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

1、能源和環(huán)境問題是當(dāng)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(yán)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(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)(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(wǎng)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(fù)雜的動力學(xué)特性。如何量化分析國際經(jīng)濟、電力能源間的關(guān)系，建立描述全球能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性的電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)動力學(xué)模型，設(shè)計適于研究全球能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性的數(shù)值仿真程序，模擬和推演在不同國際經(jīng)濟局勢、能源消費情景下全球能源和經(jīng)濟發(fā)展格局，對于構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)過程中的宏觀決策等具有指導(dǎo)意義。本文針對世界電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)的交互仿真進(jìn)行了如下研究:
　　首先，闡述了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的宏觀特性涵蓋的內(nèi)容，然后基于能

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

4、明電能傳輸替代具有巨大的經(jīng)濟效益。
　　其次，界定了描述全球能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性的世界電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)的邊界，基于宏觀特性涵蓋的內(nèi)容及顯著影響因素，將該系統(tǒng)劃分為電力能源消費、經(jīng)濟和碳排放三個子系統(tǒng)，選取各系統(tǒng)關(guān)鍵變量，形成了因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖，并將三個子系統(tǒng)細(xì)化為能源消費、電力、經(jīng)濟和碳排放4個模塊，分別介紹了各模塊的主要數(shù)學(xué)方程式，從而構(gòu)建了描述全球能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性的世界電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)動力學(xué)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(gòu)建的描述全球能源互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性的世界電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)動力學(xué)模型，分別利用改進(jìn)歐拉法和龍格庫塔法實現(xiàn)模型的變步長求解計算，并設(shè)計了相應(yīng)的仿真程序和軟件界面。基于系統(tǒng)模型，模擬構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的第一階段世界電力能源-經(jīng)濟系統(tǒng)的運行情況，分析構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)對世界經(jīng)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(jīng)濟發(fā)展和研發(fā)投入的情景下的世界電力經(jīng)濟、能源與環(huán)境的發(fā)展情況，為構(gòu)建