[數(shù)學(xué)]碳排放約束下的江蘇省煤炭消費量預(yù)測

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1、碳排放約束下的江蘇省煤炭消費量預(yù)測摘要隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，而使我國的能源消耗和環(huán)境保護受到了影響，主要是把經(jīng)濟的增長建立在了高投入、高消耗、低效益的粗放型生產(chǎn)方式上，并且煤炭是我國經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)能源。在我國江蘇省，煤炭資源匱乏而煤炭消費總量逐年增長，煤炭消耗問題成為影響江蘇經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。因此，解決好未來江蘇巨大的煤炭供需缺口，我們就以下幾個關(guān)于經(jīng)濟增長與煤炭資源問題進行研究。本文建立數(shù)學(xué)模型研究了低碳經(jīng)濟下江蘇省煤炭消費量的預(yù)測問題，先定性地分析出影響指標，再利用實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)從定量角度系統(tǒng)、深入的研究了影響指標、能源

2、消費結(jié)構(gòu)及煤炭消費預(yù)測和認識，有較強的實際應(yīng)用價值。對于問題一，我們首先通過定性的方法分析了影響煤炭消費量的可能指標：煤炭調(diào)入量、能源總消耗、第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、GDP增長率、人均生產(chǎn)總值；而本文分析所給數(shù)據(jù)，由于版面有限，只選取了1995-2010年的有關(guān)數(shù)據(jù)，針對三大產(chǎn)業(yè)煤炭消費變動對節(jié)能、減排和經(jīng)濟增長等指標的影響，我們從問題所給的數(shù)據(jù)入手，分析歷史數(shù)據(jù)中煤炭消費量與地區(qū)生產(chǎn)總值、與碳排放量、與三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的關(guān)系，通過這些數(shù)據(jù)，我們采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，通過關(guān)聯(lián)度的大小來反映各指標對目標的影響。對于

3、問題二，我們需要解決的問題是在整個碳排放約束下，考慮節(jié)能目標和江蘇省經(jīng)濟發(fā)展目標，對未來十年江蘇省主要能源（煤炭、石油、天然氣等）消費的結(jié)構(gòu)進行預(yù)測和優(yōu)化。根據(jù)問題一求解的指標結(jié)果，我們先不考慮碳排放約束，根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)，利用GM（1,1）灰色預(yù)測模型對能源消費結(jié)構(gòu)進行預(yù)測并對比兩預(yù)測結(jié)果。而后綜合考慮節(jié)能、經(jīng)濟發(fā)展壞境等方面，在低碳經(jīng)濟下，建立以GDP最大，能耗最少的雙目標規(guī)劃模型，通過引入權(quán)重系數(shù)將多目標轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化問題，采用lingo求解得出優(yōu)化結(jié)果。對于問題三，我們需要解決的問題是在整個碳排放約束下，考慮節(jié)能目標和江蘇省經(jīng)

4、濟發(fā)展目標，對未來十年江蘇省煤炭消費總量以及第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費量進行預(yù)測和優(yōu)化。先建立灰色模型對第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費量進行預(yù)測，分析可以認為模型求解方法采用問題（2）中GM（1,1）灰色預(yù)測模型求解方法，并根據(jù)預(yù)測出的值進行檢驗確定其合理性。在此基礎(chǔ)上對煤炭消費總量和三大產(chǎn)業(yè)的煤炭消費模型進行優(yōu)化。對于問題四，通過對江蘇省煤炭需求預(yù)測的研究，和對以上幾個問題的模型建立及求解，我們了解到要轉(zhuǎn)變以浪費資源和犧牲環(huán)境為代價的傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展模式，必須努力實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會全面進步、資源永續(xù)利用、環(huán)境不斷改善和生態(tài)良性循環(huán)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

5、。然后對江蘇省節(jié)能、減排目標的實現(xiàn)路徑以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、煤炭消費政策等方面提出意見和建議。關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟；灰色關(guān)聯(lián)分析法；GM(1,1)模型；lingo；雙目標模型一、問題背景與重述背景：1978年改革開放以來，我國的經(jīng)濟發(fā)展取得了舉世矚目的成就。2010年國內(nèi)生產(chǎn)總值達到39.8萬億元，躍居世界第二位，國家財政收入達到8.3萬億元，“十一五”期間實現(xiàn)GDP年均增長11.2%。但是我國經(jīng)濟的高速增長是建立在高投入、高消耗、低效益的粗放型生產(chǎn)方式上，對我國的能源消耗和環(huán)境保護產(chǎn)生了巨大的壓力。為了遏制全球氣候變暖，聯(lián)合國、國際性組織和世

6、界各國政府展開了積極的努力。1997年12月達成了《京都議定書》（簡稱《議定書》），《議定書》要求三十多個國家在2008至2012年使溫室氣體的排放量平均比1990年減少5.2%以上。20世紀90年代以來，中國始終把可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作為基本國策，轉(zhuǎn)變以浪費資源和犧牲環(huán)境為代價的傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展模式，努力實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會全面進步、資源永續(xù)利用、環(huán)境不斷改善和生態(tài)良性循環(huán)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。煤炭是我國經(jīng)濟發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)能源，煤炭消費量呈現(xiàn)指數(shù)形式增長。有關(guān)研究表明，以煤炭為主的化石能源的消費是引以溫室氣體排放的主要誘因。一方面，經(jīng)濟的發(fā)展離不

7、開煤炭為主的能源支撐；另一方面，環(huán)境承載力迫使煤炭為主的化石能源不能盲目的無限制利用，這是一個有能源開發(fā)利用的兩難問題。因此，合理的安排化石能源的消費，對實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會全面進步、資源永續(xù)利用、環(huán)境不斷改善和生態(tài)良性循環(huán)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一具有重要的意義。江蘇省煤炭資源匱乏而煤炭消費總量逐年增長，煤炭消耗問題成為影響江蘇經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。因此，為了解決江蘇未來巨大的煤炭供需缺口，分析預(yù)測江蘇未來的煤炭消費，為江蘇戰(zhàn)略性能源開發(fā)供應(yīng)提供依據(jù)，保證全省經(jīng)濟社會的綠色發(fā)展。為此我們需要解決以下幾個問題：具體問題：（1）影響江蘇省煤炭消費總量以

8、及第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費量的指標有哪些？各指標對江蘇省煤炭消費總量以及第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費量的影響情況怎樣？江蘇省煤炭消費總量及其占能源消費量的比重、第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費量的變動對節(jié)能、減排和經(jīng)濟