基于系统动力学建模的中国“能源—环境—经济”系统研究

发布时间：2017-05-05 16:10

  本文关键词：基于系统动力学建模的中国“能源—环境—经济”系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中国已进入工业化发展阶段,在经济和社会等各方面都在经历重大改革,能源方面也面临各种挑战,包括能源消费、能源效率和能源结构。与能源消费随之而来的是环境污染问题。如何提高能源利用率,增强国民经济总体竞争力,如何解决国内能源环境等关系与国家可持续发展的问题,成为研究者和决策者共同关注的话题。本文针对中国“能源-环境-经济”(3E)系统,基于国家统计局历史统计数据,采用定性与定量相结合的方法,应用系统动力学(SD)思想,对中国3E系统进行了分析和研究,并通过对未来的预测和模拟为中国3E系统的协调发展提供了政策建议。首先采用定性分析的方法,分析了中国3E系统在过去14年(2000-2013)的发展变化情况;其次,依据3E系统中变量的因果关系,在Vensim软件中建立了因果循环图(Causal Loop Diagram)及流图(Flow Diagram),进而确定了系统中各变量的数量关系,完成了3E系统的SD建模;通过模型有效性检验,证明了模型逻辑合理,灵敏度检验合格,模拟结果与统计数据拟合度良好;最后利用SD模型预测了未来10年(2015-2025)中国3E系统的发展趋势,采用情景分析法预测了未来情景下3E系统中一些目标指标的变化情况,并为中国3E系统的协调发展提供了一些建议。对过去14年(2000-2013)间中国3E系统的分析结果表明:(1)中国能源消费总量增长较快,人均能耗不断上升,产值能耗不断下降。能源结构不断变化,煤炭消耗比例先上升再下降,石油消耗比例整体呈下降趋势,而天然气和可再生能源比例则整体呈上升趋势。(2)工业污染排放基本上是先增加后减少,说明在经济发展到一定水平后,中国的环境治理状况也逐步得到改善。(3)GDP一直呈上升趋势,其增长速率则先增后减。产业结构在不断调整,第一产业比例逐年下降,第二产业比例整体呈波动下降趋势,第三产业比例波动上升。2012年开始,第三产业产值超过第二产业,达到45.5%。(4)能源消费的持续增长为经济的高速发展提供了动力,同时也给环境带来了一定的影响。另一方面,经济增长到达一定高度时,环境治理问题也会得到更多关注从而得到改善。利用建立的SD模型对3E系统的未来10年(2015-2025)进行了预测,结果如下:中国GDP在未来10年里,还将继续快速增长,到2025年,GDP将达到约170万亿元,约为2013年的3.7倍。中国人口还将持续增长,但是增长速度将逐渐放慢,到2025年将达到约13.3亿。能源生产总量和消费总量还将保持较快增长,污染排放强度还将进一步增加,但增长速度有放缓的趋势。污染物治理水平快速增加,到2025年该指标增加到95%以上。煤炭储量将不断下降,石油储量在2015年后一直保持增长,天然气储量也不断增加。在此基础上,为3E系统的协调发展提供了如下建议:建议进一步放开计划生育政策,适当鼓励生育,为防止人口不可逆转的减少有所作为;建议国家通过开发新能源、提高能源强度和降低产值能耗来减少中国能源的对外依存度;建议进一步加强环保方面的科技投入,使污染排放强度显著下降。采用情景分析,选取“最终消费拉动百分比”作为变动参数,探究了GDP、能源消耗总量、污染排放强度以及环境污染治理总投资随之发生的变化情况。说明了能源、环境、经济三个子系统之间的内在联系。建议国家通过公共财政体制改革提高居民的可支配收入,通过经济手段鼓励和刺激消费,以提高最终消费额,从而为GDP保持稳健增长提供保障。
【关键词】：系统动力学 “能源-环境-经济”系统 Vensim建模 未来预测 政策分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F124.5;N941.3;X2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 课题研究的背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.2.3 国内外研究简析16
• 1.3 研究方法与研究的主要内容16-18
• 1.3.1 研究方法16-17
• 1.3.2 本文研究的主要内容17-18
• 第2章 中国 3E系统发展状况定性分析18-26
• 2.1 能源子系统的定性分析18-20
• 2.2 环境子系统的定性分析20-22
• 2.3 经济子系统的定性分析22-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 中国 3E系统SD建模26-67
• 3.1 建模基础26-27
• 3.1.1 建模思路26
• 3.1.2 模型边界26-27
• 3.1.3 模型框架27
• 3.2 SD模型构建27-31
• 3.2.1 系统因果循环图的建立及分析27-28
• 3.2.2 系统流图的建立及分析28-31
• 3.3 SD模型中变量方程的确定31-57
• 3.3.1 历年数据的收集及对缺失数据的补充31
• 3.3.2 模型中变量的赋值31-57
• 3.4 SD模型的可靠性检验57-66
• 3.4.1 模型的逻辑检查57-58
• 3.4.2 灵敏度检验58-61
• 3.4.3 模型验证及误差分析61-66
• 3.5 本章小结66-67
• 第4章 中国 3E系统的未来预测及情景分析67-77
• 4.1 模型的完善67-68
• 4.1.1 模型中部分函数关系的改写67-68
• 4.1.2 表函数法赋值的变量方程的修改68
• 4.2 未来预测及分析68-73
• 4.3 情景分析73-76
• 4.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位论文期间发表的论文及其他成果82-84
• 致谢84-85
• 附录85-90
• 附录 1：模拟结果及统计数据的对比（2000-2013）85-87
• 附录 2：模型中涉及到的方程87-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张圆;檀翠玲;王兴;;基于低碳视角的天津市能源结构系统动力学分析[J];环境科学与管理;2011年10期

2 张翼;;中国的人口转变与未来人口政策的调整[J];中国特色社会主义研究;2013年03期

3 杨占书;曲卫国;;优化中国能源结构的政策研究[J];中国发展;2009年02期

4 宋卫东;王乾坤;;产业和能源消费结构调整对单位产值能耗影响分析[J];中国能源;2013年12期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 袁潮清;刘思峰;郭本海;;中国能源经济系统的系统动力学建模与仿真[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李连德;中国能源供需的系统动力学研究[D];东北大学　;2009年

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本文编号：346658