最不發(fā)達(dá)國(guó)家的能源系統(tǒng)模型的建立—以馬拉維為例.pdf

1、能源具有非常重要的地位，且與氣候變化及經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。能源在滿足人類基本需求，諸如炊事、取暖、照明、燒水和其他生活基本活動(dòng)的同時(shí)，也維持和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，像農(nóng)業(yè)、發(fā)電、工業(yè)、服務(wù)業(yè)和交通業(yè)。能源促進(jìn)了人類、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展之間的良性循環(huán)，這是發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所必須的。清潔能源的充足供應(yīng)是提高人類生活水平、人類資本的數(shù)量與質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和自然環(huán)境、政府政策效率的基礎(chǔ)。
　　因此，能源消耗應(yīng)當(dāng)在人類長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中，沒(méi)有破壞生態(tài)

2、平衡的前提下，控制在可接受的范圍內(nèi)。這就意味著，能源生產(chǎn)和能源終端使用的技術(shù)都應(yīng)是環(huán)境友好且高效的。盡管至少在未來(lái)的50年內(nèi)世界能源供應(yīng)并沒(méi)有一個(gè)實(shí)質(zhì)性的限值，但是因?yàn)榄h(huán)境、經(jīng)濟(jì)和地緣政治問(wèn)題的出現(xiàn)，目前的能源系統(tǒng)依舊是不可持續(xù)的。
　　全球能源消耗量在過(guò)去200年內(nèi)以超過(guò)20％的速度在增長(zhǎng)。這一過(guò)程包含了能源從貧瘠到富饒的轉(zhuǎn)型過(guò)程。然而這一轉(zhuǎn)變遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，并以持續(xù)的空間和短暫的不均勻性為特征。在能源數(shù)量上的轉(zhuǎn)變也與能源結(jié)構(gòu)和能源

3、品質(zhì)上的轉(zhuǎn)變緊密相關(guān)。
　　第二個(gè)重要的轉(zhuǎn)變就是能源使用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，它表示能源在哪里被使用和以何種形態(tài)被使用。這一轉(zhuǎn)變引起能源從就地采集和在農(nóng)村地區(qū)大量使用的傳統(tǒng)能源形式，轉(zhuǎn)變?yōu)閺耐獾剡M(jìn)口和大量在城市地區(qū)使用的現(xiàn)代能源形式。
　　另一個(gè)主要的能源轉(zhuǎn)變就是能源消耗強(qiáng)度（或能源產(chǎn)能）的提高，其在總的宏觀經(jīng)濟(jì)層面以單位GDP的能源使用來(lái)計(jì)算。總能耗強(qiáng)度，包括非經(jīng)濟(jì)能源使用，總體上在全球內(nèi)隨著時(shí)間提高。然而，由于存在短期快速增長(zhǎng)與短

4、期停滯或短期逆向發(fā)展，這一過(guò)程并非總是平穩(wěn)的。
　　能源消耗強(qiáng)度在不同國(guó)家的發(fā)展方式折射出這些國(guó)家不同的國(guó)情和發(fā)展歷史。經(jīng)濟(jì)發(fā)展是一個(gè)不斷積累的過(guò)程，在不同國(guó)家因不同消費(fèi)方式，收入水平，聚落形式，交通需求，工業(yè)結(jié)構(gòu)，工業(yè)化的起步時(shí)間等而不同。
　　能源轉(zhuǎn)型和/或能源消耗可以通過(guò)能源模擬工具對(duì)其進(jìn)行分析、規(guī)劃和管理，從而預(yù)測(cè)世界、地區(qū)、國(guó)家的未來(lái)能源情況和能源消耗對(duì)人類和自然環(huán)境的影響。
　　目前有大量的能源模型和能源模

5、擬方法。然而，大多數(shù)能源模型是工業(yè)化國(guó)家建立并使用的，所以對(duì)于發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家能源系統(tǒng)的預(yù)測(cè)也主要依據(jù)這些工業(yè)化國(guó)家能源系統(tǒng)的模型。因此曾經(jīng)有人推斷發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家的能源系統(tǒng)也將如這些工業(yè)化國(guó)家一樣的發(fā)展，并且當(dāng)今發(fā)展中國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展軌跡將于工業(yè)化國(guó)家歷史發(fā)展軌跡相似，然而事實(shí)并非如此?？焖侔l(fā)展中國(guó)家的發(fā)展過(guò)程顯示，這一預(yù)測(cè)并不成立。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有能源模型進(jìn)行修正，使其能夠正確描述發(fā)展中國(guó)家，尤其是欠發(fā)達(dá)國(guó)家的未

6、來(lái)能源系統(tǒng)情況。
　　由于不同的能源的采集和使用方式，發(fā)達(dá)國(guó)家和欠發(fā)達(dá)國(guó)家的能源規(guī)劃過(guò)程也應(yīng)是不同。在欠發(fā)達(dá)國(guó)家，能源規(guī)劃應(yīng)關(guān)注于能源的分散管理，因此應(yīng)引入供需管理工具，如能源定價(jià)和為改良的技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)等。
　　如許多欠發(fā)達(dá)國(guó)類似，馬拉維的能源有幾個(gè)主要來(lái)源，包括電能，薪材，石油，煤炭，太陽(yáng)能和風(fēng)能。其中薪材在馬拉維城市和農(nóng)村地區(qū)絕大多數(shù)人口中是使用最為廣泛的。
　　馬拉維生活和工業(yè)對(duì)能源需求在過(guò)去十年內(nèi)有所增長(zhǎng)。過(guò)去

7、十年，馬拉維面對(duì)嚴(yán)峻的能源問(wèn)題，以頻繁斷電和嚴(yán)峻的燃料短缺為證。這種不穩(wěn)定的能源供應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響日益凸顯。一些欠發(fā)達(dá)國(guó)家，包括馬拉維，都在經(jīng)歷著產(chǎn)能不足，電力缺乏，系統(tǒng)能效低和高成本等問(wèn)題。受能源問(wèn)題長(zhǎng)期影響的國(guó)家在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生產(chǎn)力方面受到了重創(chuàng)。因此，尋找優(yōu)化馬拉維能源配置的方法，使其滿足馬拉維對(duì)能源日益增長(zhǎng)的需求并境地能源對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的負(fù)面影響就顯得尤為重要。
　　基于前述內(nèi)容，本研究首先在如下內(nèi)容中作出選擇：開(kāi)發(fā)馬拉維自己的

8、國(guó)家能源系統(tǒng)模型或采用其他可用的模擬工具。為與當(dāng)前世界范圍能源系統(tǒng)模擬趨勢(shì)相符合，本文認(rèn)為最好的方法是同時(shí)進(jìn)行上述兩個(gè)過(guò)程。因此，本研究的主要目的是提出最不發(fā)達(dá)國(guó)家的能源系統(tǒng)的綜合模型。故采用下述三種模擬工具：MAED，AHP和多目標(biāo)規(guī)劃。具體來(lái)講，研究目的為：(a)利用MAED對(duì)馬拉維2008至2030年間的能源數(shù)據(jù)和能源需求進(jìn)行模擬；(b)將MAED模擬的數(shù)據(jù)與AHP和多任務(wù)規(guī)劃相結(jié)合對(duì)能源策略進(jìn)行分析；(c)將此系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)馬拉維

9、能源系統(tǒng)的研究，并分析可行性；(d)對(duì)馬拉維能源系統(tǒng)提出可行的能源政策建議。
　　模擬的研究方法包括數(shù)據(jù)收集、篩選和分析。數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)居住和商業(yè)建筑的能耗調(diào)查獲得。這些調(diào)查通過(guò)對(duì)家庭和商業(yè)建筑進(jìn)行分層采樣技術(shù)來(lái)實(shí)施。除調(diào)查數(shù)據(jù)之外，文中還使用了統(tǒng)計(jì)信息、政府能源數(shù)據(jù)、公共事業(yè)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)等等。
　　為了發(fā)展住宅和商業(yè)區(qū)域現(xiàn)有和未來(lái)能源需求，我們將2008年視為能源平衡的基準(zhǔn)年。來(lái)自于主要經(jīng)濟(jì)區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)也進(jìn)行了搜集。為了今

10、后能源的需求，對(duì)三個(gè)源自于重要參數(shù)假定的場(chǎng)景進(jìn)行了建立。這三個(gè)假定包括 GDP增長(zhǎng)率，GDP結(jié)構(gòu)，人口變動(dòng)，工業(yè)發(fā)展，生活方式改變，宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，教育機(jī)該預(yù)測(cè)顯示總的能源需求將會(huì)基于2030年參數(shù)增長(zhǎng)，加速增長(zhǎng)以及平穩(wěn)增長(zhǎng)從48000GWh分別增長(zhǎng)到60000GWh，69000GWh，54000GWh。最終各業(yè)的能源需求顯示當(dāng)工業(yè)和交通業(yè)能耗劇增時(shí)，全部行業(yè)的能源和電力消耗都維持在一個(gè)比較正常的增長(zhǎng)范圍內(nèi)。工業(yè)和交通的能源需求到2030

11、年將會(huì)同時(shí)有三次增長(zhǎng)。然而，家庭仍將掌控能源的需求。人均能源需求基于2030年的參數(shù)增長(zhǎng)，加速增長(zhǎng)以及平穩(wěn)增長(zhǎng)從3700kWh下降到3000kWh，3500kWh，2700kWh。
　　人均電力需求基于2030年參數(shù)增長(zhǎng)，加速增長(zhǎng)以及平穩(wěn)增長(zhǎng)，從100kWh增長(zhǎng)到1000kWh，1400kWh，800kWh。劍鋒電力需求基于2030年的參數(shù)增長(zhǎng)，加速增長(zhǎng)以及平穩(wěn)增長(zhǎng)預(yù)期將達(dá)到4274MW，5352MW，3622MW。
　　除

12、了周末，商業(yè)和家用電力消耗的季節(jié)性差異并未在這兩個(gè)部分具有顯著性差異。基于一個(gè)微弱的基礎(chǔ)，負(fù)載模式幾乎同樣表明了其所需求的水平不具有顯著性差異。然而，周日并未在周六之后獲得最低的需求水平，繼而在工作日有所增長(zhǎng)。這主要基于服務(wù)業(yè)和工業(yè)的工作模式。
　　常規(guī)日負(fù)荷曲線表明家用消耗與電力消耗具有在整個(gè)季節(jié)中有相似性。然而，與工作日相比，家用消耗在周日和周六有一個(gè)相當(dāng)明顯的下降和延遲。該形式描述了馬拉維國(guó)內(nèi)的生活方式和行為模式。兩個(gè)劍鋒分

13、別出現(xiàn)在早晨的7：00至12:00，以及傍晚的17:00帶21:00，并且后者更明顯。對(duì)于服務(wù)業(yè)，并沒(méi)有顯著性差異。然而，服務(wù)業(yè)數(shù)據(jù)顯示從白天的06:00至18:00有顯著地消耗量。其負(fù)荷系數(shù)仍然相當(dāng)高。
　　多目標(biāo)分析法被用于執(zhí)行使人員福利最大化這一目標(biāo)的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效率，公平和環(huán)境質(zhì)量。7個(gè)目標(biāo)被納入考慮，同時(shí)，個(gè)人優(yōu)化分配的結(jié)果包括每年53,000TJ的木材和2,500RTJ的日照。
　　然而，在多目標(biāo)優(yōu)化的解決方案中

14、進(jìn)行行列式化，基于不同技術(shù)，經(jīng)濟(jì)，環(huán)境或個(gè)人偏好的重要性進(jìn)行選擇，一些目標(biāo)比另一些更重要。正因如此，假定有四個(gè)不同的場(chǎng)景具有優(yōu)先權(quán)。這些包括（1）與最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)的行為（2）與節(jié)能和全球能源系統(tǒng)合理化相關(guān)的行為（3）最小環(huán)境影響的行為（4）對(duì)個(gè)人行為和工作有利的行為。
　　對(duì)于目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重分析結(jié)果表明木材時(shí)最受歡迎的方案。然而，太陽(yáng)能光伏板的使用也同樣在單一場(chǎng)景中有促進(jìn)作用，雖然并不比木材促進(jìn)作用大。以此可知，為使他得到廣為使

15、用，應(yīng)適當(dāng)減少它的成本。木炭同樣在能源節(jié)約和全球合理化場(chǎng)景中得到偏好。當(dāng)能源節(jié)約和全球合理化變得比其它各項(xiàng)更重要的時(shí)候，電網(wǎng)電力就得到了青睞。這是因?yàn)樗鼛缀踹m用于所有終端使用。顯而易見(jiàn)的是，煤油沒(méi)有分配到任何一個(gè)場(chǎng)景中。顯然，這表明煤油不適宜于家庭使用。
　　目標(biāo)的敏感性分析顯示以木材為燃料在馬拉維并不稀少，對(duì)木材燃料產(chǎn)品的使用其最優(yōu)化價(jià)值并不會(huì)改變，同時(shí)任何約束都只會(huì)有很小的變化。更多的分析顯示（a）目標(biāo)函數(shù)顯示能源消耗，石油產(chǎn)