所谓建模,就是通过建立数学模型来模拟能源系统的运行,建立能源系统的模型是个相当复杂且耗时耗力的过程,首先需要确定模型的边界,亦即在多大的范围内建立模型,一县,一州还是全联邦?甚至全世界,是仅仅建立能源消费和供应模型,还是需要囊括更多的宏观数据,比如GDP增长,失业率,碳排放数据等?这些议题都需要在模型建立前确定。由于能源是相当复杂的系统,因此目前的能源系统模型有越建越大,越分越细的趋势。
举个例子,美国能源部为了制定能源发展目标的政策,使用了一个叫做ENERGY2020的模型,这个模型相当复杂,仅在能源需求模块就需要上百个细分参数,囊括了几乎各种形式的能源消费需求,包括三种居民用能需求:单家庭居住,多家庭居住,农村和郊区家庭,还包括超过40种商用和工业用能需求大类,亦即三种交通用能需求(乘用,货用,野外),这些能源需求还被细分为八种能源使用方式:过程加热,空间加热,水加热,其他介质加热,制冷,照明,温度调节,电机用能等,能耗类型也被细分成各种类型,包括石油,天然气,煤炭,电力,太阳能,风力以及生物质,另外燃料也被细分成30多种燃料产品,比如乙醇,汽油,柴油等。在具体交通领域用能模型中,竟然划分为45种交通工具,包括轿车,卡车,越野工具,巴士,列车,飞机,船舶以及替代性燃料车辆等等。而在能源供应模块中,ENERGY2020模型也划分的非常细致全面,包括电力,石油,天然气,精炼油气产品,乙醇,天然气,煤炭等。
如此庞大的模型,可想而知其设计和修正需要多么庞大的人力和时间,当初为了设计这个模型,承包的公司用了250人年的时间,换算一下,也就是需要500人的超大专业团队,工作半年才能做出这个庞大模型,成本虽高,但却十分物有所值,因为你无法随便调整经济实体的实际政策来进行效果试验,但在模型中你可以随便怎么调整,要变得仅仅是参数而已,甚至还可以使用最极端的情境来模拟灾难性后果以制定应急措施,这样的沙盘模拟可以赋予政策制定者更多的选项。而且这样的模型一旦设计完毕,只要美国的能源结构不发生天翻地覆的变化,此模型就可以一直重复利用,以后可以用于其他能源政策的制定,甚至还可以用于企业的商业决策,而需要更新的仅是参数,最多也就是根据新的用能和供能模式的变化而微调模型而已。
多年来,美国政府提出了很多能源类政策,比如尼克松时期提出汽油价格不能超过每加仑1美元,卡特时期曾提出美国的石油进口量将永远不超过1977年的石油进口量,奥巴马则提出到2035年,美国百分之八十的能源将来自可再生能源的目标。这其中很多政策就使用了模型,区别仅在于模型大小和数量而已。【无所不能特约作者,曹寅,迈哲华投资管理咨询有限公司 (The Martec Group)咨询总监】