天津市工业能耗预测与节能评价研究

1、天津市工业能耗预测与节能评价研究 中图分类号:. 论文编号: .学科分类号:. 密 级:天津理工大学研究生学位论文天津市工业能耗预测与节能评价研究申请硕士学位学科专业:管理科学与工程研究方向:现代工业工程作者姓名:吴成霞指导教师:李健教授年月够 独创.性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他或人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津理工大学其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:聊 年月谣日学位论文作者签名:

2、裟惑仅学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天洼理工大学有关保留、使用学位论文可以将学位论文的全部或部分内容编入的规定。特授权天盗理工大学有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编,以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者鞠陬导师辐乃彭签字日期多 年月西日签字日期:年月溜日摘要当前节能降耗已经作为约束性指标纳入了国家及地方的“.二五”规划。天津市节能“,二五”规划指出:大力开展节能降耗,加快建设资源节约型、环境友好型社会,是“二五”时期面临的重要而紧迫的任务。节能降耗要以结构降耗为根本,以技

3、术降耗为支撑,以管理降耗为保障,进而加快转变经济发展方式,使工业经济保持持续快速健康发展。本文从.年天津市工业经济发展及能源消耗现状入手,分析影响其能源消耗变化的主要因素,研究节能效果的评价指标体系,并给出相应的对策建议。本文主要内容包括以下几个方面:.对国内外有关能源经济的理论和文献资料进行综述,指出已有研究的不足,提出本文的研究问题,明确了研究目的、研究内容和方法。.分析天津市经济发展现状和工业能源消耗情况,指出天津市工业节能面临的突出问题,并运用计量经济学的方法对全市工业增加值和能耗量进行协整性检验、因果关系检验。.分析并确定了影响天津市工业能源消费的九类因素,运用模型,将九类关联因素进

4、行层次划分,给出了层级图,该图分为四大层次,表层影响因素层级、深层影响因素层级和层级和基础影响因素层级。.依据天津市工业终端耗能的历史数据,运用灰色系统理论和趋势外推模型对天津市未来工业能源需求量进行了预测,得出全市工业能源消费的动态变化趋势,为政策导出提供数据支持。.构建天津市工业节能的评价指标体系,应用熵值法评价了天津市工业“十一五”期间的节能效果;并利用因素分解法将能源强度分解,分别计算结构因素和效率因素所贡献的节能量;然后,运用模型对天津市“十二五”期间工业能源消费总量进行情景分析。.结合天津市工业发展特点,从产业政策、税收政策和科技政策等方面提出了促进节能降耗的对策措施。关键词:天津

5、市能源强度主要影响因素工业能耗预测节能评价 唱? ? ”. ”? 玛.砷一衔如锄, , 行枷. , 耐 虢 ,舶,: .咖. 虹. 甲. 斟啪 .枷, 咧, 伊.瑚叩.叩巧. ,甜. .姗 】蜘 ,.蠡 ,.姗.删, 黟 锄铝, .】 ,. 饥. ”们 ,?缸” 墒“ ?” ., ,矗. .;叫:; ; ;目 录第一章绪论.研究背景和意义.国内外研究现状.研究思路与方法一.主要内容与基本结构?一第二章相关基础理论及研究方法?.概念界定一.能源经济相关理论?.能源预测模型?.节能评价模型?第三章天津市工业经济发展与能源消耗现状分析.天津市工业经济发展现状.天津市工业能源消耗的总体特征.天津市工业

6、经济与能源消耗的相关分析第四章基于模型的工业能耗影响因素分析?.天津市工业能耗的影响因素?:.影响因素层级结构模型.影响因素作用路径及对策第五章天津市工业能源需求量预测.能源总需求量预测.油类能源需求量预测?.煤炭类能源需求量预测.气体类能源需求量预测.电力需求量预测.热力需求量预测第六章天津市工业节能评价与潜力分析.天津市工业节能综合评价?.天津市工业节能潜力分析.工业节能对策研究第七章总结与展望?. .伞文总结 .研究展望 参考文献 发表论文和科研情况说明?。 谢?第一章绪沦第一章绪论.研究背景和意义.研究背景和问题提出自十七世纪英同工业革命以来,全球许多国家先后进入了工业时代,世界各国为

7、了在产品市场获得巨额的经济利润,纷纷开始了大规模的资源开发。与此同时,全球经济快速发展,世界人口急遽膨胀,人类对地球资源的需求量越来越庞大,有限的地球资源已经不能满足人类与日俱增的需求,社会的发展开始面临着前所未有的挑战。资源枯竭、能源紧缺、环境污染、气候变化等问题严重影响了人们的日常生活,遏制了经济可持续发展的脚步。为此,全球各个国家都在积极探索解决问题的途径,期望通过采取多种措施,在维持经济发展的前提下减少污染,合理利用现有资源,开发新的资源。能源安全问题以及能源紧缺与经济发展的矛盾越来越突出,在此情境下发达国家开始了反思,大力推进技术改革提高能源使用效率来减少能源消耗,还出台了一系列的政

8、策法规来保障能源安全问题 ,如美国出台的能源政策节能法案、能源税收法、能源政府法、能源政策法、先进能源计划、能源独立与安全法案等;德国的可再生能源发电并网法、可再生能源优先法、可再生能源法、节省能源法案、能源节约条例、促进可再生能源生产令;日本的节约能源法及其实施条例、合理用能及可再生资源利用法、年能源供应和需求的长期展望、地球温暖化对策推进法等。针对经济发展与资源环境的问题,我国也先后出台了节约能源管理暂行条例、中华人民共和国环境影响评价法、中华人民共和国节约能源法、民用建筑节能条例、“十二五”节能减排综合性工作方案等一系列法律法规。年以来,国家发展与改革委员会更是多次上调油价,以期通过财政

9、手段缓解这一矛盾。从目前我国的能源消耗结构来看,煤、石油、天然气等传统化石燃料仍旧占据着主要地位。随着全球经济的发展,传统化石能源在地球上总体储量越来越少,据研究表明:按照当前的能源消耗速率,迄今为止,地球上的煤炭储量还可用至年;石油储量最多可用年;而天然气使用年限也不会超过年【】。尽管传统石化能源面临枯竭,但是可再生能源仍旧不能替代传统化石燃料的地位,一方面因为可再生能源的使用成本远远大于传统能源,且可再生能源的普及使用需要相应的技术和设备;另一方面因为短时期内可再生能源的使用无法产生明显的经济效益,难以适应市场经济的需求。能源是全球经济发展的动力,能源紧缺不仪会对生产形成约束,还会直接影响

10、人们的生活质量,从整体上限制经济的发展,甚至造成经济停滞,引发战争。所以如何在最小程度影响经济发展的情况下实现节能是目前需要解决的主要问题。年党的一八大报告明确提出“资源节约型、环境友好型社会建设取得重大进展”笫一章绪论的目标。目前我国的生态破坏状况和环境污染程度已经.分令人堪忧,再加上现阶段正处于工业发展的高速时期,停止或者限制开发资源能源是不符合现阶段国情的。为了实现经济和社会的可持续发展,减缓人类和大自然的矛盾冲突,构建和谐社会,将经济发展向着资源节约型、环境友好型模式推进是。分必要的【。在全世界积极应对环境问题的大背景下,我国政府也做出承诺:努力走出一条低消耗、低排放、高效益、高产出的

11、新型工业化道路,努力实现经济发展和保护环境“双赢”的目标。工业是我国经济发展的主体,同时也是能源消耗的主体。天津市作为北方最大的综合性工业基地,其能源消耗量在国内名列前茅。由于地理因素和资源禀赋差异,天津市能源总产量小于能源消耗量,需要从外地调入大量能源来补充供给,因此天津节能的任务就更加紧迫。本文通过分析天津市工业的能耗特点及经济发展概况,找出天津市推进工业节能所面临的问题,并探求天津市工业节能的路径和方法,为天津市开展节能降耗工作提供支持。.研究目的和意义国家“十一五”规划纲要已经明确指出我国现阶段经济社会发展与资源环境的矛盾日益突出。我国人口数目庞大,人均资源占有数量远远落后于经济发达国

12、家,而且自然环境脆弱,更加剧了这个矛盾【】。“一卜二五”期间,是天津市全面推进生态文明建设的重要战略时期,也是构建资源节约型和谐社会的攻坚阶段。为此,如何有效地节约能源进而实现天津市经济与环境的可持续发展为迫在眉睫的热点难点。可持续发展的特点是又好又快的发展,如何来实现尚有许多相关领域的问题需要深入的挖掘和研究。世纪是绿色经济、生态经济、低碳经济的时代,转换传统的经济发展模式【,探索寻求可持续发展模式已经成为全世界全人类共同关注的话题。天津市工业经济发展“十二五”规划也指出天津在“斗二五”时期“经济发展的资源能源与环境方面的约束将进一步趋紧,全球温室气体减排的压力不断加大,加快转变经济发展方式

13、,实现经济发展与资源能源节约、环境保护的协调发展要求将愈益迫切。”国家出台的节能减排综合性工作方案规定“十二五”期间全国万元能耗下降%,实现节约能源.亿吨标准煤,天津市单位国内生产总值能耗要降低%。按照这一目标,在现有经济结构的情形下,节能任务十分艰巨。天津市的节能还要依靠社会、政府、企业的共同努力才能实现。因此,天津市作为以制造业为主的大型工业城市,面对越来越严峻的资源紧缺和环境约束,把节能作为约束性指标纳入国民经济发展体系中,如何在不影响经济增长的前提下,调整经济结构和能源结构实现节能目标对天津市可持续发展具有重要意义。通过文献检索发现,目前针对天津市工业领域能源消耗的研究不是很多,本文分

14、析影响其工业能源消耗变化的主要因素,预测未来工业能源需求量,研究工业节能效果的评价指标体系,为天津市推进工业节能工作提供一定的科学依据。第一章绪论.国内外研究现状自上个世纪以来,众多学者纷纷开展了有关能源的研究,取得的成果主要集中在以下几个方面:能源需求影响因素的分析;能源需求预测研究;节能绩效评价与节能潜力分析;有关节能的政策法规体系研究。.能源需求影响因素研究影响能源需求的诸多因素之中,有关经济增长与能源消耗之间关系的研究较多。年京都会议以后,发达国家纷纷围绕节能减排目标和要求,积极调整、完善能源政策,增加节能监督机构的设置,加强节能管理力度。由于经济发展背景的差异,国外对和实施节能监督管

15、理的起步较早。心 采用美国.年的数据研究了该期间美国能源消耗和经济增长的关系,成为研究能源消耗与经济增长关系的先驱【】。撕.对.年间美国与能源消耗进行了动态的协整分析,其研究结果显示两者存在明显的相关关系,进一步研究还表明该时期的、能源消耗、劳动投入和资本投入四个变量之间也存在协整关系【。如.采用协整分析和误差修正模型分别研究了印度、印度尼西亚、菲律宾和泰国的经济发展与能耗关系,结果显示在短期之内,前两者存在单向的因果关系,而后两者存在双向的因果关系嘲。叭和研究了土耳其、韩国、法国、德国、日本等在七国集团和新兴市场国家中名列前茅的国家地区,研究表明经济增长与能源消耗存在因果关系,且节能会在一定

16、程度上限制某些国家的经济增长【。.选定了个石油出口国,运用面板单位根检验和面板协整检验研究了与能源消耗之间的关系,研究显示通过改革能源价格政策不会限制经济的发展【。大陆地区到上世纪九十年代,才开始有学者做此类研究。赵丽霞和魏巍贤将能源作为变量引入.生产函数,通过建立向量自回归模型研究了我国.年问的能源消耗与经济增长之间关系,认为能源在我国经济发展过程中具有不可完全替代性【】。林伯强同样使用生产函数,采用我国.年间的数据,通过误差修正模型研究了经济增长与中国电力消耗之间的关系,其结果显示:劳动力资本、国民生产总值、资本以及电力能源消耗之间存在着长期均衡关系【】。韩智勇等采用.年的数据,探究我国能

17、源消耗与经济增长是否存在协整性和因果关系,其结论显示我国能源消耗与。吴巧生等依据我国经济增长之间存在双向的因果关系,但不具有长期的协整性.年间能源消耗和数据,采用.两步法与因果检验,证实了该期间经济增长对能源消耗有促进作用【 。王少平等以我国工业个主要行业为横截单元、以各行业.年的时序数据为基础,建立了我国工业能源消耗的协整模型。其研究表明,我国工业个主要行业的能源消耗、行业增长和能源效率之间存在长期均衡,且长期均衡具有显著的短期调整效应¨。除了经济因素,能源经济领域的学者还研究了其他的因素对能源需求的影响。新加坡国立大学的.教授构建了一个指数分解模型来对工业能耗进行分解分析,但是该

18、方法存在剩余项的问题【引。. 构建了一个完全分解模型解决了剩余项问题,对.年间的世界能源消耗强度进行分解,将能源消耗变化的影响因素归第一章绪论结为产出、效率、结构三个方面【。和采用指数法对中国.年间的能耗强度变动进行因素分解,认为能源强度受科技进步、产业结构变动、产业转移和新能源替代等因素影响引。工玉潜以产业增加值的结构和能源技术作为投入方面的分析指标,以能源需求结构和能源完全消耗技术作为使用方面的分析指标,运用投入产出方法对能源消耗强度进行了因素分析【】。丁乐群等以我国.年间的能源强度数据位样本,通过构建能源强度分解模型分析了其影响因素的变化特征,研究结果显示能源强度受产业结构和各产业单位增

19、加值能耗影响【。周国富和赵慧卿选用.年间的能源数据作为样本,分别从行业视角和地区视角运用分解方法对我国能源消耗影响因素进行研究,其结果表明我国能源强度不仪受劳资、工业出口、就业结构、产业结构和能源结构等因素的正向影响,还受到工业单位出口能耗、资本生产率、非工业能源强度等因素的负向影响【。.能源需求预测研究自年爆发的第一次石油危机之后,能源的发展趋势问题迅速受到全球的密切关注,学术界开始探索能源需求预测的模型和方法以期来指导现实问题。按照研究方法归类,大致可以分为以下几种:投入产出法,如徐卫军以年能源平衡表校准的个部门混合型投入产出表为基础,建立投入产出表预测框架模型,对我国中长期农用柴油需求量

20、进行了预测【】;梁巧梅等应用投入产出法对能源需求和能源强度进行了预测,并结合情景分析模型对未来的发展趋势进行了比较分析【引。时间序列法,如张林和张传平采用.年间的能源消耗数据为样本,运用时间序列模型,对我国年的能源需求总量进行了预测【】;孙涵和成金华以我国.年问的能源数据为样本,引入回归支持向量机能源需求预测模型对.年的能源需求量进行预测【】。灰色系统理论,如秦晋栋结合了,模型,离散模型和新陈代谢模型三种灰色系统预测模型,并以熵值法确定权重,对湖北省.年间的能源需求量进行了预测【】;张会新和白嘉结合了灰色,预测模型和三角残差修正技术,对我国.年问的煤炭消耗量进行了预测【丌。系统动力学,如李玮和

21、杨钢构建了山西省能源消耗的系统动力学模型,通过调控节能技术、排放系数、洗煤率等关键因子,设定了五种发展模式并对山西省.年间的单位生产总值能耗和生产总值增长率进行了中长期预测【。周银香以杭州市为例,构建了城市交通系统的动力学模型,从交通供需、经济和能耗碳排三个子系统着手分析,通过系统仿真对杭州市交通能耗和碳排进行了预测,并提出了交通系统节能减排的对策建议圳。此外,还有能源弹性系数法、人工神经网络方法,遗传算法【】,模型【等,也有人综合几种算法之后,选定权重来进行组合预测。.节能绩效评价与节能分析有关节能绩效评价的研究主要集中在两个方面,一类是研究不同领域、不同区域的节能评价指标体系,如城市交通节

22、能评价,工业企业节能评价【引,行业节能评价 ,居民生活节能评价,建筑节能评价等;另一类是侧重不同研究方法的应用【,如数据包络评价方法,模糊综合评价方法,灰色理论评价方法,能源.环境.经济系统模型第一章绪论等。国际能源署在开展. 四锄计划时,研究开发了应用于能源综合性评价的模型。该模型以线性规划为基础,在给定的能源供给量数值和污染排放量数值限制下,找出最优的能源供应结构和用能技术组合实现能源成本最小化【。基于投入产出原理的模型,从经济学领域借鉴而来,用于能源环境的评介【了。我国能源研究所经过数。年的研究开发了模型】,该模型主要包括能源与排放模型、环境模型和影响模型三部分。.有关节能的政策法规体系

23、研究研究了年以来英国的能源政策,并分析了在一系列政策引导下,能源产业在市场经济中下取得成就和存在的问题。行等人分析了美洲中部洪都拉斯国的现有能源政策和能源市场水平,认为合理的能源政策要引导能源行业的健康发展,并提出了相应的对策建议,如设立能源监察局来及时发现已有的能源政策缺陷,加大可再生资源开发力度来保障能源的持续利用等【。和重新审视了英国可再生能源政策,通过分析政策的优势、劣势来总结政策改革的经验,并提出了能源政策机制改革的新方向【¨。和以香港为例,分析了亚洲高度密集城市在节能方面遇到的障碍,提出教育、公众参与和可持续发展是摆脱困境的主要手段【。分析了埃及年颁布的能源政策,分别从能

24、源供需,定价和补贴,及体制安排角度评估了政策的效果,结果显示该政策在能源供给方面取得了成功,但在能源需求、能源定价和补贴方面对能源效率和能源安全产生了负面影响【】。国务院发展研究中心研究员周宏春在分析我国节能形势、指标实现可行性基础上,从转变经济增长方式、完善产业政策、优化能源利用方式等方面给出了对策建议】。国家发改委能源所环境中心主任徐华清分析了目前我国面临的严峻的能源环境形势,提出要增强节能减排工作的紧迫感和责任心,全面落实节能降耗、扎实推进污染物减排各项工作【】。倪红日认为可以通过消费税、燃油税等方式提高能源价格,降低能源消耗;对节能项目实施税收减免、加速折旧等方式促进节约项目投入,并进

25、一步给出了完善税收政策的建议【】。时红秀在研究了欧美地区的节能经验之后,提出利用税收来调整能源结构,对可再生能源设施和节能项目实行财税补贴政策【】。郭成程对我国现有的节能减排税收政策进行了研究,指出我国目前在节能减排税收领域存在着形式单一、调节面窄、缺乏创新等问题,并提出了完善税收制度、调整征税范围、创新税收种类等对策措施【引。洪燕平分析了浙江省现有的节能减排财税支持政策,并分析了先进国家地区的政策优势,对浙江省节能政策的完善提出了对策建议【。朱晓冲和毕丽研究了国外某些国家和地区鼓励节能减排的税收政策,为我国制定和完善节能减排的税收政策提出了具体建议【】。伞锋分析了我国经济可持续发展面临的环境

26、制约因素,并从信贷政策、税收政策、产业政策、法律监督等方面给出了制度建议【¨。王灿发分析了国外节能立法的成功经验,以期望为我国节约能源法的修改与完善提供借鉴【】。 分析了中国一次能源消耗的情况,认为中国应该防止经济过快增长而引发能源消耗紧缺,提出用储量丰富的水电、太阳能、风能等可再生能源替代原煤的使用,并指出从价格角度考虑,天然气。也是原煤和原油的理想替代能源第一章绪论.研究思路与方法本文是在市政府咨询课题基础之上进行的深入研究,针对天津市如何实行工业领域的能耗节约进行探讨。本文首先阐述了与能源相关的社会背景,归纳总结了该问题的研究目的和研究意义;然后,通过收集文献对国内外的能源领域

27、研究进行归纳分类,并明确了节能的概念,梳理了能源经济学相关的理论基础,再者,本文对灰色预测模型、趋势外推模型、基二于二熵值的模糊物元评价法等进行了概述,明确了本文的研究思路和研究方法,见.图.。/, 、现/ 、, 状天津市“十一五, 天津市工业经济发展现状分工业发展现状天津市工业能源消费现状析 / /天、 /厂 、津 一能耗结构不合理提市出天津市工业节? 能源使用效率不高工问 能面临的问题业题节能管理机制不健全一/。能耗/ 、/ 、预基于解释结构模型工业能耗影响因素分析测分与灰色预测法和趋势外推法?叫天津市工业能源需求预测析、一节司能天津市节能绩效评价题基于熵值法的模糊物元法?叫评价天津市节能

28、潜力分析基于模型卜?一研 /究/ 、/ 解节能对策研究决问题、陋凶卤陌凶阿,一一 / /图.研究技术路线.从研究方法来看,本文采用定量分析与定性分析相结合、理论研究与实证研究相结第一章绪论合的办法,综合运用文献收集、实地调研、咨询专家来进行资料的筹备工作。本文结合天津市工业发展的特点,运用结构解释模型对能耗影响因素进行分析,运用灰色预测模型和趋势外推模型对能源需求量进行预测,运用模糊物元法进行工业节能绩效评价,运用法进行工业能源消耗情景分析。.主要内容与基本结构节能降耗是为了保障工业经济能够持续快速地健康发展。本文以工业能源消耗情况为切入点,从历年天津市工业经济发展及能源消耗现状入手,分析影响

29、能源消耗变化的主要因素,研究节能效果的评价指标体系,并给出相应的对策建议。本文章节安排如下:第一章,绪论。本章节主要介绍本研究的选题背景及研究意义,通过对国内外已有研究评述并提出其局限性,然后选定本研究所基于的理论及使用的研究方法并明确研究思路与研究内容。第二章,首先明确节能和能源强度的相关概念,并简要介绍了能源经济理论和区域可持续发展理论的发展现状,以及本文所运用的能源预测模型和能源评价模型。第三章,分析天津市近年来经济发展现状和工业能源消耗情况,指出天津市工业节能面临的突出问题,并运用计量经济学的方法对全市工业增加值和能耗量进行协整性检验、因果关系检验。第四章,确定了影响天津市工业能源消耗

30、量的九类因素,运用模型把各个关联因素进行层次划分,形成了一个逻辑图,并分析各要素对节能降耗的不同影响。第五章,分析天津市工业终端耗能的现状,综合运用灰色系统理论和趋势外推模型对天津市工业终端的能源需求量做出预测,得出全市工业能源消耗量的动态变化趋势。第六章,在构建工业节能评价指标体系的基础之上,对“十一五”期间天津工业节能效果进行综合评价,并计算天津市产业结构份额和节能技术份额的节能量,运用模型对“十二五”期间天津市工业能源消耗量进行情景分析。第七章,归纳出全文的主要研究结论和仍存在的不足,并进行研究展望,提出未来有待深入研究的内容。本研究的特色之处:运用模型,把影响天津市工业能耗的个关联因素

31、进行层次划分,形成了一个具有四个层级的逻辑结构图,认为经济发展水平、产业结构和能源政策法规是影响能源消耗的基础要素;从资源消耗、节能环境、法规制度和人员执行三个方面着手,构建了天津市工业节能评价指标体系,对天津市“十一五”期间的节能效果进行评价。结果表明节能水平呈现出整体上升趋势,这与天津市工业发展的实际情况相符。第章相关基础理论及研究方法第二章相关基础理论及研究方法.概念界定.节能的概念年,世界能源委员会给出“节能”的定义:“采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施,来提高能源资源的利用效率。”年出台的中华人民共和国节约能源法将“节能”的涵义解释为:加强用能管理,采取技术上可行

32、、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费,更有效、合理地利用能源【。一些经济学家从经济学的角度将“节能”阐释为:用其他价值比较低的资源替代价值较高的能源的消耗。其主要包括两点涵义,一是资源消耗的替代性,二是实施全面节能,替代后的资源消耗不能大于原有消耗【。更直接的来讲,节能就是在满足同样需求水平的前提下,减小能源消耗数量,其减小量即为节能的数且【。节能渗透在经济建设的各个环节,如生产、流通、分配、消费等,旨在不影响经济效益的条件下,减小生产过程中能源的投入。上个世纪年代,国际社会对“节能”有了新的认识。在能源消耗领域,人们关注的侧重点从“节约和缩减能

33、源消耗以应对能源危机”转移为“通过技术进步提高能源效率,兼顾经济效益,增加环境效益”。世界能源委员会于年给出“能源效率”的定义:“减少提供同等能源服务的能源投入”。能源服务,即能源作为一种生产要素投入为满足人们需求所提供的服务,作为一种崭新的衡量视角来测定能源的利用水平。鉴于同样水平的服务可以由多种要素投入组合方案来提供,因此兼顾社会效益、经济效益及生态效益选择一个成本最低的方案,更符合社会可持续发展的理念。.能源强度单位国内生产总值能耗是指一定时期内,一个国家或者地区每生产一个单位的国内生产总值所消耗的资源的数量,我国通常以“万吨标准煤/亿元人民币”作为衡量单位【。随着单位国内生产总值能耗作

34、为经济发展的约束性指标纳入国家发展规划纲要,该指标成为对地方政府绩效考核的重点。单位国内生产总值能耗计算公式可以表达为./,其中表示单位国内生产总值能耗,表示一定时期内的能源消耗量总值,代表一定时期内的国内生产总值。有关能源消耗总量的核算,不同国家的统计口径存在着差异。例如,国际能源署统计的能源消耗中既包括煤、石油、天然气等常规能源,也涵盖核电水电、生物质能、地热能、太阳能、潮汐能等。而我国的能源消耗总量定义与国际能源署明显不同。我国以该能源是否作为商品在能源经济市场大规模流通作为出发点,将能源划分为商品能源和非商品能源。我国明确规定,能源消耗总量的核算仪仅包括原煤、原油及其制品、天然气、电力

35、等商品能源,不包括低热值燃料、生物质能和太阳能等非商品能源。笫章相关基础理论及研究斤法一个国家的单位国内生产总值能耗反映了它的经济发展对能源的依赖程度,单位国内生产总值能耗越大,表明其经济发展对能源的依赖程度越强;反之,则表示经济发展对能源的依赖程度越弱。同时,单位国内生产总值能耗也用来反应能源利用的经济效益,单位国内生产总值能耗越低,则表明能源利用的经济效益越高,反之表明能源利用的经济效益低。大多数情况下,单位国内生产总值能耗口.用于评估同一地区在不同时期对能源依赖程度的变化。.能源经济相关理论.能源经济理论能源经济学是人们在生活实践的过程中,研究在有限的资源约束条件下,如何进行能源的最佳配

36、置来最大程度地满足人们生产生活需要的一门交叉性学科。它是可持续发展理论的深化,是经济学的一个研究分支,随着人们对能源稀缺性认知的深化而逐渐兴起。十八世纪第一次工业革命爆发之后,自然资源尤其是煤炭资源,大量被消耗,环境污染日益严重,人们开始意识到能源会面临短缺,能源经济学应运而生,并迅速成为社会关注的焦点,研究领域的热点。如何提高能源利用效率,降低能源损耗并保证经济持续高速发展成为当时最突出的两个问题。随后,石油的开采利用给人类社会的发展带来了新的契机,十九世纪七十年代的第三次工业革命更进一步的推动了经济的膨胀时发展,由此加剧了资源环境与经济社会发展的矛盾。上个世纪,世界石油主要产地的中东地区爆

37、发了一系列的战争,世界石油交易市场受到巨大冲击,石油资源的短缺引发了学术领域对石油能源的研究探索。年,.出版了能源经济学一书,标识着能源经济学正式兴起【 。国内外学者们给能源经济学做出了不同的定义。英国的经济学家迈克尔.韦布等人认为,能源经济学是研究社会生产和消费过程中的能源转化、能源生产过程中的配置等问题的一门科学引。国内学者则普遍认为能源经济学是以经济学作为理论工具,通过对能源开发利用环节和相关问题进行可行性分析,来制定能源政策的学科。还有学者认为,能源经济学是能源科学与经济科学交叉形成的应用经济学分支,它利用经济学的理论和方法,研究能源在开发、利用过程中的各种现象及该现象演变规律的一门新

38、兴边缘性学科。这个阶段的主要研究领域包括:能源与经济发展的关系,能源与环境之间的关系以及有关能源政策制度。关于能源与经济发展关系的研究存在着争议【,有人认为经济增长与能源需求量呈现出正相关的关系,能源需求量会随着经济总量的增长而增加,另一种观点则认为运用科技手段可以在保障在经济继续增长的前提下,减少能源消耗量,它侧重于微观层面的研究,如能源工程与技术经济学,能源有效配置及效率提高等。而能源与资源综合利用,环境保护之间的关系是起源于人们对现实问题的深刻思考,尤其是传统化石能源的广泛使用,给环境带来了巨大的压力,影响到大气、水、土壤等人类赖以生存的自然条件。在这种形势下,从现实问题中抽象出科学问题

39、,进行量化分析来实现能源的高效利用和第章相关基础理论及研究办法 环保的双赢成为研究的重心。有关如何制定合理的能源政策逐渐衍生出一门新的分支, 能源政策经济学,通过仿真模拟,研究政策对能源系统的影响作用,并为政府提供有效 的、科学的政策依据和建议。 上世纪九年代之后,人们对能源、环境和经济的认识逐渐加深,把环保问题从单 纯的道德因素上升到能源一环境一经济的三元体系【】,并开始了针对系统平 衡发展的综合性研究。从研究方法上来看,可以将系统理论研究归纳为自下而上模 型、自上而下模型以及以系统仿真模拟为主的混合模型【。从研究内容上来看,研究者 们分别从经济角度,技术角度和政策角度进行了研究分析。能源.

40、环境.经济系统的研究 已经吸引到越来越多的关注,许多国家已经把其研究成果列入国家的长期发展战略体系 中。 .区域可持续发展 二十世纪七十年代,美国的世界观察所所长莱斯特?布朗在建设一个.口持续发展 的社会中,明确的提出了可持续发展理论,开始引起世界的关注。随后,世界环境与 发展委员会在年出版的调查报告我们共同的未来中,为可持续发展给出了以 下定义“既能满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”。 年月份召开的国务院第十六次常务会议审议通过了中国世纪议程?中国 世纪人口、环境与发展白皮书,首次把可持续发展作为国家战略性方针政策并纳入 经济社会的长期发展规划之中【。可持续发展理

41、论以公平性、可持续性、共同性为原则, 以社会经济发展为最终目标,以环境保护为前提,力图做到经济社会与自然环境相协调, 实现经济、人口、社会、环境、资源之间的可持续前进和有序发展。它鼓励经济优化增 长,即要使经济数量增长与经济质量提高齐头并进,改变传统的以“高污染、高能耗、 高排放”为特征的生产和消费模式,践行清洁生产的循环经济发展模式;倡导维护生态 环境和资源持续利用,在自然环境承载力可容忍的基础上,谋求社会的全面进步。 区域可持续发展是指区域的经济、社会、环境和资源相互协调,既能满足当代人的 需求而又不对满足后代人需求的能力构成危害的发展。它的实质是在经济发展过程中要 兼顾局部利益和全局利益

42、、眼前利益和长远利益,经济的发展要充分考虑到自然资源的 长期供给能力和生态环境的长期承受能力,不要为一时、一事、一地的利益而损害将来 和全局的利益,既要满足当代人的现实需要,又要足以支撑后代人的潜在需要。它侧重 于研究在资源约束、人口约束与环境约束的前提条件下,如何实现区域内经济增长与生 态可持续发展的双赢。它具有以下特点:动态性和开放性,区域内经济社会系统需要同 区域外进行物质能量的交换,与此同时内部各个子系统之间也要进行要素的交换流通; 不可逆性和非线性,系统内外物质、信息、能源交换的方式是复杂的、非线性的,该过 程是一个不可逆的过程;反馈性和口.调控性,由于人类属于区域可持续发展系统的因

43、素 之一,可以通过改变行为活动方式米影响区域发展进程,既。町以推进一个过程的发展, 义可以延缓一个过程,人的作用是双向的。 为了更好的描述区域经济社会的发展过程,人们从人口增长、资源消耗、科技进步 等角度先后提出了不同的发展模式,并给出了相关的发展趋势图来进行直观描述,图. 箢章相关基础理论及研究办法表示了两种区域发展轨迹引。值表示承载力,受人力、资源、能源、科技及环境等诸多因素影响。曲线表示不可持续的发展模式,发展初期,经济总量受规模效应影响不断增大,当规模达到一定程度之后,地球上有限的资源已经不能再满足经济扩张的需要,进而出现资源短缺,经济总量开始减少,所以曲线表现为先增后降的趋势。曲线表

44、示可持续发展模式,当经济发展到一定规模之后,对其进行人为控制,以保障生产要素的供给充足且不会给环境带来灾难性的破坏,所以曲线表现为先增长,接近值后开始保持不变。发展水亚时间图.区域人口、资源、环境与社会经济发展的二种理论轨迹栅 . ,?资料来源:王合生.区域可持续发展的理论分析,】经济可持续发展主要探讨的是如何在总体可持续性的最优目标下,经济增长与区域可持续发展达到双赢的问题,其研究内容主要涉及以下的三个方面【】:.区域的经济可持续发展如何安排。区域的经济可持续发展能力是不均衡的,区域实现经济可持续发展有不同的模式,应该选择适合本区域的经济可持续发展途径。.区域内各个部门经济可持续发展的联系。

45、在区域内,各个部门之间的经济可持续发展是相互影响并密切相关的,只有通过充分协调,发挥各部门不同优势,提高经济可持续发展的效益,才能实现最优的整体经济的可持续发展。.区域经济可持续发展的管理和政策。包含了不同区域、不同部门的经济可持续发展的协调和管理、政策和模式等内容。.能源预测模型.灰色预测模型预测的本质,即通过分析研究过去,总结、发现发展变化的规律,进而揭示未来。第章相关基础理论及研究力法灰色预测则是通过对原始数据处理、建模来分析研究系统的特征变化,从而对系统未来的状况做出科学预测畔】。因为灰色系统理论对原始数据的要求比较低,不考虑其分布规律及变化趋势,具有要求样本数据少、可检验等优点,所以

46、它被广泛用来解决贫信息下的问题【。灰色系统理论将一切随机过程看做是在一定范围内变化的与时间有关的灰色过程,将杂乱无章的原始数据整理成规律性强的序列后,通过建立方程来预测该过程的发展趋势。能源消耗数量受到多种类型因素的影响,有已知因素,也有未知因素,因此,可以将能源消耗看做是一个灰色系统。本文运用灰色系统理论来研究天津市工业能源消耗的发展趋势,通过强化算子对原始数据进行处理,使之生成的新数据呈现出一定的规律性,然后建立能客观描述数据趋势的数学方程,进而对未来的能源消耗量进行预测。,是指关于一个变量的一阶方程灰色模型。基于,的灰色预测按照其功能和特征分类,可以分为:数列预测、区间预测、灾变预测、季

47、节灾变预测、拓扑预测及系统预测。其中,数列预测模型是在以上预测模型之中最为常见,它首先对研究对象进行定性分析,在了解了其实际情况的基础上,定义适当的算子,再针对经过算子处理过的数据建立灰色模型。然后,从相对误差、均方差比值、小误差概率等方而的指标对所建立的模型进行检验,一旦模型通过检验,则说明该模型可以用于预测【。因为其不需要大量的样本数据,因此被广泛的用来解决很多实际问题。其建模方式如下:原始数列处理一个系统的行为数据若受到扰动因素的影响,则其预测结果就会与直接观测、定性分析的结论相差:甚远,不能起到用理论研究指导生活实践的目的,则该研究就失去了现实意义。从理论角度来讲,模型是一种显现出指数

48、增长趋势的模型,在其原始数列光滑性较差的情况下,所建模型的预测精度就会很差。所以,此时需要运用缓冲算子对原始数列进行处理,以排除扰动因素的影响,然后再运用灰色预测模型,能够提高预测的准确率。生成累加数列设原始数列为:罗,?,翔然后针对上述数列进行一次累加生成处理,获得新数据列如下:?【,一,乳,其中:,.,式子.中的数列称为.式子中数列的一次累加数列,又称为的.。经过一次累加后得到的数列较之原始数列呈现出更强的规律性,便于做出更准确的数据预测。如果一次累加之后的数列仍然具有很强的波动性,可以继续进行二次累加,以此类推。累加次数越多,数据的的随机性就越弱。工业能源消耗量为非负数列,可以经过累加来

49、弱化数据的随机性。第章相关基础理论及研究办法生成紧邻均值序列在数列的基础之上,构造紧邻均值生成序列,用来表示.字,?,:.” /,?,确定模型及参数在原始数列和一次累加数列的基础之上,建立灰微分方程:.其中,称为发展系数,反应了和的发展态势,;称为灰色作用量。运用最小二乘法可计算求得参数和的估计值:.其中一:?.:一, 罗,.:进一步求出灰色微分方程.的解为:¨旦,:,?,文:【一旦 /,还原值的计算公式为:.曼出文出。一掣,模型对参数值的范围有一定的要求,若超出该范围,则可能导致模型畸形,不再适合于预测问题。一般来说,模型误差值会随着的增长而逐渐变大,当的数值小于时,模型才有意义,

50、具体如表.所示。模型检验,模型的检验方法一般采用相对误差检验、关联度检验、均方差比值检验和小误差概率检验。相对误差检验按点检验,是一种算数检验;关联度是针对曲线的几何相似度进行的检验;均方差比值检验是从残差的概率分布特性角度进行检验,属统计检验。当模型的精度较低时,需要对模型进行校正;当模型精度达到二级以上,一般可认为模型满足要求。模型精度检验等级如表.所示。一般情况下,相对误差检验指标最为常用。第章相关基础理论及研究乃法表.,模型适用范围.,值范围序号 ,适用范围适合用:中长期预测?.一. 适合用:短期预测,不宜:中长期预测不宜:短期预测.一.一 ?.采用残差修止模型进行预测一 不适合运用该

51、模型资料来源:刘思峰.灰色系统理论及其应用,【表.模型检验精度等级.小误差概率相对误差 关联度 均方差比值临界值藉度. . . .一级. . .二级. . . .三级. . . .四级资料来源:刘思峰.灰色系统理沦及其应用,【删.趋势外推法趋势外推法基于连续性原理,按照时间序列的发展趋势,采用合适的曲线模型对未来趋势进行外推预测,它是进行趋势预测的主要方法之一。常用趋势线有以下几种类型,见表.。表.主要趋势预测模型特征嘲亿.基本类型 表达式 备注夕。为预测变量的理论预测值,为时问直线多,序数,和为模型参数夕。为预测变量的理论预测值,为时问二次曲线夕,序数,、和为模型参数夕。为预测变量的理论预测值,为时问指数曲线多。,序数,和为模型参数曲 多。为预