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第10期情景分析法在能源规划研究中的应用娄伟,李萌(中国社会科学院城市发展与环境研究所,北京100732)摘要情景分析法(scenarioanalysis)是通过假设、预测、模拟等手段生成未来情景,并分析情景对目标产生影响的方法。情景分析法出现以来,在能源规划领域就有着广泛的应用。在分析情景分析法与能源经济关系的基础上,以基于情景分析的可再生能源规划方法为案例,分析了基于定性与定量情景分析的能源规划研究方法。认为,基于对未来关键不确定性因素分析的情景分析法,通过描绘未来多种可能的情景,能为制定高质量能源发展规划及政策提供支持。关键词能源经济情景分析法可再生能源电力规划中图分类号TM715TK9文献标志码A文章编号10049649(2012)10001705收稿日期20120725基金项目国家社科基金后期资助项目(11FGL003)作者简介娄伟(1969),男,河南新蔡人,副研究员,从事情景分析理论与方法、新能源(可再生能源)城市等研究。EmailLouwei2003263.net0引言情景分析法(scenarioanalysis)是通过假设、预测、模拟等手段生成未来情景,并分析情景对目标产生影响的方法。第二次世界大战后,由于各种突发事件带来了社会、经济系统的结构性变革,纯粹基于历史数据基础上的定量的统计预测在揭示较远的未来前景并帮助确定长远发展战略时,已日益显示出其局限性。在这种背景下,情景分析法作为一种分析未来的方法,它的价值很快被认可,受到多方的重视,并作为一种战略规划方法被不断发展。壳牌经验使情景分析法的实用性开始受到欧美政府与跨国企业的重视,无论在企业规划或是在政府决策中,情景分析法都得到了更广泛的应用。文献1研究结果表明,从20世纪80年代开始,排名美国财富1000强的工业公司和300强的非工业公司以及财富外国500强工业公司中,几乎有一半的企业都在运用情景分析法进行规划。情景分析法出现以来,在能源规划领域就有着广泛的应用。基于对未来关键不确定性因素分析的情景分析法,通过描绘未来多种可能的情景,能为制定高质量能源发展规划及政策提供支持。本文将在分析情景分析法与能源经济关系的基础上,以基于情景分析的可再生能源规划方法为案例,分析基于定性与定量情景分析的能源规划研究方法。1情景分析法在能源规划研究中的应用在能源经济研究中,情景分析法主要用于能源供求分析、能源政策、能源技术等方面的研究。其中,研究的重点是基于不同的经济发展、人口、城市化等驱动因素,构建不同的能源供求情景,以及进行政策分析。1.1情景分析方法在能源供求研究中的应用无论在国内或是国外,分析未来能源的供给与需求都是能源情景分析的主要对象。其中,壳牌石油利用情景分析法对石油市场供给与需求的预测比较具有代表性。壳牌石油的第一次真正应用情景分析法是在1972年,在当时发展的6个情景中,有1个情景认为,石油供给将被打破,石油价格有可能大幅度上涨。在石油价格长期稳定的当时,这种看法同当时的普遍看法有很大区别。1年后,石油价格出现的大幅度变动证实了这种情景分析结果的可靠性。1974年的预测再次证实了这种方法的可靠。20世纪80年代初,石油产业进入泡沫时期,但石油交易商都认为石油价格还会上涨,因而继续大量购进期货,推动石油价格继续上涨。但壳牌公司的战略规划人员对市场提出了不同的见解。他们认为,由于欧佩克(OPEC)分裂,能源需求放中国电力ELECTRICPOWER第45卷第10期202年10月Vol.45,No.10Oct.2012电力规划17第45卷中国电力电力规划电力规划缓,石油产业将进入调整期,石油将出现过剩。许多人不相信他们的看法,但壳牌公司在其他石油公司都还在大量储备石油的情况下,卖掉了多余的储备。随后3年,石油价格大幅下跌,导致产业重组,许多石油公司处境困难。壳牌公司在世界石油公司的排名从第6上升到第2。在过去40年的时间里,壳牌石油利用情景分析法研究全球能源市场的供求关系,有效规避了一些风险,推动了企业的可持续发展。相关研究在国内也较多,文献2运用情景分析法,对我国未来各种情形下的石油进口量及进口成本进行了定量分析,讨论了需求、价格、汇率因素对进口成本的影响文献3采用情景分析法和神经网络对农村能源消费总量进行预测,应用灰色预测模型对农村能源的消费结构进行预测文献4采用国际上通用的能源系统MARKAL模型,根据上海经济和社会发展的趋势,以及能源需求的增长,以中长期发展为研究目标,建立了上海能源系统模型文献5运用情景分析法并结合IPAT方程,对安徽省的能源消耗状况及能源生产率进行了分析与预测。1.2情景分析方法在能源政策研究中的应用能源政策分析也是情景分析法应用的主要领域,实际上,构建未来能源供求情景的主要目的也是为了制定相应的政策措施。相关研究在国内外都有很多。世界能源理事会所作的决定未来面向2050年的能源政策情景6比较具有代表性。该研究构建了4个情景情景1,豹,意为政府参与度低低合作和一体化情景2,大象,意为政府参与度高低合作与集成情景3,狮子,意为高级政府参与高合作和一体化情景4,长颈鹿,意为政府参与度低高合作和一体化,并针对不同国家及区域的能源情景,探讨了不同的政策对策。美国的一份国家报告面向2050年的全球能源政策情景研究7构建了4个情景情景1,低政府和民族主义情景2,政府干预与民族主义情景3,高政府全球化情景4,低政府全球化。该报告针对不同情景,探讨了不同的政策选择。情景分析方法被应用到能源政策分析中的案例还有很多,如联合国环境规划署(UNEP)为肯尼亚所作的能源政策综合评估8德国政府能源政策构想情景9等。国内也有一些基于情景分析法的能源政策研究,如文献10基于情境分析的我国可再生能源战略研究等。情景分析方法在能源经济的其他领域也有着广泛的应用,如,BATTELLE研究所为美国能源部能源所作的二氧化碳减排和技术进步先进技术情景分析11美国加州能源委员会所作的加州未来电力系统研发规划情景分析12等。情景分析方法在能源经济领域的应用,不仅适用于宏观战略分析,也适用于一座具体的城市甚至企业等微观分析。如,文献13在钢铁厂能耗指标分解模型的基础上运用情景分析法,对钢铁厂的主工序吨钢能耗情况进行了分析和预测文献14运用层次分析法构建了清洁替代燃料汽车综合评价的理论模型,并以广州市出租车为例对评价模型进行了情景分析等。2基于情景分析法的能源规划研究方法2.1基于定性情景分析的能源规划研究方法定性情景分析(qualitativescenarios)是用可视化的图表、照片表示用文字写关键词、大纲、情景故事。常用的定性分析方法有德尔菲法、专家法、利益相关者参与法等。该方法的优势是容易理解,有趣,观点有代表性,可以表达很复杂的内容不利之处是主观,缺乏严谨性,测试基于假设,缺少数字化信息。当前,代表性的定性情景分析法主要有壳牌石油(Shell)、斯坦福研究院(SRI)等机构发展的方法。2.1.1壳牌直觉逻辑方法常用的定性情景分析方法是壳牌直觉逻辑(intuitivelogics)方法。该方法能把关于未来的零碎信息有效整合为完整的情景。20世纪70年代,是壳牌石油情景分析法的初步应用阶段80年代,壳牌石油情景分析法主要是学习详述未来90年代,壳牌石油情景分析法开始选择全球化,到1998年,壳牌已经构建出一系列全球化视角的情景。近年来,面临日益复杂的社会现实,壳牌石油积极完善情景分析方法,使其能适应社会发展的需要,并基于情景分析方法,发展出一套战略管理系统,用于指导企业的战略发展。在进行情景分析的过程中,壳牌石油坚持以下进程(1)从关注顾客需求出发,确保其工作同顾客需求一致(2)尽可能广泛地收集不同的资料及不同的观点,确保观点的多样化。壳牌直觉逻辑情景分析法是一种典型的定性情景分析法,该方法一般采取以下步骤(1)界定情景分析的题目、难题和焦点(2)识别和检查关键因素(3)识别关键不确定性(4)使用情景矩阵确定情景逻辑(5)创作、丰富情景故18第10期电力规划电力规划娄伟等情景分析法在能源规划研究中的应用事(6)评估对企业、政府、社会的意义(7)提出方案和政策建议。2.1.2斯坦福研究院6步骤情景分析法在定性情景分析方法中,斯坦福研究院(stanfordresearchinstitute,SRI)拟定的6步骤情景分析法比较具有代表性,见图1。2.2基于定量情景分析的能源规划研究方法2.2.1定量情景分析法定量情景分析法是以数学或经济计量方法为基础建立模型,选择和调整不同的参数从而产生不同的情景的方法。这种方法现在一般运用计算机进行模拟运算,可以迅速地产生大量情景分析,有的多达1000多个。分析人员对每一个情景分析的合理性和发生概率作出评估。在产生情景的过程中,改变一个变量,保持其他变量不变,产生不同的情景分析。这样可以评价各变量的不同作用和变量之间的关系。其目的是验证判断性得出的参数结构。定量情景分析法有其自身的优缺点。其优点在于,可以得到大量的备选的情景,可以充分地分析出各种情况其缺点是,预测正确与否、情景分析的质量如何,取决于模型的设立和参数结构的选择,依赖于过去的关系与数据。所以,运用这种情景分析方法时,不能为貌似精确和充分的情景分析所迷惑,应当明确这些情景分析不过是所确立的模型、参数结构和数据的附属结果,对各种情景分析发生概率及其合理性的评价应当最终视为对模型、参数结构及其数据的再分析和再思考。定量情景分析法一般包括3个阶段情景描述(情景条件设定)模型运行(综合计算)结果分析。模型运行在中间起着承上启下和敏感性分析的作用。定量情景分析法的一般步骤见图2。2.2.2基于定量情景分析的能源规划分析方法(1)3个阶段。能源经济包括的范围很广,针对不同的应用领域可采取不同的情景分析方法。不管采取哪种情景分析方法,一般都包括3个主要阶段情景构建阶段、情景量化阶段和结果分析阶段。一般是先设定情景,然后分析并计算出关键驱动力如人口、GDP、城市化等未来走势,在此基础上,通过设定参数并利用相关模型计算不同情景下的未来能源需求与供给,最后制定相应的规划或政策措施。a.情景构建阶段。搜集影响能源发展前景的关键不确定性因素,如政策、技术等,可以通过利益相关者分析或者通过回顾分析过去几十年能源发展状况得到。然后构建情景,具体可参考定性情景分析方法。b.情景量化阶段。根据设定的不同的未来能源发展前景,量化关键性指标,并将量化的指标输入相应的模型。关键性指标一般包括人口、城市化、GDP、产业化等对能源供求起着至关重要的因素。在不同情景下,关键性指标的发展规模或速度是不同的。c.结果分析阶段。根据不同情景下能源供求结果,进行可持续性分析,然后确定相应的规划策略或政策措施。(2)2种方法。尽管不同的定量能源情景分析方法的主要阶段一致,但其表现路径有所不同。定量能源情景分析方法可分为前推式和回溯式2种,见图3。a.前推式。其步骤是过去与当前状况分析构建情景(固定情景)情景量化(可持续评价)战略规划或政策措施的选择。这种方法是先固定情景然后基于不同情景制订几套方案在对各方案进行可持续评价后,选择最合适的战略规划或政策措施。b.回溯式。其步骤是固定可选择的未来,如准备出台的规划或政策构建情景情景量化(可持续评价)规划战略或政策措施的修订。2.2.3能源经济情景分析的模型选择在以定量情景分析法研究能源经济时,方法论并没有太多的选择,不同研究的主要区别在于模型的选择。适用于能源经济情景分析的模型有多种选择。(1)自底向上模型LEAP模型、MARKAL图1斯坦福研究院6步骤情景分析法Fig.1SixstepscenarioanalysismethodbyStanfordResearchInstitute图2定量情景分析法的一般步骤Fig.2Thegeneralstepsofquantitativescenarioanalysismethod19第45卷中国电力模型、AIM/技术模型、MESSAGE模型、EFOM模型、MEDEE模型、WASP模型、NEMS模型等。(2)自顶向下模型SGM模型、AIMCGE模型、DRC技术模型等。(3)综合模型IPAC模型、GCAM模型、AIM技术模型、IMAGE模型、POLES模型、MERGE模型等。其中,LEAP(longrangeenergyalternativeplanningsystem)模型应用较广,过去20年里,有60多个国家应用LEAP模型进行了地区、国家和区域的能源战略研究和温室气体减排评价。该模型是由斯德哥尔摩环境协会与美国波士顿大学共同开发的计量经济学模型,作为一个基于情景分析的能源环境模型工具,可以用来做能源的需求分析及其相应的环境影响分析和成本效益分析。该模型主要可用于国家和城市中长期能源环境规划,可以用来预测不同驱动因素的影响下全社会中长期的能源供应与需求,并可计算能源在流通和消费过程中的大气污染物及温室气体排放量。3基于情景分析法的可再生能源规划方法近年来,随着我国新能源与可再生能源产业的快速发展,新能源与可再生能源开发利用规划及其实施中的一些问题也逐步暴露出来,如,规划目标缺乏科学预见性,国家和地方规划间缺乏相互衔接,不协调的问题日益突出。利用情景分析法,有利于完善相关规划方法。3.1基于定性情景分析的可再生能源战略规划方法这里以斯坦福研究院6步骤情景分析法分析为例,说明基于定性情景分析的可再生能源战略规划方法。这里以我国确定的2020年可再生能源开发战略目标为基础,通过情景分析,研究未来10年我国可再生能源开发可能出现的状况,以及为实现可再生能源开发的战略目标我国需要采取的战略措施,其技术路线见图415。上述基于情景分析法的我国可再生能源战略研究技术路线图6个步骤包括三大环节(1)识别影响我国可再生能源战略的关键不确定性因素(2)通过构建情景逻辑,描绘我国未来可再生能源发展可能出现的情景(3)基于不同情景,选择不同应对方案,并识别最有可能的情景及应对方案。3.2基于前推式定量情景分析方法的可再生能源规划步骤可再生能源规划同传统能源规划有相同之处,但也有其自身特点,比如资源理论储量与可利用量的巨大差距。新能源与可再生能源规划可采取以下步骤。(1)数据调研。包括规划区域的社会经济现状、能源开发利用现状和未来发展趋势,重点调查分析资源储量及可利用量。(2)运用模型工具进行评估。将收集到的数据整理为模型要求的标准形式,并在不同的情景假设下运行模型,重点关注基于能源替代的能源结构优化。(3)结果讨论。图3前推式与回溯式能源情景分析方法Fig.3Forwardandbackcastingenergyscenarioanalysismethod图4基于情景分析法的我国可再生能源战略研究技术路线图Fig.4ThetechnicalroadmapofChineserenewableenergystrategybasedonscenarioanalysis电力规划电力规划20第10期比较不同政策情景下的成本和收益,确定新能源与可再生能源的规划方案。4结语在能源规划领域,情景分析方法得到非常广泛的应用。在能源规划的研究过程中,无论采用哪种情景分析法,都需要重点关注能源情景的构建。由于能源市场存在多种风险与不确定性,未来发展面临多种可能的结果,基于不确定性分析的情景分析法就逐渐成为能源规划研究的有效工具与对话平台。参考文献1LINNEMANR,KLEINH.UsingscenariosinstrategicdecisionmakingJ.BusinessHorizons,1985,28,16474.2焦建玲,张峻岭,范英.我国石油进口成本与策略的情景分析J.中国能源,2009,(2)3234.JIAOJianling,ZHANGJunling,FANYing.TheScenarioanalysisonoilimportscostandstrategyofChinaJ.ChinasEnergy,2009,(2)3234.3张媛敏.基于情景分析的农村能源战略研究D,北京华北电力大学(北京),2010.ZHANGYuanmin.ThestudyonruralareasenergystrategybasedonscenarioanalysisD.BeijingNorthChinaElectricPowerUniversityBeijing,2010.4余岳峰,胡建一,章树荣,等.上海能源系统MARKAL模型与情景分析J.上海交通大学学报,2008,42(3)360364.YUYuefeng,HUJianyi,ZHANGShurong,etal.StudyonShanghaienergysystemMARKALmodelandscenarioanalysisJ.JournalofShanghaiJiaotongUniversity,2008,423360364.5崔木花.基于情景分析法的循环经济规划研究以安徽能源循环经济规划为例J.安徽大学学报哲学社会科学版,2009,(4)147151.CUIMuhua.ThestudyoncirculareconomyplanningbasedonscenarioanalysisAnhuienergycirculareconomicplanningasanexampleJ.JournalofAnhuiUniversityPhilosophyandSocialSciences,2009,(4)147151.6WorldEnergyCouncil.Decidingthefutureenergypolicyscenariosto2050R.2007.7Globalenergypolicyscenariosto2050StudyR.UnitedStatesCountryReport,July10,2006.8Kenya.IntegratedassessmentoftheenergypolicyR.UNEP,2006.9STEPHANDN,MICHAELADF,MORITZDP,etal.ScenariosforanenergypolicyconceptofthegermangovernmentR.2010.10娄伟,李萌.基于情境分析的我国可再生能源战略研究J,资源与产业,2010,12(5)2632.LOUWei,LIMeng.StrategyforrenewableenergybasedonscenarioanalysisJ,ResourcesIndustries,2010,1252632.11PacificNorthwestNationalLaboratory.CO2emissionsmitigationandtechnologicaladvance,ananalysisofadvancedtechnologyscenariosR.2009.12CaliforniaEnergyCommission.CaliforniaselectricitysystemofthefuturescenarioanalysisinsupportofpublicInteresttransmissionsystemRDplanningR.2003.13白皓,马扬,王刚,等.钢铁企业基于能耗指标分解模型的情景分析J.北京科技大学学报,2010,(11)15131520.BAIHao,MAYang,WANGGang,etal.ScenarioanalysisbasedonthedecompositionmodelofenergyconsumptionindexinasteelplantJ.JournalofUniversityofScienceandTechnology,2010,(11)15131520.14刘佳宁,石宝雅,赵细康,等.清洁替代燃料汽车推广应用评价指标体系的构建与情景分析J.能源与环境,2009,(1)1617.LIUJianing,SHIBaoya,ZHAOXikang,etal.TheconstructionofevaluationindexsystemandscenarioanalysisforpromotingandapplicatingcleanalternativefuelvehiclesJ.EnergyandEnvironment,2009,11617.15娄伟,李萌.基于情境分析的我国可再生能源战略研究J,资源与产业,2010,12(5)2632.LOUWei,LIMeng.StrategyforrenewableenergybasedonscenarioanalysisJ.ResourcesIndustries,2010,1252632.(责任编辑杨静)ApplicationofScenarioAnalysisintheResearchofEnergyEconomyLOUWei,LIMeng(UrbanDevelopmentandEnvironmentResearchInstitute,ChineseAcademyofSocialSciences,Beijing100732,China)AbstractScenarioanalysismethodiswidelyusedinthefieldofenergyeconomysinceitsemergence.Basedontheanalysisoftherelationshipbetweenscenarioanalysisandenergyeconomy,andbytakingtherenewableenergyplanningwithscenarioanalysisforexample,thequalitativeandquantitativescenarioanalysismethodinenergyeconomicfieldisstudied.Theresultindicatesthatscenarioanalysiscouldprovidesupportfordevelopinghighqualityenergyplanningandenergypolicybasedontheanalysisofthekeyfutureuncertaintiesandthedepictingofmanypossiblefuturescenarios.Keywordsenergyeconomyscenarioanalysisrenewableenergypowerplanning电力规划电力规划娄伟等情景分析法在能源规划研究中的应用21
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