[發明專利]一種基于能源消費結構優化的碳排放峰值計算方法及系統

在審

• 申請號: 201710705244.3
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107609676A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 劉衛東;黃錦華;蘭洲;龍厚印;孫可;張笑弟;孫飛飛;沈志恒;吳俊利
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司經濟技術研究院;國家電網公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙)33206
• 代理人: 張建青

技術領域

本發明涉及能源經濟研究領域，具體地說是一種基于能源消費結構優化的碳排放峰值計算方法及系統。

背景技術

2014年11月，中美聯合聲明提出中國“計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰”。已有研究多采用庫茲涅茨曲線擬合并在預測人均GDP的基礎上預測二氧化碳排放量，但各國經濟發展特征和產業結構不同，達到峰值的條件與規模不僅跟經濟發展水平相關，與能源消費結構等其他因素也密切相關。庫茲涅茨曲線能測算碳排放峰值的規模區間和出現時間的范圍，但在環境治理、能源政策變化時，不能準確預估碳排放峰值的移動。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于能源消費結構優化的碳排放峰值計算方法，其在預測能源消費總需求和能源消費結構的基礎上，根據碳排放系數測算碳排放量，本發明的計算方法既考慮經濟發展需求，又權衡環境約束條件，更符合一個國家或地區的實際碳排放曲線，其碳排放峰值預測更具可靠性，支撐能源發展策略制定。

為此，本發明采用如下的技術方案：一種基于能源消費結構優化的碳排放峰值計算方法，其包括如下步驟：1)選定合適的影響因子，構建協整模型，給定不同情景，預測能源消費總量；2)在自然演化和規劃約束情景下，采用馬爾科夫鏈模型測算最優能源消費結構；3)采用國際標準的碳排放系數，根據前兩步得到的結果，計算在不同情景下的碳排放量，尋找碳排放峰值的規模及出現年份。

預測能源需求，確定能源消費結構最優路徑，以不同能源品種的碳排放系數折算碳排放總量，這種計算方法既考慮了經濟發展需求，又權衡了環境約束條件，更符合一個國家或地區的實際碳排放曲線，其碳排放峰值預測更具可靠性。

本發明的計算方法基于能源消費結構優化計算碳排放峰值，綜合權衡經濟發展、能源消費、環境約束三者之間關系，可支撐能源發展策略的制定。

進一步地，步驟1)的具體內容如下：影響能源需求的因素包括經濟發展水平、產業結構、能源效率改進、能源價格效應和城市化水平，建立能源消費函數表達式：

Qt＝f(Yt，Mt，EFt，Pt，Ct)，

式中，Qt表示一次能源消費量；Yt表示GDP；Mt表示重工業增加值占GDP的比例；Ct表示城市化水平；EFt表示工業生產的增加值與工業的能源消費量的比值；Pt表示煤炭價格指數的增長率；為分析問題的需要，采用對數模型形式：

lnQ_t＝c+β₁lnY_t+β₂lnM_t+β₃lnC_t+β₄lnEF_t+β₅lnP_t，

式中，c為常數項，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅為待估計的系數，lnQt表示對一次能源消費量取對數后的形式，lnY_t表示對GDP取對數后的形式，lnM_t表示對重工業增加值占GDP的比例取對數后的形式，lnC_t表示對城市化水平取對數后的形式，lnEF_t表示對工業生產的增加值與工業的能源消費量取對數后的形式，lnP_t表示對煤炭價格指數的增長率取對數后的形式；

收集數據，進行協整分析，確定協整方程；設定各變量未來走勢，代入協整方程計算未來期能源需求總量。

進一步地，步驟2)中，自然演化情景是指采用歷史能源消費結構數據進行未來期最優結構求解，規劃約束情景是指采用政府規劃目標值數據進行未來期最優結構求解。

進一步地，步驟2)中，馬爾科夫最優鏈分析如下：

21)收集至少近10年的能源消費結構歷史數據，分析其變化過程；自然演化情景下，選定初始值，記為n時刻，根據具有趨勢性變化原則選定終端值，記為n+T時刻；規劃目標情景下，n時刻為最新年份，n+T時刻為規劃目標的年份；

22)計算馬爾科夫鏈中的轉移概率矩陣P，轉移概率為從n到n+T時刻時一種能源消費轉移到另一種能源消費的可能性大小，一次能源(包括煤炭(c)、石油(o)、天然氣(g)、非化石能源(r)等4種能源)消費結構在T時段轉移概率矩陣：