摘要 在“双碳”目标的战略背景下，新疆综合能源系统的建设与发展具有重要的战略意义。本文基于新疆地区丰富的能源资源禀赋和能源结构特点，结合多能互补、协同优化的理念，研究了综合能源系统的利益分配机制。通过构建科学的分配模型，重点分析了多主体合作中的利益分配问题，提出了多种兼顾公平性、效率性和可持续性的分配策略，并对模型的有效性和合理性进行了验证。研究表明，综合能源系统的优化运行不仅显著提升了能源利用效率，降低了系统运行成本，还促进了新能源的高效消纳和传统能源的清洁化转型。本文提出的利益分配机制为多主体协同提供了理论指导，有助于增强系统运行的稳定性和各方合作的积极性，为新疆地区综合能源系统的高质量发展提供了理论支持，同时对全国范围内实现“双碳”目标具有一定的借鉴意义。

关键词 综合能源系统；利益分配；新疆；多能互补

工业化的发展虽然成就了经济的快速提升，但也同时造成了诸多环境问题。工业活动中排放的温室气体不仅加剧了各类气候问题，还导致了水体污染和土壤退化。现如今，碳排放已成为全球环境问题的核心，人类正面临如何在经济发展和环境保护之间寻求平衡的重大挑战，实现碳减排和绿色发展的任务刻不容缓。2020 年 9 月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上郑重宣布了中国的“双碳”目标，2021 年，“双碳”目标正式被写入“十四五”规划，成为我国未来发展的重要目标和指导方针[1]。能源与电力是我国碳减排的主战场，在“双碳”目标的战略指引下，能源电力行业加速向多能互补和绿色低碳转型迈进。新型能源体系的构建和绿色生产力的提升，为现代能源经济发展奠定了坚实基础。以数字化、智能化技术为依托，围绕清洁与高效构建的能源体系，成为推动新质生产力进步的重要途径，为能源经济的高质量发展注入了强大动力[2]。

在习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下，我国能源转型走出了一条符合国情、顺应全球发展大势、适应时代要求的能源转型之路。火力发电等传统行业仍是未来发电行业的主导地位，但随着未来产业、新兴产业的发展，所占比例会有所下降。发展能源行业新质生产力，实现能源转型不是忽视、放弃传统产业，而是用新技术改造升级传统能源产业。新能源发电作为技术创新的高地，在推动能源结构的绿色低碳转型中发挥着关键作用，是实现“双碳”目标的重要支撑。作为能源转型的核心驱动力，新能源发电不仅促进了能源生产方式的变革，也为实现可持续发展注入了强劲动力[3]。在此基础上，建设区域综合能源系统，统筹协调多种能源共同发展，实现风光水火一体化，是推动能源转型的关键举措，对能源产业高质量发展至关重要。新疆作为国家确立的“三 基地一 通道”和能源资源战略保障重点区域，在全国能源布局中占据着重要的战略地位。因此，研究新疆综合能源系统对于加快新疆地区能源产业建设、促进地区经济发展、推动能源绿色转型、保障国家能源安全、服务国家发展大局都具有十 审要 现实意义。然而，目前综合能源系统的研究主要集中于园区层面的仿真运行阶段表现，从工程技术角度分析揭示系统协同发展的内在作用机制，关于经济学的评价方法和区域实证分析较少。再加上系统在区域层面上受到能源价格机制、市场交易体系尚不成熟等影响，目前仍处于如何建立区域系统协同发展的利益分配机制理论的探索阶段。本文将聚焦于区域综合能源系统不同利益分配机制下各主体的收益变化，并且比较讨论各机制的合理性与公平性。

1 研究现状

综合能源系统将电、热、冷、气等多种能源形式整合为一体，通过多能互补及“源网荷储”协同优化调度，实现能源的高效利用与绿色低碳运行。区域综合能源系统则是在特定区域内的具体实践形式，更加注重能源供需的统筹管理与资源的优化配置，结合区域特点开展能源生产、传输、存储与消费的一体化建设，为区域经济高质量发展和能源结构转型提供强有力支撑[5]。此外，区域综合能源系统通过削峰填谷与需求侧响应，优化了电力供需关系，增强了系统的灵活性和可靠性。同时，能源系统加速了新能源的高效利用，为清洁低碳、安全高效的现代电力系统建设提供了有力支撑，推动了“双碳”目标的实现。

新疆是中国能源资源最丰富的地区之一，其电力供应体系呈现多元化发展的格局。火电是新疆电力供应的基础，由于新疆煤炭资源丰富且分 #1^…♯^∞ ，火电具有较强的保障能力，能够提供稳定的基荷电力支持。然而，火电的高碳排放使其面临严峻的环保压力，在国家“双碳”目标的推动下，火电机组正逐步实现技术创新和迭代升级，但碳排放和高成本依然是其未来发展的关键挑战。今年12 月 30 日，随着第二批沙戈荒项目哈密玉山风电场并 新能源装机规模突破 1 亿千瓦大关，占到全疆电力总装机的55%，成为新疆第一大电源。截至 12 月 30 源装机规模 3557 万千瓦，位居全国第一。风电在新疆的能源体系中占据了重要地位， 已经成为清 然而，由于风电的波动性特征，电网调度和资源消纳成为一大难题，部分地区存在较 用效率。即便如此，风电凭借清洁低碳的优势，得到了政策的大力支持，同时推动 伏发电在新疆的发展潜力巨大，得益于塔里木盆地和准噶尔盆地等地区的丰富光能资 攀升，并成为能源结构调整的重要力量。光伏发电具有低运行成本和零排放的优势，但因极端气候对设备的耐 较高，以及电网的调节能力尚待提升，光伏发电在快速发展的同时也面临一定的技术和运维挑战。 水电在新 的整体比重相对较小，主要分布于天山山脉和昆仑山等水资源集中区域。由于水资源的时 水电在发电总量中的贡献有限，但在一些偏远地区，水电发挥了重要的供电作用。作为 电网的调节作用显著，但其大规模开发可能会带来一定的生态和环境影响。由此本文在合作博弈思路下 以新疆作为区域综合能源系统案例，将研究对象放在火电、水电、风电、光电上，分析各方参与后的利益分配机制，从而探寻新疆电力行业协调高效可持续发展方向。

具体而言，可以看出利益 、前沿生产函数、数据包络分析、双对数函数等 区层面不同参与主体如何 对领导者做出一系列反应行为 弈参与者在其它各方 利益 仅充当协调者，能够促使 pley 值法分配参与合 上述分配策略的稳定性，发现由于不同的分配策略的理 略难以在各方面完全优于其他分配策略。

基于此，本研究首先在已有区域电力行业利益分配的研究基础上创新并在多能互补模式理论中加入对“双碳”目标的考量；然后根据新疆能源电力系统的实际情况构建 Shapley 值法、改进 Shapley 值法、核仁法、DP 值法下火风光水发电主体合作运营利益分配模型，并代入数据，以评估不同能源在多能互补体系中的贡献；其次，对比各分配方式下不同主体的收益结果，揭示系统协同发展利益分配方式的优劣，并指出新疆利益分配机制在其电力系统发挥中存在的问题；最后得出了相关理论和政策建议，以此助力新疆更好地支撑能源体系低碳健康发展，为推动现代化能源系统的建设提供实质性的理论支持。

2 区域综合能源系统收益计算与分配模型

2.1 联合运营函数

火力发电是中国的传统发电方式，也是新疆电力供应的主要来源。新疆煤炭资源丰富，火电主要以煤电为主，其收益计算主要包含售电所得及包括燃料成本、排放成本、设备成本与维护费用在内的发电成本[15]。风力发电收益受到上网电价、弃风率惩罚系数、发电成本、机组出力等情况影响；光能发电收益受到天气影响下太阳能辐射量、温度等控制，其收益也受到弃光率惩罚系数、上网电价、并网成本的影响[16]；水力发电受到“削峰补枯”等分时电价的影响，其收益为发电收益与抽水成本之间的差值，其成本电价采取燃煤标杆上网的0.75 倍进行征收[17]。

当不同主体联合发电时，其合作可以 资源整合 及技术优化等方式显著降低成本，从而提高整体运营效率。风电和光伏发电具有波动性，而火 之间的合作可以充分利用火电和水电的调峰能力，降低清洁能源的弃风弃光率，提高发 用率 从而 接降 位发电成本。即联合运营可以实现资源的优化配置，使不同发电方式之间的动态平衡，减少资源浪费，并降低因负荷波动导致的调峰成本[18]。

合作运行能够高效利用清洁能源，降低对高成本化石燃料的依赖，同时改善能源结构。火电与清洁能源合作，通过风光电在低负荷时段增加清洁能源供应，可以减少对煤炭或天然气的消耗，降低燃料采购费用[19]。碳交易机制是一种通过市场化方式实现温室气体减排目标的经济政策工具，它通过设定碳排放总量上限，并将配额分配给参与者，允许其在市场中交易，从而以最低成本实现整体减排目标[20]。新疆作为中国重要的能源生产基地，其碳排放主要源于以煤炭为主的能源消费结构。在“双碳”目标的背景下，新疆正逐步参与全国碳交易市场，探索绿色低碳发展路径[21]。因此，本研究考虑碳交易机制下的多主体合作，增加风电、光伏、水电等低碳能源的发电比例，通过减少化石燃料的燃烧，降低二氧化碳排放量，以减少碳排放费用，降低整体碳成本。

另外，合作运行可以获得额外的政策支持或补贴，进一步降低成本。综合能源系统可享受政府提供的联合运营补贴或税收优惠，但新疆地区风光新能源发电自2021 起采取平价上网，不再进行补贴[22]，因此本文不予考虑。

2.3 改进 Shapley 值法

传统 Shapley 值法虽然在均衡理论上具有较强的公平性 该方法仅考虑 作主体的边际贡献，并将不同参与主体对于整个系统的贡献参与度看作是相同的，而忽视 具体影响因素，即仅考虑了联盟内成员的有用性，却未考虑个体间存在的差 能导致分配结果偏离现实需求。本文通过引入层次分析法（AHP）对传统 Shapley 值法进行改进，以更加科学、合理地反映各主体在合作中的重要性和实际贡献。

使用 AHP 在定性和定量结合问题的角度下，采取多准则决策方法，对客观事物进行评价。为选择最合适的提供决策方法，首先要考虑搭建合适的评价体系。评价指标应考虑对投资贡献的关系以及如何促进经济和市场发展[23]，以其能够反映在资源投入和利润增长率等方面；新疆地区大面积、 长时间的对风光进行浪费 ，造成弃光弃风率排在全国首位，居高不下[24]，因此也应该考虑减排率的影响，从而提高系 就是通过需求侧管理向用户提供更好的能源服务，因此对于用电用户的评 系统自身的局限[26]；在非完全信息的情况下，不同能源主体为住追求利益最大化 市场规避风险[27]、实现不同系统中和合作共赢。可以看出，目前区域综合能源系统并 有效的效益评价体系， 对于区域中不同能源主体评价概念较为模糊。

风险水平 内部风险包括设备维护、运营管 件复杂，其风电、 定性，保实际投 致大量境因素，比例的 新代化自 为基荷电源， 激励其提升自身效率， 实现长期发展[ 据此 建评价体系如下表 1 所示

首先，就影响区域能源系统之间不同主体相关的一级指标和二级指标进行打分，并通过模糊评价依据打分结果得出指标权重。然后通过两两比较构建各指标下的判断矩阵，依据求根方法求出判断矩阵特征向量的近似值，再把特征向量标准化得到权重向量。整理不同的评分结果，并对该结果进行逻辑一致性检验。计算过程如下：

3 新疆综合能源系统利益分配实证研究

根据国家统计局、国家能源局以及新疆维吾尔自治区统计局公布的数据，2024 年1-8 月，新疆维吾尔自治区发电量为3523.7亿千瓦时，其中火力、风力、太阳能、水力发电量分别为：2553.1、479.4、250.7、240.5 亿千瓦时。目前新疆采用分时电价，设置居民生活用电、农业生产用电、电网输配电、大工业企业用电及电采暖用电，平均电价分别为 0.39、0.27、0.14、0.35、0.37 元/千瓦时，本文取 0.36 元/千瓦时作为平均电价进行计算。根据文献，火、风、光电发电成本一般为 0.3、0.17-0.21、0.14-0.18元/千瓦时，因此，本文火电、风电、光电、水电发电成本分别取值 0.3、0.19、0.16、0.27 元/千瓦时。

新疆地区电力平均二氧化碳排放因子为 623gCO2/（kW··h），其中火力发电二氧化碳排放 90%来源于化石燃料的燃烧，单位火电二氧化碳排放量约为 847g/（kW··h）。假设减少火电所产生的碳排放量能作为碳权进行直接交易且不考虑交易成本的影响，碳交易价格稳定在 55-60 元/吨左右，本文取值 60 元/吨进行计算。

3.1 初始 Shapley 值法

通过计算可得，单独运营时，火电、风电、光电、水电收益分别为 153.19、81.50、50.14、21.65 亿元。联合运营时，各联盟总收益根据式（1）（2）计算可得，火风、火光、火水、风光、风水、光水联合发电收益分别为 296.71、239.30、207.77、173.85、144.00、100.90 亿元，火风光、火风水、火光水、风光水联合发电收益分别为 367.10、330.58、285.98、211.16 亿元，而火风光水共同联合运营的总收益为 434.97 亿元。

通过初始 Shapley 值公式计算结果如下：

表2 Shapley值法下新疆地区火电收益（单位：亿元）

将表 2 行末所得相加，则可得火力发电利益分配φ（火） =38.30+17.93+15.76+15.51+16.10+15.55+15.42+55.95=190.53 亿元。同理可得风电、光电、水电利益分配结果分别为φ（风）=120.16 亿元， φ（⟩U） 78.09 亿元， Ψ（X） =46.19 亿元。

对分配结果进行检验，所有参与者分配的收益之和等于全联盟的总收益，每个主体获得的分配结果高于其单独行动时的收益，满足效率性和个体理性。将不同主体或两个子联盟的联合收益与独立运行收益对比，联合收益均为较高水平，满足超加性。综合来看，初始 Shapley 值法利益分配结果合理，可以有效激励各主体参与合作。

3.2 改进 Shapley 值法

为解决传统Shapley 值法仅考虑各主体边际贡献，而忽略了个体特征差异以及实际贡献的问题，设立评价指标体系，并采用AHP 法计算权重，对Shapley 值法进行改进。首先，根据上文，邀请 3 位能源经济领域的专家对评价体系中的 5 个一级指标与 10 个二级指标进行打分，并进行模糊评价处理，得出各指标权重如表3 所示，即风险水平、资源投入、环境因素、技术创新与利润因素所占权重分别为 0.19、0.21、0.28、0.20、0.12。

表3 AHP法权重系数

然后，对火电、风电、光电、水电四个主体在不同指标下进行排序，得到判断矩阵，并根据式（4）（5）通过归一化计算权重向量，结果均通过了逻辑一致性检验。整合为标准化风险评估矩阵如下：

表4 标准化风险评估矩阵

3.4 DP 值法

DP 值主要反映了各主体参与合作联盟的意愿。首先针对上述方法分别计算各主体的 DP 值，结果如下：

表5 不同利益分配方法各主体DP值

可以看出，初始 Shapley 值法下各主体 DP 值较为接近，且DP 值总和最小，为 3.46，即使用 DP 值法衡量的初始 Shapley值法利益分配下，总体的合作意愿最强，且分配较为公平。接下来以 DP 值为判断标准，分别通过最小化 DP 值和等 DP 值两种方法进行利益分配。

根据式（11），使用 MATLAB 中的 fmincon 函数进行非线性优化求解，得到 DP 值最小化结果。在这种结果下，火电、风电、光电、水电四主体利益分配结果分别为 188.27、115.79、80.89、50.02 亿元，DP 值分别为 1.0132、0.9679、0.7644、0.6286，总和约为 3.37，相较于初始 Shapley 值法又有了进一步的提升。

根据上文计算的数据， cong DP 值法通过式（10）（12）可以得到：

解得火、风、光、水四发电主体利益分配结果分别为 191.23、117.85、79.36、46.54 亿元，此时四主体的 DP 值均为 0.8566，总 DP 值为 3.42。

3.5 分配结果分析

将初始Shapley 值法、改进 Shapley 值法、核仁法、最小化 DP 值法和等 DP 值法共同比较，其结果如表 6 所示：

表6 各主体利益分配结果（单位：亿元）

从表中可以看出，不管采用何种利益分配方式，综合能源系统中各主体收益相对于独立运营时都可以获得大幅度提升。方面， 部分火电需求可被新能源发电代替 降低总 存在的随机性风险，降低弃风弃光成本 入可以减少以煤炭为主的一次能源消耗 制 ，不同主体联合运营形成的区域综合能源系统可以明显降低碳交易费用，获得较高的碳减排收益

将不同合作主体进行比较，可以发现无论使用何种分配方 火力发电收益都占总收益的 40%以上。这是因为火电作为保障电力供应的基础，在新疆电力结构中占 的基础电力负荷，因此在联盟中的贡献最高。并且由于需要大量煤炭，火力发电成本较高，需要给予 定补 电收益在联盟总收益中占27%左右，虽然远不及火力发电收益占比，但相较于光电和水电有明显领先。新疆具有丰富的风能资源，风力发电量在四种发电形式中稳居第二，远高于光伏和水力发电。风机作为新能源机组，虽然存在较强的波动性和不稳定性，但其参与合作联盟产生的碳减排效应十分显著，有利于“双碳”目标的实现。相较于风能，新疆同样具有丰富的太阳能资源，虽然光伏发电与风力发电具有相似的特征，但新疆地区光伏装机容量对比风电装机容量还有较大差距，因此，太阳能发电收益分配显著低于风力发电。新疆水电在总发电量中占比较低，虽然作为清洁能源可以有效减少碳排放，但由于存在一定不稳定性，且单位发电成本较高，水电利益分配低于其他主体。

对比不同利益分配方法 因此联盟中发电量较大的火电和风电得到了“照顾”，在该 低。最小化 DP 值和等 DP 值均与初始 Shapley 体 DP 值本身就十分接近，且总和值较小， apley 值的合理性和公平性。而经过AHP 改进的 S 果更加贴合实际。实际情况下，在进行利益分配时考虑各主 十分合理的。尽管在该分配方式下各主体对联盟的满意 可以通过其他方式进行补偿，提高各主体参与合作联盟的意愿。

4 结论与建议

本文围绕“双碳”目标下新疆综合能源系统的建设与发展，深入探讨了利益分配机制的理论基础、模型构建及实际应用。通过对新疆能源资源禀赋与经济发展特点的详细分析，结合多能互补和能源协同优化的实践需求，提出了多种兼顾公平与效率的利益分配机制，并对其合理性进行了分析与验证。研究结果表明：

在“双碳”目标指引下， 新疆拥有包括煤炭、风能、太阳能和水能等在内的丰 过整合多种能源形式，实现了能源资源的高效利用 建的利益分配模型有效解决了多主体参与中存在的 持续性。其中，改进 Shapley值法基于公平 实际差异，更贴合实际情况。同时，模型的 适用性。新疆综合能源系统的建设不仅为区域经济高质 了重要支撑。基于此，做出以下展望：

（1）坚持能源转型，明确新能源核心驱动力的地位。能源转型是实现“双碳”目标的重要路径，新能源作为核心驱动力，需要在新疆综合能源系统中持续提升其重要地位。应进一步加快风电、光伏、水电等清洁能源的开发与利用，构建以新能源为主体的能源供给体系。同时，通过技术创新推动传统能源的清洁化改造，促进风、光、水、火、储等多能互补，最大限度提高能源资源的利用效率。此外，针对新疆区域性特点，应推动分布式能源与集中式能源协调发展，为实现绿色低碳能源体系奠定基础。

（2）推动新质生产力发展，加快构建现代化能源经济体系。 新疆地区应 快推动以智能电网、储能技术、多能协同优化等技术为代表的新质生产力形成，为能源行业注入创新活力。 云计算和人工智能等数字技术，构建智能化综合能源系统，实现能源生产、传输、存储与消费的 能源+储能”为基础的多能互补模式，提高系统运行的灵活性和安全性。此外， 应结合 区域特点，探索 风光水火 体化基地建设，通过技术集成和系统优化，提升能源系统的经济性与环境效益。构建以绿色低碳为核心的现代化能源经济体系，不仅可以推动新疆能源产业的高质量发展，还将为全国能源经济体系的转型提供示范效应。

（3）贯彻“双碳”目标 坚特利 重要市场化手段，对于促进能源行业绿色低碳转型具 易市场与全国市场的有效联动。建议通过碳交易机制， 应在现有基础上加强碳核算与监测能力建设，推动碳排放数 供技术支撑。此外，可探索建立区域性碳市场试点，将风电、光伏等清 碳交易获得绿色收益。碳交易机制的深化发展，将进一步释放市场活力，助力新疆在全 能源低碳转型中发挥引领作用。

（4）提高“疆电外送”的能力，畅通区域间利益分配效能流动。“疆电外送”作为新疆综合能源系统的重要功能，是实现全国能源资源高效配置的关键手段。未来应进一步提升“疆电外送”的能力，构建高效畅通的清洁能源外送网络。重点加快建设以特高压输电通道为核心的输电体系，扩大风电、光伏等新能源的外送规模，同时优化外送电力的调度与分配机制。应推动外送电力收益在发电企业、电网公司和受电地区之间的公平分配，形成覆盖输电、配电和终端用户的利益协同机制。此外，通过建立跨区域合作机制，鼓励与中东部地区建立长期稳定的能源合作关系，确保“疆电外送”效益的持续提升和分配的透明化、公平化。“疆电外送”能力的增强不仅能够促进新疆清洁能源的高效利用，还将为全国能源结构优化和经济协同发展提供重要支撑。

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Study on the Benefit Distribution Mechanism of Xinjiang's Integrated Energy System under the "carbon peaking and carbon neutrality goals"

WANG Qiaobin1

（1.School of Economics and Administration， Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract Under the strategic backdrop of the "carbon peaking and carbon neutrality goals "， the construction and development of the integrated energy system in Xinjiang possess significant strategic significance. Based on the abundant energy resource endowment and energy structure characteristics of the Xinjiang region， combined with the concept of multi-energy complementarity and collaborative optimization， this paper investigates the benefit distribution mechanism of the integrated energy system. By establishing a scientific distribution model， it focuses on analyzing the benefit distribution issues in multi-agent cooperation， proposes various distribution strategies that take into account fairness， efficiency， and sustainability， and validates the validity and rationality of the model. The research indicates that the optimized operation of the integrated energy system not only markedly enhances energy utilization efficiency and reduces system operation costs， but also promotes the efficient consumption of new energy and the clean transformation of traditional energy. The benefit distribution mechanism proposed in this paper offers theoretical guidance for multi-agent collaboration， contributes to enhancing the stability of system operation and the enthusiasm of all parties for cooperation， provides theoretical support for the high-quality development of the integrated energy system in Xinjiang， and meanwhile holds certain reference significance for achieving the "dual carbon" targets nationwide.

Key words integrated energy system; benefit distribution; Xinjiang; multi-energy complementarity