智能电网低碳效益关键指标选取与评价模型研究

摘要

近年来，为应对全球气候变化，实现经济、社会与环境的可持续发展，世界各国相继把发展低碳经济作为国家核心战略。作为我国CO2排放大户，电力行业亟需转变发展模式，促进电力系统低碳化发展。智能电网能够支持各种低碳技术的引入，进而带来碳减排效益。因此，评价我国智能电网带来的低碳效益，对促进我国智能电网建设、落实国家碳减排任务、推动低碳经济发展具有重要意义。本文以智能电网低碳效益为研究对象，对我国智能电网低碳效益形成机理进行了分析论述，对智能电网低碳效益的关键指标进行了选取，并在静态、动态、剔除干扰因素三种情景下，构建了智能电网低碳效益的评价模型，以期为我国智能电网建设与低碳经济发展提供参考。
　　首先，基于智能电网低碳效益内涵，对智能电网实现低碳效益的作用机理进行了研究。结合我国国情，分析了我国智能电网的发展模式，明确了智能电网的支撑体系，并对智能电网的技术支撑体系进行了重点分析;基于我国智能电网的特点，界定了我国智能电网低碳效益的定义与内涵;在此基础上，分析了先进低碳技术对智能电网促进电力系统低碳化发展的影响机理和减排能力，确定了智能电网在发电侧、电网侧、用电侧各环节实现低碳效益的具体路径，为智能电网低碳效益关键指标选取与评价模型建立提供了研究基础。
　　其次，构建了结构熵-因子分析优化模型，对智能电网低碳效益关键指标进行了选取。基于我国智能电网低碳效益的实现路径，分别从发电侧、电网侧、用电侧初步选取了智能电网低碳效益评价的关键指标;在此基础上，运用熵理论和统计学原理，建立了智能电网低碳效益关键指标选取的结构熵-因子分析优化模型;基于结构熵-因子分析优化模型，利用结构熵减少了初选关键指标的不确定性，运用SPSS软件对初选关键指标进行了因子分析，以因子载荷为判据对初选关键指标进行了优化，并对指标优化结果进行了信度检验和效度检验;最终从静态评价和动态评价两个维度构建了智能电网低碳效益评价的关键指标体系，为智能电网低碳效益评价模型建立提供了框架范畴。
　　第三，构建了ANP-Fuzzy静态评价模型，对智能电网低碳效益水平进行了静态评价研究。从智能电网低碳效益静态评价的特点入手，以智能电网低碳效益静态评价的关键指标体系为框架范畴，设计了智能电网低碳效益静态评价的总指标体系、评价等级与评价标准;在此基础上，运用网络层次分析法理论和模糊数学理论，建立了评价智能电网低碳效益水平的ANP-Fuzzy静态评价模型;基于ANP-Fuzzy静态评价模型，设计了反映静态评价指标之间相互关系的ANP网络结构和精确界定定性指标的Fuzzy多层次评价结构，运用SuperDecisions软件在ANP网络结构中确定了各指标权重，运用Matlab软件在Fuzzy多层次评价结构中对智能电网低碳效益水平进行了静态评价研究。
　　第四，构建了SD动态评价模型，对智能电网低碳效益大小进行了动念评价研究。从智能电网低碳效益动态评价的特点入手，以智能电网低碳效益动态评价的关键指标体系为框架范畴，设计了智能电网低碳效益动态评价的因果关系环路;在此基础上，运用系统动力学理论，建立了智能电网低碳效益的SD动态评价模型;基于SD动态评价模型，结合我国电网实际和发展预期设定了模型参数，刻画了我国智能电网促进低碳发展的SD动态反馈系统，运用VensimPLE软件在SD动态反馈系统中仿真模拟了不同情景下我国智能电网实现低碳效益的动态量化过程，对智能电网低碳效益大小进行了动态评价研究。
　　第五，构建了三阶段-超效率DEA评价模型，对智能电网低碳效益的投入产出效率进行了剔除环境影响因素的评价研究。从剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价的特点入手，在SD动态评价模型中选取了关键存量作为投入指标、选取了“CO2减排总量”作为产出指标，考虑经济增长、消费、投资等重要外在环境影响因素，建立了剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价指标体系;在此基础上，运用数据包络分析理论和随机理论，建立了基于三阶段-超效率DEA的剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价模型;基于三阶段-超效率DEA评价模型，运用Frontier4.1软件剔除了外在环境影响因素对智能电网低碳效益的投入产出效率评价的“噪声”影响，运用DEAP2.1软件对不同时点或不同区域的智能电网低碳效益投入产出效率进行了评价研究，最终运用EMS1.3软件对得分相同的有效投入产出效率进行了进一步区分评价研究。
　　研究结果表明，选取的智能电网低碳效益关键指标科学、合理，具有较高的信度和效度，符合我国实际和智能电网发展趋势，可以为我国智能电网低碳效益评价提供有效的指导框架;建立的智能电网低碳效益评价模型全面、有效，能够从效益水平、效益大小、效益投入产出效率不同角度反映我国智能电网的低碳效益。此外，这些评价模型均可以借助相关软件实现，操作性强，具有较高的实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 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 国内外研究现状

1．2．1 智能电网低碳效益的研究现状

1．2．2 智能电网低碳效益评价的研究现状

1．3 研究内容及总体框架

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究总体框架

1．4 研究难点及创新点

1．4．1 研究难点

1．4．2 研究创新点

第二章 智能电网实现低碳效益的作用机理

2．1 我国智能电网发展模式

2．1．1 坚强智能电网的提出

2．1．2 坚强智能电网的支撑体系

2．2 智能电网低碳效益的内涵

2．3 智能电网低碳效益的实现路径

2．3．1 基于清洁发电的智能电网低碳效益实现路径

2．3．2 基于降低损耗的智能电网低碳效益实现路径

2．3．3 基于负荷整形的智能电网低碳效益实现路径

2．3．4 基于终端节电减排的智能电网低碳效益实现路径

2．4 本章小结

第三章 基于结构熵-因子分析的智能电网低碳效益关键指标选取研究

3．1 智能电网低碳效益关键指标选取的特点

3．2 指标选取角度、原则及流程

3．2．1 指标选取角度

3．2．2 指标选取原则

3．2．3 指标选取流程

3．3 关键指标初选

3．3．1 发电侧的关键指标初选

3．3．2 电网侧的关键指标初选

3．3．3 用电侧的关键指标初选

3．4 基于结构熵-因子分析的关键指标选取优化模型构建

3．4．1 结构熵-因子分析法概述

3．4．2 建立智能电网低碳效益关键指标选取的优化模型

3．5 基于结构熵-因子分析的初选关键指标优化

3．5．1 基于结构熵减少初选关键指标的不确定性

3．5．2 基于因子分析法优化初选的关键指标

3．5．3 指标优化结果分析

3．6 本章小结

第四章 基于ANP-Fuzzy的智能电网低碳效益静态评价研究

4．1 智能电网低碳效益静态评价的特点

4．2 智能电网低碳效益静态评价的总指标体系与评价标准设计

4．2．1 总体指标体系设计

4．2．2 评价等级与标准设计

4．3 基于ANP-Fuzzy的智能电网低碳效益静态评价模型构建

4．3．1 ANP-Fuzzy方法概述

4．3．2 ANP-Fuzzy法对智能电网低碳效益静态评价的适用性

4．3．3 建立智能电网低碳效益的静态评价模型

4．4 基于ANP-Fuzzy的智能电网低碳效益的静态评价

4．4．1 基于ANP法确定指标权重

4．4．2 基于Fuzzy法评价智能电网低碳效益水平

4．4．3 评价结果分析

4．5 本章小结

第五章 基于SD仿真模型的智能电网低碳效益动态评价研究

5．1 智能电网低碳效益动态评价的特点

5．2 智能电网低碳效益动态评价的系统动力学特征

5．2．1 系统动力学概述

5．2．2 SD方法对智能电网低碳效益动态评价的适用性

5．2．3 基于SD的智能电网低碳效益动态评价设计思路

5．3 基于SD的智能电网低碳效益动态评价因果关系分析

5．3．1 发电侧因果关系环路

5．3．2 电网侧因果关系环路

5．3．3 用电侧因果关系环路

5．4 基于SD的智能电网低碳效益动态评价模型构建

5．4．1 发电侧低碳效益动态评价的SD子模型设计

5．4．2 电网侧低碳效益动态评价的SD子模型设计

5．4．3 用电侧低碳效益动态评价的SD子模型设计

5．5 基于SD的智能电网低碳效益动态评价

5．5．1 模型参数与表函数设定

5．5．2 基于SD模型评价智能电网低碳效益大小

5．5．3 仿真模拟分析

5．5．4 评价结果分析

5．6 本章小结

第六章 剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价研究

6．1 剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价特点

6．2 基于三阶段-超效率DEA的剔除环境影响因素评价模型构建

6．2．1 三阶段-超效率DEA方法概述

6．2．2 三阶段-超效率DEA方法对剔除环境影响因素评价的适用性

6．2．3 建立剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价模型

6．3 剔除环境影响因素的智能电网低碳效益评价

6．3．1 智能电网低碳效益投入产出效率的总体评价

6．3．2 基于不同时点的智能电网低碳效益的效率评价

6．3．3 基于不同区域的智能电网低碳效益的效率评价

6．3．4 评价结果分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介