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中国能源消耗和环境空气质量问题 摘要 能源消费所排放的二氧化硫和烟尘等废气严重影响了空气质量，这一问题若处理不当，就会使人类赖以生存的环境遭到破坏。因此，研究能源结构对空气质量的影响，并预测未来的空气质量，在此基础上，合理评价我国节能减排取得的成效，具有十分重要的意义。 对于问题一，我们用层次分析法，建立环境空气质量与能源消费结构的各个权重关系，以此量化能源消费与环境的关系。我们得出结论：煤炭对空气质量占有0.5353的影响权重，石油权重为0.23，天然气权重为0.1102，其他的权重为0.1246。 对于问题二，参照DEA的方法，建立效益模型，以三种污染的排放为输入量，而三种污染每年的排放减少量作为输出量，计算输出与输入的比值，我们认为比值越大，则说明节能减排的效果越好，通过观察比值的变化，我们认为08年达到效益最佳的峰值。 对于问题三，建立灰色GM模型，我们得到的能源消耗预测结果如下：单位 万吨标准煤 年份 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 消耗 321682 351520 384126 419756 458690 501237 547730 598535 654053 714720 以二氧化硫为例，得到二氧化硫排放量预测结果如下：单位 万吨 年份 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 排放量 2210 2096 1988 1885 1788 1696 1608 1525 1447 1372 对于问题四，根据本文建立的模型分析，对于我国未来优化能源消费结构,改善环境空气质量提出建设性意见和建议。 一．问题重述 能源消费所排放的烟尘和二氧化硫等废气严重污染大气，这一问题如处理不当，就会使人类赖以生存的环境受到破坏和污染。为了更好得解决这一问题，建立能源消费结构对环境空气质量的影响的定量数学模型，分析能源结构对空气质量的影响。十一五计划中，制定了节能减排的政策，通过对减排成绩的分析，为下一步制定计划提出建设性的建议。进一步统计分析，预测未来能源消费总量以及空气质量，掌握基本的发展趋势。基于以上的建模求解以及分析的过程，为我国未来优化能源消费结构,改善环境空气质量提出意见和建议。 问题一，建立能源消费结构对环境空气质量的影响的定量数学模型。 问题二，定量分析评价十一五期间我国节能减排取得的成绩。 问题三，根据附件中提供的相关数据，预测未来十年能源消费量和环境空气质量。 问题四，根据以上问题的求解结果，优化我国能源消费的结构。 二．问题假设 1.题目给出的数据真实可信。 2.废气中主要污染物为题目中给出的三样，解题过程中忽略其他污染物。 3.污染物排放量与能源消耗成正比。 4.前一年污染物排放对下一年无关。 5.能源消耗总量随年份呈线性增长。 三．问题分析 问题一分析，要量化能源消费结构与环境空气质量的影响，我们理解为量化煤炭、石油、天然气、其他能源消费与二氧化硫、烟尘、粉尘排放量的关系，以环境空气质量为目标层，二氧化硫、烟尘、粉尘的排放作为准则层，煤炭、石油、天然气、其他作为方案层，建立层次分析法模型。根据生活和工业的污染排放量比例来确定他们在判断矩阵中的比值，根据四种能源占总能源消耗的比重以及他们产生污染物的能力来大致确定判断矩阵中两两比值，这样可以使判断矩阵更加的客观。然后利用层次分析法专用软件得出一致性矩阵和各个因素间的两两比重，最后得出四种能源消耗对三种污染物的排放量的影响程度。 问题二分析，建立效益模型，利用问题一的结论，即三种污染物二氧化硫、烟尘、工业粉尘对环境空气质量的影响比重，以各自排放量乘以各自比重再求和，得到模型中总输入的数值，总输出也同样由各自污染物排放量的减少量乘以权重再相加得到，分别计算出00年到09年的总输入和总输出，对每一年都作出总输出对总输入的比值hj，比值越大，说明节能减排的效果越好。画出hj折线图，来观察十一五期间节能减排的效益的大小。 问题三分析，由于数据较少，不宜用线性拟合。用灰色GM模型预测较适合，对原数列x0进行累加得到累加生成数列x1，在计算均值数列z1，得到灰微分方程x0（k）+az1(k)=b，利用软件求出结果a和b的值，得到得到X1的序列的时间响应方程：x1（k+1）=（x0（1）-a/b）e-ak+b/a，由此求出以后十年的累加数列，在进行累减计算，得到未来十年的数据，完成预测。 问题四分析，基于本文研究的问题，给出对我国能源结构的改进，节能减排等方面的建议和意见。 四．符号说明 CI 一致性比值 RI 随机性一致性比值 CR 一致性比率 λ 最大特征根 W