系统工程若干理论与方法在电力规划中的应用初探

摘要：电力规划是一项非常复杂的系统工程，其复杂性突出地表现在其具有规模大、不确定和不精细因素多和涉及部门与专业领域广的特点。采用系统工程的一些理论、方法和思想开展电力规划，思路清楚，事倍功芈，考虑问题全面，可以使我国的电力规划工作有章可循，可以达到降低投资风险、提高投资的经济效益和社会效益的作用。基于此，在简单介绍电力规划和系统工程有关理论之后，着重在系统工程的一些理论、方法和思想在电力规划中的应用方面，进行一些初步的探索，并就我国目前市场经济条件下的电力规划提出看法和建议。

关键词：系统工程；电力规划；应用；初探

中图分类号：F270 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2013）05-0253-03

引言

电力规划工作包括电源规划和电网规划，厂网分开后，二者之间在市场经济条件下的协调统一显得尤为重要。电力规划是一项非常复杂的系统工程，其复杂性突出地表现在其具有规模大、不确定、不精细因素多和涉及部门、专业领域广等特点。电力规划工作不仅需要大量有关社会经济发展的历史数据，还需对现状进行深入的分析，同时亦要对社会未来发展有比较全面的了解。如今以计算机作为工具，采用新技术，仍然要特别强调人在规划中的主导作用，认识到这一点是至关重要的。人在规划中的作用主要体现在：处理非技术因素和不确定因素造成的问题，以及降低数学算法的计算复杂性。在解决这些问题时，采用系统工程的一些方法论，思路清楚，考虑问题全面，减少一些不必要的工序，能够带来事倍功半的效果。

随着我国“厂网分开，竞价上网”改革的逐步推进，我国的电力工业将逐步进入商业化运营。市场经济条件下的电力规划工作是摆在我们面前的一个新的研究课题，做好这项工作意义重大。市场经济条件下的企业，应以追求企业经济效益最大化为目标，所有的决策投资都应充分考虑投资的收益率，避免盲目投资。同时，电力又是一种特殊的商品，它要求电源和电网合理分布，产供销同时平衡，安全运营要求高。在市场经济条件下进行电力规划工作，与计划经济体制下相比有很大的不同，应该说难度更大，对规划工作者提出了更高的要求。规划工作者应当加强电力市场调查研究工作，分析经济结构优化、电力体制改革、电力市场开拓等对电力需求的影响，收集各行各业发展的信息，充分研究本地区用电量和负荷的历史数据和发展趋势，做好宏观经济预测分析，对各种有效资源进行综合评价，综合考虑资源开发利用、人类生存环境、社会经济等方面协调发展，对规划方案从多方面进行综合权衡分析，达到最佳的经济效益、环境效益和社会效益，切实做到以市场需求为导向，以经济效益为中心，以资源优化配置为重点，确定各个电力企业在确保安全的前提下实现自己经济利润最大化的电力发展目标。

系统工程就是用科学的方法规划和组织人力、物力、财力，通过最优途径的选择，使我们的工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的效果。所谓科学的方法就是从整体观念出发，通盘筹划，合理安排整体中的每一个局部，以求得整体的最优规划、最优管理和最优控制，使每个局部都服从一个整体目标，做到人尽其才，物尽其用，以便发挥整体的优势，力求避免资源的损失和浪费。电力规划关系国计民生，所以规划的成败至关重要。应用系统工程的思想、理论与方法实施管理，可以使我国的电力规划工作有章可循，可以达到降低投资风险，提高投资的经济效益和社会效益的作用。

一、系统工程的方法论及其在电力规划中的应用初探

（一）系统工程理论概述

系统工程理论创立以来，已广泛应用于各种领域。由于系统工程具备着集合性、相关性、目的性、环境性、适应性等特点，系统工程理论在系统规划中的作用越来越重要。目前，系统工程理论在大系统规划应用中已经形成了一些基本原则：

1 整体性与目标优化原则。系统工程的全过程及其各个方面要服从于其整体目标。且系统的最优化观念贯穿于管理活动的始终，它是系统工程的指导思想和追求目标。

2 有序相关原则。系统工程各内部子系统之间的关系错综复杂。所以，要把管理注意力集中于系统内部各要素之间，以及各分系统之间的相互关联上，抓好系统内部的组织管理协调工作。

3 动态性与等效性原则。对不同系统工程和同一系统工程不同的管理手段，系统工程的方法论具有等效性，并在动态变化中求得系统的整体优化。

4 分解综合原则。系统工程的分解是将具有比较密切相关关系的组成部分进行分组或归纳出相对独立、层次不同的分系统，这对运用计算机进行管理是极为有利的。综合则是在分解的基础上完成新系统的筹建过程，即选择具有性能好、适用性的分系统，设计出它们的相互关系，形成具有更广泛价值的系统，提高管理效益。

同时系统工程在实际应用中也形成了一套成熟的分析方法：（1）内部条件与外部环境相结合进行综合分析：因为在实践中，环境的变化往往对考察系统的运作产生很大的影响；（2）局部与整体相结合进行综合分析：一个系统往往由许多子系统组成，应从局部和整体相结合的角度来对系统进行综合分析；（3）定性分析与定量分析相结合进行综合分析：在现实经济生活中，有些指标是可以用数量表示的，有些则不能用数量来表示，只有通过“定性一定量一定性”的反复循环过程，才能做到系统优化的目的。

（二）系统工程的方法论在电力规划中的应用初探

电力是国民经济发展的基础，电力规划的成败直接影响我国国民经济的发展步伐，如何做好厂网分开后我国市场经济条件下的电力规划，是一项复杂的系统工程。所以需要我们在应用以上系统工程的几种基本分析方法的同时，理顺一套科学的系统工程方法论在电力规划中具体应用思路，来指导我国电力规划，使之科学合理、有条不紊。

1 电力规划要有整体性思想。电力规划系统工程要从系统整体的优化出发，把由一些具体的项目规划构成的整个电力系统规划看作是一个为完成整体优化目标而由若干个项目结构要素有机结合而成的整体来处理，还要把这个整体看作是它所从属的国民经济大系统的组成部分来考察。研究适合电力系统优化发展且其服从于国民经济大系统需要最佳的规划方案。

2 电力规划应充考虑系统内部因素相互之间的关系及影响。厂网分开后，电源规划和电网规划不能相互独立，这是由电力商品的特殊性决定的。需要协调统一，以求社会经济利益最大化。在目前中国厂网分开及电力资源分布状况出发，我们建议以电网规划带动电源规划的战略，即电网公司根据市场需求情况，积极做好输电扩容规划，并为电源规划（新电厂厂址及装机容量的选择）提供参考意见。

3 电力规划应具有动态性和开放性。电力规划在规模、结构、层次、相互联系等方面高度复杂，且系统的各组成要素随时间和环境的变化而变化，系统与投资环境之间呈开放态势。因而电力规划的管理具有组织结构的复杂性，管理方式的动态性与开放性。

4 电力规划方法应用要综合化。电力规划系统工程强调综合运用各个学科和技术领域内所获得的成就和方法，使得各种方法相互配合以完成系统优化的规划目标。它对各种方法的综合应用，并不是将各种方法进行简单地堆砌叠加，而是从规划的总目标出发，将各种相关的方法协调配合、互相渗透、互相融合，进而综合运用的。

5 电力规划组织管理上的科学化、现代化。电力规划系统工程的整体化要求管理上的科学化，其应用方法综合化要求管理上的现代化，否则会出现严重的混乱状态，资金用不到刀刃上。又由于它研究的对象具有高度的复杂性与非线性，学科的综合应用日益广泛，这就使得那种单凭经验的小生产方式的经营管理不可能适应客观需要。因此，没有管理上的科学化和现代化，就难以实现整体化和应用方法的综合化，也就不能充分发挥出投资项目系统的效能。

6 电力规划要积极寻求应对模糊性与灰色性的策略。由于电力规划是面向未来的灰色系统，且电力规划技术结构复杂、涉及面广，影响投资建设的因素较多，规划的经济计算所采用数据大部分来自预测和估计。受这些主客观因素的影响，电力规划决策必然包含某些不稳定因素和风险。所以，市场经济条件下电力规划中的模糊性与灰色性对管理工作提出了挑战，需要一套科学的应对策略，使由于不确定性带来的决策的失误降到最低。

二、我国市场经济下电力规划有关思路和方法的一些建议

随着我国电力市场的逐步建立，电力供应将由市场需求来决定。因此，电力规划的战略方针必须适应新形势的要求，必须进行规划设计思想的变革，规划者要在充分研究电力市场的基础上综合考虑电力供应方案的技术经济性、需求侧管理、环境、社会经济等因素，从而使综合资源利用最优，达到最佳的经济效益、环境效益和社会效益。这样才能使我国电力工业实现可持续发展。

受系统工程方法论的启发，并结合我国目前电力工业的现状，对我国市场经济条件下电力规划有关思路和方法提出如下一些建议：

（一）采用综合资源规划的方法进行电力规划综合资源规划（IRP）方法是在规划期内开发资源来满足用户电力增长的需求，它的特征是采用若干类指标（包括技术、经济、财务、环境、社会经济等）对以下方面进行综合评价，即：发电规划、需求侧管理（DSM）、社区能源规划、电价、输电和配电等。

IRP方法与传统的规划相比：规划方案的选择基于明确的规划目标；对电力供应方案和DSM等进行统筹规划，使资源开发的选择范围更大；在规划阶段考虑环境和社会经济影响；认真对待各种不确定因素；决策者和利益相关者的参与，对各种资源开发的选择过程进行更明确的权衡分析。

IRP目标的确定要考虑与其他战略规划的目标相协调，反映各部门和利益相关者（如环境、电力企业的利益等）的价值。确定各种资源的特征及其重要信息，建立各种权衡关系。IRP的目标是选择电力供应和需求侧管理两方面综合费用电最低的发展方案向客户提供优质服务，并且有利于环境和社会，使客户总的支出费用最低。

（二）重视宏观经济预测分析能源是国民经济的一个重要组成部分，作为能源领域的电力工业发展对整个国民经济的增长又具有推动和制约作用，所以在能源资源规划时，对未来社会和经济发展趋势作出情景分析，向需求预测提供基础资料是非常必要的。

宏观经济预测的主要任务是，根据规划区域经济发展的历史和现状以及政府经济发展计划，利用市场经济理论、结合我国的实际国情，对社会发展和宏观经济数据进行分析，如：人口、国民核算体系、投入产出表、行业主要经济指标等有关数据，应用宏观经济预测模型对规划区域的社会和经济发展进行预测，揭示规划区域未来经济发展的各种可能的情景。同时也是需求预测、社会经济等分析研究的重要输入信息。

宏观经济预测包括人口预测和经济预测两部分：

1 人口预测分析可采用总量模拟和分组模拟计算方法来预测人口变化，它既包括总人口和家庭户数的增长，又包括按城乡、年龄、性别分组的人口和家庭户数的变化。宏观经济对人口的预测，是能源需求预测和社会经济进行居民用能分析的重要依据。

2 经济预测以投入产出方法为基础，从总需求和总供给两个方面对国民经济进行分析（如消费和投资、就业和收入等），分析时要结合我国的体制和政策，重点研究劳动力和劳动生产率、资本累积和资本存量、技术进步等关键因素，对国民经济各行业的产值和增加值以及就业等重要数据进行预测。预测结果包括产业或产品结构、国内GDP、国内收入和产出、各行业主要经济指标（价格、就业人数、总产出、行业GDP、投资、资本存量等）等经济参数。这些都是需求预测的重要输入数据。

（三）加强电力市场调查研究分析

电力和其他能源形式的可转化性，考虑新技术和需求侧管理对需求水平的影响，采用科学的方法对能源和电力需求进行预测。

市场是企业赖以生存和发展的空间。加强电力市场调查研究、充分挖掘潜在的用电需求、对电力市场进行跟踪分析、提高电力需求预测的准确性，是电力企业（公司）项目决策、资金投向等发展战略的基础，也是电力公司把握市场、开拓市场、实现效益最大化的基础。需求预测主要是在宏观经济和电力市场分析的基础上，对规划期内社会各个行业、各种能源终端用户的电力消耗进行预测分析，从而得出全社会的电力需求水平。在进行能源分析时，要对全社会和分行业的各种终端用能形式进行分析预测，终端能源形式包括煤炭、原油、各种油制品、天然气、液化石油气、电能、生物质能、太阳能等。在分析终端用能形式时应考虑能源价格因素影响及其能源形式之间的可转换性，例如，居民炊饮可以用气体燃料、煤炭等，也可以使用更清洁的电能，农村地区照明可用液体燃料（煤油等）、粮食加工可使用柴油等，但也可以使用电能达到同样的目的；反之，某些用电的用户有可能转换为使用别的能源形式。这些用能形式的转换与电力市场的服务和开拓、用电的水平有着直接关系，所以我们要积极开展电力需求侧管理和服务，开拓电力市场，提高电能在整个能源消费市场中的份额。

根据终端用能的特点，通常可将终端用户分为几个行业对能源需求进行全面预测，如：工业、居民、商业、交通运输业、农业等。在进行分行业终端需求预测时，除了研究这些行业的宏观经济综合指标外，还需将这些行业分为若干个子行业进行详细研究终端用能情况，如：工业可分为冶金、化工、纺织等子行业，居民可分为电器、炊饮、取暖、照明等终端用户。这样，我们将一个庞大的能源消费市场分解成若干个终端用户进行详细分析研究，就可以较容易地掌握其中能源消耗变化的规律和用电负荷特性的变化，对电力市场和电力需求作出较客观的分析和预测。

在深入研究宏观经济和电力市场的基础上，对电力需求预测要重点分析以下内容：（1）用电结构、负荷特性的变化；（2）终端用户用能形式的可转换性、能源价格（包括电价）、电力市场开拓等对负荷水平的影响；（3）需求侧管理对电力需求的影响，其中包括减少电力传输损耗、提高设备效率、采用节能高效设备、改进产品加工工艺、提高设备运行管理水平、鼓励用户更合理有效地用电；（4）科技进步、信息化对电力需求的影响等。

（四）对各种有效资源进行综合评价认真分析目前和未来的能源资源结构状况，用最经济的资源供应方案满足电力需求，实现最大范围的资源优化配置

在电力需求预测完成后就要考虑开发能源资源来满足规划期内电力需求的增长。但是，开发哪种资源投资效益最好，对社会、电力企业、用户都有利，对环境有利等选择就摆在了规划者的面前。传统的电力规划是注重供应方资源而忽视了需求方资源，IRP是把供应方资源和需求方资源作为一个整体进行资源规划，换句话说，就是把终端节能节电等行为作为一种资源纳入电力规划，将需求侧资源与供应方资源置于同等地位参与优选，达到合理配置资源的目的。

在进行能源资源分析时，首先要对现有和未来的能源资源进行认真分析，分析内容有：现有和未来各类发电和输变电容量、规模、比例、效率、设备利用情况等，各种终端用户节能节电情况和潜力；现有能源资源的结构与电力负荷结构的关系，以及现有能源资源和电源结构存在的问题和相应的调整计划；未来满足电力负荷需要的能源资源供应状况和代价，以及需求侧管理的效益和代价；重视和鼓励可再生能源的利用和发展。通过对供应方和需求方资源的综合分析，分析者要产生一系列资源组合方案，包括各种发电资源、从区外进口电力、DSM等，组合方案是用来比较各种可选择的能源资源，筛选后的每种组合方案都要满足负荷增长的需求（电力和电量）、可靠性准则及备用容量。一般步骤如下：（1）产生一系列资源组合方案来满足负荷增长的需求。（2）衡量组合方案的有关性能指标，如：可靠性指标、备用容量，成本费用，大气排放等。（3）调整方案的组合，以便得到所期望的性能指标。（4）对不确定性因素进行测试，进行灵敏度分析。通过对供应方和需求方资源的综合优选，提出满足各种电力需求水平的有效的备选规划方案。（5）规划方案的成本费用、发电量、装机顺序等结果提供给多因素权衡评价分析。

（五）电力发展规划要坚持可持续发展战略

能源发展既会对社会产生有利的影响，也会对自然环境产生不利的方面。因此，在获得资源开发备选方案后，就需要考虑各备选方案对环境和社会经济协调发展。多因素权衡评价（MATA）是根据政府对国家发展政策和战略目标，从资源开发的技术经济、环境和社会经济三方面对各种备选发展方案进行综合权衡分析比较，从而得到在一定的权重（包括子权重）系数下各备选方案相对的综合指标。在技术经济方面，重点研究能源开发的成本费用、财务、运行等有关指标。具体目标考虑如下：投资成本、运行成本、总的投资及运行成本（现值）、运行约束（如水电弃水）、财务及电价影响、资源多样化。环境分析是把能源发展方案的环境影响加到能源开发方案的评估中。在环境影响方面，一般主要考虑如下目标：不可再生能源、土地资源的使用、水资源的使用、生物多样性、大气排放、液体排放、固体废料、环境容量。社会经济影响分析主要基于两个原则：一是能源开发方案中厂址的社会影响；二是能源开发方案有可能造成对整个社会经济“效益成本”的影响。一般采用以下目标来衡量社会经济的影响：家庭收入、农业投资、商业投资、消费支出、健康状况。通过对技术经济、环境、社会等因素的权衡分析，并且对不确定因素和风险（如负荷变化、燃料成本、贴现率等）进行敏感性分析，确定在不同目标下电力发展规划各备选方案的优劣次序。对结果进行分析评价，提出电力开发方案的政策建议。

小结

在市场经济下进行电力发展规划，与计划经济体制下的思路和方法是不同的。所以对战略规划者来说，应拓宽规划的思路，进行规划设计思想观念的变革，在电力市场研究分析的基础上，综合考虑资源开发利用、人类生存环境、社会经济方面的协调发展。系统工程就是用科学的方法规划和组织人力、物力、财力，通过最优途径的选择，使我们的工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的效果。受系统工程方法论的启发，电力规划工作要以整体最佳效益为目标，分析社会和经济发展趋势，在对电力市场研究的基础上进行需求侧预测，考虑终端能源形式的转换性；加强需求侧管理和节能降耗研究的力度、提高能源利用效率和企业的经济效益；认真研究资源分布及其结构，对各种供应方和需求方的有效资源进行分析，实现最大范围的资源优化配置。考虑燃料价格对发电成本的影响，对各种不确定因素和风险进行敏感性分析，以经济有效的资源配置满足电力需求；同时，为了减少污染、保护环境，政府部门要制定相应的法规和鼓励政策，如：排污法规，鼓励电力企业利用和发展可再生能源，鼓励电力企业实施需求侧管理计划，鼓励用户参与节能节电计划和使用高效设备等。由此可见，在市场经济条件下采用IRP方法进行电力发展规划是十分必要的，特别是在我国能源资源分布极不平衡的情况下，电力部门加强电力发展规划工作、实现最大范围的资源优化配置显得更为重要，从而使我国能源和电力工业能够健康地、可持续地发展。

（责任编辑：陈喜辉）

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