经济能源安全耦合模型.ppt

经济——能源安全耦合模型项目论证 经济安全与能源安全 能源安全 2 经济—能源安全耦合系统模型 经济—能源安全耦合系统 （2）经济—社会系统在发展的同时，通过消耗能源，降低经济系统和能源系统的承载能力。 （3）能源系统在经济—社会系统和经济系统之间起到纽带作用。从能源利用的可持续性上能够直接反映出“人与自然”的协调关系。能源的可持续利用必须同经济社会的发展和经济保护相结合。 （4）在经济—能源复合系统中，任一个子系统出现问题都会危机到其他子系统的发展，而且问题会通过反馈作用加以放大和扩展，最终导致整个大系统的衰退。 经济—能源安全耦合系统关系图 2 耦合系统互动关系量化模型 耦合系统动力学模型（SEWED） 式中，P—人口总数；t—时间变量（ t=1，2，3，…）； —t时段出生率； —t时段死亡率； —t时段迁入率； —t时段迁出率； — 时刻的人口总数； —生活可利用能源量； —t时段预定生活水平下的人均最小需水量； —粮食产量； —从外区域调入的粮食总量； —向外区域调出的粮食总量； —t时段预定生活水平下的人均粮食最低标准； —人口政策约束指标； —人均生活耗能约束指标。 工业总产值： 农业总产值： （2）经济社会活动对能源系统影响的中间变量 工业 农业 综合以上方程式，得到能源消耗总量方程为： （3）经济系统模型与能源系统模型的耦合 耦合计算与说明 需要说明的是： 能源安全量化准则及量化指标体系 能源安全准则 1 能源安全量化指标体系 1.2 指标体系的筛选方法 1.3 能源安全指标体系 能源安全指标体系结构框图 能源安全的量化方法 基于“社会净福利函数”的量化方法 根据能源安全的概念和基本目标，能源安全应遵循以下准则：效益最大化、可生存、可承载和可持续。其量化方法如下： 式中： –––表示第T个时段选择第k个方案时所对应的净福利；T –––从现在到未来的一个时段（时段的大小主要依据研究系统的规模、复杂程度以及可预测期的长短而定）。T 的取值为1,2,…N ；N –––系统可有效预测的最大时段个数（如每5年为一个时段，30年预测期内N=6）；k –––第T个时段的第k个方案；r –––第T个时段的贴现率。 （2）可生存。 式中： –––第T个时段选择第k个方案时所对应的人均GDP； –––满足当前人们最低生活标准所需的人均GDP； –––第T个时段选择第k个方案时所对应的生活总需求能源量； –––满足人们的生理与生活所需的最小能源需求量； （3）可承载。 （4）可持续。 式中： –––第T个时段选择第k个方案时所对应的人口总数； –––第T个时段选择第k个方案时系统能源总需求量； –––第T个时段选择第k个方案时系统总可供能源量；ε–––能源总需求量与总可供能源量两者之间的匹配调节值； 将效益最大化作为能源安全的目标函数，可生存、可承载、可持续作为能源安全的约束条件，便可构造出能源安全的一般数学模型，如下： 基于“发展综合指标测度”（DD）的量化方法 对于某单因子在T时刻指标 ，描述的可承载程度为 （隶属函数可根据具体情况选定）。那么，由多个因子组成的整个系统的可承载隶属程度描述如下： （2）“有效益”的量化方法 ①经济增长指标EG(T) ②经济发展指标——发展综合指标测度DD(T) ③能源安全的目标函数——效益最大(BTI) （3）“可持续”准则的量化及能源安全态势的判定 定义全时段发展相对可持续性的隶属度（简称态势隶属度）为： 能源安全判别曲线示意图 能源安全优化模型 约束条件 模型求解方法 13.5 应用实例 13.5.1 博斯腾湖流域水资源管理面临的挑战 13.5.2 量化指标的选取与定量描述方法 13.5.3 博斯腾湖流域1986～1997年指标量化结果及可持续发展态势判别 博斯腾湖流域可承载隶属度LI(T)变化曲线图 博斯腾湖流域经济增长指标EG(T)变化曲线图 博斯腾湖流域发展测度DD(T)变化曲线图 13.5.4 博斯腾湖流域可持续水资源管理优化模型 13.5.4.2 约束条件 ⑶ 决策变量的约束 ⑷ 全流域水资源系统变化的约束 13.5.4.3 模型表达式 13.5.5 博斯腾湖流域未来可持续水资源管理决策方案 13.5.5.2 代表方案结果分析 方案14：为了和优选方案进行对比，选出一个较差方案。计算结果为： 博斯腾湖1998-2020年三个代表方案DD(T)曲线图 13.5.5.3 综合结论 （3）通过方