[发明专利]一种基于能源消费结构优化的碳排放峰值计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及能源经济研究领域，具体地说是一种基于能源消费结构优化的碳排放峰值计算方法及系统。

背景技术

2014年11月，中美联合声明提出中国“计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰”。已有研究多采用库兹涅茨曲线拟合并在预测人均GDP的基础上预测二氧化碳排放量，但各国经济发展特征和产业结构不同，达到峰值的条件与规模不仅跟经济发展水平相关，与能源消费结构等其他因素也密切相关。库兹涅茨曲线能测算碳排放峰值的规模区间和出现时间的范围，但在环境治理、能源政策变化时，不能准确预估碳排放峰值的移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于能源消费结构优化的碳排放峰值计算方法，其在预测能源消费总需求和能源消费结构的基础上，根据碳排放系数测算碳排放量，本发明的计算方法既考虑经济发展需求，又权衡环境约束条件，更符合一个国家或地区的实际碳排放曲线，其碳排放峰值预测更具可靠性，支撑能源发展策略制定。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于能源消费结构优化的碳排放峰值计算方法，其包括如下步骤：1)选定合适的影响因子，构建协整模型，给定不同情景，预测能源消费总量；2)在自然演化和规划约束情景下，采用马尔科夫链模型测算最优能源消费结构；3)采用国际标准的碳排放系数，根据前两步得到的结果，计算在不同情景下的碳排放量，寻找碳排放峰值的规模及出现年份。

预测能源需求，确定能源消费结构最优路径，以不同能源品种的碳排放系数折算碳排放总量，这种计算方法既考虑了经济发展需求，又权衡了环境约束条件，更符合一个国家或地区的实际碳排放曲线，其碳排放峰值预测更具可靠性。

本发明的计算方法基于能源消费结构优化计算碳排放峰值，综合权衡经济发展、能源消费、环境约束三者之间关系，可支撑能源发展策略的制定。

进一步地，步骤1)的具体内容如下：影响能源需求的因素包括经济发展水平、产业结构、能源效率改进、能源价格效应和城市化水平，建立能源消费函数表达式：

Qt＝f(Yt，Mt，EFt，Pt，Ct)，

式中，Qt表示一次能源消费量；Yt表示GDP；Mt表示重工业增加值占GDP的比例；Ct表示城市化水平；EFt表示工业生产的增加值与工业的能源消费量的比值；Pt表示煤炭价格指数的增长率；为分析问题的需要，采用对数模型形式：

lnQ_t＝c+β₁lnY_t+β₂lnM_t+β₃lnC_t+β₄lnEF_t+β₅lnP_t，

式中，c为常数项，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅为待估计的系数，lnQt表示对一次能源消费量取对数后的形式，lnY_t表示对GDP取对数后的形式，lnM_t表示对重工业增加值占GDP的比例取对数后的形式，lnC_t表示对城市化水平取对数后的形式，lnEF_t表示对工业生产的增加值与工业的能源消费量取对数后的形式，lnP_t表示对煤炭价格指数的增长率取对数后的形式；

收集数据，进行协整分析，确定协整方程；设定各变量未来走势，代入协整方程计算未来期能源需求总量。

进一步地，步骤2)中，自然演化情景是指采用历史能源消费结构数据进行未来期最优结构求解，规划约束情景是指采用政府规划目标值数据进行未来期最优结构求解。

进一步地，步骤2)中，马尔科夫最优链分析如下：

21)收集至少近10年的能源消费结构历史数据，分析其变化过程；自然演化情景下，选定初始值，记为n时刻，根据具有趋势性变化原则选定终端值，记为n+T时刻；规划目标情景下，n时刻为最新年份，n+T时刻为规划目标的年份；

22)计算马尔科夫链中的转移概率矩阵P，转移概率为从n到n+T时刻时一种能源消费转移到另一种能源消费的可能性大小，一次能源(包括煤炭(c)、石油(o)、天然气(g)、非化石能源(r)等4种能源)消费结构在T时段转移概率矩阵：