【摘要】隨著城市化進(jìn)程的加速，城市能源結(jié)構(gòu)和消費(fèi)模式迫切需求轉(zhuǎn)型升級(jí)。文章采用了大數(shù)據(jù)分析法，基于多源數(shù)據(jù)集成分析，對(duì)溫州市綠色能源現(xiàn)狀與潛力進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，識(shí)別出了存在的主要問(wèn)題，并提出了符合溫州市特定環(huán)境需求的綠色能源規(guī)劃與建設(shè)策略。這些策略涵蓋規(guī)劃目標(biāo)設(shè)定、規(guī)劃原則、規(guī)劃內(nèi)容及措施等方面，為綠色能源規(guī)劃提供參考。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；綠色能源；規(guī)劃建設(shè)

【中圖分類號(hào)】TU982.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）10-0054-03

0 引言

在全球環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻以及對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念越來(lái)越重視的大背景下，能源轉(zhuǎn)型已成為發(fā)展低碳城市的重要議題[1]。本研究基于大數(shù)據(jù)分析，研究溫州市綠色能源規(guī)劃與建設(shè)策略，探討如何有效利用溫州的綠色能源資源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。

1 基于大數(shù)據(jù)分析視域下的溫州市綠色能源儲(chǔ)量現(xiàn)狀

作為浙江省重要的區(qū)域中心城市，溫州市被列為國(guó)家低碳城市建設(shè)的試點(diǎn)城市。地處沿海的溫州擁有豐富的風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能等新能源資源。溫州陸地風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量150萬(wàn) kW，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量超過(guò)65萬(wàn) kW，全市水深0～50 m的海域內(nèi)風(fēng)電技術(shù)可開(kāi)發(fā)量達(dá)580萬(wàn) kW左右。其中近海島嶼及沿海突出地帶屬風(fēng)能資源一類區(qū)，具有風(fēng)力密度高且均勻等特點(diǎn)。溫州海區(qū)擁有巨大的潮汐能蘊(yùn)藏量，屬?gòu)?qiáng)潮、半日型潮汐，平均潮差4～5 m，最大潮差6～8 m，潮汐能理論裝機(jī)容量4 120 MW，共有17處可建潮汐電站的壩址，是全國(guó)潮汐能資源最豐富的地區(qū)之一[2]。由此可見(jiàn)，溫州尤其適宜開(kāi)展海上風(fēng)電、海上光電和海洋能發(fā)電項(xiàng)目。

2 溫州市綠色能源規(guī)劃與建設(shè)存在的問(wèn)題

溫州市擁有較高的工業(yè)產(chǎn)值和人口密集度，但受傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)用能結(jié)構(gòu)、資源稟賦等因素影響，短期內(nèi)對(duì)煤炭的依賴難以改變。根據(jù)2021年溫州市能源與利用狀況統(tǒng)計(jì)，2021年溫州市對(duì)化石能源的依賴度高達(dá)91.3%，且全部依靠外部調(diào)入，而非化石能源在總能源消耗中的比例較低，僅占8.7%左右，綠色能源消費(fèi)比重低于全省平均水平。此外，經(jīng)濟(jì)持續(xù)較快發(fā)展與資源環(huán)境承載力不足的矛盾、公眾對(duì)環(huán)境質(zhì)量高訴求與環(huán)境質(zhì)量持續(xù)性改善高難度的矛盾突出，科技創(chuàng)新對(duì)綠色能源產(chǎn)業(yè)培育和升級(jí)的動(dòng)能支撐不夠，社會(huì)研發(fā)投入強(qiáng)度相對(duì)不足，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平有待提升，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后。

3 基于大數(shù)據(jù)分析視域下的溫州市綠色能源規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1 規(guī)劃目標(biāo)

規(guī)劃目標(biāo)是綜合考慮溫州市現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、能源需求和環(huán)境承載力等因素，制定適合溫州當(dāng)?shù)氐木G色能源規(guī)劃體系和建設(shè)策略。主要包含能源管理和調(diào)度系統(tǒng)，以及有效的評(píng)估和監(jiān)測(cè)機(jī)制等，為溫州市的綠色能源轉(zhuǎn)型提供建設(shè)性思路，提高溫州市的能源可持續(xù)性并降低環(huán)境影響，最終為溫州市的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

3.2 規(guī)劃原則

首先是系統(tǒng)整體性原則，強(qiáng)調(diào)將能源系統(tǒng)視為一個(gè)互相依存、高度互動(dòng)的整體，并注重各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)與優(yōu)化。其次，遵循數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策原則，利用大數(shù)據(jù)分析對(duì)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)決策，以確保規(guī)劃的有效性和前瞻性。另外，技術(shù)創(chuàng)新也是規(guī)劃的一個(gè)重要支撐點(diǎn)，特別是在能源儲(chǔ)存和調(diào)度技術(shù)方面的創(chuàng)新，不僅推動(dòng)了能源系統(tǒng)的智能化和高效化，也為能源的可持續(xù)利用提供技術(shù)保障。持續(xù)發(fā)展協(xié)調(diào)原則要求規(guī)劃在推進(jìn)過(guò)程中，需平衡好經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源需求與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。最后，規(guī)劃鼓勵(lì)公眾參與，通過(guò)提高社會(huì)對(duì)能源轉(zhuǎn)型的認(rèn)同感和參與度，共享綠色發(fā)展成果。

3.3 規(guī)劃內(nèi)容

規(guī)劃內(nèi)容涵蓋能源消耗預(yù)測(cè)、能源轉(zhuǎn)換優(yōu)化和能源分配策略三大方面。首先，通過(guò)分析歷史能源數(shù)據(jù)以及關(guān)鍵影響因素，如季節(jié)、天氣和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，采用統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)未來(lái)能源需求。其次，利用環(huán)境負(fù)荷數(shù)據(jù)，考慮能源類型和使用方式，結(jié)合綠色能源分布，制定能源轉(zhuǎn)換策略，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)各能源品種間的互補(bǔ)。再次，分析能源供需的影響因素，并運(yùn)用優(yōu)化算法制定能源分配策略，有效利用能源，降低能源成本。最后，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，制定適合溫州市的綠色能源規(guī)劃與建設(shè)策略。

3.4 規(guī)劃措施

首先，通過(guò)數(shù)據(jù)可視化，結(jié)合土地利用規(guī)劃，針對(duì)不同規(guī)劃片區(qū)、不同建筑功能類型，制定適宜的能源供應(yīng)模式，編制總體層面的低碳能源系統(tǒng)的控制方案或?qū)t。其次，針對(duì)綠色能源資源分布，制定有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)策略，促進(jìn)多能互補(bǔ)和一體化發(fā)展，優(yōu)先發(fā)展資源豐富地區(qū)的綠色能源。此外，對(duì)高能耗行業(yè)實(shí)施綠色能源使用策略，提升能源利用效率，并建立韌性的能源儲(chǔ)存體系以應(yīng)對(duì)用能波動(dòng)。最后，通過(guò)持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和分析，了解規(guī)劃措施的實(shí)施效果，并進(jìn)行必要的調(diào)整，確保規(guī)劃措施能及時(shí)響應(yīng)環(huán)境和需求的變化，保障溫州市綠色能源體系的動(dòng)態(tài)優(yōu)化與持續(xù)發(fā)展。

4 基于大數(shù)據(jù)分析視域下的綠色能源規(guī)劃運(yùn)用技術(shù)

4.1 大數(shù)據(jù)采集技術(shù)

本研究的策略制定建立在多源數(shù)據(jù)的采集和分析基礎(chǔ)之上，從各種不同的源頭收集數(shù)據(jù)，包括能源使用數(shù)據(jù)、能源供給數(shù)據(jù)、碳排放數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合完善，以確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。以往類似研究中，有學(xué)者采用傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能電表等物聯(lián)設(shè)備采集能耗數(shù)據(jù)，這種方式在技術(shù)、成本和覆蓋范圍上都難以應(yīng)用到整個(gè)城市，采集到的數(shù)據(jù)無(wú)法完整繪制能耗分布空間。本研究采用IPCC評(píng)估法對(duì)不同部門(mén)的碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。IPCC法是全球范圍內(nèi)最權(quán)威的氣候變化評(píng)估方法之一，用IPCC法測(cè)算碳排放數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)化為能耗數(shù)據(jù)，可以將可再生能源消費(fèi)、用于原料的剛需能源消費(fèi)排除在外，使結(jié)果更加科學(xué)合理。

4.2 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

規(guī)劃建設(shè)策略的有效性取決于高質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析以及從中提取的有價(jià)值信息。本研究在IPCC評(píng)估法的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合土地利用矢量數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，得出全市碳排放及能耗空間分布。有學(xué)者采用人口和夜間燈光密度推測(cè)碳排放，但這種方法無(wú)法準(zhǔn)確推測(cè)出工業(yè)用地的實(shí)際能耗，IPCC法結(jié)合土地矢量數(shù)據(jù)測(cè)算碳排放及能耗。過(guò)程更復(fù)雜，但具有數(shù)據(jù)覆蓋全面，各不同部門(mén)（如居民、工業(yè)、商業(yè)等）的數(shù)據(jù)結(jié)果精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可以運(yùn)用在規(guī)劃建設(shè)策略制定、實(shí)施效果評(píng)估、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和調(diào)整修改等多個(gè)階段。

4.3 “碳夾點(diǎn)”規(guī)劃方法

區(qū)域規(guī)劃層面可以采用“碳夾點(diǎn)”規(guī)劃方法（簡(jiǎn)稱“CEPAP”方法），其核心是改變過(guò)去單純以增加資源供給來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的能源需求的模式，可以為區(qū)域規(guī)劃層面的能源系統(tǒng)規(guī)劃提供可行的方案，還可確定區(qū)域建筑能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化碳排放目標(biāo)[3]。“碳夾點(diǎn)”規(guī)劃方法主要包含以下步驟。首先是數(shù)據(jù)收集，全面了解能源消耗情況、碳排放源以及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)。接著設(shè)定目標(biāo)，明確期望達(dá)到的碳減排目標(biāo)。然后構(gòu)建碳流圖，清晰展示碳在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)路徑和流量大小，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析計(jì)算，找出碳約束下的最小能源需求及最優(yōu)能源配置方案。最后，根據(jù)規(guī)劃結(jié)果制定具體的實(shí)施策略，包括調(diào)整生產(chǎn)流程、采用低碳技術(shù)等，并持續(xù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估效果以便及時(shí)調(diào)整優(yōu)化。

4.4 能源模型和優(yōu)化技術(shù)

城市的能源系統(tǒng)具有復(fù)雜性、風(fēng)險(xiǎn)不確定性和多目標(biāo)化的特點(diǎn)。因此，建立能源模型和優(yōu)化技術(shù)可以更精確地幫助制定和實(shí)施綠色能源規(guī)劃與建設(shè)策略。能源模型包括能源需求模型、能源供應(yīng)模型、能源系統(tǒng)模型。能源需求模型根據(jù)人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、能源價(jià)格等因素預(yù)測(cè)未來(lái)的能源需求[4]。能源供應(yīng)模型基于能源資源的可用性、能源技術(shù)的發(fā)展、能源政策等因素，預(yù)測(cè)未來(lái)的能源供應(yīng)。針對(duì)能源系統(tǒng)的復(fù)雜性，能源系統(tǒng)模型包含能源生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換、能源傳輸、能源使用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保能源系統(tǒng)運(yùn)行良好[5]。建立能源模型后，優(yōu)化技術(shù)包括線性和非線性優(yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化、隨機(jī)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)優(yōu)化等。通過(guò)線性和非線性優(yōu)化技術(shù)獲得最優(yōu)的解決方案，如最小化能源成本、最大化能源效率等。通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化，在多個(gè)目標(biāo)之間找到平衡。如在降低能源成本、提高效率、減少環(huán)境影響之間找到平衡。隨機(jī)優(yōu)化幫助處理風(fēng)險(xiǎn)不確定性，如能源價(jià)格的波動(dòng)、可再生能源的不穩(wěn)定性等。動(dòng)態(tài)優(yōu)化則主要處理時(shí)間相關(guān)的問(wèn)題，如能源需求的季節(jié)性變化、能源設(shè)備的壽命等。

4.5 能源儲(chǔ)存和調(diào)度技術(shù)

綠色能源的產(chǎn)生往往與需求不同步，因此，能源儲(chǔ)存和調(diào)度技術(shù)是決定綠色能源能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本研究通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，給出綠色能源規(guī)劃中能源供應(yīng)鏈的規(guī)劃建設(shè)策略，包括能量?jī)?chǔ)存、能源調(diào)度等。

5 基于大數(shù)據(jù)分析視域下的綠色能源規(guī)劃與建設(shè)策略

5.1 總體層面

在總體層面上，基于大數(shù)據(jù)分析視域下的綠色能源規(guī)劃與建設(shè)中，關(guān)鍵在于建立和完善數(shù)據(jù)采集體系。廣泛收集能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，以及環(huán)境、氣象等相關(guān)信息。利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能源需求變化趨勢(shì)。以此為基礎(chǔ)，合理規(guī)劃綠色能源項(xiàng)目的布局與規(guī)模，確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。同時(shí)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析評(píng)估不同綠色能源技術(shù)的效能和成本，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化，促進(jìn)綠色能源產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的總體目標(biāo)。

5.2 產(chǎn)業(yè)布局

在能源供給端，制定更有針對(duì)性的綠色能源開(kāi)發(fā)策略，統(tǒng)籌規(guī)劃綠色能源產(chǎn)業(yè)布局，改變目前不同綠色能源之間結(jié)合松散的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、一體化開(kāi)發(fā)通盤(pán)考慮，形成完整產(chǎn)業(yè)體系。對(duì)數(shù)據(jù)顯示綠色能源資源豐富的地區(qū)，如洞頭等沿海區(qū)域，進(jìn)行綠色能源優(yōu)先開(kāi)發(fā)。在能源消耗端，數(shù)據(jù)顯示溫州能源消耗占比大的行業(yè)，包括電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、電氣機(jī)械及器材制造業(yè)、金屬制品業(yè)、紡織業(yè)以及通用設(shè)備制造業(yè)等，結(jié)合城市空間布局，優(yōu)先在這些產(chǎn)業(yè)片區(qū)推廣綠色能源的使用，以及規(guī)劃相應(yīng)的清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施，提高溫州市綠色能源的發(fā)展與用能空間的關(guān)聯(lián)度。

5.3 能源儲(chǔ)存

提高能源利用效率，制定韌性的綠色能源儲(chǔ)存體系，對(duì)因季節(jié)、氣候、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因素產(chǎn)生的用能供需不同步、用能波動(dòng)等情況制定積極的應(yīng)對(duì)策略。溫州風(fēng)能資源豐富，受季風(fēng)和洋流的季節(jié)性變化影響，風(fēng)能資源呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性波動(dòng)，大多數(shù)地區(qū)的風(fēng)能資源變化幅度在冬季比夏季更大，冬季的風(fēng)能潛力呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而春夏季白天是溫州地區(qū)產(chǎn)業(yè)能耗、居民能耗的高峰時(shí)期。以電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)，是未來(lái)重要的發(fā)展方向。新型儲(chǔ)能技術(shù)不僅可以“填谷削峰”，撫平電力供需，還具有響應(yīng)速度快等特性，能夠涵蓋秒級(jí)、小時(shí)級(jí)、數(shù)周乃至數(shù)月等各種時(shí)長(zhǎng)的能量?jī)?chǔ)存和再釋放的場(chǎng)景，從而提升新型電力系統(tǒng)的靈活性，保障電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性。因此，規(guī)劃布局基于新型儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施，提升新型能源體系區(qū)域間的互聯(lián)互通能力，可有效調(diào)節(jié)地區(qū)新能源電力的穩(wěn)定供應(yīng)，促進(jìn)新能源消納、提升可再生能源的利用效率與可靠水平，形成可再生能源對(duì)化石能源的有效替代。

5.4 實(shí)施評(píng)估和檢測(cè)調(diào)整

實(shí)施效果評(píng)估主要側(cè)重于能源產(chǎn)量、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)影響等方面，而監(jiān)測(cè)調(diào)整則是通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，持續(xù)收集和分析數(shù)據(jù)，以便及時(shí)了解策略實(shí)施的效果，從而進(jìn)行必要的策略調(diào)整，使城市綠色能源體系不斷適應(yīng)變化的環(huán)境和需求。

6 結(jié)語(yǔ)

綠色能源的開(kāi)發(fā)和利用不僅可以滿足溫州市的能源需求，還能通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析城市居民的使用習(xí)慣和需求變化，以便更好地制定相關(guān)政策。此外，結(jié)合人工智能技術(shù)可以預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)需求的變化，有助于企業(yè)做出更好的決策。利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源共享，可以減少重復(fù)投資，降低成本，從而提升溫州市綠色能源規(guī)劃和建設(shè)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭曉東，胡漢輝，趙林度，等.中國(guó)能源大數(shù)據(jù)獲取分析機(jī)制研究及實(shí)現(xiàn)[J].電力科學(xué)與工程，2017，33（9）：1-7.

[2] 溫州市人民政府地方志辦公室編.溫州年鑒2019[M].北京：商務(wù)印書(shū)館，2019.

[3] 齊春玲，李亭，劉吉營(yíng)，等.碳夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)區(qū)域能源規(guī)劃的優(yōu)化作用[J].建筑節(jié)能，2017，45（12）：5.

[4] 黃震，謝曉敏，張庭婷.“雙碳”背景下我國(guó)中長(zhǎng)期能源需求預(yù)測(cè)與轉(zhuǎn)型路徑研究[J].中國(guó)工程科學(xué)，2022，24（6）：8-18.

[5] 謝珊，賈躍龍，白雪濤，等.城市能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及能耗分析工具綜述[J].全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2021，4（2）：163-177.

[作者簡(jiǎn)介]吳玢（1988—），女，浙江溫州人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：城市規(guī)劃、低碳城市、綠色建筑。

[基金項(xiàng)目]溫州市級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目“基于大數(shù)據(jù)分析視域下的溫州市綠色能源規(guī)劃與建設(shè)研究”（S2023043）