区域可再生能源发电项目开发评价及时序优化模型研究

摘要

能源是社会经济发展的动力和基础。快速发展的中国经济带动了能源需求的急剧增加，由于传统化石能源日益枯竭，开发利用可再生能源，对于优化能源结构、保障能源供给、改善环境质量、促进节能减排具有重要意义。近年来，在一系列激励政策的支持下，我国可再生能源发电项目开发迅速，尤其是风电和太阳能光伏发电项目，其装机容量多年保持全球领先。然而，在快速发展的同时，也暴露出诸如可再生能源发电项目开发无序、产能闲置、投资浪费和可再生能源资源浪费等问题。
　　“十三五”时期，是我国能源结构低碳转型的关键期。当前我国经济发展步入新常态，能源供求关系总体缓和，能源消费增速趋缓，发展质量和效率问题突出。面对发展新形势，2016年国家能源局在《关于建立可再生能源开发利用目标引导制度的指导意见》中指出应“建立可再生能源开发利用监测和评价制度”。中共“十九大”报告也明确提出要“构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系”。
　　面对新形势下的新要求，以及中国向世界承诺的到2020年、2030年非化石能源消费比重分别达到15％、20％的目标，探索如何实现可再生能源发电又好又快发展具有现实意义。本文拟以可再生能源发电项目开发为研究对象，深入挖掘其关键影响因素，并研究新形势下区域可再生能源发电项目开发水平评估及开发时序优化问题，以期为可再生能源发电项目开发参与方提供决策支持。
　　本文的主要研究内容及成果包括以下几个方面:
　　(1)梳理我国可再生能源发电项目开发现状及存在的问题。从电力生产结构概况、各类可再生能源资源储量及利用情况等宏观层面，对我国可再生能源发电项目开发情况进行总结，并分析归纳区域可再生能源发电项目开发存在的突出问题。
　　(2)建立区域可再生能源发电项目开发关键影响因素模糊解释结构模型和交叉影响矩阵相乘模型。基于文献分析，对区域可再生能源发电项目开发的影响因素进行系统挖掘，形成包含9个维度、43个因素的影响因素框架体系。在此基础上，通过问卷调查和主成分分析，得到影响区域可再生能源发电项目开发的12个关键因素。为厘清关键影响因素的层次结构和影响作用传导机制，构建区域可再生能源发电项目开发关键影响因素模糊解释结构模型，挖掘直接影响因素和根本影响因素，并进一步建立交叉影响矩阵相乘模型，得到各关键影响因素的驱动力—依赖性分布，研究其对区域可再生能源发电项目开发的作用力。
　　(3)构建区域可再生能源发电项目开发评价指标体系及集成评价模型。面对我国能源发展步入新常态，能源需求放缓，以及可再生能源发电项目面临“弃风弃光弃水”的新形势，本研究基于全产业链视角，从可再生能源资源开发水平、可再生能源电力生产水平和可再生能源电力消纳水平等维度，系统构建区域可再生能源发电项目开发水平评估指标体系。针对具体指标特点，设计AGA-AHP-EM-TOPSIS集成评价模型，对我国典型区域可再生能源发电项目开发水平进行定量实测评估，客观评价其优势和存在的不足，为测算和评估区域可再生能源发电项目的开发效果提供具体方法和工具。
　　(4)构建基于改进遗传算法的区域可再生能源发电项目开发时序多目标优化模型。提出“区域可再生能源发电项目开发时序优化”的概念，以《能源发展“十三五”规划》中提出的“构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系”为导向，以清洁、低碳、节能、经济和安全为原则，建立区域可再生能源发电项目开发时序多目标优化模型，提出并设计改进的遗传算法求解优化模型。通过算例仿真，将优化结果与动态规划结果对比，验证本文所建模型的科学性和有效性;通过与遗传算法、粒子群算法和蚁群算法寻优效率和寻优结果对比，验证改进的遗传算法求解区域可再生能源发电项目开发时序多目标优化模型的可靠性和先进性。
　　随着国家“清洁替代”战略的不断推进，可再生能源发电项目数量将逐渐增多。本文针对区域可再生能源发电项目开发关键影响因素识别与分析、开发水平测度建模及开发时序优化模型的研究成果，可为政府和可再生能源发电项目开发商研究项目可行性、评估项目开发效果、制定项目发展规划等提供借鉴和支撑。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 可再生能源发电项目开发影响因素识别与分析

1．2．2 可再生能源发电项目开发评价指标及方法

1．2．3 可再生能源发电项目区域规划优化模型及求解

1．2．4 相关文献研究述评

1．3 研究内容、技术路线及创新点

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

1．3．3 主要创新点

第2章 相关基础理论

2．1．1 能源、经济、环境系统之间的相互关系

2．1．2 系统协调发展的概念

2．1．3能源一经济一环境系统协调发展的内涵

2．2 电源规划理论

2．2．1 电源规划概述

2．2．2 电源规划的典型程序包

2．3 多目标决策优化理论

2．3．1 多目标规划的基本原理

2．3．2 Pareto最优解的相关定义

2．3．3 多目标规划的求解方法

2．4 本章小结

第3章 我国可再生能源发电项目开发现状及问题分析

3．1 我国电力生产结构概况分析

3．2 我国可再生能源资源储量及项目开发情况分析

3．2．1 水力资源储量及项目开发情况

3．2．2 风力资源储量及项目开发情况

3．2．3 太阳能资源储量及项目开发情况

3．2．4 生物质能资源储量及项目开发情况

3．3 我国区域可再生能源发电项目开发存在的问题

3．4 本章小结

第4章 区域可再生能源发电项目开发关键影响因素模糊解释结构模型

4．1 区域可再生能源发电项目开发影响因素识别与挖掘

4．1．1 区域资源禀赋水平

4．1．2 可再生能源发电技术水平

4．1．3 区域可再生能源电力需求

4．1．4 可再生能源发电项目支持政策

4．1．5 区域可再生能源电力消纳

4．1．6 可再生能源发电项目投资环境

4．1．7 可再生能源发电项目环境影响

4．1．8 可再生能源发电项目经济效益

4．1．9 可再生能源发电项目社会认知度

4．2 区域可再生能源发电项目开发关键影响因素问卷调查

4．2．1 问卷设计及调查结果可信度检验

4．2．2 问卷调查结果分析

4．3 关键影响因素模糊解释结构模型及交叉影响矩阵相乘模型构建

4．3．1 解释结构模型及其改进

4．3．2 关键影响因素模糊解释结构模型构建及分析

4．3．3 关键影响因素交叉影响矩阵相乘模型构建及分析

4．4 本章小结

第5章 区域可再生能源发电项目开发评价模型

5．1 区域可再生能源发电项目开发评价指标体系

5．1．1 指标体系的构建原则

5．1．2 区域可再生能源发电项目开发评价指标体系构建

5．2 区域可再生能源发电项目开发集成评价模型设计

5．2．1 典型指标赋权法特点分析

5．2．2 组合权重指标赋权模型设计

5．2．3 典型评价方法特点分析

5．2．4 基于理想点法的区域可再生能源发电项目开发评价模型

5．3 中国典型区域可再生能源发电项目开发水平测度评估

5．3．1 数据收集

5．3．2 中国典型区域可再生能源发电项目开发水平测算

5．3．3 中国典型区域可再生能源发电项目开发水平测算结果分析

5．4 本章小结

第6章 区域可再生能源发电项目开发时序优化模型

6．1 区域可再生能源发电项目开发时序优化的概念及原则

6．1．1 区域可再生能源发电项目开发时序优化的概念

6．1．2 区域可再生能源发电项目开发时序优化的原则

6．2 区域可再生能源发电项目开发时序多目标优化模型构建

6．2．1 建模的假设条件

6．2．2 模型的目标函数

6．2．3 模型的约束条件

6．2．4 区域可再生能源发电项目开发时序多目标优化模型

6．3 智能算法求解区域可再生能源发电项目开发时序优化模型

6．3．1 遗传算法及其仿生原理

6．3．2 改进遗传算法求解区域可再生能源发电项目开发时序优化模型

6．3．3 算例仿真

6．4 本章小结

第7章 研究成果与结论

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介