运用系统工程理论与方法进行电力规划，本文主要内容关键词为：系统工程论文,理论论文,电力论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：1008-2603（2003）04-0039-04
一、引言
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、涉及部门和专业领域广的特点。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及其分析，还需对电力供需现状进行深入的调查，同时亦要对社会经济发展有比较全面的认识和准确的把握。在市场经济条件下进行电力规划与计划经济体制下的思路和方法有明显的差异。市场经济条件下的电力企业，应以追求企业经济效益最大化为目标，充分考虑投资回报，特别是电力体制改革后，随着厂网分开，电源规划和电网规划协调统一显得尤为重要。因此充分发挥市场对资源配置的基础性作用，确保电源、电网、地方经济的协调性、安全性以及水电、火电、核电和新能源结构的科学性和合理性等，对电力规划提出了新的要求，迫切需要电力规划者拓宽规划思路，进行规划设计思想观念的变革。
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。采用系统工程的一些理论、方法开展电力规划，思路清楚，事半功倍，考虑问题全面，可以使我国的电力规划工作有章可循，能够达到降低投资风险、提高投资的经济效益和社会效益的目的。
二、系统工程的基本理论与方法
1、系统工程理论概述。
系统工程理论创立以来，以其集合性、相关性、目的性、环境性、适应性的优势，已广泛应用于各种领域，特别是在系统规划中的作用越来越重要。
系统工程研究的对象是复杂的大系统。一般情况下，系统包含“硬件”单元，也包含“软件”要素，尤其是人的行为。因此，要有独特的思考问题和处理问题的方法，要用多种技术方案进行求解，这就是系统工程的方法论。系统工程方法论除一般的数学描述方法和逻辑推理方法外，还有工程技术的规范和社会科学的艺术等。描述性、逻辑性、规范性、艺术性这些特点交织在一起，构成了系统独特的思想方法、理论基础、基本程序和方法步骤。系统工程的基本特点是：研究方法强调整体性，技术应用强调综合性，管理决策强调科学性。
2、在大系统规划中系统工程理论应用的基本原则。
（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。
3、系统工程分析方法。
系统工程在实际应用中，逐步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—定量—定性”的反复循环过程，才能做到系统优化的目的。
三、系统工程理论与方法在电力规划中的应用
电力工业是国民经济的基础产业，电力规划是电力工业改革发展的重要环节，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。因此我们在应用以上系统工程的基本理论与基本分析方法的基础上，理出一套科学的电力规划系统方法就显得尤为必要。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：
1.电力规划思想必须创新。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健康、持续、稳定发展。
2.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，不仅要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使其服从于国民经济大系统需要最佳的规划方案。
3.电力规划应充分考虑系统内部各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这两个内部因素不能相互独立，这是由电力商品的特殊性决定的。它们需要协调统一，以求社会经济利益最大化。从目前中国厂网分开的现实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。
4.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。因而电力规划应顺应要求，应具有长远的眼光和开放的意识，为电力发展与电力市场开拓提供指导性意见。
5.电力规划所采用的方法综合化。电力规划系统工程应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。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。充分应用内部条件和外部环境综合分析、局部和整体相结合分析、定量分析和定性分析相结合的综合分析等方法，寻找规划问题的最优解。
（1）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。
（2）采用综合资源规划（IRP）的方法进行电力综合资源规划。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）对发电规划、需求侧管理（DSM）、社区能源规划、电价、输电和配电等方面进行综合评价。IRP方法与传统的规划相比具有以下特点：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、电力公司内部利益等）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。
（3）重视宏观经济预测分析。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，为了解未来电力需求情况和科学合理地进行电力规划提供外部环境分析资料。
（4）加强电力市场调查研究分析。加强电力市场调查研究、充分挖掘潜在的用电资源、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。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的分析研究，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。
（5）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、环境有利等选择就摆在了规划者的面前。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。
6.电力规划组织管理上应科学化、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，致使资金用不到刀刃上。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。管理科学化和现代化为规划过程服务，使规划目标明确、思路清楚、方法先进，只有这样才能提高规划的效率与效益。
7.电力发展规划要坚持可持续发展战略。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的影响等相关因素，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对社会经济的影响：移民、家庭收入、农业投资、商业投资、乡镇企业产值、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，在此基础上提出电力开发方案的政策建议。