摘要
随着能源发展变革的不断推进，以风能、太阳能为代表的可再生能源正逐步替代传统化石能源，成为实现健康可持续发展的重要选择。中国可再生能源资源禀赋丰富，电力作为可再生能源开发利用的主要方式，开发利用前景广阔，中国可再生能源产业及市场发展水平处于世界前列。但在可再生能源开发利用快速发展的同时，存在重开发轻消纳、省域发展不平衡不充分等问题，限制了可再生能源的跨越式发展。电网输电项目，尤其是特高压项目，在促进可再生能源大规模优化配置中有重要作用，是实现可再生能源大规模、高比例、高质量、市场化发展的重要基础设施支撑。 “十四五”时期是推动我国能源清洁低碳绿色转型的关键窗口期。2020年中国提出了二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的目标。面对新形势要求，加快能源变革，以可再生能源为主导转变能源生产方式，以电为中心转变能源消费方式，以大电网互联转变能源配置方式，将有力推动构建以新能源为主体的新型电力系统，切实贯彻落实高质量发展战略。 面对新形势下的问题与目标，探索实现可再生能源利用水平发展特征及区域协同具有重要意义。本文以电网输电项目建设时序模型为基础，以2015-2019年中国31个省域可再生能源开发利用为研究对象，开展可再生能源开发利用“格局-机理-模拟”的研究，定量刻画研究我国可再生能源消纳的时空格局特征与演化趋势，探讨省域的空间作用与驱动机制，并进行省域演化模拟。本文的主要研究内容及成果包括以下几个方面: (1)构建了中国跨省跨区输电项目空间权重矩阵模型。研究系统梳理中国区域电网与特高压项目的建设发展历程及电力输送特点，基于2015-2019年跨省跨区输电网项目建设投运时序数据，建立输电项目空间权重矩阵，研究其连通性时空演化特征，为后续省域电力经济分析提供基础工具。 (2)分析了中国省域可再生能源开发利用格局及时空演化特征。运用空间计量经济分析工具，识别分析中国31个省域可再生能源资源禀赋、装机出力、电力消纳的时空分布与匹配特征;研究表明，开发利用格局均分布向东南方向偏移，开发指标呈扩散均衡特征，利用消纳指标呈集聚趋势。基于输电项目空间权重矩阵，研究省域可再生能源消纳水平的空间异质性与依赖性的时序发展特征;空间总体消纳格局由单核极化集聚向多极扩散演化，集聚地区由北部地区向西北地区和东北地区局部省份扩散。针对省域可再生能源消纳在输电项目联通关系下的四类特征，探讨各类型省域动态演化规律及转移路径;不同消纳类型的省域间存在6种转化关系，8条转化路径，各类型转化概率有显著差异，区域增长极的极化与溢出效应依赖电网项目关系在类型转化中发挥关键作用。 (3)建立了基于输电项目联通的省域可再生能源消纳影响因素驱动分析模型。通过文献查阅和资料收集，本文从消纳环境因素、基础设施因素、能源结构因素和市场政策因素4个维度，识别分析用电增长率、新能源市场化交易等8个影响因素及其时空特征。基于输电项目空间权重矩阵，以2015-2019年31个省域的空间面板数据，从全国总样本、地区样本、阶段样本三个角度构建影响因素驱动机制分析模型，定量测度各影响因素对省域可再生能源消纳水平的直接效应与间接效应，分析省域内、外生动力作用机制及时空演化特征。结果表明，在输电项目联通关系下，省域经济水平、用电增长潜力、市场化交易因素在省域间具有良好的空间溢出效应，能够逐步发挥溢出驱动作用拉动消纳水平。 (4)开展了省域可再生能源消纳动态演化模拟研究。基于电网输电项目联通关系下的省域可再生能源消纳格局特征、空间作用规律、省域消纳特征及其转移概率，设定自然发展与碳达峰政策两类发展情景，运用CLUE-S模型研究不同政策情景下到2025年、2030年省域可再生能源消纳特征的演化特征。两情景下各省域可再生能源消纳类型转移均表现为高值类型演化为主向低值类型演化为主，但在碳达峰情景设定下省域类型转化更为活跃，且低值类型演化起步较早。综合来看，沿“内蒙-华北”“西北-华中”方向继续向华中、华东地区延伸优化电网输电项目的规划布局，畅通并优化现有高消纳地区的拉动作用，培育并激活潜在增长极发展将促进省域可再生能源消纳水平提升。所建立的模型为合理规划省域可再生能源消纳政策提供可靠理论方法和决策工具。 本文基于省域电网输电项目关系建模，以系统性、时序性的空间经济思维围绕省域可再生能源开发利用开展“格局-机制-模拟”研究，是对能源电力领域理论体系与实践应用领域的创新与补充。研究成果从电网项目和省域规划视角为可再生能源开发利用提供政策建议和研究工具，为制定可再生能源开发利用战略政策与电网输电项目规划布局提供理论与实证参考。
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