本文对北京市能源供应系统进行3E-S(能源-经济-环境-安全)的综合评价,并应用MARKAL模型对北京市能源供应系统进行优化。MARKAL模型是在上世纪80年代初,根据国际能源机构(IEA)能源技术和系统分析项目开发的一个综合能源系统优化模型。该模型在满足给定的能源需求量和污染物排放量限制条件下,对能源系统中各种能源的开采、加工、转换和分配环节以及终端用能环节进行详细的分析描述,进而探究使能源系统成本最小化的能源供应结构和用能技术结构。MARKAL模型在用于国家、省区能源系统规划和结构优化等问题上优势突出,并已存在很多成功案例,在各个国家被广泛应用。本文主要应用MARKAL模型对北京市3E-S系统中的能源流以及伴生的资金流、物质流和污染物排放进行模拟。之后,根据终端能源需求预测数据、不同能载体的转化关系以及与能源系统密切相关的环境、经济和政策要求,构造多周期大规模线性规划,通过对模型运算结果的研究,从而对相关能源政策进行分析和效果预测。本文构建了适合于分析北京市3E-S的MARKAL分析平台,即开发、构建北京市3E-S系统MARKAL模型,并实现计算机模拟,作为整个模拟分析系统的独立分析模块。在此平台之上可以定量计算经济活动、技术改进等各种因素对能源利用、污染排放等的影响。该平台的主要功能包括:建立首都能源体系模拟平台,利用目标函数及约束方程将能源结构和能源转化过程与经济成本、环境污染联系起来,并形成独立模块,可根据不同的数据持续使用;通过模拟运行寻找满意的能源系统结构,确定适宜的相关能源指数;通过模拟运行政策情景,对现有政策进行评估和影响分析,同时可用于新能源政策的制定和效果预测。