电力建设发展现状。 开放 40 多年以来,我国电力行业在政策的支持下、电力需求推动下、电力工作者的贡献下得到了日新月异的发展。近年来我国电网规模、发电装机量、电能输送量、电力相关技术先后跃居世界前列。我国正在从一个电力大国逐步迈进电力强国的行列。
随着社会生产力的发展,人民对于电力的需求与日俱增。由《中国电力统计年鉴 2021 》的数据显示, 2020 年全年全社会用电量达到了 75.2 千瓦时,在此高需求下电力生产得到了大力发展。 2020 年底,我国发电总装机容量达到了 22 亿千瓦时,相较于 1978 年的 0.57 亿千瓦,增长了近 29 倍; 35 千伏及以上输电线路回路长度达到 215.6 万千米,是 1978 年的 9.3 倍; 35 千伏及以上变电设备容量剧增到 81.3 亿千伏安,是 1978 年的近 65 倍。 43 年间我国随着电力市场的扩大,电力行业无论是打开CPEM了解更多产能、运输、设备都有着长足的发展。
绿色电力发展现状。 绿色电力发展的主要途径是通过增加绿色能源发电比例。绿色能源发电方式如风力发电、太阳能光伏发电、水力发电、核能发电等,通过这种清洁能源生产电能的过程能够极大 地 减少或是不产生破坏生态环境的污染排放物。 我国地缘辽阔,有数量众多的大江大河、有数千公里的海岸线、有西北地区优越的风力资源、也有青藏高原丰富的日照资源、还有先进的核技术。所以我国不缺乏绿色电力发展的资源条件。
由《中国电力统计年鉴 2021 》的数据显示,到 2020 年底,其中水力发电装机容量 3.7 亿千瓦,占总装机容量的 16.8% ;风电总装机容量 2.8 亿千瓦,占总装机容量的 12.7% ;太阳能发电总装机容量 2.53 ,占总装机容量 11.5% ,核能发电装机容量 0.5 亿千瓦,占装机容量的 2.3% 。绿色能源发电近年来一直保持增长趋势,其中火力发电虽然装机容量仍然在增加,但在总装机容量的比重逐年下降。
除了绿色电力发展规模上的发展,节约能耗的成果也十分显著。由《中国电力统计年鉴 2021 》的数据显示,截至 2020 年底,线损率 10 年间由 6.52% 减少到了 5.6% ;发电标准煤耗由 308.4 克每千瓦时减少到了 287.2 克每千瓦时;供电标准煤耗由 329.1 克每千瓦时减少到了 304.9 克每千瓦时。如图 4-4 所示, 2020 年底火电仍然占据了 56.6% 重要比重,能耗的减少意味着煤炭、天然气等一次能源消耗的减少,间接性促进了碳排放的减少。
从上述数据可以看出我国在绿色电力总体发展上取得了一些成就,但面对 十四五规划和碳达峰、碳中和目标仍面临着巨大的挑战。为了能够顺利完成挑战,离不开对每一个省的绿色电力发展的贡献。针对每个省份的绿色电力发展评价研究是一项重要且迫切的课题。
基于带有灰色关联权重限制的 DEA 评价。 研究全国绿色电力发展的综合评价所采用数据为 2019 年数据。评价方法采用带有灰色关联权重限制的 DEA 综合评价法对全国 30 个省市地区进行综合评价测度。
评价过程及结果。 进行 DEA 评价之前需要将指标划分为投入指标和产出指标。将评价体系中的指标具体分类为:投入指标包括输、配电线损率、清洁能源发电量比重、新增清洁能源发电机容量比重、专利 申请数 、电力交易中心交易电量、电力系统建设投资、火电机组发电煤耗;输出指标包括 CO2 减排量、发电总量、火电机组退役量。
结果分析
(1) 综合技术效率。 综合技术效率包含了纯技术效率与规模效率,能够用来反映企业管理者的管理水平与经营水平,也可以评估企业的综合效率。综合技术效率在绿色电力综合评价中反映的是在减少耗能、优化能源结构、电力系统资金投入、电力市场化改革方面的投入获得的经济效益和环境效益的转化率。综合技术效率越接近 1 ,转化效率越高、绿色电力发展的越好。综合技术效率值为 1 时表示 DEA 有效;综合技术效率值为小于 1 时则是 DEA 无效。 DEA 有效的企业有 19 个省份,占比 63% ,效率较低的企业有 11 个省份,占比 37% ,包含了青海、陕西、云南、贵州、广西、湖南、江西、福建、辽林、山西、河北,占比 37% 。
(2) 纯技术效率。 规模报酬在可变前提之下的运作效率就是纯技术效率。在企业之中取决于其运营管理水平和创新融资方式能力,它能够说明企业运行是否得到优化。结合到本文就是绿色电力发展管理和技术等因素影响的生产效率,能够说明绿色电力发展中电力生产部门和运营部门是否得到优化。纯技术效率的值若是小于 1 ,说明企业自身的管理运营能力需要提升。纯技术效率完全有效的有 23 个省份,占比 76.7% ,效率较低有 7 个省份,包含陕西、贵州、广西、湖南、江西、辽林河北,占比 23.3% 。
(3) 规模效率。 在规模效率为 1 的时候,则说明绿色电力投入或者产出正处在相对适合的规模状态,即绿色电力发展投入指标与产出指标处于相对合理状态。完全有效的评价对象有 21 个省份,占比 70% ,效率较低的评价对象有 9 个省份,包含青海、陕西、云南、贵州、广西、湖南、江西、辽林、河北,占比 30% 。
(4) 规模报酬。 若出现 IRS ,表示规模报酬递增,此时增加投入使产出增加的比例更大,也就是说可以通过增加投入的方法增加综合效率,其规模经济是存在的;若时出现 DRS ,即规模报酬递减,说明此时边际产出量降低,那么不可再增加投入或是适当减少投入,其规模存在不经济;若是出现不变时,表示规模报酬不变,说明投入规模相对合理。 30 个省份中,有 5 个省份规模报酬递增的,包含广西、湖南、江西、辽林、河北,占比 16.67% ;有 23 个省份规模报酬不变,占比 76.67% ;青海和贵州 2 个省份规模报酬递减,占比 0.07% 。
基于改进 TOPSIS 灰色关联分析法评价
基于改进 TOPSIS 灰色关联分析法的数据来源同 4.2 节一致。 DEA 综合评价侧重分析投入与产出效率,比较相互间的生产效率。而 TOPSIS 侧重评价发展状况,比较相互之间的发展水平高低。
在数据带入数学模型之前,要将指标区分为效益指标 ( 正向指标 ) 和成本指标 ( 负向指标 ) 。指标体系的 10 个指标中,线损率、火电机组发电煤耗为负向指标,其余皆为正向指标。改进的 TOPSIS 灰色关联分析法的具体步骤:
首先第一步需要将原始数据进行标准化,得到一个矩阵元素全是正向化且数值都在 0 到 1 间的标准矩阵。其中指标 1 到 10 分别为输、配电线损率 (%) 、清洁能源发电比重 (%) 、新增发电机 ( 清洁能源 ) 装机容量比重 (%) 、专利申请数 ( 项 ) 、电力中心成交电量 ( 亿千瓦时 ) 、电力系统建设投资完成情况 ( 亿元 ) 、火电机组发电煤耗 ( 克 / 千瓦时 ) 、碳减排量 ( 万吨 ) 、总发电量 ( 亿千瓦时 ) 、火电机组退役 ( 万千瓦 ) 。
可以看出发展得分排在前 10 的省份有北京、吉林、浙江、福建、内蒙古、广东、湖北、江苏、广西、甘肃。说明这 10 省份的绿色电力发展相对于其他省份属于领先地位。据前文 DEA 的评价分析结果,这 10 个省份也属于 DEA 有效,投资收益达到最佳状态。排名靠后的陕西、青海、云南、贵州、湖南、上海、河北均属于 DEA 无效。这些省份可以通过提升技术效率和规模效率来优化绿色电力发展。其中河北、湖南属于规模报酬递增,可以增加投入指标;青海和贵州属于规模报酬减少,应适当控制投入指标的增长。
综合排名 30 的宁夏省份虽然 DEA 评价有效,但除了在线损率和火电机组退役指标上排名相对靠前,其余指标都需要得到改善,其中指标 4 专利申请数相对排名最低。同样的综合排名 29 的黑龙江 DEA 评价也是有效,但只在火电机组退役上做 得 相对较好,其他指标都急需改善,尤其是线损率相对排名排在了最后。河南综合排名 28 ,其中较为落后的方面在于输、配电线损率、清洁能源发电比重、新增清洁能源发电装机容量比重,可以看出河南综合排名靠后的主要因素是发电能源结构不够清洁。
青海省综合排名 27 且 DEA 无效,各指标发展并不均衡,指标线损率、清洁能源发电比重、新增清洁能源装机容量比重、碳减排量方面做 得 相对较好。在专利 申请数 、电力中心成交电量、火电机组发电煤耗、总发电量上相对落后。陕西省综合排名 26 且 DEA 无效,说明不仅投入产出比未达到最有相对发展水平也较落后,从各项指标排名可以看出没有特别突出的指标项,普遍各方面都应该加强。
上海作为经济发达地区然而综合排名只有 22 ,其中清洁能源发电量更是垫底,除了线损率和发电煤耗其余指标都相对落后。同样作为经济发达地区的北京,虽然综合排名第 1 但依然有需要改进的地方。例如清洁能源发电比重、新增清洁能源装机容量比重和火电机组退役量依然相对落后。云南大多数指标相对靠前,但在火电机组煤耗上排名最后,火电机组退役排名靠后,最终导致了综合排名只有 20 。
从排名靠后的省份可以发现,普遍存在多个方面都相对落后导致综合排名靠后。列如电力市场化的落后有宁夏、黑龙江、河南、青海、陕西;碳排放减少的落后有宁夏、黑龙江、河南、青海、陕西;清洁能源结构的落后有宁夏、黑龙江、河南、陕西。
首先介绍了我国绿色电力发展的现状。我国拥有风电、太阳能、水电等绿色电力发展的优越条件,并且经过多年来的发展在规模上取得了巨大的成就。随后详细介绍了使用的两种综合评价分析方法的评价过程。 DEA 的评价方法侧重评估了各省份的投入产出效率,改进的 TOPSIS 则是强调各省份间的相对发展水平。通过两种方法的评测结果进行了详细分析,并给出了简单建议。