新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)研究

汪 朋，方匡南，張慶昭

(1.西藏民族大學(xué) 財(cái)經(jīng)學(xué)院，陜西 咸陽 712082；2.廈門大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，福建 廈門 361005；3.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司 新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192)

一、引 言

近十年來，中國(guó)新能源發(fā)電得到了快速發(fā)展，目前在風(fēng)電和太陽能發(fā)電方面已成為全球發(fā)電規(guī)模最大、發(fā)展最為迅速的國(guó)家。到2018年底，中國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量分別達(dá)到1.84億千萬和1.74億千瓦[2]。為此，新能源的大力發(fā)展為中國(guó)能源的可持續(xù)利用提供了行之有效的替代方案，但與常規(guī)電源發(fā)電不同的是，新能源具有發(fā)電出力不穩(wěn)定、隨機(jī)波動(dòng)較大的特點(diǎn)，以及規(guī)模化、集中式的新能源開發(fā)模式，大容量、高電壓、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)妮旊娔Ｊ?，使中?guó)區(qū)域電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)和監(jiān)控管理面臨著巨大挑戰(zhàn)。而電網(wǎng)作為電力傳輸和電力市場(chǎng)的共同載體，是保障新能源發(fā)展的基本平臺(tái)和主要媒介。因此，新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是轉(zhuǎn)變中國(guó)能源結(jié)構(gòu)和電力發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求和必然選擇。然而，由于中國(guó)新能源發(fā)電形式多樣，發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得中國(guó)新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展存在諸多問題，例如規(guī)劃建設(shè)不協(xié)調(diào)、發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行管理欠缺、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不配套、配套的電網(wǎng)項(xiàng)目審批核準(zhǔn)和建設(shè)滯后等。要準(zhǔn)確、深刻地認(rèn)識(shí)到這些問題，就需要對(duì)中國(guó)新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行科學(xué)地定量分析。在這樣的背景下，就迫切需要構(gòu)建一套能夠反映新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，增強(qiáng)對(duì)二者之間發(fā)展協(xié)調(diào)性程度的辨識(shí)，并能根據(jù)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果找到二者協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵影響因素，為相關(guān)部門制定二者協(xié)調(diào)發(fā)展的促進(jìn)措施提供參考依據(jù)。另外，目前中國(guó)電力市場(chǎng)體系仍存在競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制僅存在于發(fā)電側(cè)、電價(jià)機(jī)制無法適應(yīng)市場(chǎng)化需求等諸多問題。這就要求建立和完善適應(yīng)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電力監(jiān)管機(jī)制，以優(yōu)化電力發(fā)電側(cè)管理、電力輸配管理和售電側(cè)管理。因此，在新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大的前提下，構(gòu)建新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)體系和方法，及時(shí)找到發(fā)電管理端和供電管理端存在的問題，有利于資源和能源的有效利用及在空間上的優(yōu)化配置，促進(jìn)電力系統(tǒng)滿足市場(chǎng)與環(huán)境的多方面要求，增進(jìn)社會(huì)福利。

由于大規(guī)模新能源發(fā)電是近年來發(fā)展起來的，因此其與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃屬于新興電力發(fā)展模式，目前針對(duì)該模式的協(xié)調(diào)性評(píng)估方法的研究相對(duì)較少。例如，魏志恒分析了電源和電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃需要考慮的具體因素，確定了兩者協(xié)調(diào)基本原則、步驟和相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)[2]；李金超、牛東曉等從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境四個(gè)角度出發(fā)建立了電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)性評(píng)估指標(biāo)體系，并利用灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)電網(wǎng)發(fā)展程度進(jìn)行評(píng)價(jià)研究[3]；謝傳勝等基于層次分析法—距離協(xié)調(diào)度組合模型對(duì)低碳電源電網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)度進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)研究[4]；葉彬、葛斐等從供電的可靠性、設(shè)備利用情況、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的特征等方面分析了配電網(wǎng)與電力負(fù)荷協(xié)調(diào)性的制約因素，構(gòu)建了評(píng)估各級(jí)配電網(wǎng)與電力負(fù)荷之間協(xié)調(diào)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[5]；代才紅、李瓊慧等基于安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等三個(gè)方面的分析，指出了光伏發(fā)電對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃的影響，以此構(gòu)建了反映光伏發(fā)電與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的指標(biāo)體系[6]?？梢钥吹剑@些研究主要集中于電網(wǎng)自身或者與傳統(tǒng)電源之間的協(xié)調(diào)發(fā)展的研究，對(duì)新能源電源與區(qū)域電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展的評(píng)價(jià)研究則鮮有涉及。基于此，本文在已有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合協(xié)調(diào)發(fā)展的內(nèi)涵，通過對(duì)新能源電源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模式進(jìn)行界定和分析，構(gòu)建了一套能夠反映新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。并應(yīng)用組合優(yōu)化的原理，組合了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層次分析法得到的主觀權(quán)重和熵權(quán)法得到的客觀權(quán)重的結(jié)果，確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各層指標(biāo)的組合權(quán)重，以此構(gòu)建了相應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)模型。并利用該模型對(duì)全國(guó)及甘肅、河北等五個(gè)省份的新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出了相關(guān)的結(jié)論，以期為新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃提供決策參考。

二、指標(biāo)體系的構(gòu)建

(一)構(gòu)建思路

協(xié)調(diào)發(fā)展是“協(xié)調(diào)”和“發(fā)展”兩個(gè)方面的有機(jī)結(jié)合體，它是在一個(gè)系統(tǒng)總體內(nèi)各要素和諧統(tǒng)一的基礎(chǔ)上從低到高、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從無序到有序的整體變化過程。因此，協(xié)調(diào)發(fā)展注重系統(tǒng)的整體性、綜合性和平衡性的變化發(fā)展，它不片面考慮某單一系統(tǒng)或要素的發(fā)展?fàn)顩r，而是綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)要素在既定目標(biāo)下的均衡發(fā)展。

電源依據(jù)能源的類別可以分為傳統(tǒng)電源和新能源電源?；鹆Πl(fā)電、水力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電方式形成的電源即為傳統(tǒng)電源。目前新能源電源主要包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等。電網(wǎng)依據(jù)傳輸線路的電壓等級(jí)，可以分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。因此，從嚴(yán)格意義上來說，電源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性發(fā)展應(yīng)包括傳統(tǒng)電源、新能源電源、輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的兩兩協(xié)調(diào)性問題。

電力系統(tǒng)的運(yùn)行包含了發(fā)電、輸配電、調(diào)度與用電等環(huán)節(jié)，因此新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性發(fā)展問題需要從4個(gè)環(huán)節(jié)入手。其中新能源發(fā)電環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性是影響整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)程度的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)；輸配電包含輸、配、送三個(gè)方面，處于電力系統(tǒng)的輸送環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)籌優(yōu)化、滿足新能源發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的重要環(huán)節(jié)；調(diào)度是整個(gè)電力系統(tǒng)的控制和監(jiān)控環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)智能化調(diào)度，是有效實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)性發(fā)展的重要保障；用電是整個(gè)電力系統(tǒng)的消費(fèi)環(huán)節(jié)，友好互動(dòng)式的用電環(huán)節(jié)有利于整個(gè)電力系統(tǒng)快速掌握風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的消納水平的大幅度提高。因此，必須實(shí)現(xiàn)發(fā)電端的電源和輸送端的電網(wǎng)在各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，以此達(dá)到最終實(shí)現(xiàn)電源與電網(wǎng)的整體協(xié)調(diào)性發(fā)展的目的。綜合以上分析，構(gòu)建新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)性發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，需要綜合考慮發(fā)電、輸配電、調(diào)度及用電等4個(gè)子系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)與發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(二)指標(biāo)體系的具體內(nèi)容

根據(jù)以上構(gòu)建思路，依據(jù)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性、科學(xué)性、可比性等原則，本文從電力系統(tǒng)發(fā)電、輸配電、調(diào)度、用電4個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了包括3個(gè)層次、4個(gè)環(huán)節(jié)、13項(xiàng)指標(biāo)的新能源與區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

三、指標(biāo)權(quán)重的確定及評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

(一)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)表1所示的指標(biāo)體系計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，各指標(biāo)權(quán)重的確定是關(guān)鍵。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果，權(quán)重確定的方法主要包括主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩大類。主觀賦權(quán)法是評(píng)價(jià)者對(duì)指標(biāo)的重要程度給出人為的評(píng)價(jià)，從而確定指標(biāo)權(quán)重，如層次分析法和德爾菲法等，其缺陷就在于主觀性較強(qiáng)，缺乏穩(wěn)定性[7]?？陀^賦權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重是根據(jù)指標(biāo)數(shù)值變異程度所提供的客觀信息來計(jì)算的，具體方法有熵權(quán)法、因子分析法等，一方面雖然可以避免人為因素帶來的偏差，但另一方面卻會(huì)忽視了決策者的主觀信息，使所確定的指標(biāo)權(quán)重可能與實(shí)際相悖，如最重要的指標(biāo)具有的權(quán)重不一定是最大的[8-9]。

表1 新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的含義

基于以上對(duì)主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法優(yōu)缺點(diǎn)的分析，采用組合賦權(quán)法來確定各層指標(biāo)的組合權(quán)重。具體是通過基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法調(diào)整比較判斷矩陣的一致性后的層次分析法來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重，通過熵權(quán)法來確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，并通過最小二乘法建立權(quán)重優(yōu)化的組合模型實(shí)現(xiàn)層次分析法和熵權(quán)法的組合優(yōu)化，得到各層指標(biāo)最終的組合權(quán)重。本文一方面采用了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來修正專家的打分結(jié)果，能夠在盡可能保留專家意見的情形下保證比較判斷矩陣的一致性，從而得出與專家的判斷較為一致的主觀權(quán)重；另一方面，選擇的權(quán)重優(yōu)化組合模型是基于“兩種賦權(quán)法的得到的權(quán)重差別理應(yīng)越小越好”的原則來構(gòu)建的，因此可以在一定程度上克服層次分析法和熵權(quán)法各自存在的一些不足，從而使得所確定的指標(biāo)權(quán)重更加科學(xué)合理。

1.層次分析法權(quán)重

層次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)是一種多層次決策分析方法，由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty在上世紀(jì)七十年代提出。該方法對(duì)于多目標(biāo)、多層次的系統(tǒng)評(píng)價(jià)問題尤為適合。其在充分挖掘人的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)各目標(biāo)層和準(zhǔn)則層之間的重要性進(jìn)行兩兩判斷，形成比較判斷矩陣，通過計(jì)算比較判斷矩陣的特征向量，得到各層元素對(duì)上一層的優(yōu)先權(quán)重，再通過加權(quán)的方式得到各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

層次分析法的計(jì)算依據(jù)是通過專家打分而獲取的比較判斷矩陣。由于評(píng)價(jià)體系越復(fù)雜，需要比較的要素就越多，人的思辨能力會(huì)降低，造成判斷不一致的可能，因此在具體計(jì)算之前，必須對(duì)獲取的比較判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。若該檢驗(yàn)的結(jié)果顯示數(shù)據(jù)達(dá)不到一致性的要求，則由此得到的排序向量不可信，就需要對(duì)原比較判斷矩陣進(jìn)行一致性修正。容易知道，比較判斷矩陣一般是正互反矩陣[10]。近些年來，關(guān)于正互反矩陣如何調(diào)整為一致性的比較判斷矩陣的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，相關(guān)學(xué)者提出了許多行之有效的方法，這其中就包含基于深度學(xué)習(xí)的調(diào)整方法，如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。由于基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整方法修正的幅度較小，能保證修正后的比較判斷矩陣滿足一致性的前提下，盡可能地體現(xiàn)專家打分的結(jié)果[11-15]。為此，選擇應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來修正專家打分的結(jié)果，修正的過程如圖2所示。

本文邀請(qǐng)了18位從事能源與電網(wǎng)規(guī)劃方面的專家學(xué)者對(duì)表1指標(biāo)體系中各層指標(biāo)進(jìn)行了兩兩判斷，打分規(guī)則采用1～9標(biāo)度法。對(duì)18位專家的打分結(jié)果按照?qǐng)D1的方式修正后，再進(jìn)行幾何平均得到表1中各層次指標(biāo)的比較判斷矩陣，即：

圖1 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的比較判斷矩陣的一致性調(diào)整圖

一級(jí)指標(biāo)(發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配環(huán)節(jié)、調(diào)度環(huán)節(jié)、用電環(huán)節(jié))的比較判斷矩陣：

發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配環(huán)節(jié)、調(diào)度環(huán)節(jié)、用電環(huán)節(jié)的比較判斷矩陣依次為：

通過對(duì)A、B、C、D、E進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得到的隨機(jī)一致檢驗(yàn)指標(biāo)(CR)分別為0.000、0.000、0.007、0.001、0.004，均小于0.1，說明比較判斷矩陣A、B、C、E反映的指標(biāo)重要性具有一致性，可以以此為依據(jù)確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

2.熵權(quán)法權(quán)重

熵權(quán)法是通過指標(biāo)自身的數(shù)據(jù)信息來獲取權(quán)重的一種客觀賦權(quán)法，它依據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異程度，通過計(jì)算信息熵得出各個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)，以此得到較為客觀的指標(biāo)權(quán)重。其主要步驟為：

(1)將樣本原始數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n進(jìn)行無量綱化、標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到數(shù)據(jù)矩陣R=(rij)m×n，這里m為樣本量，n為指標(biāo)數(shù).

(2)確定各指標(biāo)熵值：

確定各指標(biāo)的熵權(quán)如下式所示：

3.層次分析—熵權(quán)法組合優(yōu)化權(quán)重

算法組合的方法比較多，較為典型的是冪平均合成法和最優(yōu)化方法[16，17]，本文采用最小二乘法這一優(yōu)化方法來實(shí)現(xiàn)層次分析法和熵權(quán)法的組合優(yōu)化。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)而言，由層次分析法和熵權(quán)法得到的權(quán)重差別理應(yīng)越小越好，因此依據(jù)最小二乘法建立權(quán)重優(yōu)化的組合模型如下：

其中：θj是根據(jù)層次分析法得到的各指標(biāo)權(quán)重，wj是由熵權(quán)法得到的各指標(biāo)權(quán)重，μj為組合優(yōu)化權(quán)重。

(二)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

新能源與區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)際協(xié)調(diào)發(fā)展情況與理想的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)一般存在著一定的差距。為此，從協(xié)調(diào)度的本質(zhì)出發(fā)，本文通過歐氏距離來衡量整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的差別，即對(duì)各指標(biāo)的實(shí)際值與理想值之間的偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)

式中，m為子系統(tǒng)數(shù)目，mi為第i個(gè)子系統(tǒng)中指標(biāo)的數(shù)目。

發(fā)電、輸配、調(diào)度、用電等四個(gè)子系統(tǒng)的綜合距離協(xié)調(diào)度模型為

(2)

其中d為系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，d∈(0，1)；k為協(xié)調(diào)系數(shù)。

同時(shí)，為度量各子系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，按線性加權(quán)的方式建立以下評(píng)估模型：

(3)

其中：Fi為系統(tǒng)i的發(fā)展度；wij為子系統(tǒng)i的第j個(gè)指標(biāo)權(quán)重。

整個(gè)系統(tǒng)的綜合發(fā)展度為：

(4)

其中Wi為子系統(tǒng)i的權(quán)重。

依據(jù)式(3)和式(4)得到的綜合協(xié)調(diào)度和綜合發(fā)展的計(jì)算結(jié)果，可以得出整個(gè)系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)度，即有：

(5)

四、實(shí)證分析

由于“三北”(西北、華北和東北)地區(qū)是風(fēng)能、太陽能等新能源資源最豐富的區(qū)域。因此，本文選擇甘肅、河北、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等典型地區(qū)及全國(guó)的數(shù)據(jù)為例，時(shí)間跨度為2013—2017年。數(shù)據(jù)主要來源于《中國(guó)電力年鑒》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、國(guó)家電網(wǎng)等。

為了消除量綱和數(shù)據(jù)大小對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，本文采用極差變換法，即當(dāng)指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的公式為：

當(dāng)指標(biāo)為逆指標(biāo)時(shí)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的公式為：

其中：x表原始數(shù)據(jù)的值，m表示指標(biāo)的個(gè)數(shù)，n表示所選考察對(duì)象的個(gè)數(shù)(其在本文中的值為6)。

采用基于層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的方法計(jì)算指標(biāo)的組合權(quán)重，只列出各個(gè)環(huán)節(jié)及各項(xiàng)指標(biāo)在整個(gè)體系下的指標(biāo)權(quán)重，如表2和表3所示。

根據(jù)表2和表3的指標(biāo)權(quán)重，利用綜合協(xié)調(diào)度模型得到各地區(qū)新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度結(jié)果，見圖2～5。根據(jù)式(5)得到各地區(qū)新能源與區(qū)域電網(wǎng)的總協(xié)調(diào)度，如表4所示。

表2 各個(gè)環(huán)節(jié)的權(quán)重 單位：%

表4 各地區(qū)新能源與區(qū)域電網(wǎng)總協(xié)調(diào)度

從表2的結(jié)果可以看到，影響新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展最重要的環(huán)節(jié)是發(fā)電環(huán)節(jié)，其次是調(diào)度環(huán)節(jié)和輸配環(huán)節(jié)。從表3可以看到，在發(fā)電環(huán)節(jié)中，調(diào)峰電源的建設(shè)情況最重要，其次是新能源裝機(jī)規(guī)模與消納能力比，且這一指標(biāo)在整個(gè)指標(biāo)體系中的重要性排第三。在輸配環(huán)節(jié)中，比較重要的指標(biāo)是輸變電受限比例。在調(diào)度環(huán)節(jié)中，最重要的是新能源功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確程度，這個(gè)指標(biāo)在整個(gè)指標(biāo)體系的重要性僅次于調(diào)峰電源的建設(shè)情況。在用電環(huán)節(jié)，滿足電力需求程度也是影響新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的一個(gè)較重要的指標(biāo)。

圖2 各地區(qū)發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度折線圖

圖3 各地區(qū)輸配環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度折線圖

圖4 各地區(qū)調(diào)度環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度折線圖

圖5 各地區(qū)用電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)度折線圖

從圖2可以看到，所選的五個(gè)省區(qū)及全國(guó)的新能源與電網(wǎng)之間在發(fā)電環(huán)節(jié)方面的協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，其中河北的協(xié)調(diào)發(fā)展情況一直好于全國(guó)平均水平，其他四省在2013至2015年的協(xié)調(diào)度均高于全國(guó)，但之后的兩年要低于全國(guó)，尤其是新疆，近兩年在發(fā)電環(huán)節(jié)方面的協(xié)調(diào)度與全國(guó)有明顯的差距。

圖3顯示，在輸配環(huán)節(jié)方面，所選的五個(gè)省區(qū)及全國(guó)的新能源與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)度總體上看有上升趨勢(shì)，但呈現(xiàn)一定起伏，除了全國(guó)和新疆外，其他省份上升的趨勢(shì)不是很明顯；另外，所選的五個(gè)省區(qū)在輸配環(huán)節(jié)方面的協(xié)調(diào)度低于全國(guó)水平，其中新疆和甘肅與全國(guó)差距較為明顯。

圖4顯示，在調(diào)度環(huán)節(jié)方面，所選的五個(gè)省區(qū)及全國(guó)的新能源與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)度有非常明顯的上升趨勢(shì)；且可以看到，甘肅在調(diào)度環(huán)節(jié)方面的協(xié)調(diào)度與全國(guó)基本持平，河北在2013—2015年的協(xié)調(diào)度均高于全國(guó)水平，近兩年來，新疆的協(xié)調(diào)度與全國(guó)有較大差距，其他兩個(gè)省份的協(xié)調(diào)度與全國(guó)相差不大。

在用電環(huán)節(jié)方面，圖5顯示新疆的新能源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)度逐年下降，其他四個(gè)省份近三年來基本上呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)；同時(shí)從協(xié)調(diào)度水平上看，除了河北外，其他四個(gè)省區(qū)的協(xié)調(diào)度均低于全國(guó)平均水平。

從表4給出的各個(gè)省區(qū)及全國(guó)的新能源與區(qū)域電網(wǎng)的總協(xié)調(diào)度上可以看到，新疆的總協(xié)調(diào)度近五年變化不大，一直處于較低水平，與全國(guó)整體情況的差距逐漸拉大；內(nèi)蒙古2017年以前的總協(xié)調(diào)度處于較低水平，但其在2017年的總協(xié)調(diào)度有較明顯地提升；甘肅、河北、陜西三個(gè)省份及全國(guó)在2013—2015年的總協(xié)調(diào)度均處于較低水平，但近兩年的協(xié)調(diào)度有較大提高，且河北的總協(xié)調(diào)度一直略高于全國(guó)平均水平。

五、結(jié)論及政策建議

(一)結(jié)論

近幾年，中國(guó)新能源發(fā)電發(fā)展迅速，已經(jīng)成為全球風(fēng)電和太陽能發(fā)電規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國(guó)家，但同時(shí)中國(guó)新能源與區(qū)域電網(wǎng)在協(xié)調(diào)發(fā)展上的問題也日益凸顯，出現(xiàn)了諸如規(guī)劃不協(xié)調(diào)、入網(wǎng)運(yùn)行管理不到位、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制不配套等問題。本文建立一套能反映新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法，從電力系統(tǒng)發(fā)電、輸配電、調(diào)度、用電4個(gè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建了包括3個(gè)層次、4個(gè)環(huán)節(jié)、13項(xiàng)指標(biāo)的新能源與區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

研究結(jié)論發(fā)現(xiàn)：(1)影響新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展最重要的環(huán)節(jié)是發(fā)電環(huán)節(jié)，其次是調(diào)度環(huán)節(jié)和輸配環(huán)節(jié)。在發(fā)電環(huán)節(jié)中，調(diào)峰電源的建設(shè)情況最重要；其次是新能源裝機(jī)規(guī)模與消納能力比，同時(shí)電網(wǎng)友好型發(fā)電廠比例的權(quán)重也相對(duì)較高；在輸配環(huán)節(jié)、調(diào)度環(huán)節(jié)以及用電環(huán)節(jié)中，較重要的指標(biāo)分別為輸變電受限比例、新能源功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確程度和滿足電力需求程度。(2)所選的五個(gè)省份及全國(guó)的新能源與電網(wǎng)之間的總協(xié)調(diào)度是逐年上升的，除新疆外，其他四省與全國(guó)整體情況差別不大。(3)在發(fā)電環(huán)節(jié)和調(diào)度環(huán)節(jié)方面，各個(gè)地區(qū)的協(xié)調(diào)度也基本上是逐年上升的，且近兩年，河北的協(xié)調(diào)度均略高于全國(guó)，新疆的協(xié)調(diào)度均明顯低于全國(guó)，其他三省的協(xié)調(diào)度與全國(guó)沒有明顯的差距。(4)輸配環(huán)節(jié)方面，所選的五個(gè)省份近三年來的協(xié)調(diào)度均低于全國(guó)水平，其中新疆和甘肅與全國(guó)差距明顯。(5)用電環(huán)節(jié)方面，新疆的協(xié)調(diào)度逐年下降，其他四個(gè)省份近三年來基本上逐年上升，但除河北外，均低于全國(guó)平均水平。

(二)政策建議

一是要加大調(diào)峰電源和電網(wǎng)友好型電廠的建設(shè)。“調(diào)峰電源建設(shè)情況”和“電網(wǎng)友好型發(fā)電廠比例”是反映新能源與區(qū)域電網(wǎng)在發(fā)電環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)狀況的重要指標(biāo)，指標(biāo)的權(quán)重分別為14%和7.77%，表明它們對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)有較大影響，尤其是“調(diào)峰電源的建設(shè)情況”。因此，必須加大調(diào)峰電源的建設(shè)，加快規(guī)劃燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能等調(diào)峰電源，并對(duì)火電進(jìn)行靈活性改造，增加火電機(jī)組的深度調(diào)峰能力，提高調(diào)峰靈活性，為消納可再生能源騰出調(diào)峰空間。同時(shí)大力建設(shè)電網(wǎng)友好型的新能源電廠，提高電網(wǎng)友好型發(fā)電廠的比例，促進(jìn)新能源與區(qū)域電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

二是要合理規(guī)劃電網(wǎng)與新能源發(fā)展規(guī)模。區(qū)域電網(wǎng)與新能源發(fā)展失調(diào)最主要的原因是新能源發(fā)電增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原有的發(fā)展預(yù)期，配套的電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后無法滿足并網(wǎng)要求。兩者在發(fā)展規(guī)劃上的脫節(jié)直接影響了新能源發(fā)電并網(wǎng)的能力以及電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力。因此，區(qū)域電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)必須與新能源規(guī)劃建設(shè)同步?？梢钥紤]從以下幾個(gè)方面促進(jìn)新能源與區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)：首先要一方面要鼓勵(lì)地方新能源電源發(fā)展的積極性，另一方面又要對(duì)地方新能源的建設(shè)規(guī)模和速度進(jìn)行合理的規(guī)劃，避免新能源發(fā)電項(xiàng)目的盲目上馬；其次，要規(guī)劃靈活的調(diào)峰電源，加快規(guī)劃燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能等調(diào)峰電源，積極發(fā)展調(diào)峰性能好、高參數(shù)、大容量、高效率燃煤機(jī)組，促進(jìn)新能源電源與配套調(diào)峰電源的協(xié)調(diào)發(fā)展；第三，對(duì)于大型新能源發(fā)電基地，必須提前做好促進(jìn)其消納的規(guī)劃方案，提高發(fā)電并網(wǎng)率，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)展規(guī)劃與區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的協(xié)調(diào)發(fā)展。

三是要提高調(diào)度運(yùn)行水平。在整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，調(diào)度水平的高低對(duì)新能源與區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)性發(fā)展有著重要的影響，提高調(diào)度運(yùn)行水平可以極大促進(jìn)二者的協(xié)調(diào)發(fā)展。具體而言，可以從通過以下三個(gè)方面來提高區(qū)域電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行水平。第一，充分發(fā)揮調(diào)度體制優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度協(xié)調(diào)配合，進(jìn)一步提升當(dāng)前跨省跨區(qū)線路輸電能力，通過優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)行方式，將地區(qū)消納困難的新能源發(fā)電實(shí)現(xiàn)跨區(qū)調(diào)度；第二，設(shè)立專門電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行研究機(jī)構(gòu)，建立新能源分析平臺(tái)，掌握新能源發(fā)展最新動(dòng)態(tài)以及先進(jìn)的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提升和改善新能源調(diào)度運(yùn)行管理的方法和手段；第三，建立覆蓋新能源電場(chǎng)的調(diào)度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)其與電網(wǎng)互聯(lián)互通，研究新能源功率預(yù)測(cè)方法和技術(shù)，提高功率預(yù)測(cè)精度，增強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)新能源電源調(diào)度和管控能力。

四是要完善新能源發(fā)電的電價(jià)政策，引導(dǎo)和鼓勵(lì)新的新能源發(fā)電利用方式，促進(jìn)新能源與區(qū)域電網(wǎng)在用電環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)。要協(xié)調(diào)好電價(jià)政策和財(cái)稅政策的關(guān)系，避免重復(fù)征稅導(dǎo)致企業(yè)補(bǔ)貼力度下降，在不打破現(xiàn)行上網(wǎng)電價(jià)體系的基礎(chǔ)上，積極探索低谷電價(jià)策略，加強(qiáng)風(fēng)電等新能源電力消納；地方政府、電網(wǎng)企業(yè)和新能源發(fā)電企業(yè)作為責(zé)任主體，應(yīng)當(dāng)積極探索新能源發(fā)電利用方式，制定相關(guān)的扶持和保障策略，保障項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，推行新型的新能源發(fā)電利用方式。