清洁氢能拍卖的多标准优先排序:韩国创新框架的层次分析法分析及政策启示

《International Journal of Hydrogen Energy》:Multi-criteria prioritization for clean hydrogen power auctions: Analytic hierarchy process analysis of South Korea’s pioneering framework and policy insights

【字体: 时间:2026年05月29日 来源:International Journal of Hydrogen Energy 8.3

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  郑根浩(Geun-Ho Chong)| 任俊浩(Joonho Im)| 尤成勋(Seung-Hoon Yoo)韩国首尔国立科学技术大学未来能源融合系,韩国首尔Nowon-Gu区Gongreung-Ro 232号,邮编01811摘要本研究应用层次分析法(Analytic Hiera

  
郑根浩(Geun-Ho Chong)| 任俊浩(Joonho Im)| 尤成勋(Seung-Hoon Yoo)
韩国首尔国立科学技术大学未来能源融合系,韩国首尔Nowon-Gu区Gongreung-Ro 232号,邮编01811

摘要

本研究应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)为韩国的“清洁氢能组合标准”(Clean Hydrogen Portfolio Standard, CHPS)确定基于专家意见的权重。该标准于2024年作为国家级的清洁氢能电力采购拍卖方案引入。通过对52位专家的成对比较并计算95%的置信区间,三层层次结构显示非价格因素(55.11%)的重要性超过价格因素(44.89%),其中“确保可信度和接受度”(27.99%)和“对环境和经济的贡献”(27.12%)的权重高于价格因素(60:40)。最重要的子标准包括温室气体排放系数(8.31%)、燃料供应稳定性(6.34%)和生态系统激活(5.24%)。这些差异表明当前的CHPS评分框架与专家表达的优先事项存在分歧,可能为未来的政策审查提供有用的参考。研究结果有助于韩国未来关于CHPS设计的讨论,特别是在脱碳、风险缓解和氢能生态系统发展方面。

引言

自21世纪初以来,气候变化缓解和能源安全已成为全球优先事项[1,2]。为此,许多国家通过扩大可再生能源(RE)的利用来加速低碳转型[3]。氢能作为一种有前景的能源载体受到关注,因为它在燃烧过程中不产生温室气体排放,并能够实现负荷跟踪发电[[4], [5], [6], [7], [8]]。在韩国,政府推动在天然气(NG)和燃煤发电厂中混合使用氢气和氨气,以实现2050年的碳中和目标[9,10]。一个120兆瓦的氢能发电项目已获得批准,清洁氢能组合标准(CHPS)于2022年立法通过,据作者所知,首个CHPS拍卖市场于2024年5月启动[11,12]。
尽管拍卖平台的设立目标是到2028年启动氢能发电,但在首轮拍卖中只有一家发电商获得了合同。政府计划每年举行CHPS拍卖,多家开发商正准备参与未来的拍卖。当前的投标评估框架包括价格和非价格属性,其中价格因素占主导权重(60%)。非价格属性包括温室气体减排、产业贡献、技术可靠性、当地接受度和电网连接可行性。然而,实践者和专家都建议应增加更多属性,并重新调整现有属性的相对权重。
基于这些观察,本研究旨在开发一套扩展的评估属性,整合CHPS运营中当前应用的要素以及专家认为需要进一步考虑的额外因素。研究进一步推导出这些属性的相对权重和优先级。为了确保方法论的严谨性,采用了Satty[13]开发的层次分析法(AHP)。这种技术非常适合多属性决策框架,并为决策者(DMs)的成对比较提供了正式的一致性检查。通过迭代反馈,不一致的回答被修改,只有满足一致性标准的回答被保留用于分析。
要应用AHP,首先必须明确定义属性及其层次结构。最终层次结构分为三个层级。第一层级包含三个属性:投标价格、对环境和经济的贡献以及确保可信度和接受度。在第二层级中,投标价格细分为固定投标价格和可变投标价格;对环境和经济的贡献包括对温室气体减排的贡献和对相关产业的贡献;确保可信度和接受度包括参与公司的可信度、公众接受度和项目准备情况以及电力的稳定供应。
本文有三个主要贡献。首先,这是首次将AHP应用于改进韩国2024年推出的CHPS方案。尽管其适用性取决于监管设计、市场结构、能源构成和产业政策目标的相似性,但该研究可为基于氢能的发电研究提供特定背景的参考。其次,研究以严谨的方法论应用AHP框架,仅保留了经过迭代修改后满足一致性标准的回答。尽管这些程序遵循了既定的AHP实践,但增强了分析中使用的专家判断的内部可信度。第三,研究通过基于自助法(bootstrap)的置信区间(CIs)补充了传统的AHP输出,从而对估计的权重及其排名不确定性提供了更为谨慎的解释。
本研究还处于不断发展的可再生能源拍卖设计文献框架内,这些文献表明拍卖结果不仅取决于价格竞争,还取决于非价格标准、项目规模限制、风险分配和政策目标等更广泛的设计选择。Anatolitis等人的实证工作[14]表明,拍卖设计要素显著影响欧洲各国的拍卖表现,而Fleck和Anatolitis[15]指出,应从多个政策目标而非仅成本最小化角度评估可再生能源拍卖。同样,del Río和Kiefer[16]综合了更广泛的拍卖文献,强调了影响效率和政策一致性的设计特征的重要性。这些研究与CHPS背景相关,因为它们强调了基于拍卖的采购机制本质上是多目标的,因此其评估不能仅限于价格信号。在此背景下,本研究使用AHP来检验当前的CHPS评分框架是否充分反映了专家强调的价格、环境、运营和市场发展方面的平衡。
因此,本研究的主要贡献不在于引入新的AHP方法论,而在于将标准决策框架严格应用于新建立的氢能采购机制,并明确比较了专家得出的优先事项与当前制度评分规则。此外,本研究旨在作为特定背景下的专家优先级评估练习,对其在其他司法管辖区的相关性应谨慎解读,需考虑制度和政策的差异。本文的其余部分组织如下:第2节回顾了能源领域AHP应用和氢能相关政策评估的相关文献,强调了本研究解决的空白。第3节介绍了方法论框架、数据收集和基于自助法的估计程序。第4节报告了AHP结果,并将其与当前的CHPS评分方案进行了比较。第5节讨论了政策设计和市场实施的影响,第6节进行了总结。

章节摘录

层次分析法在能源相关决策中的应用

为了更好地将本研究置于现有文献框架中,本节回顾了十二项在能源相关背景下应用、扩展或评估AHP的代表性研究。如表1所示,这些研究涵盖了可持续能源规划、氢能生产、能源来源政策评估、电力生成公司评估、能源研发资源分配、可再生能源来源选择、燃煤发电单元的可持续性评估等领域

方法:层次分析法(AHP)

层次分析法(AHP)由Satty[13]开发,是一种广泛用于评估具有多种定性和定量标准的复杂决策的多属性决策方法[28]。在AHP中,决策者(DMs)通过1-9的评分尺度进行成对比较来表达偏好,其中1表示同等重要性,9表示极端重要性[13,[29], [30], [31]]。这些判断形成一个比较矩阵,通过主特征向量获得优先权重。AHP还包括一致性检查

数据

共有52位专家参与了评估韩国CHPS投标标准的AHP调查。其中,48位专家满足Satty[13]推荐的CR ≤ 0.15的阈值,并被用于分析。这些专家中,14人来自公共发电公司,22人来自私营发电公司,7人来自学术界和政策机构,5人来自与氢能相关的私营公司——代表了清洁氢能发电领域的不同利益相关群体[40]。

结果讨论

本研究考察了专家对CHPS评估标准相对重要性的判断,并将结果解释为基于专家意见的优先级评估练习,而不是最优拍卖设计的证据。因此,这些发现应被视为描述性和政策相关的输入,对当前框架的任何调整仍取决于政策制定者的目标、实施限制和更广泛的市场条件。为了组织讨论

结论

本研究应用层次分析法(AHP)来评估韩国CHPS投标系统中使用的评估标准,这是一个2024年推出的单一国家制度框架。虽然AHP程序本身是标准的,但本研究提供了关于专家优先事项与当前CHPS评分结构比较的特定背景证据,以及这些优先事项在不同利益相关群体中的差异。结果为讨论现有框架的潜在改进提供了基础,但任何政策修订

CRediT作者贡献声明

郑根浩(Geun-Ho Chong):撰写——初稿撰写、监督、项目管理、资金获取、概念构思。任俊浩(Joonho Im):撰写——初稿撰写、验证、资源协调、调查、数据整理。尤成勋(Seung-Hoon Yoo):撰写——审稿与编辑、可视化、软件开发、方法论设计、正式分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
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