本申請涉及能源轉型，具體而言，涉及一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計算機存儲介質(zhì)。

背景技術：

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

2、從宏觀經(jīng)濟、政策規(guī)劃、技術發(fā)展及能源供需關系等方面出發(fā)，一般通過構建各類型能源-環(huán)境模型進行區(qū)域或行業(yè)的能源消費及溫室氣體排放趨勢及結構預測，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，既有分析技術往往具有較復雜的模型，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，且其中部分數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計獲取，需要廣泛經(jīng)驗作為支撐，方可分析出更合理的區(qū)域能源結構轉型的發(fā)展路徑。

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

技術實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的在于提供一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計算機存儲介質(zhì)，用以從各品種能源消費出發(fā)，自上而下對于區(qū)域能源轉型進行路徑分析，以減少國民經(jīng)濟行業(yè)的多樣性及數(shù)據(jù)獲取難度對于中長期能源轉型路徑規(guī)劃的困擾。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，方法包括以下步驟：

3、s1：依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費品種的當年數(shù)據(jù)；

4、s2：依據(jù)統(tǒng)計數(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)和當年數(shù)據(jù)，綜合考慮成本和節(jié)能降碳效益，計算未來年份的能源轉型社會代價；

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

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

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

10、

11、式中，為能源品種n在當前年度t0的終端消費量，為當年社會參考量。

12、在可選的實施方式中，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投資s、傳輸側投資t和需求側投資d。

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

14、

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

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

17、

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

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

20、

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

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

23、

24、其中：

25、

26、

27、式中，n為區(qū)域的能源消費品種類數(shù)量，為供給側在年度t的轉型代價，為傳輸側在年度t的轉型代價，為需求側在年度t的轉型代價，為在年度t的社會能碳代價，為能源品種n在年度t的價格，為能源品種n在年度t的社會參考量，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，為能源品種n在年度t的碳排放因子。

28、在可選的實施方式中，在s4中，社會能碳代價sc的計算公式如下：

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的消費量，pn為能源品種n的價格，qn為能源品種n的社會參考量，ηn為能源品種n的利用效率，ce為碳排放量，cp為碳價，θn為能源品種n的碳排放因子。

34、在可選的實施方式中，在s4中，供給側轉型代價為：

35、

36、其中，為供給側在年度t的轉型代價，為供給側能源品種n在年度t的碳排放因子；

37、傳輸側轉型代價為：

38、

39、其中，為傳輸側在年度t的轉型代價，為傳輸側能源品種n在年度t的消費量；

40、需求側轉型代價為：

41、

42、其中，為需求側在年度t的轉型代價，為需求側能源品種n在年度t的利用效率。

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

44、

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

46、第二方面，本發(fā)明提供一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：

47、當年能源數(shù)據(jù)分析單元，用于依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費品種的當年數(shù)據(jù)；

48、歷史年度能源轉型關鍵函數(shù)擬合單元，用于依據(jù)統(tǒng)計數(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、能源消費量和能源利用效率的歷史成本函數(shù)；

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

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

51、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述實施方式中任一項方法的步驟。

52、本發(fā)明實施例提供的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計算機存儲介質(zhì)的有益效果包括:

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

技術特征：

1.一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，其特征在于，在s1中，所述當年數(shù)據(jù)包括當前年度價格、當年利用效率和當年碳排放因子，其中，當年利用效率為：

3.根據(jù)權利要求2所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(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投資s、傳輸側投資t和需求側投資d。

4.根據(jù)權利要求3所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，其特征在于，在s3中，供給側投資s與歷史年度碳排放因子θ可擬合獲取供給側歷史成本函數(shù)：

5.根據(jù)權利要求4所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(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的能源轉型社會代價tct為：

6.根據(jù)權利要求5所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，社會能碳代價sc的計算公式如下：

7.根據(jù)權利要求6所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法，其特征在于，在s4中，供給側轉型代價為：

8.根據(jù)權利要求7所述的計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(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)附加上時間因數(shù)：

9.一種計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

10.一種計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至8中任一項所述方法的步驟。

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N計及社會代價的區(qū)域能源結構轉型規(guī)劃方法、系統(tǒng)和計算機存儲介質(zhì)，涉及能源轉型技術領域。方法包括：依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取區(qū)域內(nèi)能源消費品種的當年數(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，計算未來年份的能源轉型社會代價；設定研究規(guī)劃周期內(nèi)綜合折現(xiàn)率和二氧化碳排放強度年均下降率限值；基于非線性規(guī)劃優(yōu)化得出區(qū)域未來能源轉型的最佳路徑。該方法從各品種能源消費出發(fā)，自上而下對于區(qū)域能源轉型進行路徑分析，以減少國民經(jīng)濟行業(yè)的多樣性及數(shù)據(jù)獲取難度對于中長期能源轉型路徑規(guī)劃的困擾。

技術研發(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,李校瑩,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
受保護的技術使用者：國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19