碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测论文 推荐

碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测论文

碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测

摘要

江苏的经济增长与煤炭资源紧缺的矛盾突出，煤炭资源匮乏而煤炭消费总量

逐年增长，煤炭消耗问题成为影响江苏经济发展的重要因素。本文研究了江苏的

能源和煤炭的消费情况，利用ARIMA、GM（1，1）、优化模型对江苏未来能源消

费情况进行预测及优化，为江苏战略性能源开发提供依据。

对于问题一，本文通过数据分析总结出影响煤炭能源消费总量以及第一、二、

三产业煤炭消费量的指标，利用matlab求出各指标与各目标的关联度，从而分

析得到其相互影响情况。

对于问题二，本文首先利用已知数据，采用差分自回归移动平均模型

ARIMA(q,d,p)对能源消费结构和江苏GDP进行预测，得到：

预测GDP 煤炭石油天然气其他

2015 57927.3 24513.7 6162.1 1682.39 7012.5

2020 65391.4 34023.5 8522.1 2846.7 11126.4

其次，依据经济绿色发展目标列出优化方程组得到2015年和2020年能源结

构的最优解，其中2015年天然气占7%，石油占12%，煤炭占52%，其他占29%

时符合目标要求。

时最优对于问题三，本文结合节能减排、低碳消耗的理念，利用灰色预测、ARIMA模型

对能源消费量和各产业消费量进行预测,结果如下：

预测第一产业第二产业第三产业

2015 43.42 29286.8 76.7

2020 33.41 37134.72 77.36

利用两模型的结构进行发现误差为，说明预测较为准确。

对于问题四，本文利用前几问的预测与优化结果，分析数据，对江苏省的能源消费结构、煤炭消费政策、节能减排等方面提出相关建议。

关键词：关联度 ARIMA模型 GM（1，1）模型煤炭消费量预测优化

一、问题重述

改革开放以来，中国的经济发展取得了举世瞩目的成就，但是中国经济的高速增长是建立在高投入、高消耗、低效益的粗放型生产方式上，对中国的能源消耗和环境保护产生了巨大的压力。煤炭是我国经济发展不可缺少的基础能源，中国煤炭消费量呈现指数形式增长。为了遏制全球气候变暖，联合国、国际性组织和世界各国政府展开了积极的努力在此背景下，以减少碳排放为核心内容的低碳经济应运而生。我国决定到2020年使单位国内生产总值二氧化碳排放强度在2005年的基础上下降40%～45%在第十国新增单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%的指标，二氧化碳排放问题已成为我国参与国际竞争中不可回避的问题。2011年12月1日，国务印发了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》的通知，方案对目标任务作了分解，明确了各地区单位生产总值二氧化碳排放下降指标，江苏省的下降目标是19%，略低于广东省的19.5%。江苏省“十二五”规划中也给出了到2015年非化石能源占一次能源消费比重为7%左右的目标。至于到2020年的减排目标，参考以及国务院在2009年公布的我国到2020年单位GDP 二氧化碳排放减少40~45%的目标。

江苏省煤炭资源匮乏而煤炭消费总量逐年增长，煤炭消耗问题成为影响江苏经济发展的重要因素。因此，解决好未来江苏巨大的煤炭供需缺口，分析预测江苏未来的煤炭消费，可以为江苏战略性能源开发供应提供依据，从而保证全省经济社会的绿色发展。

基于此，请根据附录中的数据，结合收集到的相关资料，建立数学模型，完成以下问题：

（1）影响江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的指标有哪些？各指标对江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的影响情况怎样？江苏省煤炭消费总量及其占能源消费量的比重、第一、二、三产业煤炭消费量的变动对节能、减排和经济增长等指标产生怎样的影响？

（2）在整个碳排放约束下，考虑节能目标和江苏省经济发展目标，建立数学模型，对“十二五”期间及未来十年江苏省主要能源（煤炭、石油、天然气等）消费的结构进行预测和优化。

（3）在整个碳排放约束下，考虑节能目标和江苏省经济发展目标，建立数学模型，对“十二五”期间及未来十年江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量进行预测和优化。请对预测模型和预测结果的合理性进行检验和说明。

（4）根据分析的结果和结论，对江苏省节能、减排目标的实现路径以及能源结构调整、煤炭消费政策等方面提出意见和建议。

二.、问题分析

对于问题一，考虑到有诸多指标可以影响江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量，并且各个指标的影响程度不一样，不能直观得体现。本文利用搜集到的一些数据和论文，先将各个指标的数据进行整合，资料总结。考虑将主要指标：GDP、江苏省人口总量、煤炭调入量、能源消费总量、二氧化碳的排放量作为对江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的影响指标。利用灰色系统中关联度概念，构建相互影响程度的数学模型，利用数据说明各个指标的影响情况。

对于问题二，我们的目的是对江苏省的主要能源消费结构进行预测和优化，首先应该对已知数据进行整理，因为考虑到经济因素，发现需要先预测江苏省GDP的情况，然后预测分别预测煤炭、石油、天然气、其他能源的消费量，之后可求出总能源的预测量。利用预测数据，可在节能减排、低碳、经济发展的目标下进行优化能源的消费结构，也即需要考虑：

（1）2015和2020年实现单位GDP能耗降低率。

（2）江苏省单位生产总值二氧化碳的排放指标要能够降低到要求值。

（3）江苏省到2015年非石化能源占一次能源消费比重为7%左右的目标。

对于问题三，考虑到与第个问题类似，需要预测优化的是煤炭消费总量和三大产业的情况，优化的条件与上一个问题一样，还要保证经济效益的最大化。同时，考虑到模型的多样性，本文利用又采用灰色系统预测煤炭的消费量，与第二问中的ARMIA模型比对，检验预测的准确性。

对于问题四，首先应该分析前三问中的结果，利用优化模型和数据说明未来的情况，本文认为除了利用所求得的数据以外，还应该多方面搜集信息，利用网络等资源，考虑没有考虑过的因素，综合地分析整个问题，提出合理的建议。

三、模型假设

1、假设没有突发事件发生如经济危机、重大自然灾害；

2、假设未来市场相对稳定，人民消费生活正常进行；

3、假设所搜集的数据是真实合理的。

4、假设国家和江苏省的节能发展政策不会变动，基本吻合 “十二五” 规划中的发展计划的要求。

5、假设除了化石能源产生二氧化碳外，其他能源不产生。

6、假设未来十年没有能代替化石能源的资源。

7、假设未来江苏省的能源不会出现短缺。

四、变量定义与符号说明

符号 意义 ()i x 各个影响指标 M 煤炭消耗量 (),=1,2,3i M i 第一、二、三产业煤炭消耗量 S 石油消消耗量 T 天然气消耗量 Q 其他能源消耗量 G 江苏省GDP N 江苏省2015年总耗能量 0M 煤炭消耗量最优解 0S 石油消消耗量最优解 0T 天然气消耗量最优解 0Q

其他能源消耗量最优解