蘇北建模聯(lián)賽優(yōu)秀論文

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1、2012年第九屆蘇北數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽題目碳排放約束下的江蘇省碳排放消費(fèi)預(yù)測摘要本文對江蘇省煤炭消費(fèi)量等數(shù)據(jù)建立模型進(jìn)行分析，為江蘇省節(jié)能、減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑以及能源消耗結(jié)構(gòu)的調(diào)整、煤炭消費(fèi)政策的確立提出意見和建議。針對問題一，首先確定節(jié)能、減排、煤炭需求量、經(jīng)濟(jì)增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)五個(gè)指標(biāo)，層次分析模型，得出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對江蘇省煤炭消費(fèi)總量和第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的影響最大。然后，分析江蘇省煤炭消費(fèi)總量占能源消費(fèi)量的比重、三次產(chǎn)業(yè)的煤炭消費(fèi)量、三次產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)情況得出，第一、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量相比第二產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)增長影響不大，若減少第二產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量，經(jīng)濟(jì)增長速度會(huì)減

2、慢，但對于節(jié)能、減排和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整會(huì)非常有利。針對問題二，首先對主要能源的消費(fèi)量進(jìn)行灰色預(yù)測，從預(yù)測結(jié)果中選取代表性數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測分析，得出：“十二五”期間能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)依舊是以煤炭為主，未來十年內(nèi)，煤炭消費(fèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，石油和天然氣消費(fèi)量所占比重上升，其中天然氣消費(fèi)量比率大幅度上升。然后，用多目標(biāo)優(yōu)化方案對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)“十二五”期間煤炭消費(fèi)量下降5.7%，天然氣和石油消費(fèi)量大幅度增加。未來十年內(nèi)，江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐漸有以煤炭為主向多元結(jié)構(gòu)并重發(fā)展的趨勢，其中，天然氣消費(fèi)量上升趨勢非常明顯。針對問題三，首先建立模型對“十二五”期間以及未來十年

3、的煤炭消費(fèi)量進(jìn)行預(yù)測，求出煤炭消費(fèi)總數(shù)：然后運(yùn)用線性規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化分析，得到三次產(chǎn)業(yè)中煤炭消費(fèi)量之比為：。針對問題四，根據(jù)問題一、二、三的分析的結(jié)果和結(jié)論，對江蘇省節(jié)能、減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、煤炭消費(fèi)政策等方面提出意見和建議。關(guān)鍵詞層次分析模型灰色預(yù)測多目標(biāo)優(yōu)化模型線性規(guī)劃20一、問題重述自改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大的成就，但經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展是建立在高投入、高消耗、低效益的粗放式生產(chǎn)方式上，以煤炭消費(fèi)為例，從1953年到2010年，煤炭消費(fèi)量翻了將近44倍。江蘇省作為全國經(jīng)濟(jì)大省，創(chuàng)造了全國10%的經(jīng)濟(jì)總量，快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)給環(huán)境質(zhì)量造

4、成了巨大的壓力，從煤炭的產(chǎn)量和需求量上來看，江蘇的經(jīng)濟(jì)增長與煤炭資源緊缺的矛盾日益突出。2012年2月24日我國國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長劉鐵男在中國全國煤炭工作會(huì)議上提出，中國煤炭工作要把握好保障煤炭市場平穩(wěn)運(yùn)行，合理控制煤炭消費(fèi)總量。因此，分析預(yù)測江蘇省未來的煤炭消費(fèi)，對于江蘇經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本題要求，根據(jù)所給出的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合收集到的資料，建立合理的數(shù)學(xué)模型，解決以下四個(gè)問題：（1）確定影響江蘇省煤炭消費(fèi)總量以及第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的指標(biāo)，分析各指標(biāo)對江蘇省煤炭消費(fèi)總量以及三個(gè)產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的影響情況，并討論江蘇省煤炭消費(fèi)總量

5、及其占能源消費(fèi)量的比重、第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的變動(dòng)對節(jié)能、減排和經(jīng)濟(jì)增長等指標(biāo)產(chǎn)生的影響；（2）在整個(gè)碳排放的約束下，考慮節(jié)能目標(biāo)和江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，對“十二五”期間及未來十年江蘇省主要能源（煤炭、石油、天然氣等）消費(fèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化；（3）在整個(gè)碳排放約束下，考慮節(jié)能目標(biāo)和江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，建立合適的數(shù)學(xué)模型，對“十二五”期間及未來十年江蘇省煤炭消費(fèi)總量以及第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化，并對預(yù)測模型和預(yù)測結(jié)果的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)和說明；（4）根據(jù)分析的結(jié)果和結(jié)論，對江蘇省節(jié)能、減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、煤炭消費(fèi)

6、政策等方面提出意見和建議。二、問題分析2.1對于問題一的分析問題一有三個(gè)小問，因?yàn)榍皟蓚€(gè)小問聯(lián)系性很強(qiáng)，都是圍繞指標(biāo)展開研究，所以放在一起研究。對于影響煤炭消費(fèi)量的指標(biāo)，通過查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，確定為節(jié)能、減排、經(jīng)濟(jì)增長、煤炭需求量和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)這五個(gè)?？梢园l(fā)現(xiàn)第一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的總和即是江蘇省煤炭消費(fèi)總量，因此建立層次分析模型來解決。目標(biāo)層定為江蘇省煤炭消費(fèi)總量，準(zhǔn)則層共有三項(xiàng)，分別為第一產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量、第二產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量和第三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量，措施層的五個(gè)即是影響煤炭消費(fèi)量的五個(gè)指標(biāo)。問題一的第三個(gè)小問要求討論江蘇省煤炭消費(fèi)總量及其占能源消費(fèi)量的比重、第

7、一、二、三產(chǎn)業(yè)煤炭消費(fèi)量的變動(dòng)對節(jié)能、減排和經(jīng)濟(jì)增長等指標(biāo)的影響情況。首先，需要求出江蘇省煤炭消費(fèi)總量占能源消費(fèi)量的比重，然后分析三次產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)及拉動(dòng)情況，接著討論三次產(chǎn)業(yè)的煤炭消費(fèi)量。根據(jù)這些分析結(jié)果，得出最終結(jié)論。2.2對于問題二的分析問題二要求以整個(gè)碳排放約束為前提，考慮節(jié)能目標(biāo)和江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，來預(yù)測并優(yōu)化主要能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。首先需要對主要能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測，通過原題中所給1985-2010年江蘇省主要能源消費(fèi)量，用灰色預(yù)測模型對“十二五”期間以及未來十年煤炭、石油、天然氣的消費(fèi)量進(jìn)行預(yù)測。得出預(yù)測結(jié)果后，20選用主要年份的數(shù)據(jù)，分析主要能

8、源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)。因?yàn)閷χ饕茉聪M(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要