基于系统动力学的新能源扶持政策在电力市场中的作用机理研究开题报告

 2023-02-25 12:02

1. 研究目的与意义

新能源扶持政策是一个持续评估的问题,因为它意味着重要的财政支持,需要持续和彻底的监测。同时对新能源扶持政策的考量体现在多个层面,其中包括效率、公平、可行性、可持续性[1]。值得强调的是新能源扶持政策与可持续发展之间的密切联系。地球上化石燃料是有限的,而以风能、水能和太阳能为代表的可再生能源不会出现枯竭问题,同时可减少空气污染,对可再生能源的合理利用有助于保护环境,实现可持续发展的目标。

电力工业是关系国计民生的基础能源产业,对我国经济发展、社会进步起着十分重要的作用[2]。与其他实体商品相同,电能从生产、传输直到消费的整个过程也形成了一个相对完整的电力供应链,并且在这个过程中存在经济利益的流动。作为电力供应链的主体,发电企业、电网企业、电力用户在电力供应链中的每一个环节中都与上下游进行联合与博弈,实现利益关系的动态均衡。

本文的研究是针对新能源扶持政策在电力市场的作用机理研究,为优化协调电力市场中各要素的关系通过系统动力学构建仿真优化模型提出更全面的政策建议,并帮助监管机构做出更好的长期决策,有利于碳减排和能源结构调整,推进国家对可再生能源的长远开发利用。

2. 研究内容和预期目标

中国的新能源扶持政策是由可再生能源配额制(renewable portfolio standard,rps)与可再生能源证书(renewable energy certificate,rec)相结合的制度体系,但我国建立该体系时间较短,为确保未来有效实施该体系,对可再生能源配额制的研究至关重要。在研究中,重中之重是对可再生能源配额制在电力市场中的作用机理进行研究分析。

从系统动力学角度来看,可再生能源配额制在电力市场中作用机理的研究亟待解决的问题有:

lt;!--[if !supportlists]--gt;1、lt;!--[endif]--gt;运用系统动力学构建仿真优化模型,研究关键参数对利益相关者行为的影响,进而了解相关政策在电力市场中的作用机制。

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3. 国内外研究现状

针对中国及其他已实行配额制这种新能源扶持政策的国家的实际情况和存在问题,国内外学者运用系统动力学对新能源扶持政策在电力市场的作用机理有以下研究:

陈文溆乐[3]等人为了模拟双碳目标对电力系统供给侧形态发展的影响,通过分析电源结构转型过程中碳排放的主要影响因素及其相关关系,构建4种不同发展情景的系统动力学模型,仿真分析了4种发展路径下发电结构、电力碳排放的演化趋势。结果表明:电力系统能源供给侧形态发展受多种因素的共同影响,在政策大力支持的前提下,市场消纳机制和消纳技术的发展促进电力系统发电结构的转型,对双碳目标的实现具有重要意义。

宋越[4]等人构建了光伏储能项目系统动力学模型。以某平价光伏项目为例,对其配置不同规模储能场景下的项目平准化成本和投资收益率进行测度,并对光伏储能项目平价上网影响因素进行敏感性分析。结果表明,所建模型可用于判断光伏储能项目能否实现平价上网,并能够准确测定项目实现平价上网的边界条件。不仅能够辅助光伏电站投资决策,也有助于区域光伏产业政策的制定。

严旭[5] 等人构建了关于消纳量市场与可再生能源电力市场的系统动力学模型,分析了给定条件下不同消纳量权重制定方案对消纳量市场、可再生能源装机增长以及市场电价的影响。以云南省非水可再生能源为算例的模拟研究表明,可再生能源消纳保障机制实施以后,非水可再生能源消纳量市场及电量市场对不同的政策情景反应不同,但可再生能源消纳量和电量的价格都能够在经历一定时期的波动后回复到平衡状态,使可再生能源装机增长率维持稳定,推动可再生能源装机容量的提升。

李杰[6]等人综合考虑经济、人口、能源替代和再电气化等对社会用电量的影响,建立负荷预测的经济子系统、人口子系统、能源替代和再电气化子系统、电力消费子系统,得到基于系统动力学的负荷预测模型,该模型适用于结构复杂、原始信息丰富、子系统之间联系紧密的负荷预测,对新能源扶持政策在电力市场中的发展方向有重要指导意义。

黄光球[7]、杜振东[8] 认为不同的政策方案对于能源产业的影响,从能源、经济、环境、政策和社会等要素出发,构建了低碳经济视角下能源产业发展系统仿真模型。完善可再生能源补贴机制,促进清洁能源消纳利用,对绿色电力证书市场下中国各类电源规模及发电成本演化发展进行研究。同时,运用系统动力学,构建绿色电力证书市场的经济系统分析模型并基于Vensim软件进行仿真模拟,对绿色电力证书市场下各类电源装机容量、发电量、单位综合成本的演化趋势及关键因素的敏感性进行分析。

余顺坤[9]等人认识到可再生能源发展具有多种复杂因素交织和相互制约的特点,加上其在不同规划时间段内投资于技术和资金的发展程度在动态特性上表现出显著差异。该文建立考虑配额制的可再生能源动态发展的系统动力学模型,并利用相关文件的规划数据进行模拟仿真。结果表明:文中建立的可再生能源动态发展系统动力学模型能够很好地评价可再生能源低碳和高效效果,并且通过提高可再生能源配额制配额比例能够有效提高碳减排量。

张金良和周秀秀[10]以发电行业的市场型碳减排政策为研究对象,构建了基于绿色证书交易市场、碳排放权交易市场、发电权交易市场及电力市场间的系统动力学模型,分析不同政策情景下,其对碳减排及电力市场的影响。结果表明:绿色证书交易市场对可再生能源发展具有明显的促进作用;碳排放权交易市场对火电发展存在抑制作用,且提高了上网电价;而发电权交易市场则能够缓解电价和碳价上涨,但会冲击绿色证书市场,导致绿色证书价格下跌。

Zhang Yu-zhuo[11]等人利用系统动力学(SD)方法,建立了FIT和RPS两种方案下中国生物质发电行业的长期发展模型,并运用情景分析方法进行了案例分析。该模型一方面清晰地显示了各因素之间复杂的逻辑关系,同时也揭示了两种政策工具在产业发展中的协调过程。另一方面,为不同国家的学者研究类似问题提供了参考,从而有助于了解在FIT和RPS计划下生物质能的长期可持续发展模式,也有助于为决策机构提供参考。

Chaoping Zhu[12]等人研究RPS对零售电力市场的影响,其中考虑了监管机构(能源监管机构)和两类具有异质实力的电力销售公司。然后建立三方演化博弈的系统动力学模型,分析利益相关者的战略互动,并模拟相应的演化过程。以中国可再生能源行业为背景,采用情景分析方法,研究了RPS方案相关关键参数对利益相关者战略选择的影响。

综合以上国内外研究学者的成果,在研究电力市场中的关键参数有配额比例、TGC价格、TGC有效期、精细水平、惩罚系数、补贴系数、转移系数、环境损失系数、售电净利润[12]等。同时研究应该去考虑更现实的因素,如电力需求负荷预测的拐点、辅助政策、环境约束等其他不确定因素,以产生更科学、准确的新能源行业发展的模拟,进而提出更合理的决策策略。

关于新能源扶持政策在电力市场中更好产生有效机制有以下政策展望:

吕海芳[13]认为为了增加RPS的灵活性,可交易的绿色证书(TGC)被用来作为RPS的辅助支持政策。中国在2016年提出了对各省可再生能源分配定量额度的目标,即RPS,但RPS政策并不完善。基于系统动力学理论,研究出包含FIT、RPS、TGC、光伏成本、光伏装机、电价、CO2排放减少量等的模拟系统。通过设置不同的FIT和RPS情境,分析不同情境下中国PV的发展,包括2030年达到目标的情况以及由于光伏替代火电造成CO2排放减少的情况。情境中包含学习德国FIT以及瑞典RPS经验的情境设置,分析在学习德国以及瑞典经验的政策组合对中国太阳能光伏装机市场的影响。王晨[14]认为电力是能源转型的关键,随着“双碳”目标的提出和推进,建设新型电力系统的压力不断增加。这一过程中,不仅是将电源从煤电为主转向以可再生能源为主,还涉及提高发电效率、储能、电网改造、数字化等一系列复杂转型改造。李婷玉[15]分析了新能源发电的优势,为我国新能源发电行业提供借鉴,争取获得地方政府更多的财政支持,促进陆上风电、海上风电、光伏发电等新能源发电行业的可持续发展。唐仁敏[16]认为进一步完善上网电价政策,对促进风电、光伏发电产业持续健康发展发挥重要作用 。王刚[17]等人通过研究美国配额制的最新实践经验,探讨配额制及配套机制的发展趋势和未来的适用性,并结合我国可再生能源发展现状和消纳保障机制,为我国可再生能源的进一步发展提供政策建议。研究认为配额目标可能仍是一项直观的可再生能源发展监管指标,但配套机制应更注重解决可再生能源消纳面临的问题,实现权责利统一。Ko#269;ak Kolin Sonja[18]等人提出新能源发展与经济增长之间的正相关关系,为后续促进新能源发展和经济增长协同发展提供依据。Ying Zhou and Xin-gang Zhao[19]提出碳排放权交易( CET )是我国实现碳减排目标和可持续发展的重要机制,其实施的成功与否取决于科学的制度供给设计。

以上国内外研究均从多个角度阐述新能源扶持政策的发展方向对宏观局势的深远影响,在这其中涉及经济、能源、环境、新技术等多方面,但大多是基于宏观角度对未来的数据进行拟合与预测,并未根据实际数据对现存指标提出改进。本文将在实际数据基础上选取关键要素进行研究并建立合适模型,完成新能源扶持政策在电力市场中作用机理的“微观察”,提出更为切实可行的政策展望。

4. 计划与进度安排

撰写方案

1、阐述研究目的、意义及政策背景

2、问题描述和模型开发。运用系统动力学构建仿真优化模型,研究关键参数对利益相关者行为的影响,进而了解相关政策在电力市场中的作用机制。

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5. 参考文献

[1] n.a.riazanova. selection of criteria for assessing the effectiveness of renewable energy support policies[j]. Економ#1110;ка та право, 2018 : 140-145.

[2]安玉兴.电力产业电网投资与经济增长关系的协整分析[j].沈阳工程学院学报(社会科学版),2021,17(01):43-49.

[3]陈文溆乐,向月,彭光博,刘友波,刘俊勇.“双碳”目标下电力系统供给侧形态发展系统动力学建模与分析[j].上海交通大学学报,2021,55(12): 1567-1576.

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