電力需求在多大程度上是可預測的?

能源雜志 綜合 2019-06-05 11:11:22
     

手机怎么玩快速时时彩 www.vwsok.com 對于未來,我們需要保持足夠的謙卑——我們幾乎一無所知。在政策與規劃層面,更顯性地考慮不確定性以及如何“穩健”地應對,應該代替所謂的“準確把握需求”。


在過去的電力規劃以及政府文件中,“準確把握電力需求”的提法不一而足,比如2012年《迎峰度夏》通知,2016年發改運行[2016]413號文件,發改運行〔2018〕855號文件都提及,要準確把握電力需求形勢。這種提法存在何種程度上的意義?辦得到嗎?本期專欄我們將特別討論這個問題。


經濟能源系統是開放的巨系統,不同于邊界明確的物理實驗室系統


通常來講,一個系統要變得可預測,是具有苛刻條件的:系統是可觀測的,可以收集足夠多與準確的數據;系統的結構是不隨時間而改變的;不存在不可預知的突發事件(比如石油?;?、美國911)或者技術變化。


能源與經濟系統隨時都在發生結構性變化與技術變化,以及黑天鵝事件。這些都將明顯改變過去的軌跡。因此,無論是能源系統還是經濟系統,不具有可預測性,而具有可塑造性,是受到人的行為等因素影響的。這一點在長期尤其是這樣。


一個系統的結構變化可能是很緩慢的,但是長期的積累就會變得很顯著。比如過去,可能的經濟增長與煤炭的消費幾乎是線性關系,但是對那些已經處于油氣時代的國家,這一點顯然不適用。


過去的預測記錄——運氣不佳


因此,預測是否準確,不是一個方法論好壞、是否運用得當、參數是否選取合理(這個只有事后才知道)就可以充分決定的問題。它在更大的程度上取決于現實中的慣性能夠在多大程度上維持,那些忽略的關鍵因素以及邊界外的因素是否保持基本的穩定,以及預測者的運氣如何——不要遇到黑天鵝事件。


從過去的實踐來看,大部分人的運氣是不佳的。以官方發布的電力五年規劃為例,孫壽廣等人曾做過一個很好的回顧。他們的統計匯總顯示,對于我國這樣一個大國,體量很大,年度電力需求增長,其本來就在一個比較窄的可能區間上(起碼過去不可能高于20%,也不可能低于-5%),其預測偏差都少則0.3個百分點,多則6個百分點。請注意:是百分點,而不是百分比。如果按百分比算誤差,6個百分點的誤差接近100%。


中國電力企業聯合會在近些年均會發布過去一年的電力回顧以及新一年的電力展望。卓爾德中心對這些展望以及實際的電力增長進行了比較。結果如下??梢鑰闖?,僅僅是1年的提前量,其預期與實際的差別也可以用“巨大”來形容。



國際機構的運氣也不行——概莫能外


當然,這不是我國能源工作者的問題,而是世界各國各機構普遍存在的現象。如圖1所示,國際能源署在10年周期以上的光伏預測結果偏差過大引來NGO組織的苛責。



曾幾何時,以上的機構,還是政府間氣候變化組織(IPCC)發布關于未來的情景分析,均被部分機構解讀為“預測”。這些機構也比較享受這種感覺,甚至有所謂代表“權威預測”的想象與幻覺。


不過,現在,隨著時間的推移,這種工作做得多了,與現實的發展大相徑庭之后,這些機構都紛紛澄清自己的工作完全不是“預測”,而是基于給定的技術進步與政策影響下的后果檢驗,這的確已經回歸了這些工作的本意。


這些澄清,國際能源署在2017年的《世界能源展望》第二章專門用了一個章節說明自己的三種情景為何不是預測練習;IEA 解讀自己的結果,通??肪褪恰罷縹頤親蓯侵賦齙?,我們的結果不是預測(Fore)”。


IPCC從1990年開始發表綜合評估報告AR1,到現在已經發布的AR5,也可以清晰地看出對這種對未來的“展望”的解讀的變化。


當然,最近在能源預測屆出現了一個億萬富翁,就是Bloomberg的老總。他經常津津樂道其新能源財經業務對可再生能源發展的把握,比如:“為什么彭博社的新能源金融團隊比大多數人做得更好?”筆者的答案很簡單——因為他干的時間還不長,運氣迄今還不錯。


“我很熟悉這樣一條線,即這些不是預測,而是場景,僅用于顯示在某些輸入假設下發生的情況。我拒絕它……如果這不是目的,為什么要出版它呢?”筆者的回應是:情景類似地圖,是用來指明短期技術與政策的長期影響,以及長期目標的短期含義的。


對于此,我們還是留待時間給他更多檢驗的機會。


用一句話來概括,對于未來,我們需要保持足夠的謙卑——我們幾乎一無所知。在政策與規劃層面,更顯性地考慮不確定性以及如何“穩健”的應對,應該代替所謂的“準確把握需求”。


不是不需要預測,而是基于預測的有限性角色做額外安排


事實上,電力系統隨時都在做預測,各種時間尺度與地理范疇上的。即使預測不準確,其仍舊是有意義的,比如風功率的預測。


這一結果跟天氣氣象情況具有緊密的聯系,越靠近實時的預測,越有望延續系統慣性的維持,從而在統計意義上更加準確,從而服務于系統的整體平衡,以及調度準確相應的備用,來應對絕大部分可能(比如95%)下的預測偏差問題。


也就是說,對于風電的功率,如果不預測,那么需要準備的備用就基本是整個風電的波動全部;如果預測了,大部分的波動通過提前計劃(scheduling)得以消化,需要安排備用的部分只是那部分“預測偏差”(fore error)。


我國的調度部門目前風光預測是否有用,是否根據預測安排開機組合計劃,而不是其他粗糙穩健的規則,由于調度運行數據不公開,不得而知。但是,無疑,在可再生能源越來越多的今天,做細提前計劃已經是一個必須的工作。



這是預測的意義所在。但是,我國過去關于電力預測的討論,特別是長時間尺度預測的討論,完全不是這種范式。其基本的特點在于:


不承認或者忽視未來需求存在的固有不確定性。不同人的預測,完全不固定前提與假設的互相比較其結果。這意味著假設默認未來已經確定了,只是不同人的修為不同或者修為不夠,“參不透”。


這明顯是一種類似宗教性質的未來認識論。討論到最后居然就沒有不確定性了。把一個復雜不確定的問題,以及如何在不確定的環境下作決策,高度簡化成了幾個百分點與幾個比例。


高度簡化的方法論,完全不考慮價格的角色與消費者的響應變化。2025年電力平均價格是3毛還是5毛,代表著截然不同的社會電力總需求,與不同能源間替代的程度。這無疑是個重要因素。


還有用發達國家類比。發達國家一方面也在一個很大的區間上;另一方面,現在的我國相當于歐盟日本的哪個階段,雖然我們可以說出一種設定明顯(比如按照日本工業化前的)比另外一種不合理(日本70/80年代)。但是總體而言,合理不合理很大程度上是個很主觀的事情。


基于不同方法論“綜合”“平均”得出電力需求預測。應該講,這種方法論在理工領域存在廣泛的應用,具有統計上的道理——各個方法會或正或負的趨近“真值”,從而平均在統計意義上將降低誤差。


但是,開放的能源系統,比如未來5年的電力需求,卻是一個完全不存在“真值”的問題,其具體水平還取決于這5年內的發展,以及到時候的氣溫。這種方法的采用,完全是方法論誤用。


經濟能源系統的模型與方法,給予不同的參數,永遠可以得出任何結果。與之前類似,這些不同參數是否有道理,以及在多大程度上有道理,很大程度上屬于操刀者的“主觀判斷”。


進行確定性規劃之后,排斥其他可能性。這一現象典型的體現在前幾年對我國的煤炭消費是否達峰的熱烈討論。先“認定煤炭要達峰”,然后設定“達峰的目標與規劃”,如果現實發展不符合這種目標或者規劃,就用各種行政手段去趨近目標,比如關停眾多仍未到壽命期的煤炭利用基礎設施。類似“理論不符合現實的時候,去修改現實”。


這涉及到我們如何理解規劃的作用,我們將在今后詳細討論,但是必須指出的是:這種范式構成對市場的統一與開放性質的嚴重干擾。


大數據與人工智能時代:情況會有變化嗎?


過去的科學往往是這樣的:運用某個方法進行度量(measure or detect),然后試圖對其進行從原因到結果的解釋(explain or attribute)。不僅需要理解什么發生了,也需要理解為什么會發生。


大數據時代這似乎在改變。戰勝國際象棋大師的深藍,與戰勝圍棋大師的AlphaGo,起碼筆者是無法理解其為何能夠獲勝了。但是它們的確是深度學習與人工智能的產物。從原因到結果的鏈條不再那么直接,機器的算法完全成為了黑箱。


這可以用來做電力預測嗎?當然可以,尤其是短期。但是,大數據也是會犯錯誤的,也是會有誤差的。是不是類似醫療與自動駕駛方面的案例,會比人的誤差更小還不得而知。因此,技術的發展并不會改變我們上面討論問題的基本結論。


十四五規劃抉擇:將“準確把握電力需求”列入禁用詞表


基于以上的討論,我們可以看出,電力系統這個系統不具有可預測性,短期需要市場的特別安排以應對這種不確定性,而長期系統具有可塑造性。


預測往往是不準確的,特別是對于長期,所謂預測更確切的說法是基于各種前提的“情景分析”。這個長期有多長,取決于我們分析問題的類型與尺度?;諢鸕?-3年的建設期,風電1-2年的建設期,光伏6個月-1年的建設期,房地產1-3年建設期,主要工業設施2-10年建設期,電力需求的增長5年規劃問題已經是個中長期問題。


我們并不需要從現在就對更長期的電力需求未雨綢繆,這一點跟長期的能源環境目標(比如氣候目標)存在迥異的區別。


將“準確把握電力需求”列入禁用詞表,對于一個有用的能源電力十四五規劃,是非常具有意義的。


當然,從操作環節,我們仍舊需要設定或者模擬十四五的電力需求,作為一個整體行業發展模擬的一部分,甚至是起點(這是過去的范式)。


但是,這一工作的開展與討論,必須基于透明與明確方法論框架與參數設定的實證分析與比較,進行一個設計與設定,而不是一個關于各路專家主觀判斷的“大匯總”。


(編輯:張艷  審校:寇建仁)
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