電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段評估模型研究
——以安徽省為例

朱劉柱，高賜威，尹晨旭，邵海雯，時(shí)偉，葉斌，張理

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，安徽省 合肥市 230022；2.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇省 南京市 210096）

0 引言

自2007年《中國的能源狀況與政策》發(fā)布以來，中國能源轉(zhuǎn)型逐步推進(jìn)。2014年6月，中國提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源發(fā)展戰(zhàn)略，即推動(dòng)能源消費(fèi)革命、能源供給革命、能源技術(shù)革命和能源體制革命，全方位加強(qiáng)國際合作。隨后，出臺(tái)了一系列政策文件對中國未來能源發(fā)展的總體目標(biāo)、戰(zhàn)略方針和重點(diǎn)任務(wù)做出進(jìn)一步闡述[1-2]，對能源消費(fèi)總量、非化石能源比值、CO2排放比等指標(biāo)提出具體限值，并提出要加快構(gòu)建清潔高效、安全可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系[3]。各省級電力系統(tǒng)在此目標(biāo)下，因地制宜推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系。

國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行了定義，國外學(xué)者將能源轉(zhuǎn)型定義為能源結(jié)構(gòu)的根本性轉(zhuǎn)變[4]；國內(nèi)學(xué)者從能源結(jié)構(gòu)、新興技術(shù)、體制變革、能源利用效率等角度對能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行研究[5-7]。“能源轉(zhuǎn)型”與“能源革命”的本質(zhì)是相同的。能源轉(zhuǎn)型的字面理解是指能源形態(tài)的轉(zhuǎn)變，即能源結(jié)構(gòu)中主要供能能源的主導(dǎo)地位被另一種能源替代，替代過程包括技術(shù)更新進(jìn)步、相關(guān)產(chǎn)業(yè)調(diào)整、相關(guān)制度的制定等[8-9]。電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是指通過創(chuàng)新可再生能源（renewableenergy，RE）技術(shù)，輔以能源電力相關(guān)的機(jī)制和政策，使可再生能源替代化石能源在電力結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，向更加清潔低碳和安全高效轉(zhuǎn)變。

省級電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵在于因地制宜，結(jié)合區(qū)域能源環(huán)境特點(diǎn)，甄別電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的主要問題和矛盾，提出適應(yīng)性的發(fā)展階段。目前國內(nèi)學(xué)者對于電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的研究側(cè)重于國家層面：文獻(xiàn)[10-12]結(jié)合美國、德國、瑞典等國家能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出中國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型存在的問題和轉(zhuǎn)型建議。文獻(xiàn)[13-16]依托能源轉(zhuǎn)型背景，論述了能源系統(tǒng)與信息技術(shù)融合下，電力系統(tǒng)技術(shù)的技術(shù)架構(gòu)與未來研究方向。文獻(xiàn)[17]提出中國能源體系2℃能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，并設(shè)計(jì)了綜合能源評估模型。文獻(xiàn)[18-19]分別從能源消費(fèi)側(cè)和供應(yīng)側(cè)，分析了能源互聯(lián)網(wǎng)背景和高比例新能源接入對電力市場形態(tài)的影響，并指出用戶側(cè)能源轉(zhuǎn)型以終端電能替代和分布式可再生能源開發(fā)利用為主要途徑。評估電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的階段，有助于發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展過程中存在的問題[20-21]。文獻(xiàn)[22]基于《巴黎協(xié)定》，構(gòu)建了氣候變化背景下全球能源互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)能減排路徑及能源應(yīng)用場景。

本文結(jié)合安徽省能源發(fā)展特點(diǎn)，分別從電力供應(yīng)安全、優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)和能源清潔高效發(fā)展角度總結(jié)了安徽省電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型存在的關(guān)鍵問題。本文建立了電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段評估模型（PAM-PST,phases assessment model for power system transition），構(gòu)建了穩(wěn)健發(fā)展、煤炭過渡和社區(qū)能源3個(gè)發(fā)展階段，并基于多指標(biāo)綜合評估模型選取標(biāo)桿階段，評估電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段。最后，提出安徽省實(shí)施電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的建議。

1 安徽省電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵問題

1.1 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型要確保電力供應(yīng)安全，減少電力供應(yīng)缺口

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的核心是供應(yīng)安全，即在價(jià)格可接受的前提下，保障電力的持續(xù)充足供應(yīng)。按現(xiàn)有電源建設(shè)規(guī)模、協(xié)議分電規(guī)模和12%備用測算，2025年安徽省電力虧缺將達(dá)到22 000 MW左右，考慮電力需求側(cè)管理3%～5%負(fù)荷削減2000～3500 MW，保守估計(jì)安徽省將存在電力供應(yīng)缺口18 000～20 000 MW。若無新增規(guī)劃電源，預(yù)計(jì)到2025年長三角最大電力缺口將超過40 000 MW，安徽電力缺口將占長三角區(qū)域電力缺口的50%，形勢嚴(yán)峻[23]。

如圖1可知，第三產(chǎn)業(yè)和居民消費(fèi)用電需求不斷增加，其用電特點(diǎn)將使全社會(huì)用電峰谷差持續(xù)擴(kuò)大。若不采取有效措施，電力缺口將持續(xù)擴(kuò)大，阻礙電力安全供應(yīng)。

圖1 安徽省用電需求結(jié)構(gòu)Fig.1 Electricity demand mix and peak in Anhui Province

1.2 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型要優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性

煤電是安徽省主要供電方式，2019年安徽煤電裝機(jī)已達(dá)總裝機(jī)容量的65%。如圖2所示，為提高非化石能源比例，截至2019年底，安徽省風(fēng)電裝機(jī)2740 MW，“十三五”期間年均增長率為19.3%；光伏發(fā)電裝機(jī)12 540 MW，裝機(jī)規(guī)模在全國領(lǐng)先，年均增長率為76.2%；全省非化石能源裝機(jī)、發(fā)電量分別達(dá)到20 650 MW和320 TWh，分別占全社會(huì)裝機(jī)的27.9%和全社會(huì)用電量的13.9%[23]。

為適應(yīng)高比例間歇性可再生能源接入，安徽省目前主要通過改造煤電機(jī)組的調(diào)峰能力提高系統(tǒng)的可再

圖2 安徽省電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.2 Power source mix in Anhui Province

生能源消納空間。但是目前煤電靈活性改造成本較大，中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示其改造費(fèi)用為500～1500元/kW[24]。目前安徽深調(diào)峰交易采用階梯式電價(jià)，第一檔的機(jī)組負(fù)荷率范圍為45%～50%，報(bào)價(jià)上限僅為0.3元/kWh[25]。若無有效的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制或其他激勵(lì)機(jī)制，煤電廠將難以承擔(dān)改造成本、運(yùn)維成本和燃料成本。若僅通過煤電改造提高系統(tǒng)的靈活性，不僅經(jīng)濟(jì)成本較大，其提高程度也有限?？紤]安徽省已有深度調(diào)峰能力的煤電機(jī)組（截至2020年4月，安徽省具備40%深度調(diào)峰能力的煤電機(jī)組為33 420 MW），在目前可再生能源裝機(jī)占比下，全省仍需要將近7000 MW的可再生能源消納空間。因此，為應(yīng)對間歇性可再生能源消納問題，安徽省亟需多角度探索提高系統(tǒng)靈活性的措施。

1.3 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型要確保清潔高效，提高能源利用效率

目前安徽能源電力發(fā)展主要依賴煤炭，煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)和煤電裝機(jī)比重分別達(dá)到90%、75%和75%以上，但安徽省煤層賦存條件復(fù)雜、地表塌陷嚴(yán)重、生態(tài)治理任務(wù)艱巨等問題日益突出?！栋不帐∶禾抗I(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出煤炭產(chǎn)能控制目標(biāo)，由2015年1.57×109t控制到1.327×109t左右；國家能源局發(fā)布《可再生能源電力配額及考核辦法（征求意見稿）》，要求2020年安徽非水可再生能源電力配額指標(biāo)達(dá)到14.5%。安徽能源電力向清潔高效化轉(zhuǎn)型的需求迫在眉睫。在能源系統(tǒng)規(guī)劃方面，安徽省主要為單一能源規(guī)劃，即電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等各部門獨(dú)立開展，多能源之間相互轉(zhuǎn)化和互補(bǔ)運(yùn)行的協(xié)同作用難以體現(xiàn)，能源綜合利用效率較低。在能源消費(fèi)方面，安徽省需求側(cè)管理實(shí)施細(xì)則初步建立，但需求響應(yīng)市場化建設(shè)尚未起步，用戶側(cè)資源存在很大釋放和利用空間。

2 基于PAM-PST評估電力系統(tǒng)發(fā)展階段

目前衡量電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型進(jìn)展的通用方式是計(jì)算非水可再生能源，即風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電占總發(fā)電量的比重。但電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型不僅是電力結(jié)構(gòu)中可再生能源占比的變化，還應(yīng)包括技術(shù)、效率、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面的轉(zhuǎn)變，僅通過可再生能源占比來評估能源轉(zhuǎn)型階段是不夠的。目前相關(guān)文獻(xiàn)對電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段和趨勢的判別主要以經(jīng)驗(yàn)法定性分析判斷為主，缺乏系統(tǒng)性指標(biāo)評估。

基于電力生產(chǎn)消費(fèi)鏈的3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：電力供應(yīng)側(cè)、輸配電網(wǎng)架、電力消費(fèi)側(cè)，選取電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型相關(guān)評估指標(biāo)，建立評估指標(biāo)體系，并結(jié)合安徽省能源電力的發(fā)展情況，預(yù)設(shè)安徽省電力系統(tǒng)未來3個(gè)發(fā)展階段，并基于評估體系對各階段開展評估。

2.1 指標(biāo)體系

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級不僅包括優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)、增加可再生能源在能源供應(yīng)側(cè)的占比，還包括為適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)所增加的電力系統(tǒng)靈活性投資建設(shè)，包括能源供應(yīng)側(cè)調(diào)峰電源建設(shè)、輸配電網(wǎng)架建設(shè)、能源消費(fèi)側(cè)的綜合能源和需求響應(yīng)能力建設(shè)。電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的特征體現(xiàn)在電力結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源利用效率提高和碳排放量降低3個(gè)方面，基于此構(gòu)建電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型評估指標(biāo)體系，其中經(jīng)濟(jì)、效率和環(huán)境為一級指標(biāo)，二級指標(biāo)包括可再生能源設(shè)備投資、調(diào)峰電源投資等，如圖3所示。

圖3 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型評估指標(biāo)體系Fig.3 Evaluation index system for power system transition

2.1.1 經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)

1）能源供應(yīng)側(cè)

①RE設(shè)備投資

RE設(shè)備的投資成本包括光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電等設(shè)備的投資費(fèi)用。

式中：NRE為RE的類型數(shù)，NRE=4，RE的集合表示為{PV,WT,BG,WE}，集合中的元素分別表示光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電、垃圾發(fā)電設(shè)備；ωRE,i、SRE,i分別為第i類RE設(shè)備的單位成本、投資容量。

②調(diào)峰電源投資

調(diào)峰電源投資成本包括2個(gè)部分：對火電機(jī)組改造的費(fèi)用IFG和投資抽水蓄能電站的費(fèi)用ICV。投資調(diào)峰電源能夠增加電力系統(tǒng)的靈活性，提高間歇性RE的消納能力。

③傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組投資費(fèi)用

傳統(tǒng)機(jī)組投資費(fèi)用主要指火電機(jī)組的新增投資費(fèi)用IH。

④電力市場化程度

本文通過比較國內(nèi)電力市場化現(xiàn)狀和美國PJM市場，通過打分法綜合評估電力市場化程度ISC，其分值范圍為1～10分，分值大小表示電力市場化程度的大小。

2）輸配電網(wǎng)架

①變電站和線路投資

式中：ST、L1分別為變電站容量和線路長度；ωT、ω1分別為變電站單位建設(shè)容量和線路單位建設(shè)長度的投資費(fèi)用。

②跨省跨區(qū)輸電通道投資

通過建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，促進(jìn)跨省跨區(qū)電力交易，一方面緩解本省內(nèi)供電壓力，另一方面實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)RE的消納。

式中：ωST、LST分別為輸電通道的單位投資費(fèi)用和建設(shè)長度。

3）能源消費(fèi)側(cè)

①終端能源設(shè)備投資

終端能源設(shè)備投資能直觀反映終端綜合能源發(fā)展情況。通過促進(jìn)終端冷、熱、電、氣的相互轉(zhuǎn)換，提高各類能源利用率。終端能源設(shè)備包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、電轉(zhuǎn)氣、儲(chǔ)氣罐、燃?xì)忮仩t、制冷機(jī)等。

式中：NZD為終端能源設(shè)備類型總數(shù)；ωZD,i、SZD,i分別為第i類終端能源設(shè)備的單位投資成本、投資容量。

②需求響應(yīng)投入費(fèi)用

需求響應(yīng)效益是指能源系統(tǒng)通過需求響應(yīng)手段，吸引用戶通過聚合商、虛擬電廠或以大用戶的形式參與電力市場，并支付相應(yīng)的輔助服務(wù)費(fèi)用，如調(diào)頻、調(diào)峰等。通過需求響應(yīng)手段，改善負(fù)荷曲線，在提高用戶用電靈活性的同時(shí)，緩解能源供應(yīng)側(cè)供電壓力。

式中：NDR為需求響應(yīng)設(shè)備類型總數(shù)；ωDR,i為第i類需求響應(yīng)設(shè)備參與市場調(diào)節(jié)的價(jià)格；SDR,i為第i類需求響應(yīng)設(shè)備的響應(yīng)電量。

2.1.2 效率類指標(biāo)

1）能源供應(yīng)側(cè)

①一次能源利用率

一次能源利用率反映能源供應(yīng)側(cè)能源的利用效率。

式中：Eyx,g、Eg分別為能源供應(yīng)側(cè)的有效利用能源、總供給能源。

②RE消納能力

RE消納能力是指省（區(qū)、市）內(nèi)消納可再生能源電量。

式中：Pr、Prc、Prr分別為該地區(qū)RE的發(fā)電量、跨區(qū)送出的RE電量、跨區(qū)送入的RE電量。

2）輸配電網(wǎng)架

變電容量與RE裝機(jī)比可用來衡量電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模是否與RE建設(shè)規(guī)模相符，比值接近1表示兩者建設(shè)規(guī)模匹配。

式中：STb、STn分別為省級電網(wǎng)內(nèi)110 kV及以上變電站原有容量、新增容量；分別為省級電網(wǎng)內(nèi)原有RE的裝機(jī)容量、RE新增裝機(jī)容量。

3）能源消費(fèi)側(cè)

①終端能源利用率終端能源利用率反映消費(fèi)側(cè)的能源利用率。

式中：Eyx,x、Ex分別為能源消費(fèi)側(cè)的有效利用能源、總消耗能源。

②需求響應(yīng)能力

需求響應(yīng)能力可根據(jù)可調(diào)控負(fù)荷占全部負(fù)荷的比例計(jì)算，是指在規(guī)定的時(shí)段內(nèi)可降低或者提高負(fù)荷以達(dá)到削峰填谷、消納RE的目的。

式中：Nkt為可調(diào)負(fù)荷的類型，包括中央空調(diào)、分布式空調(diào)等；Pkt,i為第i類可調(diào)負(fù)荷可調(diào)節(jié)的功率；Nkz為可轉(zhuǎn)移負(fù)荷的類型，包括電動(dòng)汽車、數(shù)據(jù)中心、洗衣機(jī)等；Pkz,j為第j類可轉(zhuǎn)移負(fù)荷可調(diào)節(jié)的功率；PL為該時(shí)段內(nèi)的全部負(fù)荷。

2.1.3 環(huán)境類指標(biāo)

碳排放量降低百分比

式中：nc為能源類型總數(shù)；Eo,i、Ei分別為第i類能源的原年消費(fèi)量、現(xiàn)年消費(fèi)量；SC,i為第i類能源的折算系數(shù)，用以換算到標(biāo)準(zhǔn)煤；βC,i為第i類能源的碳排放系數(shù)。

2.2 評估方法

2.2.1 基于熵值法確定權(quán)重

熵值法根據(jù)評估指標(biāo)的信息量計(jì)算指標(biāo)權(quán)重?！办亍痹谛畔⒄撝兄饕糜诙攘肯到y(tǒng)狀態(tài)的無序性，熵值越大，無序性越大，使用價(jià)值越低。類比系統(tǒng)狀態(tài)評估，某項(xiàng)評估指標(biāo)的熵值越小，該指標(biāo)提供的信息量越大，對應(yīng)的權(quán)重越大。

對于n個(gè)樣本數(shù)據(jù)，m個(gè)評估指標(biāo)，各指標(biāo)的比重表示為

式中：Zij(1≤i≤n,1≤j≤m)為各指標(biāo)歸一化后的值。

指標(biāo)j的熵值為

指標(biāo)j的權(quán)重為

2.2.2 建立PAM-PST模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（data envelopment analysis，DEA）是一種將指標(biāo)劃分為多個(gè)輸入和多個(gè)輸出，通過計(jì)算決策單元的輸入與輸出變量的相對效率進(jìn)行綜合評估的方法。常用的評估模型有2種： C2R模型，評估的是決策單元間的相對綜合有效性，即同時(shí)評估規(guī)模有效性和技術(shù)有效性； C2GS2模型，評估的是決策單元間的相對純技術(shù)有效性[26]。本文采用C2R模型進(jìn)行評估。

1）評估指標(biāo)歸一化

考慮到各類評估指標(biāo)的數(shù)值均具有特定的物理含義，為了對比各類指標(biāo)，需要對其做歸一化計(jì)算。本文采用相對劣化度分析法：根據(jù)指標(biāo)特點(diǎn)分為越大越優(yōu)型和越小越優(yōu)型，采用對應(yīng)的歸一化計(jì)算公式將指標(biāo)折算到[0,1]區(qū)間，其中 0表示最差，1表示最優(yōu)。

①若指標(biāo)越大越優(yōu)，則采用的歸一化方法為

式中：Ix為越大越優(yōu)類型的指標(biāo)；M為評估體系中所有指標(biāo)的集合。

②若指標(biāo)越小越優(yōu)，則采用的歸一化方法為式中：Iy為越小越優(yōu)類型的指標(biāo)。

2）DEA評估模型

選取經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)作為輸入變量，效率和環(huán)境類指標(biāo)作為輸出變量，如圖3所示。對于n個(gè)省級電網(wǎng)系統(tǒng)，即n個(gè)決策單元，Xi=(x1i,x2i,…,xri)T、Yi= (y1i,y2i,…,ysi)T分別表示第i個(gè)省級電網(wǎng)系統(tǒng)的輸入和輸出變量，其中r、s分別表示輸入變量和輸出變量的個(gè)數(shù)，構(gòu)造C2R模型：

式中：θC2R為決策單元i的相對綜合效率值，θC2R=1表示被評價(jià)的決策單元為DEA有效，即該省電力系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃效率高，θC2R＜ 1表示被評估的決策單元為非DEA有效；λj為第i個(gè)決策單元的權(quán)值；S-、S+分別表示輸入的冗余量和輸出的不足量。

3 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段分析

3.1 未來發(fā)展階段構(gòu)建

通過分析安徽省能源發(fā)展現(xiàn)狀，安徽電力系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)主要特征為煤電比重大，新能源發(fā)展以光伏為主，并存在電力系統(tǒng)靈活性不足的問題；需求側(cè)的主要特征為夏季最大峰谷差持續(xù)擴(kuò)大，尖峰負(fù)荷高且短暫，存在需求響應(yīng)資源潛力大但運(yùn)營不足的問題。綜合考察經(jīng)濟(jì)、資源、技術(shù)、市場等多種不確定因素作用下未來能源系統(tǒng)的長期演變方式與影響，從供應(yīng)側(cè)、輸配電網(wǎng)架、用戶側(cè)協(xié)調(diào)發(fā)展的角度，構(gòu)建以下3個(gè)能源未來發(fā)展的階段，如圖4所示。

穩(wěn)健發(fā)展階段：電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃按照目前安徽能源電力“十四五”規(guī)劃發(fā)展，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型速度較慢，能源供應(yīng)側(cè)主要依托煤電。

煤炭過渡階段：在目前轉(zhuǎn)型速度的前提下，能源供應(yīng)更多依靠終端綜合能源及需求側(cè)的參與，逐步建立電力市場機(jī)制。

社區(qū)能源階段：終端綜合能源得到更快發(fā)展，微電網(wǎng)、虛擬電廠廣泛普及。用戶側(cè)資源通過成熟的市場機(jī)制參與市場交易。能源利用效率顯著提高。

圖4 3個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)展階段的基本特點(diǎn)Fig.4 Features of the power system in three phases

3.2 基于PAM-PST評估電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段

根據(jù)《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和安徽省“十四五”規(guī)劃，3個(gè)發(fā)展階段各指標(biāo)評估值如表1所示，其中，穩(wěn)健發(fā)展階段對應(yīng)目前安徽“十四五”規(guī)劃，煤炭過渡和社區(qū)能源階段為未來規(guī)劃階段。根據(jù)式（17）～（18），對表1中的指標(biāo)評估值做歸一化處理。以安徽省“十一五”、“十二五”、“十三五”規(guī)劃數(shù)據(jù)為樣本，根據(jù)式（14）～（16）評估各指標(biāo)離散程度和不確定性，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，如表2所示。

表1 不同電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段的評估指標(biāo)值Table1 Evaluation indexes of power system in three phases

表2 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段評估指標(biāo)權(quán)重Table2 Weights of evaluation index for power system transition assessment

根據(jù)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型指標(biāo)的評估值和各二級指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算各個(gè)發(fā)展階段的一級評估指標(biāo)綜合值，如表3所示。

表3 各個(gè)發(fā)展階段的一級評估指標(biāo)綜合值Table3 Comprehensive values of the first-level evaluation index in three phases

基于PAM-PST，根據(jù)表3中不同能源階段的一級指標(biāo)綜合值，將經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為投入指標(biāo)，效率和環(huán)境指標(biāo)作為產(chǎn)出指標(biāo)，計(jì)算3個(gè)發(fā)展階段的DEA效率，如表4所示。

表4 3個(gè)發(fā)展階段的DEA效率Table4 DEA efficiency in three phases

由表4可知，隨著電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的深入，DEA效率逐漸趨優(yōu)，社區(qū)能源階段的DEA評估結(jié)果為1，DEA有效，表示電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃效率最高。穩(wěn)健發(fā)展和煤炭過渡的效率值均小于1，即非DEA有效，其中穩(wěn)健發(fā)展階段下，DEA只達(dá)到最佳效率的一半，其能源發(fā)展未來的提升空間很大，需要綜合考慮能源供應(yīng)側(cè)、輸配電網(wǎng)架、能源消費(fèi)側(cè)協(xié)調(diào)規(guī)劃發(fā)展，改進(jìn)投資和改革重點(diǎn)。

將DEA效率為1的發(fā)展階段，即社區(qū)能源發(fā)展階段設(shè)置為標(biāo)桿發(fā)展階段，對比省級電力系統(tǒng)能源發(fā)展現(xiàn)狀，可從能源供應(yīng)側(cè)、輸配電網(wǎng)架、能源消費(fèi)側(cè)的維度以及經(jīng)濟(jì)、效率、環(huán)境的層次，挖掘能源發(fā)展存在的問題和未來改進(jìn)的著力點(diǎn)。

1）能源供應(yīng)安全方面

由表1可知，對比3個(gè)能源階段，社區(qū)能源發(fā)展階段下，雖然傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組和調(diào)峰電源投資減少，但是為確保能源供應(yīng)充足，一是在能源供應(yīng)側(cè)增加可再生能源投資，并通過市場化手段消納可再生能源；二是投資建設(shè)跨省跨區(qū)輸電通道，增加區(qū)外來電；三是通過終端綜合能源建設(shè)和挖掘需求響應(yīng)潛力，緩解能源供應(yīng)壓力。

2）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面

由表2可知，RE設(shè)備投資、RE消納能力指標(biāo)權(quán)重較大，分別為0.251和0.286，對DEA效率評估影響較大。結(jié)合表1，穩(wěn)健發(fā)展階段的RE設(shè)備投資約占社區(qū)能源階段的66%，RE消納能力約占社區(qū)能源階段的69%。因此，在增加可再生能源投資的同時(shí)，應(yīng)探索不同的手段提高電力系統(tǒng)消納RE能力，如投資調(diào)峰電源、投資終端能源設(shè)備、激勵(lì)用戶參與需求響應(yīng)等。

3）能源清潔高效方面

由表2可知，一次能源利用率和終端能源利用率在產(chǎn)出指標(biāo)中，均占有較大權(quán)重。由表1可知，3個(gè)階段下，一次能源利用率相差不大，但是社區(qū)能源階段下通過投資終端能源設(shè)備和采取有效的需求響應(yīng)措施，充分提高了終端能源利用率。

4 安徽省電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型建議和討論

結(jié)合安徽省電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，基于PAM-PST模型評估電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段，通過案例分析甄別電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的主要問題和矛盾，針對性地提出以下4點(diǎn)轉(zhuǎn)型建議。

1）多維度多層次評估轉(zhuǎn)型階段，深度挖掘省級電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型存在的問題。

綜合評估電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型階段和多維度多層次挖掘存在的問題，有利于科學(xué)地制定未來的發(fā)展政策和改革措施，以防規(guī)劃決策與能源實(shí)際發(fā)展之間存在偏差，影響電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的發(fā)展。

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型背景下，電網(wǎng)規(guī)劃不再是單純的電源規(guī)劃，而是立足能源供應(yīng)側(cè)、輸配電網(wǎng)架、能源消費(fèi)側(cè)的協(xié)調(diào)鏈接，冷、熱、電、氣多種能源之間綜合規(guī)劃，改變單純依靠增加能源供應(yīng)來滿足需求增長的傳統(tǒng)觀念，將節(jié)能和提高需求終端資源利用效率作為替代資源，以更為經(jīng)濟(jì)的方式滿足電力服務(wù)。

①能源供應(yīng)側(cè)。煤電要從電量型電源向電力電量型電源轉(zhuǎn)變，提高現(xiàn)有機(jī)組的靈活性和容量價(jià)值，保持主體能源地位，并充當(dāng)最主要的靈活性資源；水電要持續(xù)穩(wěn)步開發(fā)，作為重要的基荷電源；新能源從補(bǔ)充替代電源發(fā)展成為主體能源之一。通過多能源協(xié)調(diào)規(guī)劃，合理投資煤電等傳統(tǒng)能源。

②輸配電網(wǎng)架。安徽省地處長三角，采用跨區(qū)輸電的方式能夠?qū)崿F(xiàn)東西部能源互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰資源共享，降低系統(tǒng)總成本的同時(shí)提高調(diào)峰能力。

③能源消費(fèi)側(cè)。加強(qiáng)能源消費(fèi)側(cè)需求響應(yīng)資源的挖掘和儲(chǔ)能建設(shè)，有助于削峰填谷，改變電力系統(tǒng)形態(tài)。從多種能源協(xié)調(diào)規(guī)劃運(yùn)行的角度，投資終端能源設(shè)備，發(fā)揮能源互補(bǔ)作用，提高能源利用率。

2）多種方式提高電力系統(tǒng)靈活性，滿足電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型需求。

為應(yīng)對高比例波動(dòng)性可再生能源接入，可采取以下4種方式提高電力系統(tǒng)的靈活性：①改造煤電機(jī)組的靈活性，提高煤電機(jī)組的調(diào)頻能力；②適量投資熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，耦合電網(wǎng)、氣網(wǎng)和熱網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力；③挖掘具有調(diào)頻能力的需求響應(yīng)資源，如變頻空調(diào)、電動(dòng)汽車等；④在能源供應(yīng)側(cè)和消費(fèi)側(cè)根據(jù)調(diào)節(jié)需求，投資儲(chǔ)熱和儲(chǔ)氣裝置，提高對應(yīng)環(huán)節(jié)的靈活性。

3）構(gòu)建能源區(qū)域間的合作共享平臺(tái)，發(fā)揮市場化作用。

通過構(gòu)建能源區(qū)域間的合作共享平臺(tái)，統(tǒng)籌資源配置，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。關(guān)鍵在于通過競爭機(jī)制、價(jià)格機(jī)制等，發(fā)揮市場在能源資源配置中的作用。能源區(qū)域間的合作共享平臺(tái)是指整合“區(qū)域間能源+現(xiàn)代信息通信技術(shù)+海量用戶”等生態(tài)資源，以市場化手段打破省間壁壘，實(shí)現(xiàn)各省之間資源共享。合作共享平臺(tái)的建設(shè)有利于區(qū)域間能源技術(shù)、數(shù)據(jù)、資源共享，提高能源利用率，促進(jìn)區(qū)域間協(xié)同創(chuàng)新和發(fā)展。

4）省級電力公司體制改革，適應(yīng)能源體系轉(zhuǎn)型升級。

在能源轉(zhuǎn)型背景下，電網(wǎng)作為電力傳輸和供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)。省級電網(wǎng)公司要向著能源多元化、服務(wù)智能化、用能方式多樣化方向發(fā)展，源-網(wǎng)-荷多維度優(yōu)化配置能源資源，建設(shè)成為具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。電力公司轉(zhuǎn)型需要體制機(jī)制的保障：一是建立適應(yīng)高效率現(xiàn)代企業(yè)管理需求的電力公司管理體制。對現(xiàn)有壟斷環(huán)節(jié)和市場環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)相關(guān)人、財(cái)、物等內(nèi)部管理模式開展適應(yīng)性分析，基于現(xiàn)代化企業(yè)管理要求，優(yōu)化組織機(jī)構(gòu)權(quán)責(zé)、重組業(yè)務(wù)流程、培養(yǎng)高素質(zhì)人才隊(duì)伍，加強(qiáng)對制度執(zhí)行的監(jiān)督，構(gòu)建精簡高效的管理機(jī)制和企業(yè)治理機(jī)制；二是立足于混合體制改革的增量配電、綜合能源服務(wù)、電動(dòng)汽車公司領(lǐng)域，以能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為出發(fā)點(diǎn)，從電力行業(yè)鏈條縱向延伸、其它能源服務(wù)等公共服務(wù)行業(yè)橫向拓展角度進(jìn)行深度挖掘，重塑省級能源電力混合體制。