在国家“3060在碳达峰碳中和政策的背景下，如何寻求经济能源环境的平衡和有效发展是国家、省、城市、公园等不同层次经济体的重要课题。根据国家政策、地方能源结构、能源技术发展水平和相关碳排放指标，制定合理有效的低碳能源发展计划，需要科学准确的能源环境发展预测模型，定量估计节能减排的政策效果。
采用部门分析法建立的LEAP（Long Range Energy Alternatives Planning System/ Low emission analysisplatform，由斯德哥尔摩环境研究所和波士顿大学联合开发的自下而上的能源环境会计工具。该模型与情景分析方法紧密结合，可用于预测中长期能源供应、能源供应转换、能源终端需求和不同发展条件下的污染气体排放（温室气体）CO2等)，综合考虑人口、经济发展、交通周转、技术、价格等因素对能源环境发展的影响。
LEAP模型允许研究者根据研究目的、数据灵活构建可获得性、研究对象特征等模型结构，十分适用于能源数据不全面情况，现已广泛应用于国家、区域、部门、行业的能源战略研究中。掌握该模型不仅可以帮助高校和科研机构的工作人员从事能源系统的评价和诊断、低碳节能发展技术的研究和判断，还可以为政府的决策提供技术支持。特别是风景储存、氢能综合利用策略在全社会能源供应系统中的作用、电动汽车对终端能源需求和碳排放的影响等热点问题。
本次旨在帮助科研及相关工作者快速掌握LEAP模型操作和应用，全面掌握能源供应转换、能源需求和碳排放预测、能源平衡表会计、模型框架构建、模型操作、场景设计、结果分析、优化、预测结果不确定性分析等的基础数据收集和处理
点击阅读全文基础LEAP能源环境发展、碳排放建模预测和不确定性分析的实际应用
一、
1.1 能源需求和碳排放预测方法
1.1.1 投入产出法
1.1.2系统动力学模型
1.1.3灰色系统理论
1.1.4计量经济分析法
1.1.5神经网络模型
1.1.六部分分析法：LEAP以模型为代表，模型结构如下
- 能源需求是活动水平和活动强度的积累
其中ED总能源需求，AL是活动水平，EI能量强度；i，j 和k分别代表不同的部门、设备和燃料
1.2 LEAP软件操作基础 (基础操作)[☆理论学习]
1.2.1 LEAP软件安装与注册
1.2.2 LEAP软件设置、主模块和基本操作
1.2.3 LEAP软件模型构建的基本原理和数据结构
1.3 情景分析法[☆理论学习]
介绍情景分析的原理LEAP模型的组合使用。
1.4 获取能源和碳排放数据的方法[☆理论学习]
1.4.1 经济、人口：统计年鉴
1.4.2 能源:行业年鉴、统计年鉴、政府报告、电力消费、发展规划、标准规范等
1.4.3温室气体排放：统计年鉴、技术标准、实验数据、文献报告等
二、
2.1 构建情景分析法基本能源需求预测模型
2.1.1 案例总体描述
2.1.2 基本参数设置:标准单位(标吨煤、净现值)、基年、基期、参考场景等。
2.1.3 构建需求侧模型
- 需要绘制树形图
- 基本年度账户数据输入：城市居民和农村家庭的能源消费数据（家庭数量和各种能源品种的消费强度）
2.1.4 参考情景创建和结果分析
- 创建参考场景：预测年内人口结构和能源消费强度的变化率
- 以图表的形式查看结果
2.1.5 节能政策效果量化：高效照明和冰箱
- 创建节能场景，在节能措施下输入能量强度预测年内变化率
- 检查结果并与参考场景结果进行比较
2.2 在不同的部门和场景下构建详细的需求侧模型
2.2.1 细化需求侧部门模型：工业、交通及商业建筑
2.2.2 工业
- 细化为能源密集型产业(钢铁和制浆造纸)和所有其他行业
- 基年账户数据输入:活动水平(产值或产量)、活动强度(热、电、油、气、煤等化石能耗强度)
- 创建参考场景：使用Time Series Wizard设置各参数预测年变情况
- 检查分析结果
2.2.3 交通部门
- 细化为客运(汽车、公共汽车、铁路)和货运(公路货运、铁路货运)
- 基年账户数据输入:活动水平(周转量、运输里程)、活动强度(单位里程油耗、能源强度)
- 创建参考场景：周转率、汽车比例、人均货运需求增长率、能源效率提高率
- 检查分析结果
2.2.4 商业建筑
- 加热、制冷、供电等多种燃料和技术下的有效能源分析
- 基本年度账户数据输入:活动水平(建筑面积)、活动强度(终端能源消费等价热值、供热技术效率)、燃料消费比例等。
- 建筑面积、能源强度和供热技术效率的变化率
- 检查分析结果
2.2.5 总体能源需求分析
- 能源需求预测分部门、子部门、能源品种、年份和场景
三、
3.2.4 炼油
- 炼油厂效率、产品种类及各产品产量
3.2.5 煤炭开采
- 煤炭开采能力、煤矿厂效率
3.2.6 资源情况输入
- 区分生产资源、进口资源
- 区分化石燃料储备、可再生能源产量
3.2.7 能源系统图、能源平衡表分析比较
四、
4.1 结合情景分析法的基本排放预测模型构建
4.1.1 案例整体描述及基本参数设置
4.1.2 温室气体及其他空气污染物排放模型构建
- 污染物排放因子录入及TED数据库使用
- 基于能源供应及消费模块的构建，连接IPCC排放因子库
4.1.3 参考情景构建及结果分析
- 查看参考情景下各大气污染物预测结果
4.1.4 节能政策情景构建
- 查看节能政策对各大气污染物排放的影响
4.2 结合情景分析法的非能源来源排放预测模型构建
4.2.1 非能源来源排放类型
- 工业流程和产品使用、农业林业其他土地使用、废弃物
4.2.2 案例整体描述及基础参数设置
4.2.3 模型构建及基年账户数据录入
- 制冷空调行业排放HFC（采用EXCEL直接输入排放因子）
- 粪便管理中产生的甲烷、一氧化二氮（自定义变量的设定）
4.2.4 基础情景设置
- 非能源来源排放活动水平及排放强度设置
- 全球变暖潜力值等结果比较
4.2.5 沼气发电情景设置
- 发电模块中设置沼气发电技术参数
- 非能源排放部门对应减排量设置
五、
5.1基于LEAP模型的成本消息分析简介
5.1.1 成本分类：需求、转换、一次能源及输入能源、外部环境
- 能源需求的资本成本、运行和维护成本，能源节约的成本
- 能源转换资本成本、固定成本、运行及维护成本
- 本土资源的成本
- 进、出口燃料的成本
- 污染物排放的外部成本
- 用户自定义成本等
5.1.2案例整体描述及基础参数设置
5.1.3系统边界及经济参数输入
5.2 政策情景创建
- 高效照明
- 节能冰箱
- 压缩天然气公交车
- 天然气和可再生能源
- 工业效率提升
5.4 各情景成本数据输入
- 技术渗透
- 技术性能
- 技术成本
5.5 成本效益结果分析
六、
6.1 关键变量预测年内变化趋势预测
平均增长率法
计量经济学模型：ARIMA模型等
人口预测模型：Leslie模型
6.2 预测结果不确定性分析：蒙特卡洛法
构建函数，确定估计变量和需求参数
确定参数的概率分布，包括正态分布、对数正态分布等
水晶球等软件模拟
6.3某省份LEAP模型能源需求预测实例操作
6.3.1 案例能源情况分析
6.3.2 案例能源需求结构树绘制
农业部门、工业部门、建筑部门、交通运输部门、其他服务业部门及居民生活部门。
其中工业部门细分为六大高耗能部门和工业其它部门；交通运输部门分为货运部门及客运部门
6.3.3 计量经济学等模型的使用
6.3.4 情景设置
基准情景
人口增长情景
节能情景
6.3.5 情景结果比较
6.3.6 基础情景预测结果不确定性分析
6.4某市LEAP模型能源需求预测实例操作
6.4.1 数据搜集及模型结构划分
6.4.2 基年能流图绘制
6.4.3 情景设置
- 基础情景：能源需求在过去的基础上自然发展(BS)
- 不同经济增速情景：高、低经济增长速度(HGDP、LGDP)
- 不同产业结构情景：高、低第二产业占比(HIS、LIS)
- 节能情景：技术进步及设备升级引起的能源强度降低(ES)
- 综合情景：综合考察GDP增速、第二产业占比及能源强度变化(MBS、MSS)
6.4.4 结果对比
- 定量分析GDP增速、产业结构及节能目标对该市能源需求的影响
- 重点部门节能政策效果量化
- 能源发展情况研判及政策建议
七、
7.1 基本参数和结构设置
7.2 基年账户数据录入
- 轿车、运动多功能车（SUV）数量（分为柴油车、汽油车、混合动力车及电动车）
- 车辆年龄及库存销售量函数关系
- 车辆耗油量及耗油量与车辆年龄关系
- 车辆行驶里程数
7.3 基年账户排放因子录入
- 二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳及可吸入颗粒
- 根据各车型输入其排放因子
7.4 参考情景设置（BAU）
- 无新政策减少燃料使用及排放
- 预测年内各参数变化率
7.5 政策情景设置
- 燃油经济性提高（Improved fuel economy）
- 混合动力电动汽车、电动汽车市场占有率提升(Hybrid)
- 柴油轿车和柴油SUV车市场占有率提升（Diesel）
- 新尾气排放标准（Tailpipe Emissions Standard）
- 轿车推广力度高于SUV(Fewer SUVS)
- 组合情景（Combined）
7.6 结果分析
八、
8.1 以最小发电成本为例的LEAP优化模型构建
8.1.1 在转换模块下输入发电数据
- 成本
- 装机容量
- 系统负荷曲线
- 规划储备余额
- 效率
- 发电技术类型
- 各技术排放因子
8.1.2 导入小时负载数据建立载模型
- 时间片段
- 每小时的点子表格数据（EXCEL）
- 年度变化
- 系统能源负荷曲线
8.2 多技术类型情景设置
- 仅天然气
- 仅核能
- 仅水力
- 仅风能
- 仅光伏光热
- 仅燃煤
8.3 结果查看
- 社会成本
- 装机容量
- 结合环境等外部价值
8.4 使用优化算法确定最低成本情景
- OSeMOSYS优化模型
- 选择优化变量及优化情景
8.5 建立优化算法约束条件：二氧化碳排放
- 建立排放约束
- 寻找在约束条件下最低发电成本情景