[发明专利]一种面向能源-经济-环境系统的电源结构演化方法

说明书

本发明公开了一种面向能源‑经济‑环境系统的电源结构演化方法，包括以下步骤：1)建立包含生产部门、环境部门、家庭及政府的多部门动态经济学增长模型，以描述经济增长过程及其对环境的影响，得政府环境支出；2)建立集总电源规划模型，然后将集总电源规划模型作为能源的子模块纳入能源‑经济‑环境系统中，并以此计算电源环境效率；3)基于松弛算法，以电源环境效率与政府环境支出为交互变量，实现多部门动态经济学增长模型与集总电源规划模型的耦合，并保证多部门动态经济学增长模型及集总电源规划模型收敛，该方法实现3E系统中各元素的耦合，有效提高长期电源规划方案的全面性，可行性较高。

技术领域

本发明属于电力系统和经济学的交叉领域，涉及一种面向能源-经济-环境系统的电源结构演化方法。

背景技术

我国作为世界上能源消费和碳排放量最大的国家，推进能源革命任务尤其紧迫和艰巨，这不仅涉及对国际社会的庄严承诺，更关系到我国能否在新一轮技术革命中占据有利位置，实现经济结构和能源结构的成功转型，因此研究电源结构调整方法已经迫在眉睫。发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

(1)3E系统各元素间两两耦合、相互协调，忽略经济与环境因素，孤立地讨论能源系统发展是片面的。

(2)电源结构规划模型从具体技术入手，将经济、环境因素作为边界条件给定，以简化对经济和环境的描述，规划方案的全面性及经济性较差，可持续发展的长期停留在概念上。

(3)宏观经济模型，集中地表现能源消费与经济、环境的关系，无法对电源规划的具体细节进行描述，不能保证方案的可行性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种面向能源-经济-环境系统的电源结构演化方法，该方法实现3E系统中各元素的耦合，有效提高长期电源规划方案的全面性和技术可行性。

为达到上述目的，本发明所述的面向能源-经济-环境系统的电源结构演化方法包括以下步骤：

1)基于无限期动态经济增长理论，建立包含生产部门、环境部门、家庭及政府的多部门动态经济学增长模型，以描述经济增长过程及其对环境的影响，得政府环境支出；

2)构建电力系统内部及外部约束，以投资运行总费用最小为目标，建立集总电源规划模型，然后将集总电源规划模型作为能源的子模块纳入能源-经济-环境系统中，并以此计算电源环境效率；

3)基于松弛算法，以电源环境效率与政府环境支出为交互变量，实现多部门动态经济学增长模型与集总电源规划模型的耦合，并保证多部门动态经济学增长模型及集总电源规划模型收敛。

步骤1)的具体操作为：

11)搭建生产部门、环境部门、家庭及政府的多部门动态经济学增长模型，再根据极大似然估计对多部门动态经济学增长模型的参数进行校验；

12)以无限期社会效用最大化作为目标函数，将环境质量作为一种商品计入效用函数中，通过选择提升消费水平或环境质量，以实现个人效用的最大化，从而在多部门动态经济学增长模型中实现经济与环境之间的耦合；

13)通过无限期经济增长模型，对社会、经济、能源及环境在未来无限长时间内能够维持均衡增长的状态进行定量描述，结合无限期规划，以定量反映可持续发展的内在需求；

14)计算经济增长鞍点路径上各时期的均衡解，逐期分析宏观经济对电源规划方案的影响，实现动态增长过程中环境质量需求和经济持续增长的平衡，得政府环境支出。

步骤2)的具体操作为：

21)将电力电量需求数据作为边界条件实现能源和经济的耦合；