引言

構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)是加快推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的重要理念，全球能源互聯(lián)網(wǎng)倡導(dǎo)通過電力互聯(lián)互通促進(jìn)全球綠色低碳發(fā)展，為人類能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供保障。本文在充分借鑒已發(fā)布指數(shù)中能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的量化指標(biāo)基礎(chǔ)上，引入電力互聯(lián)評(píng)估相關(guān)指標(biāo)，分別從電力互聯(lián)、綠色低碳、能源經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展三個(gè)維度系統(tǒng)性設(shè)計(jì)提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)。針對(duì)評(píng)估國(guó)家數(shù)量眾多、原始數(shù)據(jù)離散大情況下傳統(tǒng)極差法在數(shù)據(jù)處理方面的不足，本文進(jìn)行了改進(jìn)和校驗(yàn)。最后系統(tǒng)分析了全球綠色低碳發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及電力互聯(lián)的客觀規(guī)律和特點(diǎn)。

1. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)框架設(shè)計(jì)及內(nèi)涵

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)(Global Energy Interconnection Development Index, GEIDI)是以全球能源互聯(lián)網(wǎng)理論為基礎(chǔ)，全面反映國(guó)家和區(qū)域的電力系統(tǒng)、能源體系及經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展程度的綜合指數(shù)，用于刻畫和分析世界能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和成效。全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)由電力互聯(lián)、綠色低碳和能源經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展三個(gè)專項(xiàng)指數(shù)(18個(gè)量化指標(biāo))構(gòu)成，體現(xiàn)了全球能源互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)世界能源轉(zhuǎn)型的核心要義和戰(zhàn)略價(jià)值。

?圖1全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)框架圖

2.計(jì)算方法

2.1指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法

本研究采用對(duì)數(shù)極差法、區(qū)間隸屬度方法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)分值介于 0～100 之間。對(duì)于正向指標(biāo)對(duì)數(shù)極差法標(biāo)準(zhǔn)化公式設(shè)計(jì)如下：

2.2指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法分析

在評(píng)價(jià)體系數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，傳統(tǒng)極差法常被用于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。圖2給出了人均用電量指標(biāo)的傳統(tǒng)極差法與對(duì)數(shù)極差法數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果對(duì)比。從圖中可以看出各國(guó)人均用電量數(shù)據(jù)離散較大，最大值遠(yuǎn)偏離平均值，傳統(tǒng)極差法計(jì)算結(jié)果表明排在第一位的人均用電量(冰島：55054kWh/人)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值為100，而排在第二位的人均用電量(挪威：23403kWh/人)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值僅為42.5，其余多數(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值均在20分以下，造成數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值過度集中在較低值附近，無明顯區(qū)分度，容易造成評(píng)估失真。為此，本研究提出采用對(duì)數(shù)極差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從圖2計(jì)算結(jié)果可以看出，相比傳統(tǒng)極差法，對(duì)數(shù)極差法得到的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值分布更加均勻，數(shù)據(jù)區(qū)分度更加明顯。

?圖2 傳統(tǒng)極差法與對(duì)數(shù)極差法標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比

2.3指數(shù)評(píng)價(jià)計(jì)算

根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法分別對(duì)全球統(tǒng)計(jì)國(guó)家的18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，形成指標(biāo)矩陣。通過層次分析法，根據(jù)每個(gè)專項(xiàng)指數(shù)下評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)專項(xiàng)指數(shù)影響程度，設(shè)置影響權(quán)重值，形成專項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重矩陣，分別計(jì)算圖1中三個(gè)專項(xiàng)指數(shù)，即電力互聯(lián)指數(shù)、綠色低碳指數(shù)、能源經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)指數(shù)。最后根據(jù)每個(gè)專項(xiàng)指數(shù)對(duì)綜合指數(shù)的影響程度，形成專項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重矩陣，計(jì)算全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)。評(píng)價(jià)體系構(gòu)建、指標(biāo)數(shù)據(jù)處理、權(quán)重矩陣和指數(shù)排名計(jì)算流程見下圖3所示。專項(xiàng)指數(shù)及全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)計(jì)算公式分別如下：

式中：是標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)矩陣;是評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重矩陣;是專項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重矩陣。

?圖3全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)計(jì)算流程圖

3.計(jì)算結(jié)果

3.1全球各國(guó)排名及分析

考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性以及滾動(dòng)更新研究需要，本文研究范圍選取IEA能源統(tǒng)計(jì)的140個(gè)國(guó)家進(jìn)行分析。全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)分值及排名見下圖4。其中排在前10名的國(guó)家分別是挪威、瑞典、芬蘭、奧地利、瑞士、加拿大、丹麥、法國(guó)、盧森堡、冰島，除加拿大外全部為歐洲國(guó)家。西亞和撒哈拉以南非洲國(guó)家排名相對(duì)靠后，主要是由于西亞各國(guó)化石能源資源豐富，消費(fèi)占比較高，綠色低碳發(fā)展滯后;撒哈拉以南非洲國(guó)家電力基礎(chǔ)設(shè)施落后，電力普及程度低，互聯(lián)發(fā)展落后。全球統(tǒng)計(jì)的140個(gè)國(guó)家的GEIDI全球分布圖見圖5。

?圖4全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)全球排名

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?圖5全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)分布圖

3.2 專項(xiàng)指數(shù)區(qū)域特征分析

圖6為電力互聯(lián)專項(xiàng)指數(shù)前40位國(guó)家排名。歐洲國(guó)家數(shù)量占比達(dá) 77%，該區(qū)域通電率高、電網(wǎng)發(fā)展較為成熟，跨國(guó)電力交易規(guī)模大。西亞和北非部分國(guó)家電網(wǎng)基礎(chǔ)較好，東亞在特高壓技術(shù)和骨干網(wǎng)架發(fā)展方面處于世界領(lǐng)先水平，排名相對(duì)靠前。

?圖6電力互聯(lián)專項(xiàng)指數(shù)前40位國(guó)家排名

3.3專項(xiàng)指數(shù)區(qū)域特征分析

圖7為全球統(tǒng)計(jì)140個(gè)國(guó)家的能源綠色低碳轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的散點(diǎn)分布圖。從圖中可以看出，全球綠色低碳指數(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)呈現(xiàn)“W”型分布。“W”型左支對(duì)應(yīng)國(guó)家(如埃塞俄比亞)屬于低水平的清潔低碳發(fā)展國(guó)家，其能源現(xiàn)代化和保障能力低。“W”型底部對(duì)應(yīng)國(guó)家(如中國(guó))屬于轉(zhuǎn)型階段國(guó)家，已形成了化石能源依賴型經(jīng)濟(jì)體系，處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型陣痛期和機(jī)遇期。“W”型右支對(duì)應(yīng)國(guó)家(如北歐國(guó)家)屬于領(lǐng)先階段國(guó)家，能源結(jié)構(gòu)清潔化程度高，形成清潔主導(dǎo)的現(xiàn)代化能源體系。撒哈拉以南非洲國(guó)家當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，人均能源消費(fèi)水平遠(yuǎn)低于世界平均水平，為滿足未來經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的能源需求，撒哈拉以南非洲應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)本地清潔能源，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消費(fèi)的跨越式發(fā)展，即從“W”左支直接向右支過渡發(fā)展。西亞國(guó)家化石能源豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過渡依賴化石能源，導(dǎo)致綠色低碳發(fā)展程度很低，遠(yuǎn)期受氣候變化政策、環(huán)境污染等因素制約，西亞能源開發(fā)應(yīng)大力實(shí)施“清潔替代”，以太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源替代化石能源;在能源消費(fèi)側(cè)實(shí)施“電能替代”，以電能替代煤炭、石油、天然氣，實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳永續(xù)供應(yīng)下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

?圖7綠色低碳指數(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段關(guān)系

3.4區(qū)域GEIDI分析

圖8為撒哈拉以南非洲各國(guó)GEIDI分布圖。該區(qū)域覆蓋國(guó)家數(shù)量眾多，多數(shù)屬于全球最不發(fā)達(dá)國(guó)家，能源生產(chǎn)消費(fèi)總量較少，很多地區(qū)尚未通電，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展向好，預(yù)期未來能源電力需求較大，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指數(shù)在十大區(qū)域中排于末位。該區(qū)域能源電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，電力互聯(lián)指數(shù)區(qū)域排名第十，明顯低于全球平均水平。區(qū)域內(nèi)電能在終端能源消費(fèi)占比不高，全球一半以上無電人口分布于此，區(qū)域年人均用電量為530kWh，僅有南非的人均用電量高于全球平均水平;電網(wǎng)互聯(lián)水平較低，各區(qū)域間電力交易較少。該區(qū)域大量低水平使用生物質(zhì)能源，綠色低碳指數(shù)區(qū)域排名第六，略高于全球平均水平。區(qū)域內(nèi)太陽能、水能等清潔能源資源豐富，但缺少資金技術(shù)，清潔能源開發(fā)利用程度較低，非化石能源發(fā)電裝機(jī)很少，未來清潔能源大規(guī)模發(fā)展利用潛力巨大。該區(qū)域能源保障能力差，能源經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)指數(shù)區(qū)域排名第十，明顯低于全球平均水平。區(qū)域內(nèi)商品能源消費(fèi)占比低，尚未建立起能源保障體系，人均GDP較低，多數(shù)不足2000美元，且貧富差距較大，能源和經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境協(xié)調(diào)性較差。

?圖8撒哈拉以南非洲各國(guó)GEIDI分布圖

4.結(jié)論

本文為刻畫和分析世界能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程和成效設(shè)計(jì)提出了一套完整的綜合評(píng)估體系。研究表明歐洲在電力互聯(lián)、綠色低碳及能源經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展方面均走在世界前列。設(shè)計(jì)采用對(duì)數(shù)極差法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，在評(píng)估國(guó)家數(shù)量眾多、原始數(shù)據(jù)離散大情況下方法適應(yīng)性更強(qiáng)，評(píng)估結(jié)果更可靠。全球綠色低碳與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈“W”型分布，表明擺脫對(duì)化石能源的依賴、實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳永續(xù)供應(yīng)下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是全球可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。綠色低碳專項(xiàng)指數(shù)與電力互聯(lián)互通專項(xiàng)指數(shù)呈正相關(guān)性，加快實(shí)現(xiàn)電力普及，推動(dòng)本國(guó)、跨國(guó)、跨洲電網(wǎng)互聯(lián)互通是實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的必由之路。