差别化电价激励能源密集型产业节能减排的作用机理及优化策略研究

Improving the clean energy use of energy-intensive industries is vital to achieve China's low-carbon and eco development, while the current electric tariff mechanism in China is not effective to drive the energy-intensive industries to transform, so it is very meaningful to design tariff incentive mechanism to stimulate the differentiated energy conservation and emission reduction demand of energy-intensive industries. This work firstly constructs a differentiated electric tariffs system which includes structure, energy efficiency and season differentiated electric tariffs and is positioned as driving the energy-intensive industries to use clean energy step by step; secondly examines the driving forces of energy-intensive industries' willingness to use clean energy and makes clear the incentive mechanism of differentiated electric tariffs; thirdly analyzes the energy-intensive industries electricity demand developing trends of the changing differentiated electric tariffs and reveals the electricity demand response pattern of differentiated electric tariffs; fourthly constructs the system dynamics model for evaluating the performance of differentiated electric tariffs and the decision model of optimal evolution path of differentiated electric tariffs, and also establishes the EXPANSE model to fix the feasible regions and initial values of the differentiated electric tariffs in system dynamics' simulation model; and finally uses the Powell algorithm to solve the optimization model and makes real simulation and sensitivity analysis, so as to provide a theoretical basis for the policies decision-makers.

提高能源密集型产业的清洁能源利用率是实现我国低碳生态化发展的重要途径，而我国现行的电价机制未能有效激励能源密集型产业进行清洁用能转换，如何根据能源密集型产业节能减排的差异化需求设计电价激励机制是亟待解决的问题。课题首先构建由结构差别化电价、能效差别化电价和季节差别化电价组成的，定位于分步激励能源密集型行业清洁用能的差别化电价体系；其次研究影响能源密集型行业清洁用能意愿的因素，明确差别化电价的激励作用机理；再次解析能源密集型产业用电需求随差别化电价变化的发展趋势，揭示能源密集型产业用电需求对差别化电价的响应规律；然后构建差别化电价绩效评估的系统动力学模型，研究差别化电价的动力学演化路径控制决策优化模型，建立差别化电价动力学演化的外生约束可行域和和初始值决策优化的EXPANSE模型；最后运用Powell算法求解决策优化模型，进行仿真模拟和敏感性分析，为差别化电价激励机制的决策提供理论依据。

课题首先明确差别化电价机制激励能源密集型产业节能减排的作用机理，运用计量经济学模型定量分析了能效差别电价机制下能源密集型行业的能效提高对我国二氧化碳排放峰值的影响；运用计量经济学模型分析了季节差别电价机制下下可再生能源发电的提高对我国二氧化碳排放峰值的影响；运用LEAP模型分析了结构性差别电价机制下能源密集型行业的电能替代对我国二氧化碳排放峰值的影响。其次研究了用户电力需求对差别化电价的响应规律并构建了相应的优化模型，运用折扣感知价值理论解析用户对电力需求的响应，构建了时段性差别电价的线性规划优化模型。课题接着根据能源密集型行业的用能结构特点和我国电力二氧化碳排放强度特征，考虑碳捕集和节能技术提高的条件下，推导了我国能源密集型行业的最优替代时间进度安排表。最后基于以上关于能源密集型行业电能替代的最优时间进度研究结果和能源密集型行业的能效提高、电能替代、可再生能源发电提高对我国二氧化碳排放峰值影响敏感性系数的研究结果，构建了能效差别电价、结构性差别电价和季节性差别电价的系统动力学优化模型。.研究主要取得了以下几个主要结论：.（1）通过差别电价政策鼓励能源密集型行业实施电能替代，在降低二氧化碳排放量方面的优先性很低，除非替代过程可以做出其他可以间接帮助二氧化碳排放量下降的变化。例如电能替代本身是节约能源的，或者电能替代可以促使部分能效较低的能源密集型企业退出市场。.（2）中国二氧化碳排放量的变化在很大程度上取决于煤炭占总能源消耗的多少，火力发电煤炭使用效率如何以及经济活动电力的使用情况。所以在未来，季节性差别电价可提高中国可再生能源，核能，生物燃料或天然气等低碳燃料替代煤燃发电，从而保证2030年二氧化碳的减排目标。.（3）结构性差别电价可以引导能源密集型行业实现电能替代，由于电能替代而增加的二氧化碳排放量虽然可以通过碳捕集技术得到有效降低，但是却不能够将二氧化碳排放的峰值提前，因此还需要同时实施能效差别化电价促使能源密集型行业的产业结构调整，才能同时提前二氧化碳排放峰值。