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传统能源日益枯竭和化石能源使用过程中带来的环境问题,使世界各国将目光投向了新能源及可再生能源。发电是新能源及可再生能源最主要的利用形式,科学合理的电力规划将引导各国电力发展的方向。本文就新能源及可再生能源电力规划中的若干问题展开研究。资源禀赋是各国发展新能源及可再生能源的基础,而进行中长期电力规划,对新能源及可再生能源发电现状的探讨又非常必要。鉴于能源需求量的逐年增加,电力市场供不应求和未来发展情景的不确定性,探讨更加科学的能源需求预测方法和思路显得尤为重要。因此,本文首先对世界各国新能源及可再生能源资源潜能予以分析,在此基础上评价当前各国的新能源及可再生能源发电绩效,并深入探讨其驱动因素。然后,使用LEAP模型,通过算例探讨从终端用户出发的自底向上的电力需求预测方法。最后通过仿真建模对我国中长期新能源及可再生能源电力规划进行政策情景模拟。本文的研究工作包括以下几个方面: 选取太阳能,风能,水能,地热能,生物质能和核能作为研究对象,对六种新能源及可再生能源资源在全球的分布状况进行逐一说明,重点对八国集团(Group8,G8)和金砖四国(Brazil、Russia、India、China,BRIC)共十一个国家的新能源及可再生能源资源量进行统计计算。并对世界新能源及可再生能源的生产状况和我国新能源及可再生能源供应潜力予以深入探讨。研究结果表明,新能源及可再生能源环境效益巨大,面对能源潜在危机和生态环境的不断恶化,新能源在减缓气候变化和保证能源可持续利用方面扮演着越来越重要的角色。我国具有发展新能源丰富的资源条件和一定的工业基础,拥有大规模发展新能源的潜力。但是我国新能源产业起步晚,在技术方面和国际先进水平相比还存在很大差距。 针对各种新能源及可再生能源的特点,对各国新能源及可再生能源的潜在资源量予以定义和整理。以此为基础提出新能源及可再生能源发电绩效指数(REPPI),对G8和BRIC从2000到2008年的新能源及可再生能源发电绩效进行动态评价。之后,使用面板数据模型对新能源及可再生能源发电绩效与宏观经济条件、技术进步、电力消费和R&D投入之间的关系进行分析,研究了各国新能源及可再生能源发电绩效的驱动力。结果表明:发达国家的REPPI普遍高于发展中国家,但REPPI的增长速度却低于发展中国家。新能源及可再生能源资源量丰富的国家,REPPI普遍低于新能源及可再生能源资源量匮乏的国家;技术进步和新能源及可再生能源R&D投入比重在推动REPPI提高方面具有显著作用。最后,给出了促进我国新能源及可再生能源电力发展的政策建议。 采用能源中长期替代规划模型(Long-rangeEnergyAlternativesPlanningsystem,LEAP)研究我国中长期电力规划问题时,需求模块的运行是极其重要的一环。首先要计算出局部或整个国家的能源中长期需求,才能带动其他模块模拟出实施规划的总成本,以及可能产生的环境等社会收益。本文将以北京电力需求预测作为算例阐述LEAP模型中需求模块的运行机理。鉴于全社会各个部门终端设备的相关参数获取困难,本文根据《北京统计年鉴》提供的数据,选取部分产业部门和常用家庭用电设备进行计算模拟。以2011年为基年,对北京市电力消费情况以及主要用电设备使用数量和用电状况进行数据收集及分析,其次对2011-2050年的电力需求发展状况进行分析预测,最后根据用电设备的电力消费情况和宏观经济指标得到电力需求量。旨在为能源需求预测工作提供一个全新视角,从终端用电设备出发来模拟电力需求总量。LEAP预测效果良好,具有实用价值,模型可以作为能源需求预测的基本模型,如果再辅之以其他预测技术,基本可以满足实际能源预测工作的要求。 基于LEAP政策工具,以中国电力需求为基础,建立了不同政策情景驱动的发电成本和CO2排放量的仿真模型(LEAP-China-Electricity)。模型设计了基准情景、CCS火电优先情景、核电优先三种政策情景,自底向上地模拟了三种情景下中国2010-2050年的电源结构变化、CO2排放量和总成本。通过对比,分析了不同政策情景的经济和环境影响。模型对各种发电技术建立全生命周期的排放因子,并将安全成本和技术学习曲线融入模型的成本计算之中。结果表明CCS优先情景下的总成本曲线与基准情景最为接近。核电优先情景比CCS优先情景更具有成本优势。最后通过敏感性分析和环境评价给出中国未来电力规划的政策建议。随着未来中国电力需求量的增加和应对气候变化的挑战,中国应积极鼓励使用超超临界,IGCC等高效清洁的新型火电技术,增加可再生能源发电的比例,大力发展核电,推进CCS技术的研发和示范电站的建设。在不出现特别恶性的核电和CCS灾难性事故,没有对场外居民生命健康造成影响,以及不出现大范围安全故障的条件下,核电和CCS是中国实现清洁发电,保障能源可持续供应的不错选择。因此,在大力发展可再生能源发电的同时,积极发展保障核电安全性的技术,严格控制和监控CCS碳泄漏和地质封存的风险,提高核电和CCS埋存的管理水平,在可持续发展的前提下稳步推进清洁发电技术,是我国电力行业实现节能减排的必由之路。