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能源发展与经济、环境关系研究.pdf

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能源发展与经济、环境关系研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文能源发展与经济、环境关系研究姓名焦艳军申请学位级别硕士专业系统工程指导教师熊伟20061201武汉理T大学硕士学位论文摘要能源供需关系是制定能源发展战略及能源政策的基础,决定能源战略和能源政策调整的方向和重点。但是,能源发展战略和能源政策对能源供需关系有调节作用,不同的能源发展战略和能源政策有可能形成不同的环境影响、不同的安全程度、不同的经济效果下的能源供需平衡。本文首先描述了能源的基本属性以及能源利用的历史进程。然后通过分析能源系统的构成分析当前湖北省能源结构的现状。然后通过能源利用效率的综合评价及湖北省二次能源加工转换率来分析湖北省能源生产消费现状。通过将基本能源引入生产函数来分析可持续经济增长,并利用数据包络分析方法来分析湖北省分行业能源结构。运用DPS软件和灰色关联模型以及绿色GDP的测算分析了能源消费与环境关系。运用EVIEWS软件并结合哈维尔摩模型能源生产函数与混沌动力学模型对湖北省能源需求做出了预测。通过针对新形势下的能源战略研究,建立了湖北省能源生产消费系统最优化模型,并通过结合运用W1NQSB软件,利用能源规划中的线性规划方法对湖北省能源生产消费系统进行了优化分析。最后,“十一五”及本世纪仞叶,是湖北省国民经济快速发展的,也是实现两个根本性转变的关键时期,保持能源、经济与环境的协调发展,文章提出了湖北省可持续发展的政策提议。为湖北省经济的长期、稳定发展,率先实现“中部崛起”奠定坚实基础。关键字能源;可持续性发展;数据包络分析;乘数模型武汉理工大学硕十学位论文ABSTRACTENERGYSUPPLYANDENERGYDEVELOPMENTSTRATEGYISFORMULATEDONTHEBASISOFENERGYPOLICY.DECIDEDTOADJUSTTHEDIRECTIONOFENERGYPOLICYANDENERGYSTRATEGYANDFOCUS.HOWEVER,THESTRATEGYOFENERGYDEVELOPMENTANDENERGYPOLICYTOREGULATEENERGYSUPPLYANDDEMANDRELATIONSHIP.DIFFERENTSTRATEGIESFORENERGYDEVELOPMENTANDENERGYPOLICYMAYLEADTOTHEFORMATIONOFTHEENVIRONMENTALIMPACTOFVARIOUSLEVELSOFSECURITY.THEECONOMICEFFECTSOFDIFFERENTENERGYBALANCEOFSUPPLYANDDEMAND.THISPAPERFIRSTDESCRIBESTHEENERGYANDTHEBASICNATUREOFTHEHISTORICALPROCESSOFENERGYUTILIZATION.THRONGHANALYSISOFENERGYSYSTEMSCONSTITUTESTHESTRUCTURALANALYSISOFTHECURRENTENERGYSITUATIONINHUBEIPROVINCE.THENTHROUGHTHEUSEOFENERGYEFFICIENTINTEGRATEDEVALUATIONANDPROCESSINGOFSECONDARYENERGYCONVERSIONRATEHUBEIENERGYCONSUMPTIONANALYSIS.BYINTRODUCINGTHEBASICENERGYPRODUCTIONFUNCTIONANALYSISTOSUSTAINABLEECONOMICGROWTH,ANDTHEUSEOFDATAENVELOPMENTANALYSISMETHODTOANALYZETHESTRUCTUREOFTHEENERGYINDUSTRYINHUBEIMINUTES.DPSSOFTWAREANDTHEGRAYRELATIONALMODELANDTHECALCULATIONOFGREENGDPBETWEENENERGYCONSUMPTIONANDTHEENVIRONMENT.HAWEIERMOCOMBINATIONOFSOFTWAREANDTHEUSEOFEVIEWSENERGYPRODUCTIONFUNCTIONMODELOFHUBEIANDCHAOTICDYNAMICSMODEL,AFORECASTENERGYDEMAND.INVIEWOFTHENEWSITUATIONTHROUGHTHEENERGYSTRATEGY,THEESTABLISHMENTOFTHEHUBEIPROVINCIALENERGYPRODUCTIONANDCONSUMPTIONSYSTEMOPTIMIZATIONMODELTHROUGHACOMBINATIONOFWINQSBSOFTWAREANDTHEUSEOFLINEARPROGRAMMINGAPPROACHTOENERGYPLANNINGOFHUBEIENERGYPRODUCTIONANDCONSUMPTIONSYSTEMOPTIMIZEDFINALLY,THE”LLTHFIVEYEARPLAN”ANDTHEEARLY1900S,THERAPIDDEVELOPMENTOFTHENATIONALECONOMYINHUBEI.THEKEYISTOACHIEVETWOFUNDAMENTALCHANGES,TOMAINTAINENERGY,THEENVIRONMENTANDECONOMICDEVELOPMENT.HUBEIPROVINCE,THEPAPERPUTSFORWARDASUSTAINABLEDEVELOPMENTPOLICYPROPOSALS.HUBEITOTHELONGTERMANDSTEADYDEVELOPMENT.WHICHWILLTAKETHELEADINACHIEVING”THERISEOFTHECENTRAL”TOLAYASOLIDFOUNDATION.KEYWORDSENERGY;SUSTAINABLEDEVELOPMENT;DATAENVELOPMENTANALYSIS;MULTIPLIERMODELN武汉理【大学硕七学位论文第1章导论1.1课题研究的目的、意义本文站在客观的立场讨论湖北省能源发展的现状及未来湖北省的能源发展战略。文章通过对GGDP的测算以及建立系统动力学模型更加全面、科学地衡量经济和社会发展的成果,有利于对地方和企业地经济活动进行合理引导。利用数据包络分析对湖北省企业经济发展进行有效性评价,,从能源的投入产出比上分析湖北省的经济发展格局,为湖北省可持续发展提供有力的科学根据。能源供需关系是制定能源发展战略及能源政策的基础,决定能源战略和能源政策调整的方向和重点。但是,能源发展战略和能源政策对能源供需关系有调节作用,不同的能源发展战略和能源政策有可能形成不同的环境影响、不同的安全程度、不同的经济效果下的能源供需平衡。本课题从湖北省能源需求和能源生产的影响因素以及能源供需关系入手,深入分析了“能源一经济”、“能源一环境”两个子问题,从而提出了湖北省“经济一能源一环境”系统问题,以系统理论为基础,指出湖北省能源发展战略的基本思路和能源政策所要解决的重点问题。1.2国内外相关研究综述1能源需求理论与方法研究国外真正对能源问题进行系统研究,是始于20世纪70年代。在此之前,人们对生产要素投入的认识一直笼统地满足于劳动力、资本和土地,能源最多看作是原材料的一部分,没有引起必要的注意,更谈不上能源需求和经济增长|’日J的关系作深入的研究。20世纪70年代仞,月尼斯L.梅多斯DENNISL.MEADOWS等人,以整个世界为研究对象,通过研究世界人口、工业发展、污染、粮食生产和资源消耗血种因素之问的变动和相互关系,建立了所谓的“世界未FI模型”,首次对能源问题进行了系统研究,通过电子计算机对此模型进行模拟和分析,最后得出这样的结论如果维持现有的人口增长率和资源消耗速度不变的话,世武汉理工大学硕士学位论文界资源将会耗竭。后来20世纪70年代两次石油危机似乎证实了梅多斯等人所得出的结论,这不仅引起经济学家的注意,而且也引起了工程技术专家的关注,使得能源经济理论得到了显著地发展。因此,在后来对能源需求问题的研究中,主要有两条理论途径基于经济学理论和基于工程技术理论。国内有关能源需求的理论研究,比国外起步晚了10年左右,始于20世纪80年代。之后,基于国际形势和国内经济发展的需要,我国学术界越来越重视能源需求问题的研究。在借鉴国外的经验和结合我国的实际情况的基础之上,我国学者先后在20世纪80年代初和90年代中进行过两次大规模的学术研讨,基本上沿着两种思路来研究能源经济问题一是从实物量或标准实物量的角度研究国民经济发展对能源的需求;二是就价格论。系统动力学SYSTEMDYNAMICS是在20世纪50年代中期由美国麻省理工学院福雷斯特教授首创。简单地说,系统动力学是现代反馈控制系统的原理方法在管理、组织和社会经济问题中的应用。系统动力学是传统的一些科学F如系统论、控制论、信息论、仿真、决策理论以及非线性理论与经济学的综合、交叉学科王其藩等,2003。系统动力学20世纪50年代主要用于企业管理,被称为工业动力学,60年代应用范围扩大到研究更复杂的宏观问题,出现了用其研究人、自然资源、生态环境、经济、社会相互关系的模型。20世纪70年代福雷斯特教授应罗马俱乐部之邀做世界模型的研究,以其学生梅多斯为首的研究小组发布了世界模型的研究结果增长的极限MEADOWS,ETAL.,1972,其结论在世界范围内引起巨大震动。从此,系统动力学作为研究复杂系统的有效方法,被越来越多的研究人员认识并采纳。2可再生能源的研究发达国家和部分发展中国家的学者纷纷投入到对可再生能源的理论论证和开发研制工作中,从可再生能源发展的重要意义、市场潜力、发展前景、未来收益以及推广过程中的资会需求、限制因素和具体实施方案上都做了深入研究,并在技术领域上取得了许多重大突破。美、英和印度等国在能源增长中已经主要考虑清洁的可再生能源作为本国能源战略的重要组成部分。预计到2050年,可再生能源在欧盟成员国能源供应结构中将达到50%,可再生能源势必成为大多数发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展的基本选择。我国政府也越来越关注可再生能源的发展进程,一些科研院所逐渐加大2武汉理工大学硕士学位论文了对可再生能源的理论研究和技术开发,但是长期以来以煤为主的生产结构和消费结构根深蒂固,加上现行的可再生能源经济激励政策尚不完善,使得我国可再生能源商业化发展的水平和速度,不仅与世界大多数发达国家有较大差距,同时与部分发展中国家相比也有一定的距离,这与我国目前乃至未来对可再生能源的迫切需求不相吻合,因此可再生能源必将成为能源工业中的研究重点和焦点。现有的研究资料主要集中在对常规能源的环境问题、可再生能源发展的技术条件、主要障碍和激励政策的研究上,在发展战略的研究上还很少。1.3课题研究内容与研究方法1研究内容①从能源战略高度分析预测能源消费需求,重点把握能源消费总量和主要能源品种的结构关系。我省能源供给能力的增长,将取决于我省能源产业发展所需的国内资源存储量的支持能力、产业发展的投资支持能力和利用外部资源的能力。通过运用实证方法考察以上各方因素,认清我省未来的能源供求环境。通过以下三个方面的研究,理清湖北省经济一能源的关系生产性能源消费的产业集中倾向;产业结构变动、进出口结构、能源品种之间的替代性对能源需求强度的影响;主要产业的能源投入产出及敏感性分析。②对影响环境质量的各种因素进行关联分析,抓住问题的主要矛盾。根据历史资料,研究能源生产消费对环境影响的变化趋势。初步提出简化的能源生产消费的绿色GDP测算方法,更加全面、科学地衡量经济和社会发展的成果,有利于对地方和企业地经济活动进行合理引导。将绿色GDP应用于可持续发展的现状、能力和趋势的评估,并与现行GDP的比较中得出更加全面、可靠的结论。③根据能源系统的复杂性以及我省能源生产的实际情况,将系统动力学模型、混沌动力学原理与经济学原理相结合,建立能源生产函数的哈维尔摩模型,运用该模型对我省能源生产总量作短期预测,分析未束能源生产发展趋势,为我省的能源发展战略提供可靠的科学依据。④对湖北省的经济发展以及湖北省大、中、小型企业进行数据包络分析,采用DEA对企业耗能进行有效性评价,从能源的投入产出比上分析湖北省的经济发展格局,为湖北省可持续发展提供有力的科学根据。武汉理T大学硕士学位论文⑤综合以上分析,提出湖北省“经济一能源一环境”系统问题,并确定能源的核心作用。在此基础上进一步建立湖北省能源生产消费系统最优化模型。⑥对湖北省独立核算的工业企业的经济效益评价指标、湖北城市竞争力各项指标,利用主成分分析研究湖北省的产业结构.⑦深入阐述湖北省能源生产消费的可持续发展的战略思想,基于能源结构耗散理论,提出进行能源生产消费结构优化的指导原则及可持续发展的政策建议。2研究方法①从湖北省统计年鉴、湖北省年鉴收录课题研究所需要的原始数据,利用DPS、EVICWS软件进行绿色GDP测算。②将系统动力学模型、混沌动力学原理与经济学原理相结合,建立能源生产函数的哈维尔摩模型并辅助EVIEWS软件对模型进行预测。③进行数据包络分析时,利用WINQSB软件求解并判断企业是否DEA有效。④进行大道定理分析湖北省的能源发展时,利用WINQSB软件求解多目标线性规划问题,得到湖北省能源分配问题的最优解。4

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