Dự báo nhu cầu năng lượng bằng phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật

Công nghệ 11/04/2021 - 10:19

PGS. TS. TRẦN VĂN BÌNH (Viện Kinh tế và Quản lý - Đại học Bách khoa Hà Nội)

TÓM TẮT:

Bài viết này phân tích kinh tế - kỹ thuật hệ thống tiêu thụ năng lượng và phương pháp xác định nhu cầu năng lượng phù hợp cho các dự báo dài hạn phục vụ công tác quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng của các quốc gia.

Từ khóa: nhu cầu năng lượng, dự báo dài hạn, quy hoạch, phát triển hệ thống năng lượng.

1. Đặt vấn đề

Cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 đã kéo theo những thay đổi cơ bản về bối cảnh kinh tế và năng lượng của thế giới. Về năng lượng đã có những thay đổi trong hành vi tiêu dùng các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được triển khai rộng khắp. Các thiết bị sử dụng năng lượng đã trở nên ngày càng hiệu quả hơn, hiệu suất ngày càng cao hơn. Về kinh tế, tại những nước ít nguồn tài nguyên năng lượng đã có những thay đổi cơ bản về cấu trúc kinh tế. Người ta đã hạn chế phát triển những ngành tiêu tốn nhiều năng lượng như luyện kim, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng mà thay vào đó là những ngành dịch vụ, những lĩnh vực sử dụng ít năng lượng. Mối tương quan giữa kinh tế và năng lượng đã có những thay đổi căn bản. Trong bối cảnh đó, các phương pháp dự báo nhu cầu năng lượng dựa trên phân tích các số liệu thống kê không còn cho phép giải thích được những thay đổi trong xu thế tiêu thụ năng lượng của nhiều nước. Điều này đã thúc đẩy việc ra đời một thế hệ các mô hình dự báo nhu cầu năng lượng mới. Các mô hình dựa trên phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật các hệ thống tiêu thụ năng lượng. Dạng mô hình này phù hợp cho các dự báo dài hạn phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển hê thống năng lượng của các quốc gia.

2. Phân tích kinh tế - kỹ thuật hệ thống tiêu thụ năng lượng và phương pháp xác định nhu cầu

Sự ra đời của phương pháp này gắn liền với lý thuyết xây dựng bảng cân bằng năng lượng[1]1111 và việc xuất hiện các khái niệm: Nhu cầu kinh tế - xã hội, Năng lượng hữu ích, Năng lượng cuối cùng, Mô đun năng lượng,…

Người ta chia hệ kinh tế - xã hội thành nhiều hệ con mà ở đó tính chất các hoạt động kinh tế và nhu cầu về tiêu thụ năng lượng có thể coi là đồng nhất với nhau. Thông thường gồm 5 hệ con:

Công nghiệp
Nông - lâm - ngư nghiệp
Giao thông vận tải
Dân dụng - sinh hoạt
Thương mại - dịch vụ.

Các hệ con này đến lượt chúng lại được chia nhỏ tiếp thành các nhóm đồng nhất về mặt tiêu thụ năng lượng được gọi là các mô đun năng lượng. (Hình 1)

Dự báo nhu cầu năng lượng bằng phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật - ảnh 1

Tại mổi mô đun năng lượng việc xác đinh nhu cầu được tiến hành trong 2 bước (Hình 2):

- Đầu tiên, người ta tiến hành xác định lượng năng lượng hữu ích để thỏa mãn nhu cầu tiêu dùng hoặc để tiến hành các hoạt động sản xuất - kinh doanh. Mức nhu cầu này phụ thuộc trực tiếp vào trình độ phát triển kinh tế - xã hội, mức sống, vùng địa lý, phong tục tập quán,…

- Từ năng lượng hữu ích người ta tiến hành xác định nhu cầu năng lượng cuối cùng. Tức là lượng năng lượng thực tế sử dụng trên cơ sở tính đến dạng năng lượng thực tế sử dụng và hiệu suất của các thiết bị biến đổi năng lượng.

Trên cơ sở phân chia hệ thống tiêu thụ năng lượng thành các mô đun đồng nhất và với một quy trình phân tích chi tiết các yếu tố kinh tế - kỹ thuật của các hộ tiêu thụ (loại thiết bị sử dụng, hệ số trang bị các thiết bị, mức sống, mức nhu cầu, loại năng lượng sử dụng,…) chúng ta có thể xây dựng cho từng mô đun năng lượng các cơ cấu cho phép mô phỏng lại các quá trình tiêu thụ năng lượng mà ta gọi là cơ cấu đánh giá nhu cầu năng lượng.

Dự báo nhu cầu năng lượng bằng phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật - ảnh 2

3. Kỹ thuật kịch bản phát triển - công cụ đưa các yếu tố kinh tế - xã hội vào mô hình dự báo

Sau khi xây dựng được cơ cấu đánh giá nhu cầu năng lượng cho từng mô đun và tổng hợp cho toàn bộ hệ thống, việc nghiên cứu biến động về tiêu thụ năng lượng trong tương lai (dự báo) được thực hiện trên cơ sở phương pháp kịch bản.

Kỹ thuật kịch bản được sử dụng để mô tả sự biến thiên của một số nhân tố có tác động đến nhu cầu năng lượng nhưng không phải là những biến nội sinh trong mô hình dự báo nhu cầu năng lượng mà thường được đưa vào thông qua các mô hình dự báo khác. Ví dụ như sự biến động của dân số, cấu trúc dân số, cấu trúc của GDP,…

Việc xây dựng kịch bản cần có sự tham gia của chuyên gia của các lĩnh vực: kinh tế, xã hội, khoa học - công nghệ,… và mối quan hệ giữa các biến kịch bản được thể hiện ở sơ đồ Hình 3.

Dự báo nhu cầu năng lượng bằng phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật - ảnh 3

Với sự phân cấp như minh họa ở Hình 3 thì sự biến động của các biến kịch bản ở cấp sau phu thuộc vào sự biến thiên của các biến ở các cấp trước đó. Ví dụ chiến lược phát triển của ngành đường sắt phụ thuộc vào chiến lược phát triển hệ thống giao thông quốc gia và trước đó là chiến lược phát triển lãnh thổ.

Đối với mỗi biến kịch bản người ta phải xác định phạm vi giao động trong khoảng thời gian dự báo. Thông thường người ta đưa ra 3 kịch bản.

Kịch bản cơ sở (phương án phát triển bình thường)
Kịch bản cao (phương án phát triển lạc quan)
Kịch bản thấp (phương án phát triển thấp)

Tập hợp toàn bộ các giả thiết về sự biến thiên của các biến kịch bản xây dựng nên một phần cơ sở dữ liệu đầu vào của mô hình dự báo.

4. Cấu trúc của mô hình dự báo nhu cầu năng lượng

Như vậy việc xây dựng các mô hình dự báo dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật bao gồm 2 phần riêng biệt:

- Mô hình hóa các cơ cấu cho phép mô phỏng và đánh giá biến động về nhu cầu năng lượng. Công việc được tiến hành dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố kinh tế, kỹ thuật hệ thống tiêu thụ năng lượng.

- Xây dựng kịch bản, tức là viễn cảnh phát triển kinh tế - xã hội với các giả thiết khác nhau.

Quá trình dự báo nhu cầu dài hạn năng lượng theo phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật được thể hiện ở sơ đồ Hình 4.

Dự báo nhu cầu năng lượng bằng phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật - ảnh 4

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều mô hình dự báo nhu cầu năng lượng dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật như:

MEDEE, MEDEE-S
MEAD
ETB
MEDEQ

Bảng 1 giới thiệu các mô đun năng lượng và phương pháp tiếp cận phân tích và dự báo nhu cầu năng lượng dài hạn của mô hình MEDEE-S do Viện Nghiên cứu và Chính sách về năng lượng của Pháp (IEPE) xây dựng và được chuyển giao và phát triển tại Viện Công nghệ châu Á (AIT).

Bảng 1. Các mô đun năng lượng và phương pháp

tiếp cận của mô hình MEDEE-S

Nguồn: United Nation (1995): Sectoral Energy Demand Analysis and Long-term Forecast (Methodological manual - MEDEES)

5. Ưu điểm và nhược điểm của các mô hình dự báo dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật

Các mô hình dự báo dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật đã mang lại những cải thiện đáng kể về mặt phương pháp luận trong lĩnh vực dự báo nhu cầu năng lượng. So với các mô hình dạng thống kê, phương pháp này có những ưu điểm nổi bật sau:

Phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật cho phép đưa vào các mô hình dự báo nhiều yếu tố tác động đến nhu cầu năng lượng như vị trí địa lý, hệ số trang bị, hệ số sử dụng thiết bị, hiệu suất của các thiết bị sử dụng năng lượng,… Đây là những yếu tố có tác động nhiều đến nhu cầu năng lượng từ sau các cuộc khủng hoãng năng lượng nhưng trong các mô hình dạng thống kê không cho phép xem xét.

Bằng việc đưa vào các khái niệm: Năng lượng hữu ích, Năng lượng cuối cùng, Hiệu suất tương đối, Hiệu suất tuyệt đối,… người ta đã tạo lập được mối quan hệ giữa khía cạnh vật lý và khía cạnh xã hội của các quá trình tiêu thụ năng lượng. Người ta đã đưa được vào mô hình một loạt các tác nhân: Văn hóa - xã hội (thói quen tiêu dùng, số giờ sử dụng), Kỹ thuật - công nghệ (loại thiết bị, hiệu suất thiết bị), Kinh tế (giá thiết bị, giá năng lượng).

Trong mô hình dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật, người ta đã đưa yếu tố thiết bị vào mô hình qua đó cho phép đánh giá được khả năng thay thế lẫn nhau giữa các dạng năng lượng từ mô hình.

Về mặt sử dụng, các mô hình dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật cho phép thực hiện các dự báo dài hạn nhu cầu năng lượng thỏa mãn yêu cầu của công tác kế hoạch hóa ngành năng lượng. Cung cấp số liệu đầu vào cho các mô hình quy hoạch năng lượng.

Mặt khác, do cấu trúc thành 2 phần tách biệt: cơ cấu đánh giá và kịch bản phát triển nên mô hình dạng phân tích kinh tế - kỹ thuật còn cho phép thực hiện các nghiên cứu như: đánh giá tác động của chính sách tiết kiệm năng lượng và chính sách về giá năng lượng lên nhu cầu năng lượng.

Tuy nhiên, dạng mô hình này có những nhược điểm:

Yêu cầu phải có cơ sở dữ liệu rất chi tiết về năng lượng, kinh tế và công nghệ. Điều này khó đáp ứng đối với các nước kém phát triển.

Khó đảm bảo tính nhất quán trong quá trình xây dựng các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội.

TÀI LIỆU TRÍCH DẪN:

[1] Phạm Thị Thu Hà, Trần Văn Bình, Phạm Mai Chi, Bùi Xuân Hồi, Phạm Cảnh Huy, Phan Diệu Hương(2006): Kinh tế năng lượng. NXB Thống Kê, Hà Nội.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

Phan Diệu Hương (2015), Phân tích và dự báo nhu cầu năng lượng. Nhà xuất bản Bách Khoa, Hà Nội.
Phạm Thị Thu Hà, Trần Văn Bình, Phạm Mai Chi, Bùi Xuân Hồi, Phạm Cảnh Huy, Phan Diệu Hương (2006): Kinh tế năng lượng. NXB Thống kê, Hà Nội.
United Nation. (1995). Sectoral Energy Demand Analysis and Long-term Forecast (Methodological manual - MEDEES). New York: UN.
Cao Quốc Hưng (1994): Phân tích và dự báo nhu cầu năng lượng dài hạn ở Việt Nam, Học viện Kỹ thuật Châu Á và Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Trần Văn Bình. (1990). Introduction des Systèmes Experts en Economie de l’énergie, Luận án tiến sỹ kinh tế, Trường Université de Sciences Sociales de Grenoble 2, Pháp.

Forecasting the energy demand with the economic and

technical analysis method

Assoc.Prof.Ph.D Tran Van Binh

School of Economics and Management

Hanoi University of Science and Technology

ABSTRACT:

This paper using the economic and technical analysis method to assesss the energy consumption system and presents the method of long-term energy demand forecasting in developing energy systems of some countries.

Keywords: energy demand, long-term forecasting, planning, energy system development.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 5, tháng 3 năm 2021]