深度论文｜全球能源互联网发展指数研究

引言

构建全球能源互联网是加快推动能源转型的重要理念，全球能源互联网倡导通过电力互联互通促进全球绿色低碳发展，为人类能源、经济、社会、环境可持续发展提供保障。本文在充分借鉴已发布指数中能源、经济、环境的量化指标基础上，引入电力互联评估相关指标，分别从电力互联、绿色低碳、能源经济社会协调发展三个维度系统性设计提出了全球能源互联网发展指数。针对评估国家数量众多、原始数据离散大情况下传统极差法在数据处理方面的不足，本文进行了改进和校验。最后系统分析了全球绿色低碳发展、经济发展及电力互联的客观规律和特点。

1. 全球能源互联网发展指数框架设计及内涵

全球能源互联网发展指数(Global Energy Interconnection Development Index, GEIDI)是以全球能源互联网理论为基础，全面反映国家和区域的电力系统、能源体系及经济社会环境协调发展程度的综合指数，用于刻画和分析世界能源转型的进程和成效。全球能源互联网发展指数由电力互联、绿色低碳和能源经济社会环境协调发展三个专项指数(18个量化指标)构成，体现了全球能源互联网推动世界能源转型的核心要义和战略价值。

⬆图1全球能源互联网发展指数框架图

2.计算方法

2.1指标数据标准化方法

本研究采用对数极差法、区间隶属度方法对指标数据进行标准化处理。数据标准化后的指标分值介于 0～100 之间。对于正向指标对数极差法标准化公式设计如下：

2.2指标数据标准化方法分析

在评价体系数据计算过程中，传统极差法常被用于数据标准化处理。图2给出了人均用电量指标的传统极差法与对数极差法数据标准化结果对比。从图中可以看出各国人均用电量数据离散较大，最大值远偏离平均值，传统极差法计算结果表明排在第一位的人均用电量(冰岛：55054kWh/人)标准化数值为100，而排在第二位的人均用电量(挪威：23403kWh/人)标准化数值仅为42.5，其余多数国家标准化数值均在20分以下，造成数据标准化数值过度集中在较低值附近，无明显区分度，容易造成评估失真。为此，本研究提出采用对数极差法对数据进行处理，从图2计算结果可以看出，相比传统极差法，对数极差法得到的指标标准化数值分布更加均匀，数据区分度更加明显。

⬆图2 传统极差法与对数极差法标准化对比

2.3指数评价计算

根据数据标准化方法分别对全球统计国家的18个指标进行标准化处理，形成指标矩阵。通过层次分析法，根据每个专项指数下评价指标对专项指数影响程度，设置影响权重值，形成专项指标权重矩阵，分别计算图1中三个专项指数，即电力互联指数、绿色低碳指数、能源经济社会环境协调指数。最后根据每个专项指数对综合指数的影响程度，形成专项指标权重矩阵，计算全球能源互联网发展指数。评价体系构建、指标数据处理、权重矩阵和指数排名计算流程见下图3所示。专项指数及全球能源互联网发展指数计算公式分别如下：

式中：是标准化的指标矩阵;是评价指标权重矩阵;是专项指标权重矩阵。

⬆图3全球能源互联网发展指数计算流程图

3.计算结果

3.1全球各国排名及分析

考虑到数据的可获取性以及滚动更新研究需要，本文研究范围选取IEA能源统计的140个国家进行分析。全球能源互联网发展指数分值及排名见下图4。其中排在前10名的国家分别是挪威、瑞典、芬兰、奥地利、瑞士、加拿大、丹麦、法国、卢森堡、冰岛，除加拿大外全部为欧洲国家。西亚和撒哈拉以南非洲国家排名相对靠后，主要是由于西亚各国化石能源资源丰富，消费占比较高，绿色低碳发展滞后;撒哈拉以南非洲国家电力基础设施落后，电力普及程度低，互联发展落后。全球统计的140个国家的GEIDI全球分布图见图5。

⬆图4全球能源互联网发展指数全球排名

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⬆图5全球能源互联网发展指数分布图

3.2 专项指数区域特征分析

图6为电力互联专项指数前40位国家排名。欧洲国家数量占比达 77%，该区域通电率高、电网发展较为成熟，跨国电力交易规模大。西亚和北非部分国家电网基础较好，东亚在特高压技术和骨干网架发展方面处于世界领先水平，排名相对靠前。

⬆图6电力互联专项指数前40位国家排名

3.3专项指数区域特征分析

图7为全球统计140个国家的能源绿色低碳转型与经济发展指标的散点分布图。从图中可以看出，全球绿色低碳指数与经济发展指标呈现“W”型分布。“W”型左支对应国家(如埃塞俄比亚)属于低水平的清洁低碳发展国家，其能源现代化和保障能力低。“W”型底部对应国家(如中国)属于转型阶段国家，已形成了化石能源依赖型经济体系，处于能源绿色低碳转型阵痛期和机遇期。“W”型右支对应国家(如北欧国家)属于领先阶段国家，能源结构清洁化程度高，形成清洁主导的现代化能源体系。撒哈拉以南非洲国家当前经济发展相对落后，人均能源消费水平远低于世界平均水平，为满足未来经济快速发展的能源需求，撒哈拉以南非洲应重点开发本地清洁能源，实现对能源消费的跨越式发展，即从“W”左支直接向右支过渡发展。西亚国家化石能源丰富，经济发展过渡依赖化石能源，导致绿色低碳发展程度很低，远期受气候变化政策、环境污染等因素制约，西亚能源开发应大力实施“清洁替代”，以太阳能、风能、水能等清洁能源替代化石能源;在能源消费侧实施“电能替代”，以电能替代煤炭、石油、天然气，实现能源绿色低碳永续供应下的经济增长。

⬆图7绿色低碳指数与经济发展阶段关系

3.4区域GEIDI分析

图8为撒哈拉以南非洲各国GEIDI分布图。该区域覆盖国家数量众多，多数属于全球最不发达国家，能源生产消费总量较少，很多地区尚未通电，但经济发展向好，预期未来能源电力需求较大，全球能源互联网发展指数在十大区域中排于末位。该区域能源电力基础设施薄弱，电力互联指数区域排名第十，明显低于全球平均水平。区域内电能在终端能源消费占比不高，全球一半以上无电人口分布于此，区域年人均用电量为530kWh，仅有南非的人均用电量高于全球平均水平;电网互联水平较低，各区域间电力交易较少。该区域大量低水平使用生物质能源，绿色低碳指数区域排名第六，略高于全球平均水平。区域内太阳能、水能等清洁能源资源丰富，但缺少资金技术，清洁能源开发利用程度较低，非化石能源发电装机很少，未来清洁能源大规模发展利用潜力巨大。该区域能源保障能力差，能源经济社会环境协调指数区域排名第十，明显低于全球平均水平。区域内商品能源消费占比低，尚未建立起能源保障体系，人均GDP较低，多数不足2000美元，且贫富差距较大，能源和经济社会环境协调性较差。

⬆图8撒哈拉以南非洲各国GEIDI分布图

4.结论

本文为刻画和分析世界能源转型的进程和成效设计提出了一套完整的综合评估体系。研究表明欧洲在电力互联、绿色低碳及能源经济社会协调发展方面均走在世界前列。设计采用对数极差法对指标进行标准化处理，在评估国家数量众多、原始数据离散大情况下方法适应性更强，评估结果更可靠。全球绿色低碳与经济发展呈“W”型分布，表明摆脱对化石能源的依赖、实现能源绿色低碳永续供应下的经济增长是全球可持续发展的必然趋势。绿色低碳专项指数与电力互联互通专项指数呈正相关性，加快实现电力普及，推动本国、跨国、跨洲电网互联互通是实现能源绿色低碳转型的必由之路。