的方式是推行节能减排政策。然而，节能减排政策的制定和出台影响能源、环境、经济多个层面，迫切需要事先模拟和分析这些政策的综合影响，然而，由于缺乏一个系统性的能源规划和战略支持工具作为技术支撑，当前的节能减排相关政策存在以下问题：1、目前已出台的一系列节能减排政策较为缺乏定量分析的科学依据，缺乏系统性的按国际口径划分的能源消费清单和污染物排放清单，难以量化不同行业的能源消费和污染物控制责任。2、出台的节能减排政策注重短期性，缺乏中长期时间范围内对能源消费和污染物排放的演变趋势模拟，难以回答中长期能源规划对能源结构调整、污染物总量控制、能源供应要求等不同侧面的影响，更难以提出中长期的合理政策目标。3、节能减排政策的效果难以评估，当存在多种节能减排手段(如碳税、终端节能、热电联产、发展核电、加快天然气发展、碳捕获技术、超低排放技术等)时，某新政策的引入，以及不同的政策组合会在能源消费需求、节能目标、污染物减排目标、社会成本等方面产生什么影响，不可预知。4、节能减排政策目标存在多源化、碎片化的问题，缺乏整体性，导致不同目标间的复杂耦合性和冲突难以评估，在多重政策约束和技术约束下，难以回答各政策目标能在多大程度上得以实现。例如，节能和低碳目标具有高度的重叠，但也存在一定的冲突，为实现低碳目标，CCUS等技术反而会增加能源消费量，火电超洁净排放技术在削减二氧化硫排放量的同时，也会增加能源消费量。综合评估节能减排政策影响的目的，在于最终寻求一条节能减排目标约束下综合最优的能源发展路径，关键在于选取合适的能源优化模型，对能源系统做能源规划优化计算。按“自底向上”方法构建的能源优化模型擅长于对技术细节的描述，用于研究底层单位的技术经济微观变化引起的综合效应，是能源系统优化模型的重要分支。常见的优化模型主要包括：日本国立环境研究所的AIM模型，国际应用环境分析研究所的MESSAGE模型，美国能源部开发的SAGE模型，国际能源署在能源技术系统分析项目中开发的MARKAL模型,以及在MARKAL模型基础上，结合EFOM模型在能流优化方面的优势，开发而成的TIMES模型。从优化模型的功能来看，TIMES模型是在MARKAL模型基础上，结合EFOM模型在能流优化方面的优势，开发而成的新一代具有自下而上特征的能源优化模型，是目前国际上影响力最大的能源优化模型，已广泛应用于区域能源系统演变趋势、能源标准的政策影响、终端能效潜力、能源技术的影响等一系列研究中，是研究能源转型问题的较好工具。因此，寻求一种能够克服当前节能减排政策分析的难以定量分析、难以实现中长期预测、难以评估政策目标之间的冲突性等缺陷的能源规划及战略支持系统，具有重要的研究意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，该系统可以科学预测中长期能源消费和污染物排放的演变趋势，模拟复杂的政策目标和引入的节能减排技术对能源系统各个环节的影响，从而为节能减排目标下的能源转型提出可行的政策目标和实现路径。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，由能源需求预测模块、能源优化模块和情景分析模块组成，能源需求预测模块通过科学设定未来的社会与经济发展参数，以多种方法预测各部门的终端能源需求；能源优化模块以TIMES能源优化模型为核心，输入能源效率、污染物排放因子、技术成本数据，按总成本最小化的原则进行系统优化；情景分析模块预设一政策目标，驱动能源优化模块进行循环迭代，选择该政策情景下最优的燃料和技术组合，并输出能源供应结构、能源消费结构、污染物排放结构等结果。本专利技术可以科学预测地区中长期能源消费和污染物排放的演变趋势，从而为节能减排目标下的能源转型提出可行的政策目标和实现路径。考虑数据的可得性和研究深度，合理划分能源需求部门和能源种类，对不同的部门采用不同的能源需求预测方法，汇总形成本专利技术的能源需求预测模块中采用的能源需求预测方法，具体步骤如下：(1-1)将终端能源需求部门划分为农业、工业、建筑业、商业、生活和交通六个部门；将终端能源需求按能源种类进行划分，对煤炭、管道煤气、汽油、柴油、液化石油气、其他油制品、天然气、热力、电力和生物质这10类能源进行终端能源服务需求预测；(1-2)农业、工业、建筑业、商业部门按单位GDP能耗法进行预测；(1-3)对交通部门，运用GCAM模型的研究思路，以自下而上的方法进行预测，即先按照历史数据预测地区中长期客运和货运周转量，按照基础年校核，分配得到交通内部不同交通模式的周转量，不同交通模式在TIMES模型内部进行竞争，在不同的情景下形成不同的分配模式；交通服务需求以需求弹性方程进行预测，人口和收入是交通服务需求增长的驱动，交通服务价格水平起抑制作用；(1-4)对生活用能，合理划分生活用能种类，按“自底向上”的研究思路进行预测：在生活用能的分类上，整体上划分为城镇生活用能和农村生活用能两部分，城镇生活用能包括空调用电、家用电器用电、照明用电、生活热水用天然气、生活热水用电和炊事燃料；农村生活用能包括煤炭、液化石油气、电力、木柴、秸秆和天然气；在预测时，首先按社会经济发展趋势合理设定中长期人口规模、人口构成和人均住房面积，然后分别按人均和单位住房面积的能耗强度预测生活用能。更进一步的，所述步骤(1-2)中，按单位GDP能耗法进行预测的方法是：判断区域的社会经济发展趋势，合理假设GDP增速和单位GDP能耗强度，从而对农工建商这四个部门进行终端能源服务需求预测。优选的，能源优化模块中，以TIMES能源优化模型为核心，构建本地化的能源效率和污染物排放因子数据库，形成节能减排目标下的能源系统优化方法，方法步骤如下：(2-1)在节能减排的目标下，通过文献整理、工程实践、专家评议方法，形成适用于节能减排研究的能源效率数据库的构建方法；(2-2)通过文献整理、工程实践、专家评议方法，形成适用于节能减排研究的污染物排放因子数据库的构建方法；(2-3)输入数据库的存储数据，以TIMES能源优化模型为核心，形成节能减排目标下的能源系统优化方法，步骤如下：(2-3-1)从能源效率数据库中获取各种技术的能源效率参数，以及污染物排放因子数据库中的排放因子数据，输入TIMES能源优化模型中；(2-3-2)输入TIMES能源优本文档来自技高网...

【技术保护点】
节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，其特征在于，由能源需求预测模块、能源优化模块和情景分析模块组成，能源需求预测模块通过科学设定未来的社会与经济发展参数，以多种方法预测各部门的终端能源需求；能源优化模块以TIMES能源优化模型为核心，输入能源效率、污染物排放因子、技术成本数据，按总成本最小化的原则进行系统优化；情景分析模块预设一政策目标，驱动能源优化模块进行循环迭代，选择该政策情景下最优的燃料和技术组合，并输出能源供应结构、能源消费结构、污染物排放结构结果。

【技术特征摘要】
1.节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，其特征在于，由能源需求预测模块、能源优化模块和情景分析模块组成，能源需求预测模块通过科学设定未来的社会与经济发展参数，以多种方法预测各部门的终端能源需求；能源优化模块以TIMES能源优化模型为核心，输入能源效率、污染物排放因子、技术成本数据，按总成本最小化的原则进行系统优化；情景分析模块预设一政策目标，驱动能源优化模块进行循环迭代，选择该政策情景下最优的燃料和技术组合，并输出能源供应结构、能源消费结构、污染物排放结构结果。2.根据权利要求1所述的节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，其特征在于，所述能源需求预测模块中采用能源需求预测方法，具体步骤如下：(1-1)将终端能源需求部门划分为农业、工业、建筑业、商业、生活和交通六个部门；将终端能源需求按能源种类进行划分，对煤炭、管道煤气、汽油、柴油、液化石油气、其他油制品、天然气、热力、电力和生物质这10类能源进行终端能源服务需求预测；(1-2)农业、工业、建筑业、商业部门按单位GDP能耗法进行预测；(1-3)对交通部门，运用GCAM模型的研究思路，以自下而上的方法进行预测，即先按照历史数据预测地区中长期客运和货运周转量，按照基础年校核，分配得到交通内部不同交通模式的周转量，不同交通模式在TIMES模型内部进行竞争，在不同的情景下形成不同的分配模式；交通服务需求以需求弹性方程进行预测，人口和收入是交通服务需求增长的驱动，交通服务价格水平起抑制作用；(1-4)对生活用能，合理划分生活用能种类，按“自底向上”的研究思路进行预测：在生活用能的分类上，整体上划分为城镇生活用能和农村生活用能两部分，城镇生活用能包括空调用电、家用电器用电、照明用电、生活热水用天然气、生活热水用电和炊事燃料；农村生活用能包括煤炭、液化石油气、电力、木柴、秸秆和天然气；在预测时，首先按社会经济发展趋势合理设定中长期人口规模、人口构成和人均住房面积，然后分别按人均和单位住房面积的能耗强度预测生活用能。3.根据权利要求2所述的节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，其特征在于，所述步骤(1-2)中，按单位GDP能耗法进行预测的方法是：判断区域的社会经济发展趋势，合理假设GDP增速和单位GDP能耗强度，从而对农工建商这四个部门进行终端能源服务需求预测。4.根据权利要求1所述的节能减排目标下的能源规划及战略支持系统，其特征在于，所述能源优化模块中，以TIMES能源优化模型为核心，构建本地化的能源效率和污染物排放因子数据库，形成节能减排目标下的能源系统优化方法，方法步骤如下：(2-1)在节能减排的目标下，通过文献整理、工程实践、专家评议方法，形成适用于节能减排研究的能源效率数据库的构建方法；(2-2)通过文献整理、工程实践、专家评议方法，形成适用于节能减排研究的污染物排放因子数据库的构建方法；(2-3)输入数据库的存储数据，以TIMES能源优化模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，余欣梅，曹毅，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44