基于系统动力学建模的中国能源—环境—经济系统研究

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1、硕士学位论文基于系统动力学建模的中国“能源-环境-经济”系统研究ASTUDYOFTHE“ENERGY-ENVIRONMENT-ECONOMY”SYSTEMINCHINABASEDONSYSTEMDYNAMICSMODELLING秦彩燕哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK-9学校代码：10213国际图书分类号：620.9密级：公开工学硕士学位论文基于系统动力学建模的中国“能源-环境-经济”系统研究硕士研究生：秦彩燕导师：李炳熙教授申请学位：工学硕士学科：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TK-9U.D.C.:520.9DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringASTUDYOFTHE“ENERGY-ENVIRONMENT-ECONOMY”SYSTEMINCHINABASEDONSYSTEMDYNAMICSMODELLINGCandidate：QinCaiyanSupervisor：Prof.LiBingxiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：EngineeringThermophysicsAff

3、iliation：SchoolofEnergyScience&EngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要中国已进入工业化发展阶段，在经济和社会等各方面都在经历重大改革，能源方面也面临各种挑战，包括能源消费、能源效率和能源结构。与能源消费随之而来的是环境污染问题。如何提高能源利用率，增强国民经济总体竞争力，如何解决国内能源环境等关系与国家可持续发展的问题，成为研究者和决策者共同关注的话题。本文针对中国“能源-环

4、境-经济”（3E）系统，基于国家统计局历史统计数据，采用定性与定量相结合的方法，应用系统动力学（SD）思想，对中国3E系统进行了分析和研究，并通过对未来的预测和模拟为中国3E系统的协调发展提供了政策建议。首先采用定性分析的方法，分析了中国3E系统在过去14年（2000-2013）的发展变化情况；其次，依据3E系统中变量的因果关系，在Vensim软件中建立了因果循环图（CausalLoopDiagram）及流图（FlowDiagram），进而确定了系统中各变量的数量关系，完成了3E系统的SD建模；通过模型有效性检验，证明了模型逻辑合理，灵敏度检验合格，模拟

5、结果与统计数据拟合度良好；最后利用SD模型预测了未来10年（2015-2025）中国3E系统的发展趋势，采用情景分析法预测了未来情景下3E系统中一些目标指标的变化情况，并为中国3E系统的协调发展提供了一些建议。对过去14年（2000-2013）间中国3E系统的分析结果表明：（1）中国能源消费总量增长较快，人均能耗不断上升，产值能耗不断下降。能源结构不断变化，煤炭消耗比例先上升再下降，石油消耗比例整体呈下降趋势，而天然气和可再生能源比例则整体呈上升趋势。（2）工业污染排放基本上是先增加后减少，说明在经济发展到一定水平后，中国的环境治理状况也逐步得到改善。（

6、3）GDP一直呈上升趋势，其增长速率则先增后减。产业结构在不断调整，第一产业比例逐年下降，第二产业比例整体呈波动下降趋势，第三产业比例波动上升。2012年开始，第三产业产值超过第二产业，达到45.5%。（4）能源消费的持续增长为经济的高速发展提供了动力，同时也给环境带来了一定的影响。另一方面，经济增长到达一定高度时，环境治理问题也会得到更多关注从而得到改善。利用建立的SD模型对3E系统的未来10年（2015-2025）进行了预测，结果如下：中国GDP在未来10年里，还将继续快速增长，到2025年，GDP将达到约170万亿元，约为2013年的3.7倍。中国

7、人口还将持续增长，但是增长速I摘要度将逐渐放慢，到2025年将达到约13.3亿。能源生产总量和消费总量还将保持较快增长，污染排放强度还将进一步增加，但增长速度有放缓的趋势。污染物治理水平快速增加，到2025年该指标增加到95%以上。煤炭储量将不断下降，石油储量在2015年后一直保持增长，天然气储量也不断增加。在此基础上，为3E系统的协调发展提供了如下建议：建议进一步放开计划生育政策，适当鼓励生育，为防止人口不可逆转的减少有所作为；建议国家通过开发新能源、提高能源强度和降低产值能耗来减少中国能源的对外依存度；建议进一步加强环保方面的科技投入，使污染排放强度

8、显著下降。采用情景分析，选取“最终消费拉动百分比”作为变动参数，探究了GDP、能