城市温室气体排放系统动力学探究

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1、城市温室气体排放系统动力学探究　　摘要：中国作为世界温室气体排放增长最快的国家之一，其排放量相对于其他国家而言，已经达到了两倍左右，城市是人们生产与生活的中心，是一个重要的场所，在社会经济发展过程中，有着举足轻重的作用，其中城市人口的能耗大约是农村地区的3.5倍，大约有75%的温室气体均是城市所产生的。因此，在当前城市进程加快与全球变暖的条件下，对城市温室气体排放的研究也变得尤为重要。关键词：城市；温室气体；排放；系统动力学中图分类号：TB71+1文献标识码：A文章编号：1.系统动力学的概述系统动力学模型是一种综合仿真模

2、型，可用于能源部门之间供给和消费关系的模拟，基于能源需求与能源供应的详细描述，通过外生情景假设驱动，对人口、经济、环境与资源之间的动态反馈问题进行有效地协调。目前该模型已被广泛应用于国家、城市以及行业等多尺度下产业结构、能源消费、温室气体排放和管理、供需调控等综合研究中。7系统动力学仿真模拟是研究复杂能源供需系统关系以及温室气体排放问题的一种有效手段，可合理且科学的进行预测，为能源的供给、经济的可持续发展以及减少温室气体排放提供了相应的参考依据，对于城市实现可持续发展具有很重要的意义。由于能源消费和温室气体排放系统动力学

3、研究基于行业与城市的双重考虑下，其研究还不是很全面和系统，对城市能源消费和排放只有经过多行业的完整解析才可完成该研究任务。文章就以某城市为例，就城市温室气体排放系统动力学进行研究，利用系统动力学，对城市的产业结构、经济的发挥因素与温室气体排放之间的关系进行梳理和动态模拟，并预测该城市未来温室气体排放量的趋势，以此对该城市发展低碳经济以及低碳城市的建设实施经情景分析与评价，提出相应的减排依据以及政策措施。2.模型系统结构的分析将该城市温室气体排放系统划分为六个子系统，即能源消费、经济、碳汇、温室气体排放、能源供给、人口，这

4、六个系统之间互相联系和影响，构建成为因果反馈关系，其各子系统之间影响关系主要下图所示。图一温室气体排放各子系统之间结构关系图7从该图我们可以看出能源供应子系统与能源需求子系统是模型的两大主体，其中CO2的排放量主要取决于能源的数量以及使用能源的类型。各个经济部门中，其使用的一次能源主要为煤炭、天然气与石油等，电作为二次能源，其主要来源于核电站、燃煤热电站以及水电站等，不同类型电站在生产相同电能的时候，其所排放的温室气体数量也会有所不同，因此，该模型将电能供应也纳入到了研究的范围内。由于能源需求主要来自于第一产业、第三产业

5、、工业、家庭生活以及建筑业等，因此该模型重点预测人口规模与经济部门的发展情况。3.模型因果关系的分析在该城市温室气体排放系统动力学模型的范围内，着重是对能源系统产生影响的相关因素进行分析，其主要包括能源消费与经济发展的各子系统，比如生活能源消费、工业能源消费、三产能源消费、一产能源消费以及建筑业能源消费，同时还分析各子系统内部以及互相影响的要素与联系，把温室气体排放系统各子系统中的关键要求均包含在该模型边界内，互相发生作用成为复杂关系网；接着利用发聩组成为闭合回路，经过正负反馈关系将不同信息和动作间互相影响的结果反映出来

6、。此外，在该模型构建中还融入了经济计量学的柯布一道格拉斯生产函数、资本存量永续盘存法以及奥肯定律悖论，在一定程度上增强了该模型解决问题的可信度以及精确性。4.明确模型参数以及方程7该模型模拟的时间段为2011—2020，其模拟时间的步长是1年。该模型中参数类型主要包含了表函数、初始值、常数值、辅助变量值、速率值五种，不同类型的方程与参数可采用以下几种方式来明确：第一，经验公式法，通过以往对GDP和生产要素间关系的研究经验，在本研究中主要采用了奥肯定律悖论、道格拉斯生产函数以及资本永续盘存法三个经济学观点；第二，回归分析法

7、，对于存在比较大相关性变量之间的方程，可利用SPSS软件，采取数学的最小二乘法统计法来实施二元或者多元性回归分析，找出历史数据之间互相的规律，同时实施显著性检验与拟合优度检验，实施回归分析明确回归方程。第三，多年算术平均值，在模型中若遇到不可采取回归分析法来拟合的参数，应采用长时间数列历史数据的算术或者几何平均值来执行，防止使用数学方程式牵强拟合而产生一些不合理的数据偏差；第四，表函数法，在模型中，有些变量间不是一种简单的线性关系，不可代数组合来得到，表函数作为构建该模型的一个重要工具，具有操作方便与便于运用等优点，能够

8、处理一些不能通过回归分析法来明确的参数，可精确描述参数的变化。5.该城市温室气体排放情景预测城市温室气体的排放与碳汇能力、能源需求、经济发展能源结构等有关，因此，在本研究中考虑到因投资率的不同所带来的三种发展情景，在此基础上设置了相应的低碳情景与节能情景。5.1节能情景7在设置节能情景时，主要考虑了经济的发展与降低单