能源方法汇总

1、 一、 能源政策模型分类 节约版面，不太美观，但其内容值得一阅 白攻博士 Dr. Bai Mei Tie i cass ,org, cn 国际上比拟成熟的能源政策模型很多，研究内容涵盖了能源的各个领域。 -按研究内容分类：能源-经济模型MACRO 、能源环境模型AIM、能源 -经济-环境模型3Es-Model 、综合模型HASA-WEC E3 -按研究方法 分类：能源仿真模型 POLES 、能源优化模型 MESSAGE 、能源均衡模 型CGE，中期 、能源投入-产出模型HERMES，中期 -按模型功能分 类：能源供给PRIMES 、能源需求模型MEDEE 、能源技术模型ERIS -按研究范围分

2、类：全球能源模型HASA-WEC E3 、区域能源模型 GEM-E3、国家能源模型NEMS，中期、部门能源模型LEAP -按 建模方法分类：自顶向下模型CGE，中期、自底向上模型MARKAL 、 混合能源模型NEMS ,中期 ?二、不同类型能源模型的比拟 一般是按建模方法分类，来进行不同类型能源模型进行比拟。 -自顶向下模型CGE，中期-自底向上模型MARKAL ,长期-混合能 源模型NEMS ,中期 1.自顶向下模型Top-Down Model ?描述：以经济学模型为出发点，以能源 价格、经济弹性为主要的经济指数，集中地表现它们与能源消费和能源生产之间 的关系，主要适用丁宏观经济分析和能源政

3、策规划方面的研究。 典型代表是基丁 一般均衡理论的CGE模型等。适用性：这类模型比拟适合丁对市场体系比拟完 善的宏观经济进行模拟。？中国目前正处丁转轨经济的特定时期， 这种情况下利 用自顶向下模型得到的模拟结果可能和实际情况相差较大。？在利用此类模型 时，注意其前提条件以及一些相关假设是否对中国适用。 采用经济学方法，便 计量经于提供经济分析; 济学方反映了被市场接受 法、一的可行技术；利用 般均衡大量的数据来预测; 线性规通过经济指标决定 能源需求，但是强调 能源供给的变化 CGE模型的应用 ?实践证明，基丁一般均衡理论的能源 和模拟公共经济政策、能源政策及环境政策的实施结果。 要是模拟能源

4、、环境与经济之间的互动影响。 -现在世界上许多国家都建立了自己的 CGE模型，这些模型在能源贸易、能源环 境及税收政策分析方面表现出了明显的优越K -全球贸易分析模型(GTAP模型，美国普渡大学，Thomas W . Hertel )、 GEMPACK (莫纳什大学)能源CGE模型在中国-从期刊网上查的文章和硕士 博士论文：不到300篇，主要集中在2000年以后-国务院开展研究中心、CASS 的数技经所-中国社会科学院数量经济与技术经济研究所与澳大利业莫纳什大 学政策研究中心共同建立的关丁中国能源经济的 CGE模型 PRCGEM -中 国社会科学院工业经济研究，“十一五科技支撑工程，开发了多区

5、域动态仿真 CGE模型 3Es-Model ? 3Es-Model是日本长冈理工大学(Nagaoka University of Technology) 丁本世纪初期研究开发的经济-能源-环境模型，简称 “3Es模型。？主要是通过模拟宏观经济、能源、环境三者之间的关系 ，来预测 未来节能、碳税、促进能源效率等减排方案下，经济、能源、环境的开展趋势 GEM-E3模型 ？ GEM-E3是欧盟几个主要研究机构丁 20世纪90年代合作开发 的，它是动态、递归、模块化的能源经济模型。该模型的目的是研究世界区域或 欧盟国家的经济、能源和环境三者之间的内在关联 ，包括气候变化对能源、经济、 环境的影响等多个

6、政策分析工具。 MACRO模型的应用 ？ MACRO模型是 Manne等研究开发的一个宏观经济模型。它通过 生产函数来描述能源消费、资 金、劳动力和经济产出GDP的关系，模型的目标函数是寻求总的能源折现效用最 大，模型最大的效用函数决定了一系列最优储藏、投资、消费的结果。 2.自底向上模型(Bottom-Up Model) ?描述： -该模型方法是以工程技术模型为出发点，对以能源消费和能源生产过程中所使 用的技术为根底进行详细的描述和仿真，并以能源消费、生产方式为主进行供需 -以能源供给与转换为切入点，用丁分析高效能源技术的引入及其效果的模 型，以IEA的MARKAL模型和欧盟的EFOM模型为

7、代表；-以能源需求与能源 消费为切入点，对各部门由丁人类活动变化所引起的能源需求和消费方面的变典型模型 开发单位 研究方法 优点 缺点 自!/向卜 CGE Norway 3 E s - NUT/ Model Japan MACRO HASA GEM*E3 NTUA/ EU 不 能 详 细 地 描 述 技 术;低 估了技术 进步的潜 能；不能 控制技术 进步对经 济的影响; -经济-环境CGE模型能够较为有效地分析 -80年代末期,CGE主 化，进行详细分析计算的模型，这种模型以 法国的MEDEE模型和瑞典斯德哥尔 摩环境研究所(the Stockholm Environment Institu

8、te) 的LEAP 模型 用性： -这类模型以能源相关技术为出发点，相关技术的本钱数据，以及技术的开展都 是模型的关键，因为这些技术的数据能否获得、 是否准确，直接影响模型的结果 以及相关的政策建议。 -日本国立环境研究所(National Institute for Environment Studies , NIES)开发 的AIM模型在这一领域进行了开拓性工作，并已经在业太地区多个国家使用。 -由丁很难收集到所有能源技术的数据，只能用关键技术来代替其它技 术的作用，所以估计技术进步的潜力也会失真。 -在按Bottom-Up方法建立能源政策模型时，关键是技术选择的本钱分析，同时 要充分考虑

9、能源部门与其它部门的关系，以便进行经济学分析。 典型模 型 开发单位 研究方法 优点 缺点 MARKAL EFOM LEAP MEDEE AIM ETSAP/IEA EUEU SEI/Sweden lEPE/France NIES/Japan 线性规划 理论;非线 性规划理 论;多目标 规划理论; 系统动 力 学 方法;投 入-产出方 法 对技术有详 细的描述;反 映了技术的 潜力；利用分 散的数据详 细地描述供 给技术;可音 接评价技术 选择的本钱 利用工程学方法, 不擅长经济分析; 高估了技术进步 的潜能;更强调能 源消费的变化;假 设能源部门和其 它部门的关系可 以忽略 MARKAL 模

10、型？ MARKAL 模型; 是一个综合能源系统优化模型，以技术为根底 的能源市场分配的长期动态线性规划模型，在满足给定的能源需求量和污染物排 放量限制条件下，确定出使能源系统本钱最小化的一次能源供给结构和用能技术 结构。？ IEA丁80年代初开始研究，主要用丁研究国家级或地区级的能源规划和 政策分析，经过30多年的不断完善和开展，MARKAL模型已被全球数十个国家、 近白家研究机构使用，经受了时间的考验。由丁它的实用性和可塑性比拟突出 近年来许多开展中国家也开始采用，而在某些西方国家还用以 研究交通运输以 及城市能源供给 包括热化与天然气供给等问题的经济性，而不局限丁国家的能 源系统问题。？姜

11、克隽：中国能源经济预测预警模型和多区域能源经济供需预测 模型(Markal Family Modelling ) 1- 文献标题 - 来源 年期 1，每能源系统心RKAL模型.与怙发分析 上海交通.大学学报 2021 03 MRKAL-虬4CRO模甜 研究碳减排 对中国 清华大学学报自然 科学版 2004 03 能源系统的影响 _ 必REAL模型在北京中远期能源开展研 中国能源 2004 06 究中的应用 必RKAL模型与浊筑节能 重庆大学学报H然 科学版 2002 08 0RKAL模型企：海市能 源结构调整与 上海环境科学 2002/09 大气污染物 E放中的应用 MARKAL模型研究中国未

12、来可持续能源 开展战略 清华大学学报自然 科学版 2001/12 gRKAL模型用电力系统规划中忡1 数量经济技术经济研 究 1986/10 问题的研讨 北术1；-火然【巾场逞与UR0L04J 清华大学 2006 应用 EFOM模型 ？ EFOM模型是欧盟1982年研究开发的复杂的能源供给系统线性规 划模型，80年代被欧盟成员国广泛应用丁能源系统规划方面的研究。包括污染 物排放和减排技术的EFOM拓展模型被许多国际合作研究应用，如排放物减排的 本钱曲线研究。？主要文献是欧盟国家的应用？直接中文文献：0MEDEE模型 ?法国20世纪80年代开发的能源技术经济模型，是建立在对一定时期内社会经 济、

13、人口、经济、技术的一系列假设根底上，通过对能源需求变化的仿真来预测 各部门的能源需求，模型中把能源系统划分为工业、交通运输、居民消费、效劳 业和农业5个部门，现已被欧盟各成员国广泛应用丁能源 需求规划方面的研究。 LEAP模型 ？ LEAP模型是瑞典斯德哥尔摩环境研究所 SEISTOCKHOLM Environment Institute 开发的静态能源经济环境模型 -Baolei Guo应用LEAP模型研究了未来中国能源系统的开展情景及能源需求。 Ho-Chul Shin等应用LEAP模型分析了韩国增加天然气发电容量对能源市场、发 电本钱和温室气体排放的影响。RanjanKumar Bose

14、等应用LEAP模型和环境数 据库分析了影响印度德里交通部门能源消费模式和排放标准的因素。 AIM模型 ?AIM模型是日本NIES 1994年研究开发的能源终端消费模型。模型对人类活 动引起的温室气体排放、大气中温室气体增加引起的气候变化，以及气候变化对 自然环境、社会经济的影响进行综合分析。AIM模型也常用来评价缓和气候变暖 各种对策的效果。？ AIM/impact模块用来评价全球气候变暖对国家环境和社会经 济的影响 3.混合能源模型 ？对能源系统从能源的开采、转化、运输、市场到最终能源需 求的模拟，通过系统仿真来预测各部门能源的供给能力、能源价格、需求量以 及宏观经济参数，从而为国家制定能源

15、战略和决策提供信息支持， 因此既包括自 顶向下的宏观经济模型，乂包括自底向上的能源供给、需求模型。 ？这类模型比拟适合丁中-短期研究，丰富的技术信息有助丁解释大局部的能源 需求。 区域的或国家的，结构上也多是包括经济、供给、 转化、需求、环境等模块的综合集成模型。-美国能源部(EIA/DOE)开发的NEMS 模型-奥地利国际应用系统分析研究所 (the International Institute forApplied SystemsAnalysis,IIASA)-世界能源委员会(the World Energy Council,WEC) 合 作开发的IIASA-WEC E3模型。-中国能源

16、政策综合评价模型(IPAC模型) - FEEM:Witch NEMS ?最具代表性的混合能源模型是 NEMS (National Energy Modeling Systems)模型，由美国EIA/DOE 丁 1993年开发的能源经济区域模型。利用 NEMS发布年度能源展望(Annual Energy Outlook ) , NEMS最早是在1993 年12月完成，发布Annual Energy Outlook 1994 ? NEMS综合考虑了宏观经 济、财政因素、世界能源市场、资源可获得性和本钱、行为和技术选择标准、能 源技术的本钱和运行特性以及人口统计资料，反响了能源的生产、进口、转化、

17、消费以及价格的情况。 (1) NEMS的功能 ？ EIA把NEMS用来模拟在美国能源政策和能源市场上不 同假设下的能源、经济、环境以及平安之间的影响。 NEMS通过制定能源产品 的生产、转换、消费的经济决策，活晰地描述了美国国内能源市场，同时 NEMS 还描述了能源技术 -利用NEMS模拟的能源情况，例如2021年度能源展望 (Annual Energy Outlook 2021 , AEO2021 )预测到 2030 年的能源情况。-NEMS 能用丁检验新的能源工程和政策的影响。NEMS提供了一套细致地描述美国能源 系统里复杂的相互作用的框架，并且它对各种可替代的假设和政策以及政策积极 性进

18、行了回应。-NEMS也用丁为政府提供一系列 指定情景下的特殊分析。如: Impacts of a 25-Percent Renewable Electricity Standard as Proposed in the American Clean Energy and Security Act requested by Senator Markey - NEMS可分析与能源生产、使用有关的法律法规(现行的、已提议的) -能源 生产、转换、消费技术的改良所带来的潜在影响 -温室气体控制的影响和本钱； -使用可再生能源的影响；-提高能源使用效率的潜力；-使用可选择的燃料 的法规的影响 (2) N

19、EMS模型结构?NEMS的整体数据结构对各模块之间的信息流进行协调和 沟通，数据通过常用的界面传入整合模块。 ？整体数据结构包括：能源市场价典型模 型 开发单 位 NEMS EIA/ DOE of America IIASA- WEC E3 IIASA and WEC PRIMES POLES MIDAS JOULE/ EU 线划非规论整划计济法 H理 混合 玫规 优点 综 合 了 上 述两 种 模型 的 优 点，既充分考虑技术选择的 本钱,又考虑了价格弹性的 作用,是对整个能源系统的 模拟和分析;便于进行更详 尽的能源经济分析;研究范 围多是全球的、区域或国 家的;功能比拟齐全，结构 比拟复

20、杂，是对现实能源系 统进行模拟和仿真的复杂 缺点 数 据 获 取 比 拟 困难 格和消费、宏观经济变量、能源产品、交通、转换信息和模型控制变量、参数、 假设。NEMS主要假设 ？NEMS的模块使用许多假设和数据来描述未来美国 能源的生产、转换、消费。|影响能源市场的 主要因素有两个：经济增长、原油价 格？ The AEO2021使用了五种不同的情景进行分析：基准情景，高经济增长， 低经济增长，高原油价格，低原油价格。除了这五种主要情景， AEO2021还有 其他34种假设用丁探测NEMS个别模块的主要假设改变带来的影响，这些情 景中大多是由丁新技术或者技术改良造成的。模块 ？ NEMS从国际能

21、源市场、 宏观经济、能源转换、供给、需求等方面 建立了 13个模块，每个模块之间紧密 联系 -从文献上看，用“ NEMS模型当做关键词在期刊网上检宏观经济活动 际能源 Macroeconomic Inter natKMial Activity Energy Module Module Module Supply Transportation Demand Mo-dule 中国对该模型的认识 索，没有一篇文献 ? 1.要根据实际，不能盲目照搬。-由丁各能源模型都是基丁特定国家或区域的 具体背景开发的，每个模型都是在一些特定假设的前提下运行的，因此，在模型的 具体应用过程中，一定要注意模型参数的设

22、定和基线情景的各种假设是否符合本 国或本地区能源系统的实际。-GTAP、GEMPACK能源所：中国能源政策综合 评价模型IPAC模型 2.模型的开展趋势是“综合 ?模型中的系数、技术条件假设、数据 的准确性极大 的影响模型对政策的分析结果-系数是近可以逼近现实的结果，但这一系数一定 不是未来能源经济系统的系数。这些系数往往带有模型设计者对未来的主观判 断。乐观？-数据往往更新较为缓慢。例如 GTAP DATA7的数据是2004年的数 据。 5.EC2工程的目标 ? 1 Introduction: ? Setting the boundaries: scientific tools useful for clean energy policies ? Which questions from energy policy makers can scientific tools help answering to? ? European perspective? Chinese perspective 2 The tools in detail. ? Energy-Economy modelling tools ? Computable General equilibrium models (GTAP, ICES). Relevance for energy policy