全球能源互聯(lián)網電力能源與經濟系統(tǒng)交互仿真研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題是當今世界共同面臨的重大挑戰(zhàn)。長期過度開發(fā)使得傳統(tǒng)化石能源趨于枯竭，碳排放超限造成氣候變暖趨勢加劇。面對日益嚴峻的化石能源困局及其引發(fā)的諸多全球性難題，樹立全球能源觀，構建全球能源互聯(lián)網(Global Energy Interconnection，GEI)，統(tǒng)籌全球能源開發(fā)、配置和消費，為世界可持續(xù)發(fā)展提供清潔、安全的能源，已成為國際社會的共識。
　　全球能源互聯(lián)網不僅是物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的有機融合，同時也是能量流與

2、信息流的交互融合，具有復雜的動力學特性。如何量化分析國際經濟、電力能源間的關系，建立描述全球能源互聯(lián)網宏觀特性的電力能源-經濟系統(tǒng)動力學模型，設計適于研究全球能源互聯(lián)網宏觀特性的數(shù)值仿真程序，模擬和推演在不同國際經濟局勢、能源消費情景下全球能源和經濟發(fā)展格局，對于構建全球能源互聯(lián)網過程中的宏觀決策等具有指導意義。本文針對世界電力能源-經濟系統(tǒng)的交互仿真進行了如下研究:
　　首先，闡述了全球能源互聯(lián)網的宏觀特性涵蓋的內容，然后基于能

3、源消費和經濟發(fā)展的關系、全球能源優(yōu)化配置這兩個宏觀特性方面的內容展開研究。利用原始數(shù)據和H-P濾波數(shù)據對能源消費和經濟發(fā)展的長期均衡關系和短期波動情況進行研究，通過向量自回歸(vector autoregressive，VAR)模型將全球能源消費、經濟發(fā)展和電力消費納入統(tǒng)一研究框架，應用脈沖響應和方差分解法研究三者的動態(tài)關系，分析發(fā)現(xiàn)以清潔能源生產電力代替化石能源消費可以有效支持世界經濟的發(fā)展;基于最小偏差法研究全球能源優(yōu)化配置，結果表

4、明電能傳輸替代具有巨大的經濟效益。
　　其次，界定了描述全球能源互聯(lián)網宏觀特性的世界電力能源-經濟系統(tǒng)的邊界，基于宏觀特性涵蓋的內容及顯著影響因素，將該系統(tǒng)劃分為電力能源消費、經濟和碳排放三個子系統(tǒng)，選取各系統(tǒng)關鍵變量，形成了因果關系圖和系統(tǒng)流圖，并將三個子系統(tǒng)細化為能源消費、電力、經濟和碳排放4個模塊，分別介紹了各模塊的主要數(shù)學方程式，從而構建了描述全球能源互聯(lián)網宏觀特性的世界電力能源-經濟系統(tǒng)動力學模型，為數(shù)值仿真和情景分析提

5、供了有效的模型。
　　最后，基于構建的描述全球能源互聯(lián)網宏觀特性的世界電力能源-經濟系統(tǒng)動力學模型，分別利用改進歐拉法和龍格庫塔法實現(xiàn)模型的變步長求解計算，并設計了相應的仿真程序和軟件界面?；谙到y(tǒng)模型，模擬構建全球能源互聯(lián)網的第一階段世界電力能源-經濟系統(tǒng)的運行情況，分析構建全球能源互聯(lián)網對世界經濟、能源和環(huán)境的影響，然后模擬不同能源消費比例、新能源裝機容量、經濟發(fā)展和研發(fā)投入的情景下的世界電力經濟、能源與環(huán)境的發(fā)展情況，為構建