碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测 数学建模.doc

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1、2012年河南科技大学数学建模竞赛选拔承诺书我们仔细阅读了数学建模竞赛选拔的规则.我们完全明白，在做题期间不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人研究、讨论与选拔题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反选拔规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守选拔规则，以保证选拔的公正、公平性。如有违反选拔规则的行为，我们将受到严肃处理。我们选择的题号是（从A/B/C中选择一项填写）：C队员签名：1.朱祖云2.冯朋帅3.

2、丁振日期：2012年8月29日2012年河南科技大学数学建模竞赛选拔编号专用页评阅编号（评阅前进行编号）：评阅记录（评阅时使用）：评阅人评分备注碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测摘要本文主要分析了江苏省近几年来经济发展、节能减排、能源消费等方面的统计数据，然后灵活运用多种数学模型，对“十二五”期间及未来十年江苏省的主要能源消费结构、煤炭消费总量以及第一、第二和第三产业煤炭消费量进行了预测，并且对部分数据进行了优化，为江苏省的可持续发展提供一些意见和建议。问题一：通过查询大量的资料，我们确定了几个影响江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费

3、量的主要指标，例如，江苏省地区生产总值，人口总数等。为了能具体表示各个指标对这几个消费量的影响情况，我们对所有数据进行了标准化处理，并建立了灰色关联度模型，所谓关联度是指事物之间，因素之间关联性的度量，若得到的关联度越大，表明该指标对某个消费量的影响越大。而对于江苏省煤炭消费总量及其占能源消费量的比重、第一、二、三产业煤炭消费量的变动对节能、减排和经济增长等指标的影响，我们仍然使用灰色关联度模型，通过Matlab软件的计算，得到相应的结果来反映各个指标对目标的影响大小。问题二：首先我们要对“十二五”期间及未来十年江苏省主要能源（煤炭、石油、天然

4、气等）消费的结构进行预测，根据附表中的数据，包括年份和对应的各个量，建立了时间序列模型，先用Excel绘出散点图，然后分别用加权移动平均法、二次指数平滑法以及三次指数平滑法，预测出2010—2020年主要能源的消费量，然后通过柱状图来直观反映三大能源的消费结构。接下来要进行优化预测，建立线性规划模型，把地区生产总值作为目标函数，并与三大能源的消费建立联系，约束条件为碳排放和能耗指标等，通过Matlab求解，得到优化后的结果。问题三：首先我们要对“十二五”期间及未来十年江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量进行预测，由于影响此问题的求解

5、因素具有不确定性，所以采用了灰色预测GM(1，1)模型，预测出2010—2020三大产业的煤炭消费量以及全省煤炭消费总量，并对预测的结果进行残差检验、关联度检验、后残差检验。同样，最后进行优化预测，建立线性优化模型，目标函数、约束条件和求解方法均与问题二相同。问题四：根据分析的结果和结论，我们就节能减排、优化产业结构、低碳技术和政策体系等方面表达了自己的看法。本文通过合理运用多种方法，利用已有的数据，对题中的各个问题进行了探究，得到了预测结果和优化结果，有一定参考意义。关键词：节能减排灰色关联度标准化预处理时间序列线性规划曲线拟合GM(1，1)

6、残差检验一、问题重述1978年改革开放以来，中国的经济发展取得了举世瞩目的成就。2010年国内生产总值达到39.8万亿元，跃居世界第二位，“十一五”期间实现GDP年均增长11.2%。但是中国经济的高速增长是建立在高投入、高消耗、低效益的粗放型生产方式上，对中国的能源消耗和环境保护产生了巨大的压力。煤炭是我国经济发展不可缺少的基础能源，中国煤炭消费量呈现指数形式增长，从1953年的7145万吨到2010年的312236万吨，翻了近44倍。中国始终把可持续发展战略作为基本国策，转变以浪费资源和牺牲环境为代价的传统经济发展模式，因此在规划经济社会发展

7、主要指标中，添加了单位地区生产总值能耗、单位地区生产总值二氧化碳排放、非化石能源消费比重等重要指标。2011年12月1日，国务印发了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》的通知，方案对目标任务作了分解，明确了各地区单位生产总值二氧化碳排放下降指标，江苏省的下降目标是19%，略低于广东省的19.5%。江苏省“十二五”规划中也给出了到2015年非化石能源占一次能源消费比重为7%左右的目标。江苏省的国土面积仅占全国1.1%，却承载着占全国5.6%的人口，并且创造了全国10%的经济总量。但是，江苏省经济快速发展已经给环境质量造成巨大的压力，并且付出了沉

8、重的资源和环境代价，发展受到环境强烈的约束正在日益体现出来。江苏省的资源严重短缺，从煤炭储量来看，2010年基础储量14.23亿吨，查明资源储量36.