基于因子分析的沿海可再生能源開發(fā)結構優(yōu)化模型

周 鵬 飛，　耿 　 琎

( 大連理工大學 建設工程學部, 遼寧 大連　116024 )

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基于因子分析的沿海可再生能源開發(fā)結構優(yōu)化模型

周 鵬 飛*，耿 琎

( 大連理工大學 建設工程學部, 遼寧 大連116024 )

針對沿?？稍偕茉刺攸c與開發(fā)技術和安全要求，系統(tǒng)地分析并選取開發(fā)結構優(yōu)良性指標，在此基礎上應用因子分析法從相關性指標中提取綜合因子，包括經(jīng)濟因子、技術因子、環(huán)境因子和安全因子，作為能源開發(fā)結構優(yōu)化的綜合性能度量．以經(jīng)濟成本、碳排放量、能源開發(fā)比例組合效用最大為目標函數(shù)，從能源、經(jīng)濟、技術、環(huán)境和安全五方面構建約束，提出了沿?？稍偕茉撮_發(fā)結構優(yōu)化多目標規(guī)劃模型．以大連為例，得到該地區(qū)目標年的最優(yōu)能源開發(fā)結構．研究成果可為可再生能源開發(fā)結構規(guī)劃與政策制定提供參考．

沿?？稍偕茉?；結構優(yōu)化；因子分析；多目標規(guī)劃

0　引　言

我國沿海地區(qū)能源需求量大、傳統(tǒng)能源稀缺、環(huán)境承載力弱，但這些地區(qū)具有豐富的可再生能源，合理開發(fā)利用這些能源不僅能優(yōu)化能源結構，還能減輕環(huán)境壓力．

目前各國學者對能源開發(fā)結構評價與優(yōu)化問題開展了多方面研究．針對一次常規(guī)能源李霞[1]建立了針對一次常規(guī)能源與水資源的評價體系，并運用因子分析法和數(shù)據(jù)包絡分析法對我國30個省區(qū)能源利用效率進行了綜合評價．范德成等[2]針對我國一次常規(guī)能源的發(fā)展問題，基于能源經(jīng)濟學理論提出了社會經(jīng)濟效益、能源規(guī)劃效益和環(huán)境效益維度的評價指標體系，并用層次分析法和粗糙集理論對一次常規(guī)能源結構進行了評價．周勝等[3]結合我國一次常規(guī)能源的開發(fā)利用實際情況，考慮市場、經(jīng)濟、技術、社會等方面，討論建立了能源綜合評價體系．Mar等[4]基于能源與經(jīng)濟的關系建立模型，應用控制論思想分析了一次常規(guī)能源結構的變化．Symons等[5]以碳稅和消費者需求為輸入條件，得出不同情境下的二氧化碳排放，進一步得到不同的能源消費組合．Gabriel等[6]利用高斯-賽德爾法求解美國能源部NEMS模型，較精確地得出美國的一次常規(guī)能源結構．Tol[7]建立了用于預測二氧化碳排放量的宏觀模型，討論了IPCC各種情況下美國的碳排放以及相應的能源結構．諶紫娟[8]分析了江西省一次常規(guī)能源結構現(xiàn)狀，利用回歸模型預測了江西省能源結構比例．Zhang等[9]提出了綜合影響因子的概念，并建立了基于核函數(shù)的發(fā)電能源結構優(yōu)化模型．針對可再生能源，Lee等[10]通過數(shù)據(jù)分析，提出調(diào)整能源結構應該改變能源開發(fā)利用形式．文獻[11]從定量角度考慮了能源、環(huán)境與經(jīng)濟的關系以及產(chǎn)業(yè)化前景，構建了韓國未來10年能源科技路線圖．江澤民[12]分析了世界能源基本狀況和發(fā)展趨勢，指出能源消費體系應該具有利用效率高、技術水平先進、污染排放低、生態(tài)環(huán)境影響小、供給穩(wěn)定安全等特點．李京京等[13]針對可再生能源資源特性，建立了考慮儲量、開采量和生產(chǎn)率的評價指標體系，并以秸稈資源再利用為例進行了綜合評價研究．孟潔等[14]針對海洋能開發(fā)利用對海洋環(huán)境影響問題構建了評價指標體系，包括工程和沉積物對水質、水生物的影響等方面．Fan等[15]以優(yōu)化碳排放為首要目標建立了能源結構優(yōu)化模型，提出大力開發(fā)可再生能源以提高能源結構的環(huán)境友好性．李虹等[16]針對我國可再生能源進行了綜合評價和結構優(yōu)化研究，得到了在成本、技術、資源和碳排放約束下，能源結構的最優(yōu)開發(fā)比例，該研究沒有考慮能源構成互補關系和安全因素．陳棟[17]建立了以綜合評價為基礎的海洋可再生能源結構優(yōu)化模型，得到了綜合評價分值最大情況下的海洋可再生能源開發(fā)配比．

現(xiàn)有研究大多針對能源結構分析與預測，且主要針對一次常規(guī)能源形式．沿海可再生能源與一次常規(guī)能源相比在資源稟賦、技術條件和安全要求等方面不同，對沿?？稍偕茉撮_發(fā)評估與結構優(yōu)化時須有針對性地考慮這些要求和條件．本文針對沿海可再生能源特點，選取有針對性的評價指標，并應用因子分析法提取出經(jīng)濟、技術、環(huán)境和安全四個綜合因子，以此為基礎構建多目標規(guī)劃模型，以實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境、能源最佳目標的逼近；并以大連為例進行研究．

1　能源結構影響指標選取與分析

1.1影響因素分析與指標選取

本文遵循兼顧全局、突出重點、便于求解、直觀反映現(xiàn)實、考慮主觀判斷的原則，在3E理念與傳統(tǒng)能源結構優(yōu)化指標[1-3,11,13]分析的基礎上，考慮沿海可再生能源結構評價優(yōu)選的特點，分別從經(jīng)濟、能源、環(huán)境、技術和安全5個方面構建沿?？稍偕茉唇Y構評價優(yōu)化指標體系，拓展了持續(xù)供給指數(shù)、研究機構個數(shù)、穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)等指標．具體解釋如下：

能源方面．(1)開發(fā)量：某種能源的年開發(fā)利用量，反映能源開發(fā)情況，開發(fā)量應滿足能源需求．(2)可開發(fā)量：資源與技術等條件下，某種能源的年最大可開發(fā)利用量，反映能源形式的可開發(fā)空間并從側面反映可再生能源開發(fā)技術成熟度．(3)持續(xù)供給指數(shù)：反映某種能源持續(xù)供給性能，用能源的年有效時數(shù)比計算得到．考慮沿?？稍偕茉撮_發(fā)主要供給附近沿海地區(qū)，不將與負荷中心距離作為本文主要指標．

經(jīng)濟方面．(1)開發(fā)成本：開發(fā)某種能源消耗的單位成本．可再生能源的開發(fā)利用成本普遍較高，是制約其發(fā)展的主要因素之一．通過該指標來控制可再生能源開發(fā)結構成本．(2)行業(yè)平均工資：各種能源開發(fā)利用的勞動用工核算工資．該指標可以從經(jīng)濟管理和調(diào)控角度反映與各種能源市場競爭力比較．(3)入網(wǎng)電價：發(fā)電企業(yè)接入電網(wǎng)的計量價格，是發(fā)電企業(yè)最直接的經(jīng)濟來源，反映發(fā)電企業(yè)收入以及政府對可再生能源政策鼓勵與支持．考慮裝機容量與能源開發(fā)量的相關性，不將其作為本文主要指標．

技術方面．(1)能源轉換效率：某種能源轉化為可利用形式的轉化比率，該指標選取有利于提高能源開發(fā)利用效率．(2)研究機構個數(shù)：地區(qū)內(nèi)從事可再生能源開發(fā)利用研究的機構數(shù)量，反映該地區(qū)某種可再生能源開發(fā)利用的技術發(fā)展水平．(3)能源公司個數(shù)：地區(qū)內(nèi)從事可再生能源設備制造與施工以及運營管理的公司總數(shù)，反映地區(qū)可再生能源開發(fā)利用實施能力與技術水平．技術成熟度較難量化，本文用可再生能源研究機構個數(shù)與能源公司個數(shù)作為某種可再生能源開發(fā)技術研發(fā)水平與實施水平的度量，替代技術成熟度指標．

環(huán)境方面．(1)碳排放量：可再生能源開發(fā)對環(huán)境的影響較小，選取易于量化的碳排放量作為污染氣體排放指標．(2)生態(tài)環(huán)境影響指數(shù)：沿海可再生能源開發(fā)會對附近生物及生態(tài)環(huán)境造成一定影響，用各能源造成影響的總項數(shù)衡量．(3)廢棄物排放量：能源開發(fā)利用產(chǎn)生廢物與油污等會造成附近海域污染，用建設和運營過程中開發(fā)單位能源產(chǎn)生的廢棄物量衡量．

安全方面．(1)開發(fā)危險指數(shù)：某種可再生能源開發(fā)引發(fā)的人員與事故危險水平，可近似用可再生能源開發(fā)利用的年事故率與設備設施的平均檢修周期來計算．(2)供給中斷指數(shù)：沿海可再生能源開發(fā)利用易受沿海自然災害影響，發(fā)生供給中斷與危險，選用災害頻率作為供給安全指標．(3)穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)：沿?？稍偕茉幢旧砭哂胁痪夂筒环€(wěn)定性，易對電網(wǎng)造成影響和沖擊，需考慮可再生能源開發(fā)的穩(wěn)定性能，適時控制開發(fā)，適應電網(wǎng)需求．可用各能源開發(fā)波動幅度比近似替代．

1.2能源形式主要指標分析

我國沿?？稍偕茉撮_發(fā)利用水平較低，開發(fā)成本較高．國家數(shù)據(jù)網(wǎng)2013年統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：風能的開發(fā)成本最低，約為0.533元/kW，接近火電成本，而潮汐能發(fā)電成本為2.30元/kW，大大高于火電成本．

沿?？稍偕茉崔D換效率，2011年10月華銳風電的SL6000系列風力發(fā)電機能源轉換效率為42%左右．我國潮汐能發(fā)電機組主要為單庫雙向，能源轉換效率理論值為20%．據(jù)IEA Solar Concentration Power Roadmap 2010研究，沿海光伏發(fā)電轉換效率為19%．

我國當前風能的開發(fā)利用相對成熟，但由于該能源形式的自身活躍性強，其可控性較差．潮汐能和潮流能的開發(fā)利用設備長期處于水下，從損耗和維修的角度來講，安全性較差．生物質能是可以持續(xù)供給、受自然環(huán)境影響較小的能源形式，其穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)相對較高．生物質能在能源轉化等環(huán)節(jié)存在碳排放，通常較太陽能等其他可再生能源形式碳排放量高．

2　沿海可再生能源開發(fā)結構優(yōu)化綜合因子分析

本文選取的指標間存在互補和交叉部分，為減小對優(yōu)化模型的影響，利用因子分析法從關聯(lián)重疊指標中提取綜合因子，作為能源結構優(yōu)化建模的基礎．

2.1指標采集與處理

根據(jù)指標內(nèi)涵，調(diào)研收集大連地區(qū)可再生能源開發(fā)相關文獻、報告及資料，包括《海上可再生能源開發(fā)的綜合評價與結構優(yōu)化研究》《大連市發(fā)電行業(yè)市場研究及企業(yè)深度報告》，國家數(shù)據(jù)網(wǎng)、中國能源網(wǎng)等，并結合實地調(diào)研得到大連地區(qū)2010、2014和2020年各指標值，對其進行標準化，結果如表1所示．

采用標準化方法：對于越小越好指標用公式f(x)=x/xmin，對于越大越好指標采取公式f(x)=x/xmax，其中x為指標的觀測值，xmin為該指標觀測值中的最小值，xmax為該指標觀測值中的最大值．

表1　能源結構優(yōu)化的標準化指標值

2.2綜合因子分析

利用因子分析法對指標進行分析，提取技術、經(jīng)濟、環(huán)境和安全綜合因子．數(shù)據(jù)采用大連地區(qū)標準化數(shù)據(jù)，分析工具為SPSS軟件．下面以技術綜合因子提取為例進行介紹．

首先，對技術因素變量進行檢驗，得到相關系數(shù)矩陣如表2所示．可以看出：(1)相關系數(shù)大于0.3，指標相關性滿足因子分析要求；(2)Sig顯著性檢驗值小于0.05，變量差異性顯著．KMO 和Bartlett檢驗顯示：KMO檢驗值為0.749，根據(jù)KMO度量標準判定(0.9以上表示非常適合；0.8表示適合；0.7表示一般；0.6表示不太適合；0.5以下表示極不適合)，滿足因子分析要求．

表2　相關矩陣

其次，應用因子分析法提取因子，得到因子解釋程度和碎石圖，如圖1所示．依據(jù)因子選取原則(取特征值大于1的因子作為綜合因子，小于1的舍去；碎石圖中取曲線下降迅速的因子為綜合因子，趨于平緩階段舍去)和圖表結果，選取一個綜合因子．

再次，該綜合因子是由能源轉換效率、研究機構個數(shù)和能源公司個數(shù)指標提取得到，將其命名為技術綜合因子．應用回歸法求得各指標得分系數(shù)，其中能源轉換效率為0.321，研究機構個數(shù)為0.382，能源公司個數(shù)為0.399．

最后，根據(jù)公式：

(a) 解釋程度圖

(b) 碎石圖

圖1因子解釋程度和碎石圖

Fig.1Factor interpretation degree and scree plot

采用同樣的方法可提取得到經(jīng)濟、環(huán)境、安全綜合因子指標得分，如表3所示．可以看出：(1)綜合評價分值符合大連地區(qū)沿?？稍偕茉刺攸c，3年中風能評價分值最高，反映大連風能豐富，開發(fā)成本較低，技術較成熟．大連近年潮流能開發(fā)仍處于研發(fā)階段，其評價分值低．(2)通過因子分析發(fā)現(xiàn)指標間的內(nèi)在關聯(lián)聯(lián)系(如：研究機構個數(shù)和能源轉換效率間的相互促進關系)，并從復雜關聯(lián)指標中提取具有實際含義的綜合因子指標，便于建立結構優(yōu)化模型時處理技術、經(jīng)濟、環(huán)境和安全因素．

表3　各能源形式的綜合因子指標得分

3　沿海可再生能源開發(fā)結構優(yōu)化模型

能源結構優(yōu)化需考慮經(jīng)濟、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等多方面的條件和目標，這些目標間存在重疊，甚至沖突關系，本文建立多目標組合優(yōu)化目標函數(shù)，利用最佳狀態(tài)逼近來構建目標函數(shù)．利用經(jīng)濟、技術、環(huán)境和安全綜合因子，以及關鍵指標構建約束條件，體現(xiàn)目標與柔性約束．構建的多目標沿?？稍偕茉唇Y構優(yōu)化模型如下：

(1)目標函數(shù)

目標函數(shù)

(2)能源開發(fā)量約束

能源開發(fā)量約束表示為

(3)綜合因子約束

綜合因子約束表示為

(4)能源轉換效率約束

能源轉換效率約束表示為

式中：αi和α′i分別為目標年和基準年各能源形式的能源轉換效率指標值，ωα為能源轉換效率約束系數(shù)．目標年能源轉換效率的加權值通常要求大于基準年值，系數(shù)要求大于1，可再生能源科研與工業(yè)發(fā)展使得能源效率提高．

(5)單位能源開發(fā)成本約束

單位能源開發(fā)成本約束表示為

式中：εi和ε′i分別為目標年和基準年各能源形式開發(fā)的單位成本．ωε為能源形式開發(fā)成本約束系數(shù)，能源開發(fā)成本需控制在基準年一定比例范圍內(nèi)．

(6)碳排放量和廢棄物排放量約束

碳排放量和廢棄物排放量約束表示為

(7)穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)約束

穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)約束表示為

式中：μi和μ′i分別為目標年和基準年各能源形式的穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)，ωμ為穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)約束系數(shù)，考慮新能源開發(fā)對電網(wǎng)的沖擊，穩(wěn)定開發(fā)指數(shù)加權組合應控制在基準年一定比例范圍內(nèi)．

4　案例研究

大連地區(qū)海洋資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計，大連風速有效時數(shù)在6 500 h/a，年平均風力密度為129.6 W/m2．該地區(qū)潮差3～4 m，為規(guī)則半日潮汐，理論蘊藏潮汐能193.6×104kW．另外，大連的太陽能可以利用時間為4 000 h/a，理論可開發(fā)太陽能3.68 GW．

根據(jù)《大連地區(qū)風能資源評估及分布》《大連市建設潮汐電站可行性分析》《大連市太陽能資源評估分析》《潮流能資源調(diào)查與評估標準的研究》，以及中國能源網(wǎng)的數(shù)據(jù)，得到大連地區(qū)能源數(shù)據(jù)見表4．

(1)模型有效性分析

將大連地區(qū)基礎數(shù)據(jù)與因子分析數(shù)據(jù)代入沿海可再生能源結構優(yōu)化模型，取模型中各彈性系數(shù)為1，利用CPLEX求解得到2020年大連沿?？稍偕茉唇Y構配比，并與文獻[17]模型所得結果進行對比，結果如表5所示．

表4　能源屬性指標值

表5　大連可再生能源開發(fā)結構

從表5可以看出：①優(yōu)化后的能源結構中各種能源都得到開發(fā)，相對基準年增加了潮流能配比，雖然風能仍占主導地位，但其配比較基準年有所降低，太陽能所占比例和開發(fā)量都有提高，能源結構具有良好的可持續(xù)性，更趨合理．②對比文獻[17]，本文模型綜合考慮了經(jīng)濟、環(huán)境和配比可持續(xù)性目標，經(jīng)濟效益和碳排放量指標分別改進了10%和20%以上，潮流能得到發(fā)展，改善了能源結構的合理性；綜合因子約束反映了因素總體水平條件，能源轉換效率和碳排放量等關鍵指標約束突出了重點條件，使優(yōu)化結果更貼近實際．

(2)參數(shù)敏感性分析

本文分別以經(jīng)濟效益、環(huán)境友好、綜合效益為首要目標優(yōu)化大連2020年能源開發(fā)結構．

情景Ⅰ：以經(jīng)濟效益為首要目標．成本函數(shù)權重最大，取ωf1=1.25，ωf2=1，ωf3=1，關鍵經(jīng)濟約束中ωε=0.8，其余各約束的系數(shù)取1．

利用CPLEX求解得3個情景下2020年大連可再生能源開發(fā)結構配比與開發(fā)量，如表6所示．

可以看出：由于風能的綜合評價分值較高，在以經(jīng)濟效益(情景Ⅰ)、環(huán)境友好(情景Ⅱ)為主要目標時，在能源優(yōu)化結構中開發(fā)配比最高．太陽能的安全因子得分最高，其他因子得分也較高，其(情景Ⅰ和Ⅱ)能源結構配比也較高，情景Ⅲ的開發(fā)配比最高，說明應優(yōu)先開發(fā)太陽能．潮汐能的評價得分較低，且主要約束指標開發(fā)成本和碳排放量較高，在以經(jīng)濟效益和環(huán)境友好為目標的作用下維持在基準年水平．開發(fā)比例優(yōu)化目標有利于保持能源開發(fā)結構的均衡可持續(xù)性，避免過度開發(fā)某種能源造成能源依賴與發(fā)展失衡，情景Ⅱ和Ⅲ的潮流能開發(fā)量都有所增加，提高了能源開發(fā)結構的均衡可持續(xù)性．上述分析表明本文模型反映了決策情景要求和模型適用性，決策者可根據(jù)決策需求調(diào)整情景參數(shù)．

表6　不同情景下的可再生能源開發(fā)結構

5　結　論

(1)應用因子分析法可從復雜關聯(lián)的沿?？稍偕茉撮_發(fā)優(yōu)良性指標中提取具有實際含義的技術、經(jīng)濟、環(huán)境和安全綜合因子用于能源開發(fā)結構優(yōu)化建模．

(2)提出的多目標優(yōu)化模型可有效改進沿海可再生能源開發(fā)結構的經(jīng)濟合理性、環(huán)境友好性和可持續(xù)發(fā)展性能指標，并具有良好的適用性，可根據(jù)決策需求調(diào)整情景參數(shù)．

(3)大連地區(qū)不同決策情景下沿?？稍偕茉唇Y構優(yōu)化研究成果對可再生能源開發(fā)結構優(yōu)化深入研究和大連能源開發(fā)規(guī)劃有參考價值．

[1]李 霞. 我國省域節(jié)能減排綜合評價指標體系與實證研究[J]. 理論月刊, 2013(4):117-122.

LI Xia. China′s comprehensive evaluation index system and empirical research on energy saving and emission reduction [J]. Theory Monthly, 2013(4):117-122. (in Chinese)

[2]范德成,王韶華,張 偉,等. 低碳經(jīng)濟范式下能源結構優(yōu)化程度評價研究[J]. 運籌與管理, 2013, 22(6):168-176.

FAN De-cheng, WANG Shao-hua, ZHANG Wei,etal. Research on optimization degree evaluation of energy structure under low-carbon economy paradigm [J]. Operations Research and Management Science, 2013, 22(6):168-176. (in Chinese)

[3]周 勝,張希良. 可再生能源綜合評價體系探討[J]. 環(huán)境保護, 2004(10):48-51.

ZHOU Sheng, ZHANG Xi-liang. Integrated renewable energy assessment approach [J]. Environmental Protection, 2004(10):48-51. (in Chinese)

[4]Mar B, Bakken O. Applying classical control theory to energy-economics modeling — A tool to explain model behavior in response to varied policy decisions and changing inputs [J]. Management Science, 1981, 27(1):81-92.

[5]Symons E, Proops J, Gay P. Carbon taxes, consumer demand and carbon dioxide emissions:a simulation analysis for the UK [J]. Fiscal Studies, 1994, 15(2):19-43.

[6]Gabriel S A, Kydes A S, Whitman P. The national energy modeling system:a large-scale energy-economic equilibrium model [J]. Operations Research, 2001, 49(1):14-25.

[7]Tol R S J. Carbon dioxide emission scenarios for the USA [J]. Energy Policy, 2007, 35(11):5310-5326.

[8]諶紫娟. 江西省能源結構優(yōu)化調(diào)整研究[D]. 南昌:江西師范大學, 2012.

SHEN Zi-juan. Research on the optimization and adjustment of energy structure in Jiangxi province [D]. Nanchang:Jiangxi Normal University, 2012. (in Chinese)

[9]ZHANG Cai-qing, LU Yan-chao. Study on the generating energy structure optimization based on the hybrid intelligence algorithm and the comprehensive influence factor [J]. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems - Series B — Applications & Algorithms, 2006, 13:765-769.

[10]Lee Hoe-sung,周大地,Jung Yong-hun,等. 亞太國家溫室氣體排放清單及其緩解策略:會議報告和工作組討論紀要[R]. 北京:中國科學院地理科學與資源研究所, 1996:220-225.

Lee Hoe-sung, ZHOU Da-di, Jung Yong-hun,etal. Asia pacific countries greenhouse gas emissions inventory and mitigation strategies:report of the meeting and working group discussions summary [R]. Beijing:Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, 1996:220-225. (in Chinese)

[11]Lee Seong-kon, Mogi G, Kim Jong-woon. Energy technology roadmap for the next 10 years:the case of Korea [J]. Energy Policy, 2009, 37(2):588-596.

[12]江澤民. 對中國能源問題的思考[J]. 中國石油企業(yè), 2008, 42(4):14-16.

JIANG Ze-min. Reflections on energy issues in China [J]. China Petroleum Enterprise, 2008, 42(4):14-16. (in Chinese)

[13]李京京,任東明,莊 幸. 可再生能源資源的系統(tǒng)評價方法及實例[J]. 自然資源學報, 2001, 16(4):373-380.

LI Jing-jing, REN Dong-ming, ZHUANG Xing. Systemic evaluation method of renewable energy resources and its practical application [J]. Journal of Natural Resources, 2001, 16(4):373-380. (in Chinese)

[14]孟 潔,張 榕,孫華峰,等. 淺談海洋能開發(fā)利用環(huán)境影響評價指標體系[J]. 海洋技術, 2013, 32(3):129-132, 142.

MENG Jie, ZHANG Rong, SUN Hua-feng,etal. Discussion on the index system of environmental impact assessment for ocean energy resource utilization [J]. Ocean Technology, 2013, 32(3):129-132,142. (in Chinese)

[15]FAN De-cheng, WANG Shao-hua. Analysis on the character of CO2emissions per outputs of final energy consumption in manufacturing in China [C] // 2011 International Conference on Management Science and Engineering - 18th Annual Conference Proceedings, Vols I and II. Piscataway:IEEE, 2011:1040-1045.

[16]李 虹,董 亮,段紅霞. 中國可再生能源發(fā)展綜合評價與結構優(yōu)化研究[J]. 資源科學, 2011, 33(3):431-440.

LI Hong, DONG Liang, DUAN Hong-xia. On comprehensive evaluation and optimization of renewable energy development in China [J]. Resources Science, 2011, 33(3):431-440. (in Chinese)

[17]陳 棟. 海上可再生能源開發(fā)的綜合評價與結構優(yōu)化研究 [D]. 大連:大連理工大學, 2012.

CHEN Dong. Study on comprehensive evaluation and structure optimization of marine renewable energy development [D]. Dalian:Dalian University of Technology, 2012. (in Chinese)

[18]劉富鈾,王傳崑,趙世明,等. 海洋可再生能源電站的潛在環(huán)境影響評價和潛在社會經(jīng)濟效益分析研究報告[R]. 天津:國家海洋技術中心, 2010.

LIU Fu-you, WANG Chuan-kun, ZHAO Shi-ming,etal. Potential environmental impact assessment and potential social economic benefit analysis of marine renewable exploiture [R]. Tianjin:National Marine Technology Center, 2010. (in Chinese)

[19]馮有良. 海洋災害影響我國近海海洋資源開發(fā)的測度與管理研究[D]. 青島:中國海洋大學, 2013.

FENG You-liang. Research on measuring of marine disaster which affected coastal waters marine resources exploitation of China and disaster management [D]. Qingdao:Ocean University of China, 2013. (in Chinese)

Structural optimization model of coastal renewable energy development based on factor analysis

ZHOUPeng-fei*,GENGJin

( Faculty of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China )

Considering the characteristics of coastal renewable energy and its development technology and safety requirements, the development structure evaluation indexes are proposed and analyzed systematically. Using factor analysis method, common factors are extracted from the indexes for energy development structure optimization as follows:economy factor, technique factor, environment factor and safety factor. A coastal renewable energy development structure multi-objective programming model is suggested so as to improve the combined utility of economic costs, carbon emission and development proportion index with the constraints of five aspects:energy, economy, technology, environment and safety. A case of Dalian is studied with its optimal energy development structure in target years. The findings can provide a reference for the renewable energy planning and policy-making.

coastal renewable energy; structural optimization; factor analysis; multi-objective programming

1000-8608(2016)05-0488-08

2016-01-09；

2016-05-22．

國家海洋局海洋可再生能源專項資金資助項目(GHME2011CL01)；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助項目(DUT13JN01)；教育部留學回國人員科研啟動基金資助項目([2015]1098).

周鵬飛*(1977-)，男，博士，副教授，E-mail:pfzhou@dlut.edu.cn.

TK01

A

10.7511/dllgxb201605008