數(shù)學(xué)建模b題論文-能源總量控制問題

1、<p>　　2014年第十一屆五一數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽</p><p><b>　　承 諾 書</b></p><p>　　我們仔細閱讀了五一數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽的競賽規(guī)則。</p><p>　　我們完全明白，在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與本隊以外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問題。<

2、/p><p>　　我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的, 如果引用別人的成果或其它公開的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻的表述方式在正文引用處和參考文獻中明確列出。</p><p>　　我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們愿意承擔(dān)由此引起的一切后果。</p><p>　　我們授權(quán)五一數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽組委

3、會，可將我們的論文以任何形式進行公開展示（包括進行網(wǎng)上公示，在書籍、期刊和其他媒體進行正式或非正式發(fā)表等）。</p><p>　　我們參賽選擇的題號為（從A/B/C中選擇一項填寫）： B </p><p>　　我們的參賽報名號為： 1132 &l

4、t;/p><p>　　參賽組別（研究生或本科或?qū)？疲?本科 </p><p>　　所屬學(xué)校（請?zhí)顚懲暾娜?山東科技大學(xué) </p><p>　　參賽隊員 (打印并簽名) ：1.

5、 </p><p>　　2. </p><p>　　3. &l

6、t;/p><p>　　日期： 2014 年 5 月 1 日</p><p>　　獲獎證書郵寄地址 山東省青島技術(shù)開發(fā)區(qū)山東科技大學(xué) 郵政編碼 266590</p><p>　　2014年第十一屆五一數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽</p><p>&l

7、t;b>　　編 號 專 用 頁</b></p><p>　　競賽評閱編號（由競賽評委會評閱前進行編號）：</p><p><b>　　評閱記錄</b></p><p>　　裁剪線 裁剪線 裁剪線 </p>

8、<p>　　競賽評閱編號（由競賽評委會評閱前進行編號）：</p><p>　　參賽隊伍的參賽號碼：（請各參賽隊提前填寫好）：1132</p><p>　　2014年第十一屆五一數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽</p><p>　　題 目 能源總量控制問題</p><p><b>　　摘 要</b></

9、p><p>　　隨著經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展，能源消費總量大幅增加，能源需求矛盾日益尖銳，環(huán)境制約日益緊趨，加快制定能源發(fā)展規(guī)劃，合理控制能源消費總量，明確總量控制目標(biāo)和建立合理分解機制尤為重要。本文通過對不同產(chǎn)業(yè)能源消費特征的分析，建立了評價不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消費特征的指標(biāo)，并用聚類分析法對全國各省能源消費特征進行分類。除產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)外，影響能源消費總量的因素有很多，本文在借鑒其他文獻資料的基礎(chǔ)上，對能源消費總量與這些影響因素的

10、關(guān)系進行了定性分析，為了進一步說明他們之間的關(guān)系，我們結(jié)合定性分析的結(jié)果通過建立計量經(jīng)濟模型和回歸分析對各個因素對能源消耗總量的影響進行實證分析，并基于此和國家十二五規(guī)劃指標(biāo)提出了我國能源消費總量按省份的分配方案。使得各地在合理均衡發(fā)展的基礎(chǔ)上，充分利用有限資源提升發(fā)展質(zhì)量。針對現(xiàn)實生活中及時監(jiān)督各省份能源消耗總量控制目標(biāo)完成情況的不容易，提出了可操作的監(jiān)督考核方案。綜合上述研究，提出了有力措施落實這些分配目標(biāo)，督促各省份控制能源消耗總

11、量，降低人均耗能，實現(xiàn)各省經(jīng)濟又好又快發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵字:能源消耗總量控制 聚類分析 計量經(jīng)濟模型 實證分析 回歸分析與預(yù)測 </p><p><b>　　一 問題重述 </b></p><p>　　能源是推動經(jīng)濟社會發(fā)展必要的物質(zhì)動力，經(jīng)濟發(fā)展離不開能源的可靠供應(yīng)。經(jīng)濟快速發(fā)展雖會提高人民生產(chǎn)生活水平，但過快會導(dǎo)致能

12、源過度消耗，資源和環(huán)境無法承受，不利于實現(xiàn)經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。因此，經(jīng)濟發(fā)展速度不能過快也不能過慢，必須保持在一個相對合理的水平。合理控制各地經(jīng)濟發(fā)展速度的手段之一就是合理控制各地能源消費量。本題要求我們在搜集整理各省數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，分析不同產(chǎn)業(yè)的能源消費特征，建立評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)資源消費特征的指標(biāo)，并對各省能源消費特征進行分類。通過分析諸如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟發(fā)展水平等各個因素對能源消費總量的影響，選取能反映這些因素的典型經(jīng)濟指標(biāo)建立數(shù)學(xué)模

13、型，提出我國資源消費總量按省份分配的方案，并聯(lián)系實際提出監(jiān)督和考核各省份能源消費總量控制目標(biāo)完成情況的實施方案，依據(jù)考核方案提出有效可行措施具體落實分解方案。</p><p><b>　　二 問題分析</b></p><p>　　能源消費總量控制問題是當(dāng)代社會亟需解決的一個問題，關(guān)乎國家經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。影響能源消費總量的因素有很多，本題第一問讓我們從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)入手，

14、分析不同產(chǎn)業(yè)的能源消費特征，產(chǎn)業(yè)分類有許多不同的方法，解決這個問題可以采取其中一種分類方法進行分析，我們采用常用的三次產(chǎn)業(yè)分類法對產(chǎn)業(yè)進行分類，通過分析第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的能源消費特征建立評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消費特征的指標(biāo)，各省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，即對應(yīng)著不同的指標(biāo)值和不同的資源消費特征，對各省的能源消費特征進行分類即對全國各省進行分類。依據(jù)多指標(biāo)對樣本進行分類可以采用聚類分析法。</p><p>　　將第二三

15、問結(jié)合起來看，二者之間有遞進關(guān)系。第二問讓我們分析能源消費總量與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，資源稟賦，能源消費結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟發(fā)展水平等因素的關(guān)系，第三問讓我們基于上述分析選取能反映這些因素的典型經(jīng)濟指標(biāo)來建立數(shù)學(xué)模型，并對下一發(fā)展周期我國能源消耗總量按省分配提出合理可行方案。因此第二問我們可以進行定性分析，第三問結(jié)合定性分析的結(jié)果通過建立計量經(jīng)濟模型對各個因素對能源消費總量的影響進行回歸分析和實證分析，定量得出各個因素與能源消費總量的作用機理。若要合理分配我

16、國的能源消費總量，首先需要我們依據(jù)國家十二五規(guī)劃指標(biāo)和我們建立的模型對下一發(fā)展周期的國家能源消費總量進行預(yù)測，然后依據(jù)各省的不同情況對其進行分配。</p><p>　　在第三問為各省分配了能源消耗總量以后，國家政府需要及時監(jiān)督和考核各省能源消費總量控制目標(biāo)完成情況，以保證十二五計劃的順利進行，我們需要對此提出實際可行的監(jiān)督和考核方案。</p><p>　　第五問是具體的落實，讓我們對某一省

17、份提出具體落實分解目標(biāo)的措施。國家監(jiān)督與各省份具體落實相結(jié)合，努力實現(xiàn)能源消費總量控制的工作目標(biāo)。</p><p>　　由此分析可看出，本題五問關(guān)系聯(lián)系緊密，環(huán)環(huán)相扣。</p><p>　　三 模型假設(shè)和符號說明</p><p>　　1假設(shè)所采用的中國統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)真實客觀可靠；</p><p>　　2.假設(shè)產(chǎn)業(yè)分類按三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分類；<

18、/p><p>　　3.假設(shè)GDP增長速度，單位GDP能源消耗總量嚴(yán)格按十二五規(guī)劃指標(biāo)值變化；</p><p>　　4假設(shè)影響資源消耗總量的因素在一段時期內(nèi)保持不變；</p><p><b>　　符號說明：</b></p><p>　　四 模型的建立與求解</p><p>　?。ㄒ唬┑谝粏枺簩Ω魇∈心茉?/p>

19、消費特征分類</p><p>　　(1)解題過程概述：</p><p>　　a.三次產(chǎn)業(yè)的能源消耗特征分析</p><p>　　b提出三個指標(biāo)：能源消費總量、人均能源消費量、能源消費強度</p><p>　　c采用聚類分析法對各省市的能源消費特征進行了分類。</p><p>　　首先，我們采用了三次產(chǎn)業(yè)分類法把產(chǎn)業(yè)分為

20、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)三類。</p><p>　　然后，按照題目要求，我們分析了各產(chǎn)業(yè)的能源消耗數(shù)據(jù)，得出了不同產(chǎn)業(yè)的能源消費特征。</p><p>　　接著，根據(jù)分析結(jié)果建立起評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消耗特征的三個指標(biāo)：能源消費總量、人均能源消費量、能源消費強度。</p><p>　　最后，采用聚類分析法根據(jù)各省市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同對各省市的能源消費特征進行了分類。&l

21、t;/p><p>　　(2)詳細解題過程：</p><p>　　第1步：分析不同產(chǎn)業(yè)的能量消耗特征</p><p>　　不同產(chǎn)業(yè)需要不同的能源，對各種能源的需求量也不同。同時不同產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻水平也不一樣。下面，我們通過對“三次產(chǎn)業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)”和“三次產(chǎn)業(yè)能源消費結(jié)構(gòu)與GDP貢獻”的分析，總結(jié)出三大產(chǎn)業(yè)各自能源消耗的特征。</p><p>

22、　　1．不同產(chǎn)業(yè)對各種能源的消耗水平</p><p>　　表1：三次產(chǎn)業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)來源：《2011中國國家年鑒》）</p><p>　　根據(jù)上表，用EXCEL軟件繪制出各個產(chǎn)業(yè)的能源消耗比例，如下方三圖所示。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　圖2</b>

23、</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　根據(jù)表1，圖1,2,3可以看出三大產(chǎn)業(yè)對能源的需求種類是非常不同的，得出結(jié)論如下：</p><p><b>　　結(jié)倫：</b></p><p>　　2分析三次產(chǎn)業(yè)能源消耗與GDP貢獻率的關(guān)系</p><p>　　

24、表2.三次產(chǎn)業(yè)能源消費與GDP貢獻（數(shù)據(jù)來源：《2011中國國家年鑒》）</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　第一產(chǎn)業(yè)能源消耗少，GDP貢獻也小；第二產(chǎn)業(yè)能源消耗高，GDP貢獻也高；第三產(chǎn)業(yè)，能源消耗適中，GDP貢獻高。列出下表：</p><p>　　綜合上述兩個方面的分析，我們可以得出兩個結(jié)論：</p>

25、;<p>　　對能源的依賴程度：第二產(chǎn)業(yè)最高，第三產(chǎn)業(yè)其次，第一產(chǎn)業(yè)最低。第二資源消耗了總能源的大多數(shù)，第三產(chǎn)業(yè)也消耗了大量能源，第一產(chǎn)業(yè)消耗能源很少。</p><p>　　能源消耗與經(jīng)濟產(chǎn)出的比例：第三產(chǎn)業(yè)用相對較少的能源產(chǎn)生了較高的GDP，而第二產(chǎn)業(yè)消耗了大量能源也帶來了較高的GDP，而第一產(chǎn)業(yè)能源消耗少，GDP貢獻也小。</p><p>　　第2步：建立評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源

26、消耗特征的指標(biāo)</p><p>　　根據(jù)第一步的分析，我門選取了3個指標(biāo)來評價產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消耗特征：</p><p>　　a.能源消費總量：依據(jù)國家統(tǒng)計局指標(biāo)解釋，是指一定時期某一特定區(qū)域內(nèi)消費的各種能源的綜合，是觀察區(qū)域能源消費水平、能源消費構(gòu)成和增長速度的總量指標(biāo)。</p><p>　　b.人均能源消費量：是一定時期特定區(qū)域能源消費總量與該地區(qū)人口數(shù)量的比值。人

27、均能源消費以單位人口的能源消費量為基準(zhǔn)，可以相對準(zhǔn)確地比較不同人口密度地區(qū)的能源消費水平。</p><p>　　c.能源消費強度：是一定時期某一特定區(qū)域所消耗的能源量與對應(yīng)產(chǎn)出的單位經(jīng)濟量（價值量、實物量、服務(wù)量）的比值，是一個綜合的量化指標(biāo)，反映特定對象的能源利用效率水平。這里我們用萬元地區(qū)生成總值能耗衡量。</p><p>　　第3步：依據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對各省市能源消費特征進行分類</

28、p><p>　　表3:各省市能源消費指標(biāo)統(tǒng)計（收集于國家統(tǒng)計局）</p><p>　　注：表中不包含西藏藏族自治區(qū)，以下所有圖表也都不包括</p><p>　　對三個指標(biāo)用MATLAB進行聚類分析</p><p><b>　　原理概述：</b></p><p>　　一：找到數(shù)據(jù)集合中變量兩兩之間的相似

29、性和非相似性，用pdist函數(shù)計算變量之間的距離；</p><p>　　二：用linkage函數(shù)定義變量之間的連接；</p><p>　　三：用cophenetic函數(shù)評價聚類信息</p><p>　　四：用cluster函數(shù)創(chuàng)建聚類</p><p>　　關(guān)鍵代碼如下(%后的文字為注釋)：</p><p>　　%X為一

30、30乘3的矩陣，30行分別代表三十個省市，3列分別代表上述三個指標(biāo)</p><p>　　X2=zscore(X); %標(biāo)準(zhǔn)化矩陣 </p><p>　　Y2=pdist(X2,'seuclidean'); %計算距離</p><p>　　Z2=linkage(Y2);%定義變量之間的連接</p><p>　

31、　C2=cophenet(Z2,Y2);%評價聚類信息</p><p>　　T=cluster(Z2,6);%創(chuàng)建聚類</p><p>　　H=dendrogram(Z2);%做出系譜圖</p><p><b>　　結(jié)果如下：</b></p><p>　?。?，2，3……30分別代表北京，天津，河北，山西，

32、內(nèi)蒙古，遼寧，吉林，黑龍江，上海，江蘇，浙江，安徽，福建，江西，山東，河南，湖北，湖南，廣東，廣西，海南，重慶，四川，貴州，云南，陜西，甘肅，青海，寧夏，新疆等30個省市）</p><p>　　分析上面的系譜圖，我們可以看出在橫軸上離得近的數(shù)字所代表的城市具有比較相似的特征。我們從坐標(biāo)橫軸一側(cè)開始把相鄰的若干個省市劃為一組。分類結(jié)果如下：</p><p>　　表4：根據(jù)三個指標(biāo)分類<

33、/p><p>　?。ǘ┑诙枺焊饔绊懸蛩嘏c能源消費總量的關(guān)系</p><p>　　我們在參閱大量文獻的基礎(chǔ)上，分別對各因素對能源消費總量的影響進行定性分析。</p><p>　?。?）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源消費總量</p><p>　　產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是一國(地區(qū))在一定時期內(nèi)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)之間的比例關(guān)系，它反映了資本、技術(shù)、勞動力以及資源等生產(chǎn)要素在各

34、個產(chǎn)業(yè)間的配置方式。因此，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)很大程度上決定了一個國家生產(chǎn)資料的消耗方式。國內(nèi)學(xué)者對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消耗的關(guān)系進行了很多研究，路正南（1999）[1]建立了能源消耗模型，證實產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化直接影響能源需求和改變能源消耗結(jié)構(gòu)。史丹（2003）[2]認為結(jié)構(gòu)變動是影響能源消耗變動的重要因素。</p><p>　　對于能源消耗來說，三大產(chǎn)業(yè)的能源消耗強度有很大的不同，相對于第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)的能源能源消耗強度

35、要大得多。由此可見，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由重向輕轉(zhuǎn)變意味著能源資源配置從能耗強度（單位 GDP 所使用的能源量）較高的部門轉(zhuǎn)向能源密度較低的部門，從而降低能源消費強度(單位 GDP 所使用的能源量)，減少能源消耗總量；反之，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重化會使能源資源大量投入能耗強度較高的工業(yè)部門，從而導(dǎo)致能源消耗強度的上升，增加能源消耗總量。 </p><p>　　產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響能源消耗總量變化的基本原理如下:通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總

36、產(chǎn)值比重發(fā)生變化，基于各產(chǎn)業(yè)能源消耗強度的差異性，各產(chǎn)業(yè)的能源消耗總量發(fā)生變化，從而影響了能源消耗總量。具體來說，對于能源消費強度低于所有產(chǎn)業(yè)間平均能源消費強度的產(chǎn)業(yè)來說，其增加值在 GDP 中的比重升高，會促進總能源消費強度的下降，能源消耗總量隨之下降；反之，會導(dǎo)致總能源消費強度的升高，能源消耗總量隨之上升;對于能源消費強度高于所有產(chǎn)業(yè)間平均能源消費強度的產(chǎn)業(yè)來說，其增加值在 GDP 中的比重降低，會促進總能源消費強度的下降，能源消耗

37、總量隨之下降；反之，會導(dǎo)致總能源消費強度的升高，能源消耗總量隨之上升。</p><p>　　圖1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響能源消耗的作用機理</p><p>　　（2）資源稟賦與能源消費總量</p><p>　　資源稟賦又稱為要素稟賦，指一國或地區(qū)擁有的各種生產(chǎn)要素，包括勞動力 、資本、土地、技術(shù)、管理等的豐歉。基于能源資源稟賦視角考察的研究較少。有學(xué)者采用能源基礎(chǔ)儲量數(shù)據(jù)來表示

38、資源稟賦來探究資源稟賦與能源消費總量的關(guān)系，得出資源稟賦與能源消耗總量相關(guān)性很小。即一個地區(qū)資源稟賦豐歉與否，對能源消耗總量的影響甚微。</p><p>　?。?）能源消費結(jié)構(gòu)與能源消費總量</p><p>　　能源消費結(jié)構(gòu)是指各分品種能源消費數(shù)量占總能源消費量的比例。能源結(jié)構(gòu)數(shù)值的大小能夠反映一個國家或地區(qū)對某種或某些能源的消費依賴程度。根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)（見下表）我國能源消費總量在

39、1991到2000年這十年中，經(jīng)歷了增長到開始出現(xiàn)下降趨勢的過程。在增長階段，能源消費總量的增長以煤炭消費的增長為主。說明我國能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭為主，石油、天然氣和水電特別是天然氣的增長極為緩慢，不利于能源消費結(jié)構(gòu)的改善。在開始出現(xiàn)下降趨勢階段，除煤炭消費下降以外，其他能源種均有所增長，其中以石油增長最快，天然氣最慢。說明我國能源消費結(jié)構(gòu)有所改善，能源結(jié)構(gòu)的改善有利于降低能源消耗總量。但由于我國主存能源為煤炭，客觀的決定了我國能源消費結(jié)

40、構(gòu)以煤炭為主，能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭為主的格局在短期內(nèi)不會有根本性改變。由此看來，我國目前的能源消費結(jié)構(gòu)對我國能源消費總量影響較小。</p><p>　　表1：能源消費總量及構(gòu)成</p><p>　　(4)經(jīng)濟發(fā)展水平與能源消費總量</p><p>　　經(jīng)濟發(fā)展水平是指一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)模、速度和所達到的水平。反映一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的指標(biāo)有國民生產(chǎn)總值、國民收

41、入、人均國民收入、經(jīng)濟發(fā)展速度，經(jīng)濟增長速度。本文通過分析經(jīng)濟增長與能源消耗來分析經(jīng)濟發(fā)展水平與能源消費總量的關(guān)系。國外學(xué)者 Kraft 等人在他們的能源經(jīng)濟研究中，首次發(fā)現(xiàn)了美國 GDP 對能源消耗的因果關(guān)系。學(xué)者趙嬡[3]認為一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟的增長速度同能源消費增長速度保持正比例關(guān)系。</p><p>　　經(jīng)濟增長對能源消耗的影響主要體現(xiàn)在以下兩方面：第一，經(jīng)濟增長推動了能源需求，為能源消耗提供了廣闊的

42、市場。經(jīng)濟增長為能源工業(yè)提供了越來越廣闊的市場，而市場需求是能源工業(yè)生產(chǎn)水平和規(guī)模提升的重要力量。主導(dǎo)能源的更替是人類經(jīng)濟發(fā)展史上幾次飛躍式發(fā)展的重要標(biāo)志，而促成每次主導(dǎo)能源更替的動因則是經(jīng)濟增長引致的主導(dǎo)能源需求量的劇增與該主導(dǎo)能源儲量的稀缺之間的矛盾。在人類經(jīng)濟發(fā)展的大部分時間內(nèi)，能源消費量總是伴隨著經(jīng)濟的增長而增加，且大多保持著一定的比例關(guān)系。第二，經(jīng)濟增長促進了人類對能源開發(fā)利用技術(shù)水平的提升，經(jīng)濟增長很大程度上提升了人類科技水

43、平，而科技水平的提升又為人類更加有效率地開發(fā)和利能源提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。這對于降低能源消耗起著一定的作用。如下圖：</p><p>　　但總體上來說，經(jīng)濟增長將導(dǎo)致能源消耗的相應(yīng)增加。</p><p>　　圖2經(jīng)濟增長影響能源消耗總量的作用機理</p><p>　?。?）科學(xué)技術(shù)進步與能源消費總量</p><p>　　從廣義上講，技術(shù)進步是

44、指技術(shù)所涵蓋的各種形式知識的積累與改進。具體而言，一個社會的技術(shù)進步可以從以下幾個方面得到體現(xiàn):首先是進行生產(chǎn)活動過程中使用的機器設(shè)備的先進程度;其次是人類知識水平和科技水平的累積;同時還有勞動力整體素質(zhì)的提高。技術(shù)進步對能源消耗總量降低的作用是顯而易見的，先進的能源開發(fā)和利用技術(shù)總是能夠以相對較少的能源消耗來創(chuàng)造較多的價值。有關(guān)能源消耗與科技進步關(guān)系的研究，學(xué)者張明慧、李永峰（2004）[4]在對我國能源消費現(xiàn)狀及趨勢分析的基礎(chǔ)上,全

45、面分析了我國技術(shù)進步對能源消耗的影響,并認為,依靠技術(shù)進步可以減少能源的相對消耗,但不會降低能源消耗總量,相反會帶動能源消耗總量的增加。學(xué)者張磊（2005）[5]就科技進步對于能源產(chǎn)生的加速利用與緩解稀缺的雙重影響加以分析，他認為，科學(xué)技術(shù)的進步對于能源的利用客觀上起到了“雙刃劍”的作用：在工業(yè)化時代，科技進步促進了經(jīng)濟增長, 經(jīng)濟增長速度又同能源消耗速度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。因此，在相當(dāng)長的某一階段, 科技進步同能源消耗呈正相關(guān)關(guān)系,

46、但在一定時期, 科技進步同樣對緩解能源稀缺發(fā)揮著作用?？萍歼M步與能源利用關(guān)系的變化從長期看, </p><p>　　技術(shù)進步影響能源消耗總量變化的兩條基本原理如下:首先，通過機器設(shè)備的更新?lián)Q代、人類知識水平和科技水平的累積及勞動力整體素質(zhì)的提高，能源利用效率提高，從而能源消耗總量降低。其次，技術(shù)進步在一定程度上促進了經(jīng)濟的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高使生活用能及生產(chǎn)用能增加，從而能源消耗總量增加。&l

47、t;/p><p>　?。?）人口增長與能源消耗總量</p><p>　　人口因素是影響能源消耗總量的重要因素之一，人口增長會導(dǎo)致能源消耗總量的增加。每增加一個人都會產(chǎn)生對食物、住房及交通等的需求。這些需要消耗更多的能源以滿足工業(yè)、電力、交通等的需求，從而產(chǎn)生更多的能源消耗。歷史數(shù)據(jù)顯示．全球人口增長與能源消耗總量增長是同步的。</p><p>　　目前國內(nèi)從人口和能源消

48、費方面進行的研究相對較少。姚永玲（2011）[6]教授綜合考慮城市經(jīng)濟增長、人口規(guī)模擴大和空間擴張三方面因素，選取北京市轄區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用 LMDI 指標(biāo)分解方法,得出人口因素所消耗的能源約占能源總消耗一半的重要結(jié)論。</p><p>　　人口增長影響能源消耗總量變化的基本原理如下:人口增長引起了新增人口對食物、住房、交通、教育、娛樂等多方面的需求，為了滿足新增人口生存和發(fā)展的需求，產(chǎn)生了對能源的直接消耗及相關(guān)

49、產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動的間接能源消耗，從而導(dǎo)致能源消耗總量的上升。如下圖</p><p>　　圖3人口增長影響能源消耗的機理</p><p>　?。ㄈ┑谌龁枺耗Ｐ驮O(shè)定及實證分析</p><p>　　第三問結(jié)合第二問定性分析的結(jié)果通過建立計量經(jīng)濟模型對各個因素對能源消費總量的影響進行回歸分析和實證分析，定量得出各個因素與能源消費總量的作用機理。并依據(jù)國家十二五規(guī)劃指標(biāo)和我們建

50、立的模型對下一發(fā)展周期的國家能源消費總量進行預(yù)測，然后依據(jù)各省的不同情況對其進行分配。</p><p>　?。?）變量選取和數(shù)據(jù)說明</p><p>　　本文選取的樣本范圍為2000～2009年全國30個省、市、自治區(qū)10年的樣本資料來構(gòu)造解釋我國能源消耗因素的模型。本文的數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《中國科技統(tǒng)計年鑒》以及各省市自治區(qū)統(tǒng)計年鑒相關(guān)年份的數(shù)據(jù)。各變

51、量表示方式如下：</p><p>　?、倌茉聪目偭浚‥A it）。定義EA為生產(chǎn)總值的能源消耗總量，它是一定時期內(nèi)全國或某地區(qū)用于生產(chǎn)、生活所消費的各種能源數(shù)量之和。i表示省份，t表示時期（以下同）。</p><p>　?、诮?jīng)濟發(fā)展水平（EGDP it）。以地區(qū)GDP增長值表示。從宏觀上來說，地區(qū)GDP增長值越大，則能源消耗量會越大。</p><p>　?、郛a(chǎn)業(yè)結(jié)

52、構(gòu)（CYit）。用第二產(chǎn)業(yè)比重，即第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占 GDP 比重表示。即：CYit=INCit// GDPit，INCit表示i省份t時期的產(chǎn)業(yè)增加值。預(yù)期CYit 與EA itt 成正相關(guān)。</p><p>　?、苜Y源稟賦（AVESit）。采用的是人均能源基礎(chǔ)儲量數(shù)據(jù)來表示資源稟賦。AVESit =ESit / POPit ，POPit為i地區(qū)t時期的年末人口數(shù)，ESit 為i地區(qū)t時期人均能源儲存量。人均能

53、源儲存量越大則使地區(qū)有消耗更多的能源的傾向，因此AVESit 可能會和EA it 成正相關(guān)。</p><p>　?、菘萍歼M步（Spit）。用i地區(qū)t時期的專利授權(quán)數(shù)來表示。理論預(yù)測技術(shù)進步與能源消耗總量成負相關(guān)。</p><p><b>　　計量模型</b></p><p>　　為了研究中國能源消耗總量的影響因素，可以建立如下模型：</

54、p><p>　　EA it =f（EGDP it ,, CYit ,AVESit , Spit） (1) </p><p>　　能源消耗總量影響因素函數(shù)（1）一般在實證研究中表達為柯布——道格拉斯（C-D）函數(shù)的雙對數(shù)模型形式，因此模型可改為：</p><p>　　LnEA it =C+β1 Ln EGDP it ?β2 Ln

55、 CYit ?β3 Ln AVESi?β4 Ln Spit? ?it???? 式中EA it 為i地區(qū)t時期的能源消耗總量；EGDP it 、CYit 、AVES 、Spit 分別表示i地區(qū)在t時期的GDP增長值、第二產(chǎn)業(yè)比重、人均能源資源儲量和專利授權(quán)數(shù)。β1 、β2、β3 、β4 5 分別表示其系數(shù)，C是常數(shù)，it 是i地區(qū)在t時期內(nèi)的殘差項。 </p><p>　　運用統(tǒng)計軟件Stat

56、a11，以我國能源消耗總量為因變量，經(jīng)濟發(fā)展水平（地區(qū)GDP增長值）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)比重）、資源稟賦（人均能源儲存量）、科技進步（專利授權(quán)數(shù)）為自變量進行回歸分析。</p><p>　?。?）回歸結(jié)果的檢驗</p><p>　　表1： 各省份的能源消耗總量因素回歸結(jié)果</p><p>　　表（1）詳細并充分的表明了各個因素在影響能源消耗總量方面存在著空間變異性和

57、差異性。30個地區(qū)的各個影響因素變量絕大多數(shù)通過了1%或者5%水平下的顯著性檢驗，由R -sq的值可得該模型擬合結(jié)果較好。為進一步分析，將各省份按所在位置劃分成模塊分別為東部、中部和西部，并對各個模塊的能源消耗總量因素及其全國的能源消耗總量因素進行了回歸檢驗。見表2。</p><p>　　表2：（地區(qū)能源消耗總量因素回歸結(jié)構(gòu)）</p><p>　　注：***、**、*分別表示回歸系數(shù)顯著性

58、水平為 1%、5%、10% ，括號中為T檢驗的值。</p><p>　　由表2可得相應(yīng)的長期均衡方程為：</p><p>　　LnEA it =-3.14+0.550 Ln EGDP it ?0.268 Ln CYit ?0.055 Ln AVESi?0.152 Ln Spit? （3）</p><p><b>　　? </

59、b></p><p>　?、俳?jīng)濟意義檢驗：由檢驗結(jié)果得出，表示經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的地區(qū)GDP的增長值的系數(shù)為 0.550，說明在其他各解釋變量不變的情況下，GDP每增長1單位，能源消耗0.550個單位。 表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變量第二產(chǎn)業(yè)比值的系數(shù)為0.268，說明在其他各解釋變量不變的情況下，第二產(chǎn)業(yè)比值變動 1 單位會使得能源消耗量變動 0.268 個單位?？萍歼M步狀況的專利數(shù)的系數(shù)為 0.152，說明在其他各解釋變

60、量不變的情況下，專利數(shù)每增加 1 單位，能源消耗總量減少 0.152 個單位；地區(qū)人均儲能量的系數(shù)為 0.055，也就是說，在其他變量不變的情況下城市化水平每增長 1 個單位，會帶來能源消費量 0.055個單位的增長。各變量的正負符號與預(yù)期相一致，并且其大小在經(jīng)濟理論上解釋得通，因此該模型通過經(jīng)濟意義檢驗。 </p><p>　?、跀M合優(yōu)度檢驗：根據(jù)以上回歸結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：計算結(jié)果擬合優(yōu)度良好，各個變量對能源消耗

61、總量的變動具有較好的解釋能力，經(jīng)濟發(fā)展水平（地區(qū)GDP增長值 ）、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)比重，即第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占 GDP 比重）、資源稟賦（人均能源儲存量）、科技進步（專利授權(quán)數(shù)）、能源費總量之間存在長期均衡關(guān)系，所選的模型的擬合優(yōu)度R-sq =0.986，說明該模型具有較好的整體擬合效果。 </p><p>　　③回歸系數(shù)的顯著性檢驗：從回歸結(jié)果來看，此模型中的絕大部分變量和參數(shù)的 t 值在 1%的置信水平下統(tǒng)計

62、值顯著，即各個解釋變量對被解釋變量的解釋效果都很好；且 F 檢驗值也是較高的(F= 146.62)，這說明方程整體對被解釋變量的解釋效果也很好。 </p><p>　?、芏嘀毓簿€性檢驗，由于經(jīng)濟變量是相互影響的，難免存在多重共線性，但是只要共線性不嚴(yán)重，各自變量對因變量的解釋程度還是可信的，本文通過方差膨脹因子（the variance inflation factor，VIF)診斷法對模型進行了檢驗，VI

63、F=4.75,不存在多重共線性。（ VIF 越大，顯示共線性越嚴(yán)重。經(jīng)驗判斷方法表明：當(dāng) 0＜VIF＜10，不存在多重共線性；當(dāng) 10≤VIF＜100，存在較強的多重共線性；當(dāng)VIF≥100，存在嚴(yán)重多重共線性）。 </p><p><b>　　（4）實證結(jié)果分析</b></p><p>　　從各變量系數(shù)絕對值的大小來看，代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的第二產(chǎn)業(yè)比重與代表經(jīng)濟發(fā)展水的

64、地區(qū)GDP增長值的系數(shù)值最大，分別為0.268、0.550 ，其次是代表科技進步的專利授權(quán)數(shù)的系數(shù)，其絕對值大小為0.152，最后是代表資源稟賦的人均能源儲存量的系數(shù)為0.055.。</p><p>　?、俅斫?jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的 GDP 增速的系數(shù)為 0.550，與能源消耗總量成正相關(guān)。在龐大的國民經(jīng)濟總量和國際能源供求的緊張狀況下，我們在發(fā)展經(jīng)濟的過程中要消耗大量的能源，而且比重較大。地區(qū)GDP增速增加1單位對能源

65、消耗的影響東部高于中部，中部高于西部成階梯分部。</p><p>　　②第二產(chǎn)業(yè)比值代表的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況反映出當(dāng)前國內(nèi)能源消耗的主體仍為第二產(chǎn)業(yè)，屬于高耗能產(chǎn)業(yè)。就地區(qū)而言，東部地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)比值對能源消耗的影響要高于中、西部地區(qū)，其第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大。</p><p>　?、廴司茉磧α繉δ茉聪目偭康挠绊懘嬖谝欢ǖ恼嚓P(guān)但程度并不很強。西部地區(qū)人均能源儲存量相對東部地區(qū)的人均能源儲量較大，在

66、一定程度上加大了能源的消耗量。</p><p>　?、芤詫＠跈?quán)數(shù)為指標(biāo)的技術(shù)進步與能源消耗量成負相關(guān)關(guān)系。東部地區(qū)科技力量雄厚，在很大程度上減少了對能源消耗的依賴度。</p><p>　　能源消耗總量預(yù)測與分解方案</p><p><b>　　①能源消費總量預(yù)測</b></p><p>　　從方程（3）中可得，GDP的

67、增長1單位，能源消耗0.550個單位，可知其對能源消耗量的貢獻最大，其余因素（科技進步、資源稟賦、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)）暫且忽略。雖然第二產(chǎn)業(yè)比值的系數(shù)為0.268，相對來說對能源消耗量的貢獻較大，但因其歸根結(jié)底還是以GDP的數(shù)值反映到能源的消耗量，故可用GDP的數(shù)值來刻畫能源消耗量的多少，以此標(biāo)準(zhǔn)對我國能源消耗總量進行省分配。</p><p>　　我國“十二五”規(guī)劃中提出我國“十二五”期間的經(jīng)濟目標(biāo)為“國民生產(chǎn)總值年均增

68、長7%左右”，可以計算出我國“十二五”期間的GDP目標(biāo)，如：2010年國民生產(chǎn)總值GDP（億元）×(1+7%) 5=2015年國民生產(chǎn)總值GDP億元.。忽略其他因素影響，將GDP帶入線性回歸方程，可預(yù)測出未來五年的能源消費總量，見表3。</p><p>　　表3:“十二五”期間全國能源消耗總量預(yù)測</p><p>　　表4；“十二五”期間全國能源消耗總量預(yù)測</p>

69、<p>　　從以上分析可知：若不對能源消耗總量進行控制，能源消費總量將是一個巨額數(shù)字,環(huán)境容量與能源供給將無法承受,也無法持續(xù),最終會導(dǎo)致生態(tài)和能源供給的雙重崩饋。</p><p>　?、谀茉聪M總量的控制目標(biāo)設(shè)定</p><p>　　根據(jù)我國《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》要求 我國單位GDP能源消耗量在“十二五”末期降低16%，這為各省市能耗分解提供了方法和依據(jù)（30個

70、地區(qū)）。</p><p>　　表4：為我國2010年能耗統(tǒng)計與2015年能耗分解情況</p><p>　　數(shù)據(jù)來源：十二五各省發(fā)展目標(biāo)、2011年中國年鑒統(tǒng)計</p><p>　　從表4可看出，根據(jù)各省市“十二五”規(guī)劃中的GDP目標(biāo)和單位GDP能耗，可以計算出2015 年各省市GDP總量為615371.45，比全國“十二五”規(guī)劃的目標(biāo)超出5000多億元，2015年個

71、省市的能源消耗總量達到了52369萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，也超出了全國耗能目標(biāo)月9000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，必須控制各地GDP的增速，來控制全國能耗的總量。</p><p>　　(四)第四問：控制目標(biāo)完成情況監(jiān)督和考核方案</p><p>　　能源消費總量是一定時期內(nèi)全國或某地區(qū)用于生產(chǎn)、生活所消費的各種能源數(shù)量之和。是反映全國或各地區(qū)能源消費水平、構(gòu)成與增長速度的總量指標(biāo)。在十二五計劃中國家發(fā)改委提出

72、能源消費總量控制思路，對能源消費總量和用電總量同時加以控制。采用給各個省市制定能源消耗總量控制目標(biāo)的方法控制中國能源總消耗量，同時提高能源利用強度，實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。</p><p>　　如何監(jiān)督各個省市完成“能源消費總量控制目標(biāo)”是一個亟待解決的問題。要完成對各省市的監(jiān)督首先要解決如何量化短期內(nèi)能源消費總量的問題。我們根據(jù)對問題的理解和對能源分配問題的研究，從三個方面提出了關(guān)于“實現(xiàn)對控制目標(biāo)的階段性測量和考核”的

73、方案。</p><p><b>　　方案：</b></p><p>　　建立企業(yè)能源消費總量指標(biāo)體系</p><p>　　各地區(qū)能源消費總量的統(tǒng)計主要是對規(guī)模以上企業(yè)的能耗統(tǒng)計，準(zhǔn)確及時地完成對規(guī)模以上企業(yè)的能源消費指標(biāo)的采集后把所有企業(yè)的數(shù)據(jù)加起來，就是該地區(qū)能源消耗的總量。所以完成對規(guī)模以上企業(yè)能源消費指標(biāo)的采集是問題的關(guān)鍵。</p&

74、gt;<p>　　用多個指標(biāo)描述企業(yè)的能源消費總量，避免了單一指標(biāo)無法全面反應(yīng)能源消費總量的缺陷。我們提出了一個較為完善的指標(biāo)體系來描述企業(yè)能源消費總量。主要有以下三個指標(biāo)：總能耗、能源消耗總量、企業(yè)能源直接消費量。三個指標(biāo)反應(yīng)了消耗能源的總體水平，它們既有區(qū)別又有密切聯(lián)系，從不同側(cè)面反映能源消耗情況。</p><p>　　總能耗=工業(yè)生產(chǎn)用能+非生產(chǎn)用能以及加工轉(zhuǎn)換損失；它表明企業(yè)能源消費的總規(guī)模

75、。</p><p>　　能源消耗總量=總能耗—非工業(yè)生產(chǎn)用能；它反映生產(chǎn)全部工業(yè)產(chǎn)品實際能源消耗水平。</p><p>　　企業(yè)能源直接消費量=總能耗—企業(yè)能源轉(zhuǎn)換損失量 即凈耗能。它與總能耗相比可以表明企業(yè)能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的技術(shù)水平。</p><p>　　要求各規(guī)模以上企業(yè)在報表時提交這些指標(biāo)數(shù)據(jù)。</p><p>　　完善能源消耗統(tǒng)計方法制度

76、</p><p>　　加大范圍統(tǒng)計，盡力向社會面覆蓋，以滿足分析研究和服務(wù)的需要。提供科學(xué)、具體、準(zhǔn)確、及時地能源資料，是各級決策部門指導(dǎo)經(jīng)濟工作和治理能源供給的需求。具體要求：能源統(tǒng)計表中要包含全部工業(yè)經(jīng)濟能源消費總量，三次產(chǎn)業(yè)或某一行業(yè)的能耗情況等數(shù)據(jù)。</p><p>　　b.提高能源統(tǒng)計表的時效性，使統(tǒng)計表在時間上與工業(yè)表同步，從而可以及時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，及時對能源消費總量控制目標(biāo)完成情

77、況進行核查。</p><p>　　c加大對能源統(tǒng)計政府部門的支持</p><p>　　為地區(qū)統(tǒng)計部門提供足夠數(shù)量的專職從事能源統(tǒng)計工作的人員，由政府提供專項經(jīng)費預(yù)算，滿足能源統(tǒng)計工作對資金的要求。</p><p>　　d采用合理統(tǒng)計調(diào)查方法</p><p>　　建立能源流向跟蹤系統(tǒng)。</p><p>　　跟綜監(jiān)測分析各

78、區(qū)域、高耗能行業(yè)和重點用能企業(yè)用能狀況，逐月發(fā)布各地能源消費總量信息。記錄本地區(qū)生成的能源和從本地區(qū)以外流入的能源流向，可只記錄大宗的能源流向，比如流入主要耗能企業(yè)的能源。從而可以為進一步的分析提供參考。</p><p>　　（五）第五問：各省具體落實分解目標(biāo)有效措施</p><p>　　1.根據(jù)第一問分析可知，增加第三產(chǎn)業(yè)比重可以在保證GDP增長或穩(wěn)定的前提下降低能源消費總量。所以，總體

79、思路是要大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，淘汰第二產(chǎn)業(yè)中高耗能低能源利用率的企業(yè)。</p><p>　　2.將能源控制目標(biāo)進一步細分到各行業(yè)、各市（縣、區(qū)）。為確保完成國家下達給本省的節(jié)能降耗任務(wù)，結(jié)合本省經(jīng)濟社會發(fā)展以及資源節(jié)約和環(huán)境保護要求，根據(jù)“責(zé)任共擔(dān)、區(qū)別對待”以及“總量控制與能效提升相互銜接”等原則，明確各市和各相關(guān)領(lǐng)域的節(jié)能降耗目標(biāo)。分別確定：各市用能總量控制和單位增加值能耗下降目標(biāo)和各相關(guān)領(lǐng)域用能總量控制及提高能

80、效目標(biāo)。</p><p>　　3.加快建立能源消費總量控制的實施制度，制定全省能源消費總量控制年度計劃，并納入年度全市節(jié)能減排重點工作安排；把能源總量控制作為節(jié)能減排考核的重要內(nèi)容之一。</p><p>　　優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，淘汰落后用能，采用新能源和化石能源相結(jié)合使用的方式，逐步降低對化石能源的依賴。減少浪費，引進新工藝，加大科研資金投入研究能源利用新方法，提高能源利用率。</p>

81、;<p>　　健全能源價格政策體系。充分發(fā)揮價格杠桿的作用，加大執(zhí)行差別化電價和超限額能耗懲罰性電價的力度，引導(dǎo)重點用電單位錯峰避峰用電。積極推行居民用電、用水、用氣階梯價格政策。</p><p>　　完善能源監(jiān)測預(yù)警機制。建立健全能源消費統(tǒng)計監(jiān)測平臺，實行能源消費強度紅黃綠預(yù)警制度；跟綜監(jiān)測分析各區(qū)域、高耗能行業(yè)和重點用能企業(yè)用能狀況，逐月發(fā)布各地能源消費總量預(yù)警信息。</p>&l

82、t;p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 路正南.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對我國能源消耗影響的實證分析[J].數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究, 1999,(12):53-55 </p><p>　　[2] 史丹 , 張金隆 . 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對能源消費的影響 [J]. 經(jīng)濟理論與經(jīng)濟管理 ,2003,(8): 30-32</p><p

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