中国能源消耗结构与空气质量关系的研究.doc

摘要 人们在日常生活和工业生产中要消耗大量能源，所产生的废气（比如烟尘和二氧化硫、工业粉尘等）严重污染了空气，不处理好这一问题，就会使我们赖以生存的环境受到破坏和污染。为此，在2006-2010年期间，我国提出了节能减排政策，并取得了一定成绩。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。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MATLAB进行求解。从模型中得出煤炭对环境空气的权重是0.8451，石油对环境空气的权重为0.1549。 问题二：参照DEA的方法，建立效益模型，将二氧化硫、烟尘和工业粉尘的排放量作为输入变量，二氧化硫、烟尘和工业粉尘该年与前一年排放量相比的减少量作为输出变量。计算输入与输出的比值，比值越大则说明节能减排的成效越好,通过观察比值变化我们认为2008年成效最佳。 问题三：要求我们按所给信息对我国未来十年居民生活和工业的能源消费量以及环境空气质量进行预测。由于表中只给出了00至09年的数据，数据太少，能获取的信息量不多，若采用统计分析方法建模，则最终所作出的预测值误差会比较大。灰色理论是用来处理数据比较少，不确定问题的理论。所以，对此问题，我们建立了灰色预测模型。借用了MATLAB软件的强大计算功能，得出了未来十年的预测值。我们通过此方法预测了00年到09年的能源消耗总量，把预测值与真实值进行了比较，并算出级比残差值，证明了此方法预测出的结果的可靠性。 关键词：层次分析法 权重关系 MATLAB DEA 效益模型 灰色预测模型 级比残差 问题重述 人们在日常生活和工业生产中要消耗大量能源，所产生的废气（比如烟尘和二氧化硫、工业粉尘等）严重污染了空气，不处理好这一问题，就会使我们赖以生存的环境受到破坏和污染。为此，在2006-2010年期间，我国提出了节能减排政策，并取得了一定成绩。 问题一：我国居民生活和工业的能源消费对环境质量影响的定量分析。 问题二：定量分析研究2006-2010年期间我国节能减排政策的成效。 问题三：按表中所给的信息，预测我国未来十年居民生活和工业的能源消费量和环境质量。 二．模型假设 （1）：二氧化硫、烟尘、工业粉尘排放的减少量可以直观反映节能减排政策的成效。 （2）：忽略废气中其他污染物，只考虑二氧化硫，烟尘，工业粉尘。 （3）：二氧化硫、烟尘、工业粉尘的排放量与能源消耗成正比。 （4）：假设未来十年我国环境政策没有发生明显改变。 （5）：能源消耗只考虑煤和石油，忽略天然气等其他能源。 （6）：允许存在误差。 (7):假设未来10年的人口为13亿. 三． 问题分析 问题一： 要对我国居民生活和工业的能源消费对环境质量影响的进行定量分析，我们采用了层次分析法。首先建立层次分析结构图，通过MATLAB计算出各个层次对上一层的权重。再根据算出的权重得出能源消耗产生的各种污染物的排放量。最后我们把算出的数据跟题目中给的实际数据进行对比，验证我们的模型算出的结果的可靠性。 问题二： 因为要评价我国节能减排政策取得的成效，除了2006到2010的比较，我们认为2000到2005的数据也有比较价值，对2000到2009的数据。参照DEA模型，我们引入输出和输入指标，我们知道在输出最大与输入最小的情况下认为成效最好。所以，将输入与输出的比值作为标准进行评价。此题中我们将二氧化硫、烟尘、工业粉尘的排放量作为输入变量，二氧化硫、烟尘、工业粉尘该年与前一年相比的减少量作为输出变量。 问题三： 由于题目给的数据太少，难以获取很多的信息，发现数据间的规律，但又要使预测出来的数据可靠，准确率高。我们采用了灰色理论，建立了灰色预测模型。采用了MATLAB软件，计算出最终的结果。并用此方法预测00到09的数据，把预测出来的数据跟实际的数据相比较，并绘制了折线图，证明了该模型的可靠性。 四、符号说明 环境空气质量 方案层 准则层 成对比较矩阵 生活 工业 煤 石油 准则层对目标层的权向量 特征根 矩阵的秩 一致性指标 一致性比率 准则层准则层的权向量 方案层对准则层的权向量 组合权向量 随机一致性指标 第年对第种的输出量的产出总量 第年对第种的输入量的投入总量 第种类型的输入的权重 第种类型的输出的权重 输出量和输入量的比值 00年到09年十年能源消费总量的始观测值序列 累加数列 灰色作用量 发展系数 B 数据矩阵 Y 数据向量 均值数列 五．模型的建立与求解 问题一： 针对问题一，我们主要采用层次分析法，计算出各种污染物对环境空气质量的影响所占的比重。首先，建立层次分析结构模型。 目标层