基于微分动力系统的阜阳市天然气能源系统模型研究

发布时间：2021-08-28 00:18

　　为对城市天然气能源系统进行研究,本文以城市天然气能源的消费量、天然气价格和城市经济增长为变量建立三维微分方程模型,提出天然气能源强度的概念和计算表达式,并首次定量讨论此系统内部变量间的演化关系。为具体分析该模型,以安徽省阜阳市为例,通过数据回归分析、曲线拟合、神经网络等方法得到模型参数。最后对此系统提出4种监控策略,通过Matlab仿真出每种监控策略的演化图;并对4种策略的各变量和天然气能源强度图做出比较,发现第三种策略（采取适当的行政措施）是目前最有效的行政监控策略。 

【文章来源】：阜阳师范学院学报(自然科学版). 2020,37(02)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

策略后的能源价格图

系统稳定时，天然气的消费-价格-经济增长模型演化具体见图3。从中可以看到，天然气的价格波动要小于天然气的消费量的波动和经济增长的波动，因为阜阳市正在创建文明城市和能源清洁型城市，天然气供应也比较充足，天然气的价格实行阶梯型，价格市场机制也比较健全，政策指导也比较成熟，所以天然气价格波动小且在一年半左右的时间趋于稳定与实际还是很符合的。天然气的消费量波动最大，一开始，政府鼓励居民和企业去碳使用清洁型的能源，天然气的消费量急剧上升，其中有很多不合理的使用天然气能源，没有完善的能源体系和市场政策指导和规划，天然气能源浪费很严重。当政策指导和天然气能源体系比较健全时，消费量由急剧下滑，慢慢趋于平稳。图2 系统各变量稳定图

图1 稳定的系统相图在时间上经济增长要先于消费量和天然气价格趋于稳定，因为目前天然气能源在城市能源系统中的比例还只是一小部分，煤炭和石油仍是主力能源，在大力提倡使用天然气能源的初期时是不影响经济增长的，当天然气能源占据城市能源主力位置时，可以看出经济是平稳增长的。由图3可见，天然气能源带来经济的增长有4个转折点，在开始使用天然气能源的初期，由于对天然气能源的科研研发和基础设施投入一定的资金，天然气能源带来的经济增长和这些投入资金相抵消了。当到达转折点1时，天然气能源在很短的时间内带来经济的急剧上升，天然气能源对经济的贡献很明显，但是上升是有界限的，当到达转折点2时，对经济的贡献趋于平稳。由于天然气技术研发提高和天然气能源利用效率提高，在转折点3时，天然气能源又带来经济的增长，可以看出增长速度平缓，并且在很短的时间内又达到顶峰（转折点4），经过转折点4之后，增长趋于稳定。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3367395