本文是一篇电力论文，本研究借助于系统动力学等工具，分析电能替代潜力影响因素的作用机理并验证所选指标的合理性；根据所构建的PSO-ELM模型，对“十四五”期间宁夏回族自治区常规发展情景、政策强化情景、技术及政策强化情景下的电能替代潜力进行预测；
第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
近年来，随着我国经济社会的快速发展，与之相伴的经济、资源、环境间的矛盾也愈发显著。以化石能源为主的能源消费结构所带来的资源紧缺、污染严重等问题急需解决。习近平总书记在第75届联合国大会上已明确指出了我国下一阶段清洁、绿色、可持续的发展方向，即二氧化碳排放量分别在2030、2060年实现“碳达峰、碳中和。”因此，调结构、转方式、促发展的能源消费举措亟待进一步有效实施[1]。由于电能具有清洁高效、传输迅速、经济便捷等优势，并且有关统计研究表明，电能在能源消费中所占的比重如果提高百分之一，那么单位经济生产总值的能耗强度大约可下降百分之三点七[2]。鉴于此，考虑到各地区经济常态化趋势、资源结构禀赋等因素，将电能作为能源消费的主要形式已成为我国走上绿色可持续道路的必然举措。
国网公司最先提出了电能替代这种能源消费新模式，它积极倡导“以电代煤、以电代油、电从远方来、用的是清洁电”的绿色用能方案；国家发改委、国家能源局等八部委联合印发了《关于推进电能替代的指导意见》（发改能源［2016］1054号），自此为我国全面实施电能替代战略指明了方向。在政策的指引以及国家的大力支持下，以电动汽车、工农业电能替代、家庭电气化等为重点方位，推进各地区能源消费方式绿色转型已取得了显著的成效。为此，要继续推进电能替代项目的发展，首先，需要深入挖掘地区电能替代具有的发展潜力，明确地区电能替代的潜在发展空间，为当地政府及电网公司制定相关政策、开展电力规划打好基础；然后，要结合各地区特性因地制宜，更深层次的探索创新电能替代项目的推广策略，破除电能替代项目的发展瓶颈，推动“双碳”目标早日实现。
1.2国内外研究现状
1.2.1电能替代潜力的研究现状
目前国外学者对电能替代潜力的研究，鲜有针对电能替代潜力的影响指标、具体预测方法等展开探讨，而多是基于不同地区的资源特性，对其电能替代传统能源的必要性及替代空间进行分析。例如，Rudisuli M等对瑞士的电能替代发展潜力进行研究，表明电动汽车和热泵的替代率分别达到20%和75%时，将会产生13.7TWh的电能替代潜力[4]；YounasU等分析了巴基斯坦的地热资源优势，表明该地区需借助深入发掘地热电厂的发电潜力来缓解能源短缺问题[5]；Topcu I等利用蒙特卡洛模拟法和博尔达计数法研究表明，在土耳其太阳能和风能资源的电力替代潜能较大，分别位居前两位[6]；Kim K对韩国的能源替代潜力进行研究，结果表明，其输电网络中可再生电力仍具有巨大的可替代空间[7]；Collins S等利用可再生能源路线图分析了欧盟国家的电能替代潜力，并表明，到2039年，可再生电力的份额可达到50.2%[8]；Emodi N V等从技术、经济及环境潜力出发，基于LEAP模型对澳大利亚电力行业的潜力进行研究，并表示可再生电力的发展潜能最大[9]。
国内学者对电能替代潜力的研究更为细化，尤其是在电能替代潜力的预测方面取得了一些研究成果。其中，已有研究中对电能替代潜力的预测方式主要分两种，第一种是根据化石能源的消费量按照一定的替代比例系数进行折算，进而得到未来电能替代潜力的预测结果。如乐光熠等根据福建省化石能源的消费量，对其五年规划目标内在建筑、工业、交通、农业等领域的电能替代潜力进行计算[10]；唐伟综合考虑替代技术发展、经济及政策等因素，将化石能源消费量通过电热当量值计算法折算为电能消耗量，以此计算出电能替代的理论、技术、经济和环保四方面的潜力[11]。第二种是先给出电能替代量的具体定义，然后以此为依据对电能替代潜力进行量化处理。如孙毅等根据该定义方式，结合小波神经网络的智能修正模型，预测了我国未来的电能替代潜力大小[12]；WANG Yongli等提出了SSA—LSSVM模型，预测京津冀地区的电能替代潜力，为其未来的电能替代战略规划提供了依据[13]；夏怀建等考虑了GM灰色预测与神经网络优势条件，对河北省能源消费情况进行预测，并得出了其下辖各市区的电能替代潜力排名结果[14]；CAO Fang等对GM模型进行优化，并将其与蒙特卡洛相结合，在所设置的六个场景下以实例分析验证了该电能替代潜力预测模型的准确性[15]；YE Qiang、孙毅等分析了影响电能替代的主要因素，并基于PSO-SVM模型实现了对替代潜力的有效预测[16-17]。
第2章相关概念及基本理论
2.1电能替代概念界定
2.1.1电能替代潜力概念
为了对电能替代潜力进行研究，首先需要对电能替代潜力进行科学合理的界定。电能替代主要指使用清洁的电力替代传统的煤炭、石油、天然气等化石能源，通过大规模集中转化来减少污染物排放，降低能源消费对环境带来的负面影响，在提升能源利用效率、优化能源消费结构的同时，助推经济、资源、环境社会的协调发展，早日促进“碳达峰、碳中和”目标的实现。电能替代潜力是对电能替代发展空间的具体描述，一般以电能替代量来表征电能替代潜力的大小，即电能替代量越多，电能替代潜力就越大。
2.1.2电能替代量
鉴于电能替代的根本落脚点为电力消费量在能源消费量中所占比重的不断提升，因此，基于已有研究成果对电能替代量进行界定，由此作为对电能替代潜力进行分析的客观依据。
2.2灰色关联度理论
灰色关联度理论是以灰色理论为理论基本原理的量化评价方法。它用来表征系统间的不确定性，或系统因子间、因子与主行为间的不确定性关联。它通过系统中各指标已知信息得出演化规律，以表述因素间关联的强弱和大小，进而根据所选取的比较序列与设定的参考序列间关联系数大小来判断关联程度，且关联系数与关联度呈正比关系，由此得到各影响因子对系统主行为贡献测度的量化分析结果[52]。其基本思想是：选取各影响指标的基础数据序列，当所选序列与系统参考序列的几何曲线形状更接近时，其关联程度则较高，即以数学方法对其关联度进行判断。
从该方法的优势看，其主要以事物的变化趋势进行分析，不需以典型的数据分布规律作为前提，并且对数据样本的大小限制小，计算量小，能通过实用可靠的分析克服其他数理统计方法的不足之处。
第3章电能替代潜力预测指标体系及模型构建..................................13
3.1电能替代潜力影响因素分析..........................13
3.1.1经济及社会发展...............................13
3.1.2技术及政策支持..........................14
第4章电能替代潜力及其驱动的碳达峰趋势预测..............................25
4.1电能替代发展潜力预测............................25
4.1.1数据样本获取及模型参数设置....................................25
4.1.2常规发展情景下的电能替代潜力预测...........................26
第5章宁夏电能替代推广策略设计..........................37
5.1计及地区特性的“双层”电能替代推广策略设计..........................37
5.1.1供给侧推广策略研究...............................39
5.1.2需求侧推广策略研究.................................40
第5章宁夏电能替代推广策略设计
5.1计及地区特性的“双层”电能替代推广策略设计
宁夏位于我国西北部，其作为大型煤炭基地，目前已探明煤炭资源量超过340亿吨，位居全国第八位。该地区不仅传统能源具有得天独厚的优势，同时，其风、光等清洁能源储量密集、等级优良，风电的技术可开发量约为5193万千瓦、可开发面积约为1.9万平方公里；太阳能资源理论储量为86.61亿、技术可开发量约为4.81亿千瓦。鉴于其产业基础良好，加快清洁能源产业的发展具有广阔前景，绿能潜力有待不断被开发、释放。目前，该地区整合风光资源、土地、电网接入等条件，以风能、太阳能富集、荒地充裕等优势被确定为我国首个新能源综合示范区，预计“十四五”期间，清洁能源将成为宁夏能源消费增量的主体，规划布局建设的10个大型风电场和11个光伏园区，将推进其风电、太阳能发电规模化、集约化、园区化开发。宁夏的清洁能源产业虽然呈现出良好的发展势头，但面临的消纳难题和发展问题不容忽视。为此，在对宁夏电能替代推广策略进行设计时，应侧重于从促进其风电、太阳能发电消纳的角度出发，不仅发挥好其清洁电力富集的优势，也使电能替代的推进对其清洁电力消纳困难的问题起到重要的缓解作用。
考虑到宁夏回族自治区能源消费现状、电能替代潜力大小，以及电能替代驱动下常规发展情景、政策强化情景、技术及政策强化情景中该地区将分别预计于2032年、2031年、2029年实现“碳达峰”的预测结果，为了能在习总书记提出的2030年实现“碳达峰”前提前落实该目标规划，即争取在电能替代驱动的技术及政策强化情景下于2029年实现宁夏回族自治区“碳达峰”目标。因此，本文从供给侧和需求侧两层视角出发，为其电能替代的深入实施设计了“8+7”双层电能替代推广策略，即以八大战略、七方协作的总体推广思路来促进当地电能替代项目在更为有力的政策支持、更为先进的技术优化进程中释放出更大的发展潜能，迈
