能源消费与环境质量

中国能源消费与环境质量

摘要

本文是一个关于能源和环境空气质量的评价类与预测类问题的提出和合理解决。在中国，能源消费所带来的二氧化硫和烟尘等废气的排放严重影响了环境质量，这一问题若处理不当，就会使人类赖以生存的环境遭到破坏。因此，研究能源结构对空气质量的影响，并预测未来的空气质量，在此基础上，合理评价我国节能减排取得的成效，具有十分重要的意义。

对于问题一，我们采用自回归滞后模型，此模型中既含有对自身变量的滞后变量的回归，还包括因变量分布在不同时期的滞后变量。将对空气质量的影响分为二氧化硫，烟尘，工业粉尘三个方面，考虑到污染物排放量还受到过去指标的影响，即滞后效应，将滞后变量加入式子中。滞后阶数由AIC

信息准则确定（即2R）。将能源消费总量，工业能源消费量，生活能源消费量及它们的若干期的

滞后值表示我国居民工业生活能源消耗量。建立各个污染物与能源消耗量关系，以此定量分析能源消耗与环境空气质量的关系。得出结论：短期内工业能源消费对二氧化硫排放量影响最大，生活能源消费对烟尘排放量影响最大，能源消费总量对工业粉尘其影响最大。长期后工业能源消费对烟尘和工业粉尘影响最大。

对于问题二，根据2000-2009年三类污染物各自的排放量，运用综合评价的方法，构造相对偏差模糊矩阵，再利用变异系数法得出各二氧化硫、烟尘、工业粉尘对空气质量影响的权重。这样便能贴切计算总输出和总输入，用两者之比来使节能减排效果数字化，并反映于图表，从而得出十一五前期的节能减排工作做的颇有成效，并在08年得到了近几年内最好的节能减排效果，而后期虽然有成效，但效益有所下降。

对于问题三，利用matlab软件编程进行数据拟合并对未来十年数据预测。由于本题考虑实施节能减排后未来十年能源消耗，需要用节能减排四年中的数据对2010-2019年环境质量情况进行预测。能源消费按照2000-2009年全体数据进行预测。给例表如下：

so排放量预测数据

2

(万吨)

关键词：能源环境空气质量自回归分布滞后模型评价模型模糊数学数据拟合与预测

一．问题重述

人们在日常生活和工业生产中要消耗大量能源，所产生的废气（比如烟尘和二氧化硫、工业粉尘等）严重污染了空气，不处理好这一问题，就会使我们赖以生存的环境受到破坏和污染。为了更好得解决这一问题，建立居民生活和能源消费对环境质量的影响的定量数学模型，分析能源消费对空气质量的影响。在2006-2010年期间，我国提出了节能减排政策，通过对减排成绩的分析，为下一步制定计划提出建设性的建议。进一步统计分析，预测未来十年居民生活和工业的能源消费量和环境质量，掌握基本的发展趋势。基于以上的建模求解以及分析的过程，为我国未来改善环境空气质量提出意见。

问题一：我国居民生活和工业的能源消费对环境质量影响的定量分析。

问题二：定量分析研究2006-2010年期间我国节能减排政策的成效。

问题三：按下表所给的信息，预测我国未来十年居民生活和工业的能源消费量和环境质量。

二．问题分析

●问题一分析，问题一分析，要定量分析居民生活和能源消费对环境质量的影响，我们理解为

建立能量消费与环境质量的关系，其中将能源消费总量，工业能源消费量，生活能源消费量及它们的若干期的滞后值作为衡量能量消费的因子，将二氧化硫、烟尘、工业粉尘排放量作为衡量环境的指数，建立自回归分布滞后模型。

●问题二分析，建立效益模型，利用问题一的结论，即三种污染物二氧化硫、烟尘、工业粉尘

对环境空气质量的影响比重，以各自排放量乘以各自比重再求和，得到模型中总输入的数值，总输出也同样由各自污染物排放量的逐年的减少量乘以权重再相加得到，分别计算出00年

h，比值越大，说明节到09年的总输入和总输出，对每一年都作出总输出对总输入的比值

j

h折线图，来观察十一五期间节能减排的效益的大小。

能减排的效果越好。画出

j

●问题三分析，利用matlab软件编程进行数据拟合并对未来十年数据预测。由于本题考虑实

施节能减排后未来十年能源消耗，需要用节能减排四年中的数据对2010-2019年环境质量情况进行预测。能源消费按照2000-2009年全体数据进行预测。给出表格和图像说明环境质量情况

三．模型假设

1.题目所给数据真实可信，无较大偏差。

2.中国人口在2000~2009无较大变化，按2009年的人口数据【1】进行问题解答。

3.废气中主要污染物为题目中给出的三样，解题过程中忽略其他污染物。

4.污染物排放量与能源消耗成正比。

5.每年的污染物排放之间无交互影响，即前一年污染物排放对下一年无关。

6.假设二氧化硫、烟尘、工业粉尘对环境空气质量的影响程度不同，即都有一定的权重。

四．符号说明

五． 模型建立与求解

◆ 问题一：

建立自回归分布滞后模型表达式：

污染物=常数+能源总量+工业能源消费量+（生活能源消费量）+污染物滞后量+解释变量滞后量+ε 即：

∑∑∑∑=-===---∆++++∆+∆+∆+=n

k k

t n k n k n k k t k k t k k t k ww sh gy sum sh gy sum c ww 1

3210

log log δδδγβφ

注：log 表示取对数，∆一阶差分

1）我们采用AIC 信息准则来选择最佳滞后期，AIC 越小表示滞后阶数最合适，得出模型为：

2211)(so t t t so y sh gy gy sum c y Log ∆+∆+∆+∆+∆+=--

yc t

yc y sh sh gy gy sum sum c y Log ∆+∆++∆++∆++=)(

gf

t gf y gy gy sum sum c y Log ∆+∆++∆++=)(

2）模型结果估计及分析： ● 二氧化硫： 表一：