石油工业可持续发展的系统动力学模型

石油工业可持续发展的系统动力学模型

1石油工业用水资源的动态仿真研究石油工业作为能源工业，是经济干果之一。石油资源作为一次性能源,又具有不可再生的特性。为此,石油工业如何有效地利用有限的资源并减小对环境的污染,是当前各国石油工业最为关注的问题。综观近年来国内外的研究动态,学者们大多是从指标体系的选择或评价方法的运用角度出发进行研究,没有反应出每个影响因素之间的相互动态关系,从而无法提出系统的解决方案。本文运用系统动力学的方法,从资源和环境的承载力的角度出发,对石油工业进行系统分析,提出资源和环境有限的承载力是影响石油工业实现持续发展的最主要的因素。2可持续发展的配套对策石油工业是一个复杂的大系统,它不仅与社会经济、国家政策等方面密切关联,而且还直接影响生态环境和自然资源。石油工业的持续性发展与潜在的效应是多种因素相互交织在一起共同作用的结果。石油工业可持续发展模式的建立是涉及到众多因素的复杂的系统工程,因此,必须从石油工业的发展战略、法规政策、组织管理、技术手段等不同的角度,采用配套的对策与措施。这就需要在宏观、中观、微观等方面加以综合体现。构造石油工业可持续发展运行框架的基本出发点是对石油工业内部系统及相关的外部系统进行分析、了解与管理。关于石油工业可持续发展问题,通过研究可以确定该模型由三个大的部分构成,即社会经济子系统、石油工业自身子系统、环境资源子系统,如图1所示:2.1社会经济发展社会经济的发展拉动对石油制品的需求,经济发展的水平决定了对石油产品需求总量的大小及其需求结构。因此,经济发展是石油工业发展的原动力。社会经济发展的作用是双向的:一方面不可避免地带来资源消耗、环境污染;另一方面也为自然资源的再生、环境的改造提供了科学技术与坚实的物质基础。2.2石油工业发展环境与资源承载力水平的决定资源过去被人们的各种经济活动无节制地消耗,所造成的恶果使人们意识到了资源环境有其基本承载力,它决定了社会经济活动规模与范围。石油工业的发展程度受到环境和资源承载力水平的制约。对资源环境的超度索取一旦超过一定的允许阈值,无论是社会经济活动,还是石油工业本身,都将受到自然资源规律的惩罚。2.3建立石油工业发展补偿机制石油工业是社会经济生产过程中必不可少的一部分,一旦发展滞后,就不能满足经济发展的需要,甚至阻碍社会经济的发展。石油工业的发展需要大量的石油资源作为原材料,石油资源这种一次性消费的资源在地下的存储量是有限的。而且,石油工业的生产还会带来相应的副产品——环境污染,石油工业生产这种负面影响为长期维持自然资源有效输入带来潜在的威胁。因此,形成石油工业与资源之间的补偿良性互动机制至关重要。总体而言,实现石油工业的持续发展,应考虑以下问题:①从技术、管理等方面加大管理力度,提升企业的竞争力,使石油企业延长其寿命周期,实现其发展的持续性;②石油资源、环境作为一种现实的约束条件,应采取经济、行政、法规等多种手段建立环境代价修复与补偿机制,实现石油工业、自然资源、环境的互动;③走集约型的石油工业发展道路,构建资源节约型、环境经济型的石油工业系统是可持续发展运行的方向;④石油工业系统是指在供给满足近期需求的同时,要考虑社会经济生态复合系统持续发展的整体和长期需要。3有可能形成三大三大循环循环的,可持续发展是消极的反映石油工业与经济、环境、资源关系的可持续发展模型,可以通过因果关系图来体现。首先分析石油工业发展现状的因果关系(如图2所示)。可以看出,石油工业发展现状形成的因果关系是一种劣性关系:社会经济的发展带来石油工业的短缺、石油资源的消耗、环境的污染,最终对社会经济水平带来负面的作用,并有可能形成恶性循环,这与可持续发展是背道而驰的。我们所追求的是石油工业可持续发展,要考虑资源、环境的承载能力的因素,这就形成了新的因果关系图(如图3所示),使得整个系统处于良性运行状态。图中:①表示社会经济发展使对石油及石油制品的需求增大,引起石油工业的短缺加大,从而影响社会经济的发展;②表示为了满足社会经济发展带来的石油及石油制品的需求增加,一方面石油工业投资加大,分别从石油勘探、开发、加工等各个环节;另一方面加大对石油及石油制品的进口加大,从而导致石油工业短缺的减少,促进社会经济的发展;③石油工业的投资的增加是对石油资源的开发、加工能力的增加后,使得资源消耗、环境污染增加,影响经济的发展;④表示资源消耗、环境污染后,使得环境容量降低,从而使资源、环境承载力降低,最后导致约束石油工业的发展,防止石油工业的开采能力和石油工业的加工能力的无限期的增长,这也正是石油工业可持续发展和现行石油工业发展的机制的不同之处。4石油工业可持续发展的系统动力学模型的构建4.1建立石油工业自身发展的管理机制石油工业可持续发展达到的基本目标是在经济条件允许的前提下,建立一个既满足社会经济发展、石油工业自身协调发展、同时又必须考虑环境承载力和资源承载力的机制。4.2决策的作用点模型中根据目标设立三个决策作用点:石油供给总量、石油工业短缺量、资源环境承载能力。4.2.1提高石油工业的生产能力如果石油工业的开采能力大,则通过调整投资比例系数,加大对石油工业加工能力的投资,反之亦然。这样,使石油工业的开采、加工能力趋于平衡,协调发展。4.2.2加大对石油工业的投资,对石油工业进行投资，并将其作为投资这个差值达到一定的程度势必会影响社会经济的发展,这样就需加大对石油工业的投资;另一方面,若石油工业的短缺是个负值,说明供大于求,则考虑将减少对石油工业的投资。4.2.3资源和环境的承载力如果这个值超过承载力,则限制石油工业的开采和加工能力的发展。另外,值得注意的一点是资源和环境的承载力是一种动态变化的能力,从短期来看,这种承载能力是不变的,是现有经济技术水平的体现;但从长期来看,它随着经济技术水平的提升而提升。4.3石油工业年小,石油和罪犯需求增长,具备发展两通过前面的因果关系的分析,决策作用点的设立,建立符合实际情况的因果链及反馈环,构造动力学流程图(如图4所示)。从模型我们可以看到影响石油工业的可持续发展的诸多因素。本文认为,资源的承载力是制约石油工业可持续发展的最主要因素。经过模型的模拟分析:假设石油资源是有限的,如何利用有限的资源使其工业的寿命周期变长?因为石油工业受到的不确定因素的影响,因此,无法用数据量化勘探与石油已知蕴藏量之间的关系,并不是投入的资金越多,对已知原有的储量就越多。所以,与石油的储量有关的变量已经去掉。本文采用平均统计数据得国家规定的开采政策参数为0.0075。预计在目前已知的石油储量不增加的情况下,开采到2100年石油的储量将接近零极限。另外,我国对石油的需求量也是逐年上升,2010年将超过3亿吨;2020年,将达到4.2亿吨。从图5可以看到,预计到2010年前后,我国石油的年产量将开始减少,2010年、2020年、2030年石油产量分别为1.61×108吨、1.44×108吨、1.18×108吨。我国如果不采取任何措施,即保持现有的生产和消费的条件下,将在2100年甚至更早的时间内出现石油危机。环境方面,由于在此方面数据的难以获得和环境污染范围过广,因而只作简单的定性分析。石油工业对环境污染源主要来自炼油化工的过程中,主要集中在加工过程中对大气、水的污染及固体废弃物的排放。5模拟检验本文应用系统动力学的知识,并运用Vensim软件将对我国石油工业可持续发展状况进行模拟分析,分析结果表明,如果我国保持现有的生产和消费的条件下,将在2100年甚至更早的时间内出现石油危机。本模