基于灰色系统理论的我国能源结构预测及优化研究
2013年第39卷第5期工业安全与环保
M a y2013I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on59
基于灰色系统理论的我国能源结构预测及优化研究*
徐军委刘志华
(中国矿业大学(北京)管理学院北京100083)
摘要以我国20(X)--2010年的能源生产和消费结构数据为基础，用灰色系统模型G M(1，1，a)对这些数据进行分析，并通过M A T LA B程序预测了未来十年我国的能源生产和消费结构，对预测结果进行了分析和
总结。结合预测结果，对能源结构进行调整和优化分析，提出了相关建议。
关键词灰色系统模型能源结构优化
R es e ar ch on C hi na E ner gy S t r uct ur e F or e cas t and O pt i m i z at i on B as ed on G r ey Sys t em T heor y
X U J unw ei L I U Z hi h L l8
(&hod of M anagem ent，Chi na U nher si t y of M i ni ng and T echn dogy g．／j垤100083)
A bd撇Based o n C h i na’S ene r gy
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K ey W or ds gr ay s yst e m m od el
ene r gy st r uct ur e opt i m i zat i on
0引言
能源是一个国家经济和社会发展的基本保障，而能源结构的优化则关系到经济和社会的可持续发展。随着我国经济的快速发展，工业化和城镇化进程的加速推进，我国能源需求总量在不断增长，能源供给能力也显著增强，已成为世界第二大能源生产和消费国。但我国能源生产和消费结构存在诸多问题，最突出的就是煤炭所占比例过大。因此，有必要对我国能源结构进行优化调整。国家“十二五”规划纲要中明确指出，要调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系，这为下一步我国能源的发展指明了方向。
本文尝试用改进的灰色系统模型对能源结构比例进行预测，依据预测结果对能源结构进行优化，并针对能源结构优化提出一些建议。
1灰色系统模型G M(1。1。口)的建立
灰色系统模型是灰色系统理论的重要组成部分，最早由邓聚龙教授提出，该模型是基于预测控制的思想建立的…1。经过多年的发展，灰色预测理论已经在生产生活和科研中解决了许多实际问题，得到了广泛的应用。
灰色系统预测模型是以时间序列数据为基础[2】2，通过对无规律的原始数列进行转换，建立有规律的生成数列的回归方程，并应用该方程对动态发展趋势进行预测的一种较为常见的分析方法。
为了提高能源预测的准确度，而且考虑节能减排约束条件，我们可以考虑改进的灰色系统预测模型G M(1，l，口)，用下面的公式代替G M(1，1)模型中的均值计算公式：
Z0)(k)=a x(I)(k—1)+(1一口)石(1’(k)(1)
按照以上分析可知，改进模型G M(1，1，a)的建立方法：
设x(o)={x(o’(1)，X(o’(2)，…，石(o’(n)}为原始非负时间序列，F1)(￡)为累加生成序列，即：
x(1’(‘)：∑x(o’(m)t：l，2，…，n(2)
，n=1
G M(1，1)模型的白化微分方程为：
掣+祓(1)：6(3)
■F+姒…=6L j J 式中，口为待辨识参数，b为待辨识内生变量，亦称灰色作用量。
按最小二乘法求得待辨识向量三：f?)：
、0，(B礓)“B～，式中：
*基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(项目编号2010Y(抛)。
能源结构优化与经济增长_邹璇
作者简介：邹璇（1973.9－）男，湖南祁阳人。南开大学博士，副教授，副主任、副院长，就职于长江上游经济研究中心（教 育部人文社科重点研究基地）产业经济研究院；研究领域：产业经济理论与政策，区域经济理论与政策。 *（“《经济问题探索》2010年第7期 能源结构优化与经济增长 * 邹 璇 （重庆工商大学长江上游经济研究中心产业经济研究院，重庆400067） 摘要：能源是保证国民经济持续、稳定、健康发展的基础之一，使能源发展和经济增长良性循环，是 保证国民经济持续、稳定、健康发展的一个重要课题。在目前中国的能源结构中，煤炭仍然占最主要部分，中国对煤炭的需求居高不下，随着经济的发展，这样的能源结构显示出不合理性，为了应对能源供应、安全和环境等各方面的问题，中国应该在未来进一步调整能源结构，使其优质化、合理化。能源与经济增长之间有相互促进的作用，要实现经济的持续、稳定、快速的发展，应充分考虑能源的影响作用。我国现在处于高速的经济发展阶段，国民生产总值每年都保持9%以上的增长率，在这样的增长力度下，能源结构调整应做出充分适应，以保持增长和发展。 关键词：能源；结构优化；能源消费弹性系数；经济增长目前，我国的能源消费量占世界总量的比例都高于储量所占的比例，而我国能源总量相对不足，占世界储存比例低。我国煤炭资源虽然丰富，但人均可采 储量只有89.8吨，相当于世界平均水平的55.26%，相当于发达国家的22.49%，相当于美国的10.18%，前景很不乐观。我国油气资源也严重短缺，根据2000年调查资料，我国石油资源人均可采储量只有2.6吨，相当于世界平均水平的11.06%。目前我国石油年产量为1.6亿吨，预计可采量为118 158亿吨。开采年限最多几十年。保守估计，2010年我国石油需求将达3.2亿到3.5亿吨，进口量将达1.6亿吨至1.9亿吨，2020年时我国的石油进口量可能将达3亿吨，大部分将依赖进口。天然气人均可采储量 只有1074m 3 ，相当于世界平均水平的4.33%。即使 按预计到2010年探明储量可能达4万亿m 3 和年产量700 740亿m 3（距市场需求缺口很大）计算，开采年限也不到60年。因此能源容量的局限性以及消费需求的不断增长使得我国寻找替代能源的缓冲时间紧迫。要保持经济持续稳定增长，必须扩大的能源供应，否则巨大的能源需求量会带来能源危机，而在有限的能源总量下，只能够通过改善能源结构和提高能源质量以确保经济的稳定增长。 我国能源的资源结构、供给结构与需求结构之间的存在着尖锐的矛盾，并随着工业化的步伐加快，能源供需结构矛盾愈演愈烈。能源“瓶颈”与能源的 低效率利用之间也存在尖锐矛盾，能源短缺已经成为制约国民经济发展的“瓶颈”，而我国的能源有效利用率又很低。能源的资源结构、供给结构与需求结构三者之间矛盾已经以煤炭过剩的激化形式表现出来，因此，研究能源结构优化十分必要。 一、研究现状 能源犹如一把双刃剑，其作为经济增长的重要组成部分可以促进经济发展，但其无法满足经济增长要求的时候，又会阻碍经济增长。以Meadows 为首的罗马俱乐部一些经济学家曾在《增长的极限》（1972）的报告中着重强调了能源对经济增长和社会发展的制约作用。 现有研究表明，我国能源结构优化的必然性主要体现在我国能源的分布、结构现状等方面 ［1］［3］ 。中国 能源能源分布不尽合理（郑明，2007）：中国能源资源的地区分布是北多南少、西富东贫，经济发达、人口集中的沿海地区缺少常规能源，能源结构和能源质量较差，中国的能源构成以劣质能源为主 ［2］ ；我国能 源结构的矛盾，最根本地在于资源结构、生产结构与
灰色系统理论简介
灰色系統理論簡介 一、什麼是灰色系統 二、什麼是灰色系統理論 三、灰色系統理論建立的歷史背景 四、灰色系統理論的主要內容 五、灰色系統理論的兩條基本原理 六、灰色系統的應用範疇 七、灰色系統的優點 八、灰色系統的應用實例
一、什麼是灰色系統（Grey System） 灰色分析全名為灰色系統理論分析（Grey System Theory），是由中國鄧聚龍教授於1982年在國際經濟學會議上 提出，該理論主要是針對系統模型之不明確性，資訊之不完整 性之下，進行關於系統的關聯分析（Relational Analysis）、模型建構（Constructing A Model）、借由預測（Prediction）及決策（Decision）之方法來探討及瞭解系統。 自然界對人類社會來講不是白色的(全部都知道)，也不是黑色的(一無所知)，而是灰色的(半知半解)。人類的思考、行 為也是灰色的，人類其實是生存在一個高度的灰色信息關係空 間之中，例如：人體系統、糧食生產系統等。部分信息已知，部分信息未知的系統，稱為灰色系統。 控制論中主要以顏色命名，常以顏色之深淺表示研究者對內部信息（information）和對系統本身的了解及認識程度之多 寡，黑色，表示信息缺乏；白色，表示信息充足；而介於白色 （W）系統與黑色（B）系統之間，其信息部份已知，信息部分 未知的這類系統便稱之為灰色（G）系統。 二、什麼是灰色系統理論 灰色系統理論是研究灰色系統分析、建模、預測、決策和控制的理論。它把一般系統論、信息論及控制論的觀點和方法 延伸到社會、經濟和生態等抽象系統，並結合數學方法，發展 出一套解決信息不完全系統（灰色系統）的理論和方法。 灰色系統理論分析具有溝通社會科學及自然科學的作用，可將抽象的系統加以實體化、量化、模型化及做最佳化。
灰色模型介绍及应用
第十章灰色模型介绍及应用（徐利艳天津农学院 2.4万字） 10.1灰色理论基本知识 10.1.1概言 10.1.2有关名词概念 10.1.3GM建模机理 10.2灰色理论模型应用 10.2.1GM（1，1）模型的应用——污染物浓度问题 10.2.2 GM（1，1）残差模型的应用——油菜发病率问题 10.2.3GM模型在复杂问题中的应用——SARS 疫情问题 10.2.4 GM（1，n）模型的应用——因素相关问题 本章小结 思考题 推荐阅读书目
第十章灰色模型介绍及应用 10.1灰色理论基本知识 10.1.1概言 客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。 灰色系统的研究对象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统，它通过对“部分”已知信息的生成、开发实现对现实世界的确切描述和认识。信息不完全是“灰”的基本含义。 灰色系统理论建模的主要任务是根据具体灰色系统的行为特征数据，充分开发并利用不多的数据中的显信息和隐信息，寻找因素间或因素本身的数学关系。通常的办法是采用离散模型，建立一个按时间作逐段分析的模型。但是，离散模型只能对客观系统的发展做短期分析，适应不了从现在起做较长远的分析、规划、决策的要求。尽管连续系统的离散近似模型对许多工程应用来讲是有用的，但在某些研究领域中，人们却常常希望使用微分方程模型。事实上，微分方程的系统描述了我们所希望辨识的系统内部的物理或化学过程的本质。 目前，灰色系统理论已成功地应用于工程控制、经济管理、未来学研究、生态系统及复杂多变的农业系统中，并取得了可喜的成就。灰色系统理论有可能对社会、经济等抽象系统进行分析、建模、预测、决策和控制，它有可能成为人们认识客观系统改造客观系统的一个新型的理论工具。 10.1.2有关名词概念 灰数：一个信息不完全的数，称为灰数。 灰元：信息不完全或内容难以穷尽的元素，称为灰元。 灰关系：信息不完全或机制不明确的关系，称为灰关系。具有灰关系的因素是灰因素，灰因素之间的量化作用，称为灰关联。
中国能源结构现状及发展趋(DOC)
中国能源结构存在的问题及对策建议 摘要：当前我国能源结构以煤为主，不合理性、约束性凸显。形成原因涉及资源禀赋、电力结构与能源选择。存在问题体现在能源的资源、利用、缺口、体制四个方面。这一能源结构的优化，需要战略布局，也需要多项策略组合推进。 一我国能源构成的现状 随着经济的飞速发展，中国的能源消费总量连续多年都位居世界前列。统计数据表明2001～2011年间，我国每年一次性能源的消费比重均在85%以上，而风能，太阳能，生物质能等新能源的利用率仍然很低。我国能源消费构成的特点：（1）煤炭的生产和消费比重偏高。从2001年至今煤炭年产量和消费总量所占的比重呈逐年递增趋势。（2）石油的生产量低，消费量高，供需缺口需依赖进口石油满足。与煤炭资源相反，石油在能源总产量的比重逐年递减，而其消费量的比重1997～2006年来均超过20%。（3）新能源利用率低，发展潜力大。目前对新能源的利用率不足10%，而我国地域辽阔，太阳能，风能，生物质等能源蕴藏丰富，开发潜力巨大。 表1 2001～2011年中国能源生产总量及构成（数据来源于中国统计年鉴2001～ 表2 2001～2011年中国能源消费总量及构成（数据来源于中国统计年鉴2001～
我国以煤为主的能源结构现状大体相当于发达国家20世纪中叶的水平。我国能源结构与发达国家的差别主要表现为煤占的比例高，煤与油、气资源的比重与发达国家相比恰好相反。以2009年为例,世界一次能源消费构成仍以石油、煤炭和天然气为主，其中石油占一次能源消费总量的34.8%，煤炭和天然气分别占一次能源消费总量的29.4%和23.8%,核电占5.5%,水电占6.6%。发达国家一级能源消费结构中，油、气资源所占的比重更大。 二形成目前能源结构的原因 我国以煤炭为主的能源结构，形成原因多样，主要有如下几个： 第一，缺油、少气、富煤的资源察赋。我国是人口大国,也是资源小国,主要传统化石能源储量很低。2009年，我国石油剩余探明储量为20亿吨，占世界总量的1.1%；天然气生产量为851.7亿立方米，占世界天然气总产量的2.85%；国探明的煤炭可采储量居世界第三位，占世界总储量的13.9%。我国原煤开采量居世界首位，2009年的煤炭产量为25.84亿吨。相对来说，我国煤炭资源比较丰富。而且，我国大量可利用的廉价劳动力使采煤成本比较低，煤炭的价格也比较低，这是煤成为我国能源生产、消费主要来源的首要原因。 第二，火电为主的电力结构。虽然近年来政府相关主管部门一直强调适当降低煤炭在能源生产、消费中的比重，但煤炭所占比重不仅没有降低反而进一步提高，重要原因在于我国火电为主的电力结构。为保障快速增长的电力需求，大量火电厂不停地消耗煤炭资源，同时排放大量二氧化碳等温室气体及有害物质。 第三，用煤成为最经济的能源选择。发展经济需要充足的能源，而能源的社会成本、环境成本、生态成本等没有计算在企业耗能的直接成本中，造成众多能源中，用煤的暂时经济性最高。 三我国能源结构存在的主要问题 但我国正处于工业和城镇化快速发展时期，能源消费仍处于增长阶段。对煤炭能源的依赖，带来一系列问题，主要集中在能源资源、能源利用、能源缺口和能源体制四个方面。 (一)能源资源方面的问题 1、能源分布不均衡、煤炭运输紧张。 我国能源资源分布广泛但不均衡，对我国生产力布局、交通运输均产生重大影响。煤炭资源主要集中在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区。石油、天然气资源主要集中在东、中、西部地区和海域。我国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送等都是资源分布不均造成的问题。 2、人均能源拥有量少、人均消费水平低。 虽然我国能源资源总量比较丰富，但我国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于
灰色系统理论与应用习题集
灰色系统理论与应用习题集 编著 刘思峰、方志耕、党耀国、朱建军、陈洪转米传民、李元年、施红星、许相敏、张学伟
第一章 灰色系统的概念与基本原理 一、选择题 1、灰色系统理论着重研究的对象是（ ） A 外延明确，内涵明确 B 外延不明确，内涵明确 C 外延明确，内涵不明确 D 外延不明确，内涵不明确 2、下面那个不是常用的不确定性系统的研究方法（ ） A 概率统计 B 模糊数学 C 灰色系统 D 运筹学 3、灰色系统理论是解决（ ）的科学方法 A 确定性的复杂问题 B 半确定的复杂问题 C 不确定的复杂问题 D 不确定半复杂问题 二、问答题 1、试简要说明概率统计、模糊数学以及灰色系统理论这三种不确定性系统研究 方法的异同点。 2、请说明你对灰色系统中“灰”的理解，并举出实际生活中灰色系统的例子。 3、请简要阐述灰色系统的六个基本原理。 4、举例说明什么是连续灰数、离散灰数；本征灰数、非本征灰数；信息型灰数、概念型灰数、层次型灰数。 5、在什么情况下灰数的自差等于零？ 6、请简述灰数白化的具体含义？并说明等权均值白化、非等权均值白化的分别 在何种情况下使用。 7、什么是典型白化权函数？其特征是怎样的？ 8、对于灰度12112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????= +???? 。，前后两个部分分别代表什么含义？ 9、试指出灰度12 112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????=+????。定义中存在的问题。 10、估计某一实数真值得到灰数?，在估计的可靠程度一定时，?的测度与不 确定性之间的关系？ 11、你对灰度的测度有什么好的建议或想法？
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气污染、臭氧层的破坏等环境问题，正在严重威胁着人类生存环境。一方面，全球气． 候变化框架公约促进发达国家不断加大发展可再生能源和新能源力度，尽量抑制、减少石油、天然气消费量的增长，也为我国充分利用国际油气资源，减少煤炭消费量创造条件。另一方面，“清洁发展机制”是发达国家在境外获得减排抵消额，有可能实现资金和技术向发展中国家进行实质性转让。因此，这种机制有可能对国内能源工业引进先进技术、提高可再生和新能源利用效率和比例产生积极影响，促进能源结构优化。气候变化给我国以煤为主的能源结构带来的挑战是不容回避的。现在就必须毫无迟疑实施能源结构优化，缓解未来环境、气化变化给我们带来压力。 此外，随着城市化的发展，人民生活质量的显著提高，居民生活用能优化成为必然趋势和要求。全面建设小康社会的进程将推动我国终端能源消费结构逐步优化，进而推动我国一次能源结构的逐步优化。 为此，党的十七大报告提出了开发和推广节约、替代、循环利用的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，进行能源结构优化调整的要求。我们认为，我国能源结构优化调整的思路应包括以下几个方面。 一是设立风险基金，加大基础性勘探投入。要改变以煤为主的能源结构，必须加大对其他种类能源资源尤其是油气资源的投入。我国油气资源探明程度还较低，仅为23%和10.7%，还有较大的增长潜力。但随着我国油气勘探实施“战略西进，加强海域”，油气勘探难度逐
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现阶段能源结构调整目标和任务 摘要：长期以来，受能源资源禀赋条件制约，我国一直维持以煤为主的能源消费结构。煤炭的过度开发利用带来了环境污染严重、温室气体排放压力增大、能源利用效率难以提高等一系列问题。为实现经济社会可持续发展，必须增加优质能源的利用比例。本课题结合我国国情，根据国家提出的“2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右”和“2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的目标，提出现阶段优化我国能源结构的目标、思路和任务。 本报告从我国能源发展面临的形势和挑战入手，梳理了我国能源消费结构历史演变过程和特点，对比分析了发达国家能源结构调整的主要途径及对我国的启示。基于我国国情和发达国家经验，报告研究了我国能源结构优化调整的总体目标要求和实现路径，分析了现阶段我国能源结构调整的目标及任务，并提出了促使我国能源结构向优质、高效方向转变的相关建议。 报告共分为五个部分。 第一部分总结了我国能源发展面临的形势。现阶段我国能源发展主要面临着能源需求增长潜力巨大、能源供应不足、利用效率较低、环境污染严重、温室气体减排形势严峻、能源安全问题日益凸显等挑战。 第二部分分析了我国能源消费结构的历史演变过程，并与世界及主要国家能源结构进行对比，研究了主要发达国家能源结构调整的路径及对我国的启示。改革开放以来，我国能源结构总体上向优质化方向发展，但与发达国家相比，能源结构优质化程度还很低。发达国家根据自身资源及技术条件，采取了不同的能源结构调整策略，主要经验是通过大力推行节能，发展核电、天然气和非水可再生能源，降低石油比重，实施能源多元化战略，优化能源结构。 第三部分分析了2020年我国能源发展目标对能源结构调整的要求。分析了我国政府提出的“2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%”和“2020年碳排放强度比2005年下降40%-45%”目标对能源结构调整的要求，以及对应的实现路径，提出了实施核电、水电、非水可再生能源并举，加大节能力度，控制能源消费总量的发展策略。 第四部分提出了现阶段我国能源结构优化调整的目标和任务。现阶段调整我国能源消费结构，应坚持能源结构低碳化方向，提高能源转换和利用效率，科学替代，多能并举，技术引领，增量优化和存量调整并重，并充分利用国内外两种资源和两个市场。到2015年和2020年，一次能源消费结构中，煤炭比重应分别降到63%和56%左右，石油比重分别达到19.5%和20%左右，天然气比重分别达到6.5%和9.0%左右，非化石能源比重分别达到11.5%和15%以上。实现我国能源结构优化的任务包括节能，发展清洁能源，进口国外优质能源，提高电煤占煤炭消费比重，实现煤炭高效洁净化利用等。 第五部分总结了全文观点，提出了促进我国能源结构优化调整的建议：一是坚定不移地贯彻实施“节能优先”战略；二是加紧突破体制机制障碍，确保水电、核电、风电开发规模；三是转变电力发展方式，加快坚强智能电网建设；四是加快清洁能源自主创新步伐，带动相关产业升级和科学发展。 关键词：能源结构；能源效率；碳减排；优化；路径 课题负责人：李琼慧 课题组成员：郭基伟代红才汪晓露
浙江省能源结构优化方案研究
浙江省“十二五”和中长期能源结构优化方案研究 （省发改委省能源局省规划院） 一、浙江省能源结构特点 （一）能源消费结构：能源消费品种以煤炭为主，产业能耗以二产为主，能源消费结构亟待优化 1、能源消费品种 2009年我省能源消费总量15567万吨标准煤，其中，煤炭消费13276万吨，石油及制品消费2310万吨、天然气19.09亿立方米、水电、风电和核电396亿千瓦时、从外省净调入电量287亿千瓦时，煤炭、石油及制品、天然气、一次电力及其他的消费结构为63.2%∶21.7%∶1.5%∶13.6%。 我省能源消费以煤炭为主，从1997年至今，煤炭消费量从4765万吨增加到13276万吨，在能源消费结构中的比例维持在61%上下，最高年份达到67％，最低年份降至55%，但2004年以来由于重化工业发展和大批新建燃煤电厂投产，煤炭占比不降反升。2009年发电用煤7400万吨，占全省煤炭消费总量的55.7%；供热用煤2200万吨，占16.6%，两项合计占72.3％。 1 / 23
2 / 23 石油及其制品（简称油品）消费从2000年的1120万吨增加至2310万吨，在能源消费结构中的比例维持在20％左右。 我省自2004年接入西气东输天然气以来，天然气消费快速增长，由2004年的0.31亿立方米增长至2009年的19.09亿立方米，消费比例目前为1.5%左右。 水电、核电、风电、太阳能发电等新能源和可再生能源随着“可再生能源法”及配套政策措施的实施而快速发展，消费比例稳定在7～11%。 总体而言，煤炭等化石能源消费占据主导地位，天然气、一次电力等清洁能源比重偏小，仅占15%左右。1997～2009年我省能源消费结构见图1—1。 0.00 10.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0019 97 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 煤炭（%）油品（%）天然气（%） 水核风（%） 其他（%） 图1—1 浙江省1997～2009年能源消费结构 与广东、台湾、日本等国内外资源禀赋条件相近的发达地区相比较（见图1—2），2007年广东省煤炭、石油、天然气、一次电力及其他的结构比例为41.1∶34.9∶0.3∶23.8，消费结构明显
灰色系统理论及其应用讲义
第六章灰色系统理论 客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。 §1 灰色系统概论 客观世界在不断发展变化的同时，往往通过事物之间及因素之间相互制约、相互联系而构成一个整体，我们称之为系统。按事物内涵的不同，人们已建立了工程技术、社会系统、经济系统等。人们试图对各种系统所外露出的一些特征进行分析，从而弄清楚系统内部的运行机理。从信息的完备性与模型的构建上看，工程技术等系统具有较充足的信息量，其发展变化规律明显、定量描述较方便、结构与参数较具体、人们称之为白色系统；对另一类系统诸如社会系统、农业系统、生态系统等，人们无法建立客观的物理原型，其作用原理亦不明确，内部因素难以辨识或之间关系隐蔽，人们很难准确了解这类系统的行为特征，因此对其定量描述难度较大，带来建立模型的困难。这类系统内部特性部分已知的系统称之为灰色系统。一个系统的内部特性全部未知，则称之为黑色系统。 区别白色系统与灰色系统的重要标志是系统内各因素之间是否具有确定的关系。运动学中物体运动的速度、加速度与其所受到的外力有关，其关系可用牛顿定律以明确的定量来阐明，因此，物体的运动便是一个白色系统。 作为实际问题，灰色系统在大千世界中是大量存在的，绝对的白色或黑色系统是很少的社会、经济、农业以及生态系统一般都会有不可忽略的“噪声”（即随机干扰）。现有的研究经常被“噪声”污染。受随机干扰侵蚀的系统理论主要立足于概率统计。通过统计规律、概率分布对事物的发展进行预测，对事物的处置进行决策。现有的系统分析的量化方法，大都是数理统计法如回归分析、方差分析、主成分分析等，回归分析是应用最广泛的一种办法。但回归分析要求大样本，只有通过大量的数据才能得到量化的规律，这对很多无法得到或一时缺乏数据的实际问题的解决带来困难。回归分析还要求样本有较好的分布规律，而很多实际情形并非如此。例如，我国建国以来经济方面有几次大起大落，难以满足样
能源结构优化调整势在必行
能源结构优化调整势在必行 能源发展研究课题组 经过改革开放30多年的发展，我国能源工业取得了显著成就。一次能源生产总量由1990年的10.39亿吨增至2006年的22.1亿吨，成为仅次于美国和俄罗斯的世界第三大能源生产国。伴随着经济的快速发展和对外开放力度的加大，我国能源结构也开始发生明显变化，并呈现出多元化的趋势。煤炭在常规能源消费中的比例下降，到2006年其比例已降到69.4%；油气消费结构比例明显上升，达到了23.43%；一次电力比例上升迅速，达到7.2%。但由于能源结构长期以煤为主不仅造成能源利用效率低下，经济效益差，特别是高能耗行业经济效益差，产品缺乏竞争力，而且对我国生态环境造成了严重的影响。 首先，煤炭开采严重损害我国已十分紧缺土地资源。据统计，我国每年煤炭开采形成的塌陷土地面积1.5～2.0万公顷，其中耕地占30%。其次，煤炭开采严重破坏地下水资源，2000年，全国煤矿废污水的排放量达到27.5亿吨。全国累计有400多条河流受到煤矿污、废水的污染。第三，煤炭开采过程中的废气排放，严重污染大气环境。第四，煤炭利用过程中产生的污染给我国环境保护带来了沉重的压力，2006年，全国二氧化硫的排放量达到2588.8万吨，90%是由煤炭燃烧产生的。第五，环境污染造成的经济损失大、治污成本较高，酸雨沉降造成的经济损失约占GDP的2％。 同时，气候变化框架公约给我国以煤为主的能源结构提出挑战。当今,人们越来越意识到由温室气体排放引起的全球气候变化以及空气污染、臭氧层的破坏等环境问题，正在严重威胁着人类生存环境。一方面，全球气
候变化框架公约促进发达国家不断加大发展可再生能源和新能源力度，尽量抑制、减少石油、天然气消费量的增长，也为我国充分利用国际油气资源，减少煤炭消费量创造条件。另一方面，“清洁发展机制”是发达国家在境外获得减排抵消额，有可能实现资金和技术向发展中国家进行实质性转让。因此，这种机制有可能对国内能源工业引进先进技术、提高可再生和新能源利用效率和比例产生积极影响，促进能源结构优化。气候变化给我国以煤为主的能源结构带来的挑战是不容回避的。现在就必须毫无迟疑实施能源结构优化，缓解未来环境、气化变化给我们带来压力。 此外，随着城市化的发展，人民生活质量的显著提高，居民生活用能优化成为必然趋势和要求。全面建设小康社会的进程将推动我国终端能源消费结构逐步优化，进而推动我国一次能源结构的逐步优化。 为此，党的十七大报告提出了开发和推广节约、替代、循环利用的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，进行能源结构优化调整的要求。我们认为，我国能源结构优化调整的思路应包括以下几个方面。 一是设立风险基金，加大基础性勘探投入。要改变以煤为主的能源结构，必须加大对其他种类能源资源尤其是油气资源的投入。我国油气资源探明程度还较低，仅为23%和10.7%，还有较大的增长潜力。但随着我国油气勘探实施“战略西进，加强海域”，油气勘探难度逐步加大，勘探成本上升。应根据新的油气地质理论和评价方法，开展新一轮全国油气资源调查，建立油气资源的战略后备区。加大国内油气资源的勘探力度，设立风险勘探基金，鼓励石油公司加强风险勘探。制定政策鼓励、督促石油公司提高油气资源风险勘探基金，以便完善商业性勘查投资体制，加强能源
优化能源结构 化解供需矛盾
随着各国对环保的重视，人们对清洁能源、环保能源的需求激增，能源结构的优化问题成为实现社会经济可持续发展的焦点 近几年，中国经济活力得到不断释放，能源供给能力也大幅提高。按照能源弹性系数，或能源密度的演变规律，经过产业结构的不断优化，能源供应压力应逐渐降低。但是，我国又开始明显出现能源紧张状态，而且这种趋势还在延续。 2006年3月14日，十届全国人大四次会议批准的《“十一五”纲要》，对“十一五”期间我国能源强度提出了约束性指标：即2010年单位国内生产总值能源消耗要比2005年下降20%左右。这也就意味着中国的能源强度每年要下降4%，至少要比国际最高预计值高出1.9%。完成这一目标需要大量的配套措施。 能源对中国经济的制约作用越来越明显，作为现代工业的血液，支撑着现代工业发展，保障着人民生活的改善，对社会经济的持续发展具有明显的约束作用。在目前新能源还无法取代不可再生能源的经济发展阶段，正确理解和处理这种约束，有助于我们探索中国能源工业的持续发展之路，从而通过创新手段改变中国目前能源紧缺的局面。 能源存量导致供需矛盾 目前，在能源产品中，可再生的核能、风能、水能、生物能源等都不存在存量约束，唯一存在存量约束的是石油、煤炭等化石能源。能源与其他不可再生的稀缺资源一样，在存量资源有限而需求量大增的情况下，人们怀疑其持续供给能力。这种约束在某种意义上是一种硬约束。能源供应不足，首先应分析存量约束。 虽然全球石油生产量在不断增加，但随着勘探的深入，石油剩余可采储量没有下降，反而有一定幅度的提升。1980～1986年，世界石油储量曲线较平缓，稳中有升；1986～1989年，世界石油储量曲线飞速上升，增长接近10.260亿桶；从1989～2005年，世界石油储量曲线持续增长，达到历史最高峰。据美国《石油天然气学报》(2005.12)报道，截至2005年底，世界石油剩余探明可采储量12925亿桶(1809．5亿吨)。从1996～2006年十年间，石油剩余可采储量增长了约2.851亿桶(约399．1亿吨)，但众多人士预测的石油耗竭现象并未出现。 国际能源署预测世界能源消费将持续增长，能源资源足够支持2025年后预期的消费增长。国际能源署在《世界能源展望2006》中预测，从现在到2030年，全球一次能源需求年增长率为1.6%。全球一次能源增长量的近一半用于发电，1/5用于满足交通运输需求，而且这些需求几乎全部来源于石油。从供应能力看，占有世界探明储量70%以上的欧佩克成员国，预计石油生产量年增长2.7%左右。完全可以满足全球能源需求。随着能源结构的多元化，天然气、水力发电在一次能源中的份额增加，风能、太阳能和地热能等也发展较快。到2030年，尽管石油仍是全球能源构成中最大的单品种燃料，但其份额却有所下降。国际能源供求矛盾将明显趋缓。 可以说，能源约束中的存量约束问题，从总量上看，相当长的时间内并不构成真正意义上的约束。因而存量约束主要来自两个方面：一是石油储量分布的不均衡性，尽管欧佩克成员国所占有的石油储量在全球的比重由1996年的77.2％降低到69.8％，但其新增石油储量仍占全球的43.3％。经合组织与亚洲发展中国家变得更加依赖进口。国际能源署预测2030年整个经合组织成员国石油需求的2/3要依赖进口。亚太地区许多国家的石油对外依存度也将达到80%。二是对国家经济安全问题的关注，现代能源工业已经成为国家经济发展的主要
我国能源结构与能源经济效率的国际比较及对策
我国能源结构与能源经济效率的国际比较及对策 发表时间：2018-09-12T11:24:54.033Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：王玲玲[导读] 摘要：2007年中国已成为世界第二大能源消费国，同时也是最大的CO2排放国，且能源消费的增长速度远高于能源消费世界第一的美国，按照当前的趋势中国成为第一能源消费国只是时间问题，节能减排的形势十分严峻。 北京市可持续发展科技促进中心摘要：2007年中国已成为世界第二大能源消费国，同时也是最大的CO2排放国，且能源消费的增长速度远高于能源消费世界第一的美国，按照当前的趋势中国成为第一能源消费国只是时间问题，节能减排的形势十分严峻。能源消耗主要来自经济活动，国际上通常用能源经济效率（单位能耗GDP）或者其逆指标能源强度（单位GDP能耗）来反映能源利用效率。相对于发达国家而言，中国能源利用效率水平 较低，2003年以汇率计算的中国能源强度相当于日本的8.1倍，世界平均水平的3.1倍。中国是发展中国家，发展经济是当前和未来相当长时间的主要任务，经济发展必然依赖能源的支撑，不能为降低能耗而牺牲经济的发展，提高能源利用效率是中国节能减排，实现低碳经济与可持续发展的必然途径。 关键词：能源结构；能源经济效率；国际比较；对策 1我国能源结构与能源经济效率比较分析在我国能源生产结构中，与发达国家和世界平均相比，煤炭和煤发电所占比重高，同时，石油、天然气等非煤能源所占比重则远远低于发达国家和世界平均水平。与国外先进国家对比，我国能源消费结构水平远远落后于世界平均水平，目前还处于以煤炭消费为主的结构状况。此外，煤炭消费比重高达百分之七十以上，以煤炭消费为主的结构将对实现节能减排目标形成负面影响，并导致大量的碳排放；能源消费结构中非煤能源的消费比重不足美国、英国、德国和日本的百分之五十，仅为法国的百分之三十三，二是我国石油和天然气需求大于供给，资源紧缺。2015年我国进口量为2.54亿吨，石油消费量达到4.6亿吨，对外依存度达55%，成为世界第二大石油消费国；2015年中国进口天然气314亿立方米，消费量为1313立方米，占国内消费量的四分之一。三是非煤能源中，核电、水电及其他动力能等清洁能源开发利用和消费比重非常低，远远低于国际平均水平，具有广阔的开发利用的潜力和市场需求空间。 通过能源微观经济指标和宏观经济指标的国际比较，我们可以明显看出：我国能源经济效率处于工业化的中后期，显著低于发达国家和世界水平。国家发改委、国家统计局和国家能源局联合发布的《2015年分省区市万元地区生产总值（GDP）能耗等指标公报》指出，2015年全国单位GDP能耗为0.793吨标准煤/万元，降低了2.01%。能耗下降的同时，电耗却在上升。根据国家能源局的资料显示，2015年全国单位GDP电耗同比上升了2.1%，达到1364千瓦时/万元，我国单位GDP电耗是是欧美发达国家的3.5倍，是世界水平的2.5倍，是巴西、印度、泰国等新兴国家平均水平的1.7倍。 我国目前处于传统工业化发展迅速而工业现代化发展不足的状态，但是第三产业发展却相对缓慢，导致我国能源强度明显高于主要发达国家。2015年我国国内生产总值为619322亿元，三次产业比重为10.1：45.3：44.6，而2016年，美国第三产业比重79.9%，法国第三工业比重79.8%，日本第三产业比重68.1%，英国第三产业比重78.2%。我国能源强度上升压力较大。实现能源强度持续下降，有赖于工业化模式的根本性转变和结构上的根本性调整。为了提高能源经济效率，降低经济发展对能源资源的消耗，必须实现产业结构的高级化。 此外，与发达国家相比，我国清洁能源和新能源开发利用技术水平非常落后。目前，世界发达国家新能源和清洁能源生产和消费比重远高于我国，其开发利用技术处于领先水平。其原因之一在于我国能源技术研发和利用资金投入比重偏低，影响我国高耗能行业工艺设备改造更新和能源利用效率进一步提高。2015年，我国R&D经费占GDP比与发达国家5%左右的比例还有较大差距，仅为0.97。 2我国优化能源结构提升能源经济效率的对策思路 2.1制定能源结构优化调整和技术创新规划。应结合建设资源节约型、环境友好型社会和节能减排的工作目标要求，并根据我国不同时期经济与社会发展规划，制定能源结构调整优化和能源利用技术创新战略规划，确定目标、重点和实施策略。同时，积极制定“十二五”时期煤炭、电力、核能、太阳能和可再生能源等专项规划，并制定与之配套的切实可行的对策措施，加强政府对能源生产、消费和利用的调控和引导。 2.2积极调整提升产业结构。调整和提升产业结构可以降低对能源的消耗，提高能源经济效率。要积极调整和优化产业结构，大力发展以现代服务业为标志的能耗低、污染少、高就业的第三产业；建立绿色农业体系，加快发展低碳农业；鉴于今后一段时期，工业制造业在我国经济发展中还要扮演重要角色，降低能耗水平，关键在于调整优化工业制造业内部结构，要采用新能源利用技术积极改造高耗能、高污染、但高效益的能源、化工、金属冶炼产业等，坚决淘汰高耗能、高污染、低效益的落后产业，努力发展电子信息、生物医药、新能源等战略性新兴产业，促进产业结构不断优化升级。 2.3加快调整优化能源生产和消费结构。在一定能源生产和消费量情况下，能源结构的调整可以提高能源经济效率。目前，我国能源结构中化石能源消费比重较高，而且在一次性能源消费中，煤炭比重高居不下。因此，要按照低碳经济发展的要求，调整能源结构，努力发展太阳能发电和太阳能热利用，大规模开发和建设风力发电、并对生物质能、水能、沼气等低碳或无碳等可再生能源积极开发，因地制宜推广利用 , 逐步构建起以非煤能源为主体的新能源供给和消费体系。 2.4加快能源利用技术创新。提高能源经济效率的关键和动力是技术创新。与世界发达国家和世界先进水平比较，目前，我国的能源开发利用技术创新能力还不强，特别是一些核心技术和关键技术还没有掌控。因此，应通过采取政府财政支持、市场融资、开展碳信托基金等多种方式，加大低碳核心和关键技术研发资金投入，科技支出占GDP 比重应提高到 3% 左右，并采取“产学研”相结合的方式，尽快实现能源利用核心技术和关键技术的创新。同时，在积极引进和消化吸收国外先进技术的基础上，构建包括清洁能源技术、再生能源开发利用技术、核能技术等在内的能源技术体系。鉴于我国目前仍以煤炭为主的能源结构在较长时间内很难彻底改变的状况，还应特别注重采取节能技术、减排技术，逐步减少传统工业对化石能源的过度依赖，提高现有能源体系整体效率。 2.5加强对新能源产业发展的法规政策支持。目前，国家已经制定了一些与环境保护和循环经济发展相关的法规政策，但还没有制定与新能源产业发展相适应的完善的法规政策。因此，要按照国家已经出台和制定法规政策，制定相应的法规，如《能源法》、《节约能源法》、《可再生能源法》、《电力法》、《煤炭法》等。同时应尽快出台适应能源结构优化和技术创新的相关政策，建立起包括财政、税收、环境、气候、投融资、产业政策等在内的完整科学的政策体系。并对以往颁布的不适应新能源产业发展的政策进行清理和调整，促进新能源产业的加快发展。
灰色系统理论及其应用
灰色系统理论及其应用 第一章灰色系统的概念与基本原理 1.1灰色系统理论的产生和发展动态 1982年，北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》杂志刊载了我国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统理论论文”灰色系统的控制问题”，同年，《华中工学院学报》发表邓聚龙教授的第一篇中文论文《灰色控制系统》，这两篇论文的发表标志着灰色系统这一学科诞生 1985灰色系统研究会成立，灰色系统相关研究发展迅速。 1989海洋出版社出版英文版《灰色系统论文集》，同年，英文版国际刊物《灰色系统》杂志正式创刊。目前，国际、国内300多种期刊发表灰色系统论文，许多国际会议把灰色系统列为讨论专题。国际著名检索已检索我国学者的灰色系统论著3000多次。灰色系统理论已应用范围已拓展到工业、农业、社会、经济、能源、地质、石油等众多科学领域，成功地解决了生产、生活和科学研究中的大量实际问题，取得了显著成果。 1.2几种不确定方法的比较 概率统计，模糊数学和灰色系统理论是三种最常用的不确定系统研究方法。其研究对象都具有某种不确定性，是它们共同的特点。也正是研究对象在不确定性上的区别，才派生了这三种各具特色的不确定学科。 模糊数学着重研究“认识不确定”问题，其研究对象具有“内涵明确，外延不明确”的特点。比如“年轻人”内涵明确，但要你划定一个确定的范围，在这个范围内是年轻人，范围外不是年轻人，则很难办到了。
概率统计研究的是“随机不确定”现象，考察具有多种可能发生的结果之“随机不确定”现象中每一种结果发生的可能性大小。要求大样本，并服从某种典型分布。 灰色系统理论着重研究概率统计，模糊数学难以解决的“小样本，贫信息”不确定性问题，着重研究“外延明确，内涵不明确”的对象。如到2050年，中国要将总人口控制在15亿到16亿之间，这“15亿到16亿之间“是一个灰概念，其外延很清楚，但要知道具体数值，则不清楚。 1.3灰色系统理论的基本概念 定义1.3.1信息完全明确的系统称为白色系统。 定义1.3.2信息未知的系统称为黑色系统。 定义1.3.3部分信息明确，部分不明确的系统称为灰色系统。 1.4灰色系统理论的基本原理 公理1(差异信息原理)“差异“是信息，凡信息必有差异。 公理2（解的非唯一性原理）信息不完全，不确定的解是非唯一的。 公理3（最少信息原理）灰色系统理论的特点是充分开发利用已占有的“最少信息“。 公理4(认知根据原理)信息是认知的根据。 公理5（新信息优先原理）新信息对认知的作用大于老信息。 公理6（灰性不灭原理）：信息不完全是绝对的
我国能源消费结构调整的问题与对策(一)
我国能源消费结构调整的问题与对策(一) 【摘要】近年来，能源短缺、环境污染等问题已经成为制约我国经济持续高速增长的瓶颈之一，因此，对能源消费结构进行优化和调整就成为我国能源战略的首要任务。本文对我国能源资源储量的现状进行了阐述，对我国能源结构调整过程中面临的难题进行了分析，并将我国的能源消费结构与美国、加拿大等发达国家进行了比较，最后提出了相应的对策和建议。 【关键词】能源消费结构调整比较分析 一、中国能源资源储量现状 中国能源资源储量较为丰富，常规能源资源占世界总量的10.7%。其中，水力资源主要分布在西南地区，其蕴藏量折合年发电量达6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位；我国煤炭资源主要分布在华北和西北地区，根据第三次全国煤田预测资料，我国煤炭资源总量为55697.49亿吨，其中探明保有资源量10176.45亿吨，预测资源量45521.04亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位；石油和天然气资源主要分布在中西部地区和东部海域，探明储量分别占据世界第十二位和二十二位；此外，我国太阳能资源居世界第二位；潮汐、地热、风力及核燃料资源储藏量都比较丰富。 由于我国人口众多，与其他国家相比，我国各种能源资源的人均拥有量都处于较低水平：煤炭和水力资源都只有世界人均水平的一半，石
油、天然气人均拥有量更是只有世界平均水平的1/15左右。目前，中国的人均能源消费量是1.0吨标准煤，美国是11.7吨标准煤，日本是5.5吨标准煤，OECD（经济合作与发展组织）国家平均是6.8吨标准煤，世界平均值为2.1吨标准煤。随着经济的快速增长和人民生活水平的不断提高，中国人均能源消费量也将持续上升。预计2050年达到目前中等发达国家水平之际，中国的人均能源消费量将在3.0吨标准煤以上。因此，能源总量供应不足的问题将长期存在。 另外，我国能源资源可用度较低。由于存在着较多制约开发的因素，我国煤炭可靠建井储量严重不足；石油地质资源较丰富，但可采储量过少，增储难度极高；天然气起步晚、起点低，探明率不高，地质条件相对复杂，但增储迅速、前景广阔。同时，我国能源资源的分布严重不均，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。 二、我国能源结构调整面临的问题 1、中国能源消费结构的演变 从历史数据分析，我国煤炭消费总体呈下降趋势，但其占比仍然维持在65%以上；石油消费总体呈缓慢上升的趋势，但其上升幅度不是太大，近年来都在25%上下浮动；天然气占比没有明显的上升或下降趋势，长时间内在2%左右徘徊；水电、核电及其他能源所占比重总体上呈现出缓慢上升的趋势。由此可见，我国能源消费严重依赖煤炭，石油消费虽有所增长，但与发达国家的石油占比相比差距很大。