系統工程若干理論與方法在電力規劃中的應用初探

摘要：電力規劃是一項非常復雜的系統工程，其復雜性突出地表現在其具有規模大、不確定和不精細因素多和涉及部門與專業領域廣的特點。采用系統工程的一些理論、方法和思想開展電力規劃，思路清楚，事倍功羋，考慮問題全面，可以使我國的電力規劃工作有章可循，可以達到降低投資風險、提高投資的經濟效益和社會效益的作用?；诖耍诤唵谓榻B電力規劃和系統工程有關理論之后，著重在系統工程的一些理論、方法和思想在電力規劃中的應用方面，進行一些初步的探索，并就我國目前市場經濟條件下的電力規劃提出看法和建議。

關鍵詞：系統工程；電力規劃；應用；初探

中圖分類號：F270 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）05-0253-03

引言

電力規劃工作包括電源規劃和電網規劃，廠網分開后，二者之間在市場經濟條件下的協調統一顯得尤為重要。電力規劃是一項非常復雜的系統工程，其復雜性突出地表現在其具有規模大、不確定、不精細因素多和涉及部門、專業領域廣等特點。電力規劃工作不僅需要大量有關社會經濟發展的歷史數據，還需對現狀進行深入的分析，同時亦要對社會未來發展有比較全面的了解。如今以計算機作為工具，采用新技術，仍然要特別強調人在規劃中的主導作用，認識到這一點是至關重要的。人在規劃中的作用主要體現在：處理非技術因素和不確定因素造成的問題，以及降低數學算法的計算復雜性。在解決這些問題時，采用系統工程的一些方法論，思路清楚，考慮問題全面，減少一些不必要的工序，能夠帶來事倍功半的效果。

隨著我國“廠網分開，競價上網”改革的逐步推進，我國的電力工業將逐步進入商業化運營。市場經濟條件下的電力規劃工作是擺在我們面前的一個新的研究課題，做好這項工作意義重大。市場經濟條件下的企業，應以追求企業經濟效益最大化為目標，所有的決策投資都應充分考慮投資的收益率，避免盲目投資。同時，電力又是一種特殊的商品，它要求電源和電網合理分布，產供銷同時平衡，安全運營要求高。在市場經濟條件下進行電力規劃工作，與計劃經濟體制下相比有很大的不同，應該說難度更大，對規劃工作者提出了更高的要求。規劃工作者應當加強電力市場調查研究工作，分析經濟結構優化、電力體制改革、電力市場開拓等對電力需求的影響，收集各行各業發展的信息，充分研究本地區用電量和負荷的歷史數據和發展趨勢，做好宏觀經濟預測分析，對各種有效資源進行綜合評價，綜合考慮資源開發利用、人類生存環境、社會經濟等方面協調發展，對規劃方案從多方面進行綜合權衡分析，達到最佳的經濟效益、環境效益和社會效益，切實做到以市場需求為導向，以經濟效益為中心，以資源優化配置為重點，確定各個電力企業在確保安全的前提下實現自己經濟利潤最大化的電力發展目標。

系統工程就是用科學的方法規劃和組織人力、物力、財力，通過最優途徑的選擇，使我們的工作在一定期限內收到最合理、最經濟、最有效的效果。所謂科學的方法就是從整體觀念出發，通盤籌劃，合理安排整體中的每一個局部，以求得整體的最優規劃、最優管理和最優控制，使每個局部都服從一個整體目標，做到人盡其才，物盡其用，以便發揮整體的優勢，力求避免資源的損失和浪費。電力規劃關系國計民生，所以規劃的成敗至關重要。應用系統工程的思想、理論與方法實施管理，可以使我國的電力規劃工作有章可循，可以達到降低投資風險，提高投資的經濟效益和社會效益的作用。

一、系統工程的方法論及其在電力規劃中的應用初探

（一）系統工程理論概述

系統工程理論創立以來，已廣泛應用于各種領域。由于系統工程具備著集合性、相關性、目的性、環境性、適應性等特點，系統工程理論在系統規劃中的作用越來越重要。目前，系統工程理論在大系統規劃應用中已經形成了一些基本原則：

1 整體性與目標優化原則。系統工程的全過程及其各個方面要服從于其整體目標。且系統的最優化觀念貫穿于管理活動的始終，它是系統工程的指導思想和追求目標。

2 有序相關原則。系統工程各內部子系統之間的關系錯綜復雜。所以，要把管理注意力集中于系統內部各要素之間，以及各分系統之間的相互關聯上，抓好系統內部的組織管理協調工作。

3 動態性與等效性原則。對不同系統工程和同一系統工程不同的管理手段，系統工程的方法論具有等效性，并在動態變化中求得系統的整體優化。

4 分解綜合原則。系統工程的分解是將具有比較密切相關關系的組成部分進行分組或歸納出相對獨立、層次不同的分系統，這對運用計算機進行管理是極為有利的。綜合則是在分解的基礎上完成新系統的籌建過程，即選擇具有性能好、適用性的分系統，設計出它們的相互關系，形成具有更廣泛價值的系統，提高管理效益。

同時系統工程在實際應用中也形成了一套成熟的分析方法：（1）內部條件與外部環境相結合進行綜合分析：因為在實踐中，環境的變化往往對考察系統的運作產生很大的影響；（2）局部與整體相結合進行綜合分析：一個系統往往由許多子系統組成，應從局部和整體相結合的角度來對系統進行綜合分析；（3）定性分析與定量分析相結合進行綜合分析：在現實經濟生活中，有些指標是可以用數量表示的，有些則不能用數量來表示，只有通過“定性一定量一定性”的反復循環過程，才能做到系統優化的目的。

（二）系統工程的方法論在電力規劃中的應用初探

電力是國民經濟發展的基礎，電力規劃的成敗直接影響我國國民經濟的發展步伐，如何做好廠網分開后我國市場經濟條件下的電力規劃，是一項復雜的系統工程。所以需要我們在應用以上系統工程的幾種基本分析方法的同時，理順一套科學的系統工程方法論在電力規劃中具體應用思路，來指導我國電力規劃，使之科學合理、有條不紊。

1 電力規劃要有整體性思想。電力規劃系統工程要從系統整體的優化出發，把由一些具體的項目規劃構成的整個電力系統規劃看作是一個為完成整體優化目標而由若干個項目結構要素有機結合而成的整體來處理，還要把這個整體看作是它所從屬的國民經濟大系統的組成部分來考察。研究適合電力系統優化發展且其服從于國民經濟大系統需要最佳的規劃方案。

2 電力規劃應充考慮系統內部因素相互之間的關系及影響。廠網分開后，電源規劃和電網規劃不能相互獨立，這是由電力商品的特殊性決定的。需要協調統一，以求社會經濟利益最大化。在目前中國廠網分開及電力資源分布狀況出發，我們建議以電網規劃帶動電源規劃的戰略，即電網公司根據市場需求情況，積極做好輸電擴容規劃，并為電源規劃（新電廠廠址及裝機容量的選擇）提供參考意見。

3 電力規劃應具有動態性和開放性。電力規劃在規模、結構、層次、相互聯系等方面高度復雜，且系統的各組成要素隨時間和環境的變化而變化，系統與投資環境之間呈開放態勢。因而電力規劃的管理具有組織結構的復雜性，管理方式的動態性與開放性。

4 電力規劃方法應用要綜合化。電力規劃系統工程強調綜合運用各個學科和技術領域內所獲得的成就和方法，使得各種方法相互配合以完成系統優化的規劃目標。它對各種方法的綜合應用，并不是將各種方法進行簡單地堆砌疊加，而是從規劃的總目標出發，將各種相關的方法協調配合、互相滲透、互相融合，進而綜合運用的。

5 電力規劃組織管理上的科學化、現代化。電力規劃系統工程的整體化要求管理上的科學化，其應用方法綜合化要求管理上的現代化，否則會出現嚴重的混亂狀態，資金用不到刀刃上。又由于它研究的對象具有高度的復雜性與非線性，學科的綜合應用日益廣泛，這就使得那種單憑經驗的小生產方式的經營管理不可能適應客觀需要。因此，沒有管理上的科學化和現代化，就難以實現整體化和應用方法的綜合化，也就不能充分發揮出投資項目系統的效能。

6 電力規劃要積極尋求應對模糊性與灰色性的策略。由于電力規劃是面向未來的灰色系統，且電力規劃技術結構復雜、涉及面廣，影響投資建設的因素較多，規劃的經濟計算所采用數據大部分來自預測和估計。受這些主客觀因素的影響，電力規劃決策必然包含某些不穩定因素和風險。所以，市場經濟條件下電力規劃中的模糊性與灰色性對管理工作提出了挑戰，需要一套科學的應對策略，使由于不確定性帶來的決策的失誤降到最低。

二、我國市場經濟下電力規劃有關思路和方法的一些建議

隨著我國電力市場的逐步建立，電力供應將由市場需求來決定。因此，電力規劃的戰略方針必須適應新形勢的要求，必須進行規劃設計思想的變革，規劃者要在充分研究電力市場的基礎上綜合考慮電力供應方案的技術經濟性、需求側管理、環境、社會經濟等因素，從而使綜合資源利用最優，達到最佳的經濟效益、環境效益和社會效益。這樣才能使我國電力工業實現可持續發展。

受系統工程方法論的啟發，并結合我國目前電力工業的現狀，對我國市場經濟條件下電力規劃有關思路和方法提出如下一些建議：

（一）采用綜合資源規劃的方法進行電力規劃綜合資源規劃（IRP）方法是在規劃期內開發資源來滿足用戶電力增長的需求，它的特征是采用若干類指標（包括技術、經濟、財務、環境、社會經濟等）對以下方面進行綜合評價，即：發電規劃、需求側管理（DSM）、社區能源規劃、電價、輸電和配電等。

IRP方法與傳統的規劃相比：規劃方案的選擇基于明確的規劃目標；對電力供應方案和DSM等進行統籌規劃，使資源開發的選擇范圍更大；在規劃階段考慮環境和社會經濟影響；認真對待各種不確定因素；決策者和利益相關者的參與，對各種資源開發的選擇過程進行更明確的權衡分析。

IRP目標的確定要考慮與其他戰略規劃的目標相協調，反映各部門和利益相關者（如環境、電力企業的利益等）的價值。確定各種資源的特征及其重要信息，建立各種權衡關系。IRP的目標是選擇電力供應和需求側管理兩方面綜合費用電最低的發展方案向客戶提供優質服務，并且有利于環境和社會，使客戶總的支出費用最低。

（二）重視宏觀經濟預測分析能源是國民經濟的一個重要組成部分，作為能源領域的電力工業發展對整個國民經濟的增長又具有推動和制約作用，所以在能源資源規劃時，對未來社會和經濟發展趨勢作出情景分析，向需求預測提供基礎資料是非常必要的。

宏觀經濟預測的主要任務是，根據規劃區域經濟發展的歷史和現狀以及政府經濟發展計劃，利用市場經濟理論、結合我國的實際國情，對社會發展和宏觀經濟數據進行分析，如：人口、國民核算體系、投入產出表、行業主要經濟指標等有關數據，應用宏觀經濟預測模型對規劃區域的社會和經濟發展進行預測，揭示規劃區域未來經濟發展的各種可能的情景。同時也是需求預測、社會經濟等分析研究的重要輸入信息。

宏觀經濟預測包括人口預測和經濟預測兩部分：

1 人口預測分析可采用總量模擬和分組模擬計算方法來預測人口變化，它既包括總人口和家庭戶數的增長，又包括按城鄉、年齡、性別分組的人口和家庭戶數的變化。宏觀經濟對人口的預測，是能源需求預測和社會經濟進行居民用能分析的重要依據。

2 經濟預測以投入產出方法為基礎，從總需求和總供給兩個方面對國民經濟進行分析（如消費和投資、就業和收入等），分析時要結合我國的體制和政策，重點研究勞動力和勞動生產率、資本累積和資本存量、技術進步等關鍵因素，對國民經濟各行業的產值和增加值以及就業等重要數據進行預測。預測結果包括產業或產品結構、國內GDP、國內收入和產出、各行業主要經濟指標（價格、就業人數、總產出、行業GDP、投資、資本存量等）等經濟參數。這些都是需求預測的重要輸入數據。

（三）加強電力市場調查研究分析

電力和其他能源形式的可轉化性，考慮新技術和需求側管理對需求水平的影響，采用科學的方法對能源和電力需求進行預測。

市場是企業賴以生存和發展的空間。加強電力市場調查研究、充分挖掘潛在的用電需求、對電力市場進行跟蹤分析、提高電力需求預測的準確性，是電力企業（公司）項目決策、資金投向等發展戰略的基礎，也是電力公司把握市場、開拓市場、實現效益最大化的基礎。需求預測主要是在宏觀經濟和電力市場分析的基礎上，對規劃期內社會各個行業、各種能源終端用戶的電力消耗進行預測分析，從而得出全社會的電力需求水平。在進行能源分析時，要對全社會和分行業的各種終端用能形式進行分析預測，終端能源形式包括煤炭、原油、各種油制品、天然氣、液化石油氣、電能、生物質能、太陽能等。在分析終端用能形式時應考慮能源價格因素影響及其能源形式之間的可轉換性，例如，居民炊飲可以用氣體燃料、煤炭等，也可以使用更清潔的電能，農村地區照明可用液體燃料（煤油等）、糧食加工可使用柴油等，但也可以使用電能達到同樣的目的；反之，某些用電的用戶有可能轉換為使用別的能源形式。這些用能形式的轉換與電力市場的服務和開拓、用電的水平有著直接關系，所以我們要積極開展電力需求側管理和服務，開拓電力市場，提高電能在整個能源消費市場中的份額。

根據終端用能的特點，通常可將終端用戶分為幾個行業對能源需求進行全面預測，如：工業、居民、商業、交通運輸業、農業等。在進行分行業終端需求預測時，除了研究這些行業的宏觀經濟綜合指標外，還需將這些行業分為若干個子行業進行詳細研究終端用能情況，如：工業可分為冶金、化工、紡織等子行業，居民可分為電器、炊飲、取暖、照明等終端用戶。這樣，我們將一個龐大的能源消費市場分解成若干個終端用戶進行詳細分析研究，就可以較容易地掌握其中能源消耗變化的規律和用電負荷特性的變化，對電力市場和電力需求作出較客觀的分析和預測。

在深入研究宏觀經濟和電力市場的基礎上，對電力需求預測要重點分析以下內容：（1）用電結構、負荷特性的變化；（2）終端用戶用能形式的可轉換性、能源價格（包括電價）、電力市場開拓等對負荷水平的影響；（3）需求側管理對電力需求的影響，其中包括減少電力傳輸損耗、提高設備效率、采用節能高效設備、改進產品加工工藝、提高設備運行管理水平、鼓勵用戶更合理有效地用電；（4）科技進步、信息化對電力需求的影響等。

（四）對各種有效資源進行綜合評價認真分析目前和未來的能源資源結構狀況，用最經濟的資源供應方案滿足電力需求，實現最大范圍的資源優化配置

在電力需求預測完成后就要考慮開發能源資源來滿足規劃期內電力需求的增長。但是，開發哪種資源投資效益最好，對社會、電力企業、用戶都有利，對環境有利等選擇就擺在了規劃者的面前。傳統的電力規劃是注重供應方資源而忽視了需求方資源，IRP是把供應方資源和需求方資源作為一個整體進行資源規劃，換句話說，就是把終端節能節電等行為作為一種資源納入電力規劃，將需求側資源與供應方資源置于同等地位參與優選，達到合理配置資源的目的。

在進行能源資源分析時，首先要對現有和未來的能源資源進行認真分析，分析內容有：現有和未來各類發電和輸變電容量、規模、比例、效率、設備利用情況等，各種終端用戶節能節電情況和潛力；現有能源資源的結構與電力負荷結構的關系，以及現有能源資源和電源結構存在的問題和相應的調整計劃；未來滿足電力負荷需要的能源資源供應狀況和代價，以及需求側管理的效益和代價；重視和鼓勵可再生能源的利用和發展。通過對供應方和需求方資源的綜合分析，分析者要產生一系列資源組合方案，包括各種發電資源、從區外進口電力、DSM等，組合方案是用來比較各種可選擇的能源資源，篩選后的每種組合方案都要滿足負荷增長的需求（電力和電量）、可靠性準則及備用容量。一般步驟如下：（1）產生一系列資源組合方案來滿足負荷增長的需求。（2）衡量組合方案的有關性能指標，如：可靠性指標、備用容量，成本費用，大氣排放等。（3）調整方案的組合，以便得到所期望的性能指標。（4）對不確定性因素進行測試，進行靈敏度分析。通過對供應方和需求方資源的綜合優選，提出滿足各種電力需求水平的有效的備選規劃方案。（5）規劃方案的成本費用、發電量、裝機順序等結果提供給多因素權衡評價分析。

（五）電力發展規劃要堅持可持續發展戰略

能源發展既會對社會產生有利的影響，也會對自然環境產生不利的方面。因此，在獲得資源開發備選方案后，就需要考慮各備選方案對環境和社會經濟協調發展。多因素權衡評價（MATA）是根據政府對國家發展政策和戰略目標，從資源開發的技術經濟、環境和社會經濟三方面對各種備選發展方案進行綜合權衡分析比較，從而得到在一定的權重（包括子權重）系數下各備選方案相對的綜合指標。在技術經濟方面，重點研究能源開發的成本費用、財務、運行等有關指標。具體目標考慮如下：投資成本、運行成本、總的投資及運行成本（現值）、運行約束（如水電棄水）、財務及電價影響、資源多樣化。環境分析是把能源發展方案的環境影響加到能源開發方案的評估中。在環境影響方面，一般主要考慮如下目標：不可再生能源、土地資源的使用、水資源的使用、生物多樣性、大氣排放、液體排放、固體廢料、環境容量。社會經濟影響分析主要基于兩個原則：一是能源開發方案中廠址的社會影響；二是能源開發方案有可能造成對整個社會經濟“效益成本”的影響。一般采用以下目標來衡量社會經濟的影響：家庭收入、農業投資、商業投資、消費支出、健康狀況。通過對技術經濟、環境、社會等因素的權衡分析，并且對不確定因素和風險（如負荷變化、燃料成本、貼現率等）進行敏感性分析，確定在不同目標下電力發展規劃各備選方案的優劣次序。對結果進行分析評價，提出電力開發方案的政策建議。

小結

在市場經濟下進行電力發展規劃，與計劃經濟體制下的思路和方法是不同的。所以對戰略規劃者來說，應拓寬規劃的思路，進行規劃設計思想觀念的變革，在電力市場研究分析的基礎上，綜合考慮資源開發利用、人類生存環境、社會經濟方面的協調發展。系統工程就是用科學的方法規劃和組織人力、物力、財力，通過最優途徑的選擇，使我們的工作在一定期限內收到最合理、最經濟、最有效的效果。受系統工程方法論的啟發，電力規劃工作要以整體最佳效益為目標，分析社會和經濟發展趨勢，在對電力市場研究的基礎上進行需求側預測，考慮終端能源形式的轉換性；加強需求側管理和節能降耗研究的力度、提高能源利用效率和企業的經濟效益；認真研究資源分布及其結構，對各種供應方和需求方的有效資源進行分析，實現最大范圍的資源優化配置。考慮燃料價格對發電成本的影響，對各種不確定因素和風險進行敏感性分析，以經濟有效的資源配置滿足電力需求；同時，為了減少污染、保護環境，政府部門要制定相應的法規和鼓勵政策，如：排污法規，鼓勵電力企業利用和發展可再生能源，鼓勵電力企業實施需求側管理計劃，鼓勵用戶參與節能節電計劃和使用高效設備等。由此可見，在市場經濟條件下采用IRP方法進行電力發展規劃是十分必要的，特別是在我國能源資源分布極不平衡的情況下，電力部門加強電力發展規劃工作、實現最大范圍的資源優化配置顯得更為重要，從而使我國能源和電力工業能夠健康地、可持續地發展。

（責任編輯：陳喜輝）