《一、前言》

一、前言

能源是人类生存和发展的重要基石，是社会经 济运行的动力和基础。随着化石能源的逐渐枯竭与 能源消费引起的环境问题不断加重，未来人类发展 与传统能源结构不可持续的矛盾日益凸显。推动可 再生能源利用，加快能源结构转型，实现能源高效、 清洁供应，保护生态环境，已在国际社会达成共识。 “以深入融合可再生能源与互联网信息技术为特征 的能源互联网的提出，将是实现能源清洁低碳替代 和高效可持续发展的关键所在”[1]。《国民经济和 社会发展第十三个五年规划纲要》中提出“将推进 能源与信息等领域新技术深度融合，统筹能源与通 信、交通等基础设施网络，建设‘源 – 网 – 荷 – 储’ 协调发展、集成互补的能源互联网”。2016 年 7 月 26 日，国家能源局发布了《国家能源局关于组织实 施“互联网 +”智慧能源（能源互联网）示范项目 的通知》，通过开展不同类型、不同规模的能源互 联网试点示范，促进能源互联网健康发展，推进能 源领域结构性改革。能源互联网已成为国内外各界 关注的焦点。

进入 21 世纪以来，能源技术在政治、经济、 文化等各个领域不断渗透和推陈出新，正深刻改变 着人类社会的运作方式和创新模式，驱动能源系统 及社会经济快速实现转型升级。我国社会的主要矛 盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平 衡不充分的发展之间的矛盾。在能源不断发展演化 的过程中，科学评价能源战略发展水平，并进一步 总结发展经验、提出发展策略，是世界各国的政府 部门、行业组织普遍关注的重要课题。能源战略发 展指标评价对践行能源革命具有指导意义，对能源 政策制定具有参考价值。

在国际上，德国于 2008 年提出“E-Energy”计 划，力图打造新型能源网络，在整个能源供应体系 中实现数字化互联及计算机控制和监测。另外，德 国政府在《德国 2020 高技术战略》[2] 中提出了“工 业 4.0”的发展战略。瑞士联邦理工学院致力于研 究应用于智慧能源的能量集线器（energy hub）概 念模型，采集并整合了实时负荷预测与实时监测的 分布式电源、配电网潮流数据，对各发电侧及受控 负荷侧进行优化控制。美国国家科学基金会在北卡 罗莱纳州立大学的 FREEDM 系统创新平台致力于 将电力电子技术和信息技术引入电力系统，效仿通 信网络中路由器的概念，提出了能源路由器的概念 并实施了初步开发。美国国家可再生能源实验室一 直从事智慧能源的研究，将可再生能源接入作为最 重要目标，认为未来的能源网络是“电力，热 / 冷， 燃料 + 数据”的形式。德国国际合作机构（GIZ） 和国家可再生能源中心共同发布了中德新能源示范 城市能源规划，致力于实现甘肃省敦煌市的零排放 目标。埃森哲公司发布了《2015 年全球能源架构绩 效指数报告》[3] 以确定当前国家能源系统的绩效 基准，并在全球能源格局不断变化的背景下为决策 提供信息。

《二、城市能源战略发展 》

二、城市能源战略发展

为了确保生态环境根本好转，美丽中国目标基 本实现，未来的城市能源战略要向能源互联网方向 转型。能源互联网是一种互联网理念，技术与能源 生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的 新型生态化能源系统。能源互联网是构建智慧城市 的重要元素，它利用能源技术、信息技术等各种先 进技术以及智能化手段，提高能源的优化利用效率， 促进生态文明建设，实现智慧城市低碳、节能、高 效、环保的目标，在智慧城市能源和环保体系中， 发挥重要的作用 [4]。

城市能源战略发展的架构体系主要分三层：第 一层是基础设施层，电、油、气、水、通信、环保、 交通、热力管网等是城市运转架构体系中不可缺少 的基础设施，能源及相关设施的互联互通、高效利 用是智慧城市的保障。第二层是信息应用层，通过 能源互联网对能源信息采集分析和控制，分析城市 的能源现状、用能特性和用能预测等，结合各种能 源使用情况，最大化利用新能源和可再生能源。分 析并评估用能设备能效情况，提供用能建议引导低 碳环保的生活方式，采集分析电动汽车的用能信息， 识别重点排放源，采集监控城市环境质量数据，对 环境风险进行预警，并对关键问题给出解决方案。 第三层是决策交易层，利用能源互联网中能源、交 通、环境的信息，对能源结构、生态环境、市政和 居民生活特点进行分析，对城市决策提供支持。同时，进行价值挖掘，创新的商业模式能源运营，用 互联网的思维来改变整个能源产业链。

在指标评价领域，华北电力大学新能源电力系 统国家实验室构建了基于层次分析法的配电网能 效指标体系 [5]，采用层次分析法确定各单项指标 权重，结合单项指标状态值，获得被评估配电网 综合能效分值 , 找出配电网能效薄弱环节。中国石 油大学石油天然气工程学院基于双重结构的能源 利用效率新指标分析提出，应当降低煤炭结构，提 高清洁能源比例，控制第二产业粗放型发展，提高 其能源使用效率，加大第三产业比例 [6]。江苏省智 能电网技术与装备重点实验室进行了基于电力系统 能效评估的技术节能评价及优化 [7]。华南理工大学 利用天然气分布式冷热电联供（DES/CCHP）系统 和区域能源利用效率计算方法及影响因素分析，提 出了区域的能效评价指标及计算方法 [8]。

清华大学能源互联网创新研究院构建的城市能 源战略发展指标评价体系，结合国内外城市能源转 型发展实践，力求从多层面、多视角反映我国能源 战略发展的真实水平，建立了城市能源战略发展指 标评价体系，为制定科学合理的能源政策奠定坚实 的基础。及时纳入能源新革命、新技术、新业态、 新商业模式，设计了能源供给、能源消费、能效提 升、再电气化、绿色低碳等指标，力求使指标评价 体系与时俱进。城市能源系统通过多种能源协同、 供给与消费协同、集中式与分布式协同，大众广泛 参与，实现物质流、能量流、信息流、业务流、资 金流的优化配置，促进能源系统更高质量、更有效 率、更加公平、更可持续发展。本文在以往研究的 基础上，从能源生产、传输、消费、存储、转换的 不同环节，进一步研究和分析了城市能源战略发展 指标评价体系。

《三、指标体系及评价方法》

三、指标体系及评价方法

《（一）指标设计原则 》

（一）指标设计原则

评价指标体系设计工作坚持导向性、系统性、 可比性、科学性、可操作性、动态优化等设计原则， 具体如下。

1. 导向性原则

指标体系的设计以促进能源战略发展为目标， 以国家政策方针、经济发展规律、能源清洁低碳发 展需求为导向，体现国家能源战略发展的总体要求。 指标体系作为一个整体系统应该能够反映城市能源 战略发展的主要影响因素和特征。同时在指标要素 和权重设置方面，对能源战略发展重点关注的方向 进行倾斜，从而充分体现其引导性作用。

2. 系统性原则

能源发展是一个有机体系，经济社会各主体、 各领域之间均存在着紧密联系，指标体系不是指标 的简单堆砌，而是一个层次分明的整体，不同维度 的指标处于不同层级，形成一定的秩序，同层级指 标之间、指标层与指标层之间具有清晰的逻辑关系。 指标体系中的单个指标能反映能源战略发展的某个 侧面，而指标的综合又能反映整体情况。清华大学 电机工程与应用电子技术系提出过适用于多能协同 园区能效评估的能源综合利用率指标及能源互联网 综合能效评估方法 [9,10]。

3. 可比性原则

可比性包括评价结果的横向对比和纵向对比。 不同区域能源战略发展指数的比对，可以发现区域 资源禀赋、能源系统、生态环境、技术水平、政策 保障、经济发展等方面的差异。同一个地区在不同 年度的指数比较，可以发现该地区能源战略发展的 方向、水平和速度。清华大学建筑技术科学系构建 了能量转换系数（ecc/ECC）指标 , 对一系列用能环 节的能源利用效率进行对比评价 [11]。

4. 科学性原则

科学性原则主要体现在，一是指标的选择应尽 量排除主观因素的影响，以定量指标为主，定性指 标为辅；二是指标体系力求严谨、准确反映能源战 略发展的现实情况和未来潜力。科学性是能源战略 发展评价指数设计遵循的主要原则，从而确保评价 指数的结果，能够客观反映能源战略发展的趋势方 向、现实水平以及变化速度。

5. 可操作性原则

能源战略发展评价指标设计面临的问题是理论 模型的合理性与数据可获得性之间的不一致性，在 理论上非常理想的测度指标往往面临数据难以获得 的困境。在现实中很容易获得的数据，却可能与指 标设计的相关性不高。因此，能源战略发展评价指 标的设计力求在理论科学性和数据可获得性之间取得平衡。例如，目前对可再生能源利用率的具体算 法尚未统一。华北电力大学和中国建筑设计研究院 明确了可再生能源替代量、可再生能源利用量的不 同含义算法，给出了可再生能源利用率算法 [12]。 另外，不同的能源之间难以相互比较，一般采用一 次能耗的计算方法，将煤、天然气等不同种类的能 源按照热值折合成标准煤，根据燃煤电厂发电过程 中的煤耗将电能折算为标准煤 [13,14]。

6. 动态优化原则

能源发展是一个动态发展的过程，能源基础 设施的升级、能源技术的变革、数据可获得性的 变更、新数据源的出现以及评价目标的调整，都 会导致能源战略发展评价指标的动态演化。在保 持指标体系总体框架基本稳定的前提下，综合权 衡能源发展的阶段态势，适时对指标进行动态补 充调整，可以更加全面客观地反映能源发展状况。 城市指标体系对于不同类型城市具有动态灵活的 可变成分，为不同类型城市在不同时期的决策提 供优化指导。

《（二）构建指标评价体系》

（二）构建指标评价体系

城市能源战略发展指标评价体系共分为两级， 一级指标初步共计 11 个：能源供给、能源消费、 能效提升、电能替代、系统灵活、绿色低碳、创新 发展、产业发展、安全可靠、经济效益、能源体制， 一级指标权重 0.05~0.15；二级指标初步共计 14 个： 可再生能源装机占比、清洁能源消纳比例、可再生 能源消费占比、新能源车普及率、综合能源利用效 率、电力占终端用能比重、跨区输电通道容量、储 能容量、二氧化碳减排、研发投入、注册企业量、 中心城市停电时长、投资收益率、政策数量，二级 指标权重 0.5~1，详见图 1。

《图 1》

《（三）构建指标评价模型 》

（三）构建指标评价模型

在上述工作的基础上，初步构建起城市能源战 略发展指标评价模型，对能源战略多级指标进行定 量分析测算，主要包括指数计算，指标权重，指标 值计算方法和案例分析四部分。

1. 指数计算

能源战略发展评价指标体系基本指数的构建， 主要通过查询文献、数据库或发放业内专家调查问 卷，得出与经济周期同步的定量指标在不同时刻的 取值，对其设定阈值并去量纲，从而计算得出基本 指数。

 

式（1）中，Bi (t) 为第 i 个指标在 t 时刻的未加权基 本指数，di (t) 是第 i 个指标在 t 时刻的取值；Ti (t) 是 第 i 个指标 t 时刻的阈值，i=1, 2, 3, …。

得出 i 个不同指标的基本指数后，设定其权重， 计算得出加权后 t 时刻的指数结果：

式（2）中，Wi 为第 i 个指标的权重；N 为指标个数； Bi (t) 为第 i 个指标 t 时刻的未加权的基本指数；Ii (t) 为第 i 个指标 t 时刻的指数结果。

指数计算初步选取 11 个一级指标，根据公式 （1）得出基本指数 Bi (t)，经过等权重加权后根据公 式（2）得出各项二级指标的指数计算结果 I(t)，对 其求和得到 Ii (t)。

2. 指标权重

能源战略发展指标体系权重的确定，采用层次 分析法（AHP），具体计算过程如下：首先，建立 层次结构模型，依据设定的能源战略发展指标评价 体系，对指标间的相互关系进行分层。然后构造判 断矩阵，在确定各层次、各指标之间的权重时，采 用一致矩阵法进行两两比较，尽可能减少性质不同 因素相互比较的困难，提高准确度。其次，开展层 次单排序，对于上一层某因素而言，对本层次各因 素的重要性排序，进行判断矩阵的一致性检验。再 次，开展层次总排序，确定某层所有因素对于总目 标相对重要性的排序权值过程。初步一级指标权重 取 0.05~0.15，二级指标权重取 0.5~1。

3. 综合指标

综合指标评分计算采用线性加权方法按照指标 层级逐层叠加 , 加权计算公式为：

式（3）中，i 为一级指标个数；j 为第 i 个一级指 标对应的二级指标个数；Pi 为第 i 个指标值；αi 为 一级指标权重；βj 为第 k 个一级指标下对应的第 j 个二级指标权重；D 为城市能源战略发展指数。

4. 指标评价案例分析——以张家口市为例

当前，中国河北省张家口市树立创新、协调、 绿色、开放、共享的发展理念，抢抓京津冀协同发 展、京张携手筹办冬奥会、建设国家可再生能源示 范区三大机遇，大力培育大生态、大旅游、大数据、 大健康和新能源、新技术、高端制造“四大两新一 高”主导产业，着力打造水源涵养功能区、绿色产 业聚集区、可再生能源示范区、国际休闲运动旅游 城市和奥运名城。按照张家口市特色丰富了二级指 标，再将 2017 年张家口市能源指标相应数据输入 模型，并采用综合指标评价方法计算得出城市能源 战略发展指数，结果见表 1。

《表 1》

根据国家能源领域的“十三五”发展规划及中 长期规划，对张家口市 2020 及 2030 年的城市能源 战略发展指数值进行模拟计算得出结果，见表 2 和 表 3。

《表 2》

《表 3》

张家口市城市能源战略发展指标评价结果见图 2。

《图 2》

《四、结论与建议 》

四、结论与建议

本研究从能源供给、消费、能效等不同角度， 提出了城市能源战略发展指标评价体系，并给出计 算方法，提高了城市能源战略发展指标评价的全面 性、科学性和实用性。用此方法进行验证，张家口 市在能源消费、再电气化、能源体制等指标方面有 较强基础，2030 年在创新发展、产业发展指标方面 有较大的发展潜力。2017—2020 年该城市在能源供 给、绿色低碳、安全可靠等指标方面亟待技术突破， 2020—2030 年该城市在能效提升、系统灵活、经 济效益指标方面需要较强的技术支持及政策推进力 度。进而提出了张家口市未来“1+5”发展目标：“打 造生态宜居、具有国际领先示范效应的体制 – 技术 – 产业绿色创新示范区——张家口”+ 国家核心区能源 基地、张家口绿色用能城市、绿色智能慧谷、低碳 冬奥专区、绿色达沃斯崇礼和电网发展目标。