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式中:k1表示第ξ年技术发展水平的弹性系数;T(ξ)表示第ξ年的电能替代技术发展水平;Ef(ξ)表示第ξ年的实际电能消费;Et(ξ)表示第ξ年的化石能源的等效电能消费。化石能源的等效电能消费是指不考虑技术可行性和经济可行性,计及用能效率,将所有以用能为目的的化石能源消费按热当量法折算出的电能消费Et(ξ)。
式中:Eij(ξ)为第ξ年的第i种化石能源的第j种行业的耗能量;χij为第i种化石能源的第j种行业的用能效率;αi为第i种化石能源与电能的折合比例。
1.2.2 经济因素
经济增长情况对于终端电能需求影响重大,一个地区总体经济的发展情况将对电能及其他能源消费产生影响。在电力及能源研究的文献中,众多学者都将人均国内生产总值作为影响电力需求的决定性因素,即我国的电力需求与经济增长具有内生性,这2个变量之间存在着显著且稳定的关系[7]。故本文用人均国内生产总值,来反应我国电能替代进程中经济发展对电能替代的影响。
式中:k2表示第ξ年经济发展的弹性系数;Gp(ξ)表示我国第ξ年的人均国内生产总值;G(ξ)为我国第ξ年的国内生产总值;P(ξ)为我国第ξ年的总人口数。
1.2.3 政策措施
电能替代的稳定、有序推进离不开科学合理的政策措施。现阶段,我国电能替代还处于发展初期,政府已经颁布了若干政策,为电能替代创造良好的发展环境,如2014年出台的《燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案》《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》,2015年出台的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》等。
政府推进电能替代工作不仅是主观的宣传引导,更主要的表现是不断加强电力建设,并在经济上提高了电能在终端能源市场上的竞争力,从而促进电能替代。补贴政策、价格政策、财税政策、投融资政策,基础建设等都将对其市场发展空间带来影响,为在整体上把握政府对电能替代的支持,以宏观的角度分析政府对电能替代发展的投入,采用了新建的电力的固定资产投资与新建的能源固定资产投资(包括电力、煤炭、石油和天然气)的比值来表示国家政策对电能替代发展的影响。
式中:k3表示第ξ年政策措施的弹性系数;P(ξ)表示第ξ年的政策措施对电能替代的影响因子;Ie(ξ)、Ic(ξ)、Io(ξ)、Ig(ξ)分别表示第ξ年的电力、煤炭、石油和天然气的新建固定资产投资。
2 PSO-SVM电能替代量预测模型
在分析电能替代潜力时,首先要确定分析对象,将分析对象量化表示,并构建相关的预测模型。本文定义了电能替代量,并计算每一年的累计值,来量化电能替代的潜力。通过构建粒子群优化支持向量机的预测模型,对我国的累计电能替代量进行预测。
2.1 电能替代量
为了对电能替代潜力实现量化计算,本文定义了电能替代量作为分析电能替代潜力的客观依据。设第ξ年的实际电能消费为Ef(ξ),终端总能源消费为Eq(ξ),终端用能格局若维持第ξ年水平,则电能所占终端能源比重与第ξ年相同,那么第ξ+1年电能消耗相比前一年的电能消耗增加量定义为第ξ+1年年电能替代量。
式中:Esub(ξ+1)为第ξ+1年的电能替代量;Ef(ξ+1)为第ξ+1年的实际电能消费量;Eq(ξ+1)为第ξ+1年的终端能源消费总量。
由于电能替代是一个不断积累推进的过程,即历史的技术和政策措施等仍会对未来产生影响,故在此基础上计算每一年的累计电能替代量,来定量表示电能替代的进程。
式中E(ξ)为第ξ年的累计电能替代量,是第ξ年之前的电能替代量之和。
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