中国能源消费结构与空气质量关系的研究,数学建模论文,原创。

二氧化硫排放量

年份

图6.1.2 未来10年二氧化硫排放量预测图

上图显示，未来十年二氧化硫排放量逐年减小，而且减小的速度有变缓的趋势。

6.2.2对未来十年烟尘排放量的预测

以2005年至2009年的烟尘排放量为原始数据，直接使用灰色GM模型，求得发展系数a 0.0854，灰色作用量 1229.068，进而运用该模型求得05年到09年的预测值，并求得相对误差，结果如下表：

表6.2.3烟尘排放量05-09年预测值与原始值对照表

年份

原始排放量(万吨) 拟合排放量(万吨) 残差(万吨) 相对误差/%

2005 1182.5 1182.5 0 0 2006 1088.8 1081.2 7.6 0.697 2007 986.6 992.7 -6.1 -0.616 2008 901.6 911.4 -9.8 -1.086 2009 847.2 836.8 10.4 1.232

上表显示，运用灰色预测模型对已知年份的预测值与真实值之间的相对误差很小，用此模型预测未来十年的烟尘排放量精度较高。 基于以上分析，对未来十年烟尘的排放量，结果如下表：

表6.2.4 未来十年二氧化硫排放量预测结果表

年份

排放量(万吨)

年份

排放量(万吨)

2010 768.2 2015 501.2 2011 705.3 2016 460.1 2012 647.6 2017 422.5 2013 594.6 2018 387.9 2014 545.9 2019 356.1

用MALAB作后十年烟尘排放量预测的趋势图：

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烟尘排放量

上图显示，未来十年烟尘排放量逐年减小，而且减小的速度有变缓的趋势。

6.2.3对未来十年烟尘排放量的预测

以2005年至2009年的工业粉尘排放量为原始数据，直接使用灰色GM模型，求得发展系数a 0.150，灰色作用量 1003.909，进而运用该模型求得05年到09年的预测值，并求得相对误差，结果如下表：

表6.2.5 工业粉尘排放量05-09年预测值与原始值对照表

年份

图6.1.3 未来10年烟尘排放量预测图

年份

原始排放量(万吨) 拟合排放量(万吨) 残差(万吨) 相对误差(%)

2005 911.2 911.2 0 0 2006 808.4 805.9 2.5 0.315 2007 698.7 693.9 4.8 0.687 2008 584.9 597.5 -12.6 -2.155 2009 523.6 514.5 9.1 1.738

上表显示，运用灰色预测模型对已知年份的预测值与真实值之间的相对误差较小，可以用于对未来十年的预测。

基于以上分析，对未来十年工业粉尘的排放量，结果如下表：

表6.2.6 未来十年工业粉尘排放量预测结果表

年份 排放量(万吨)

年份 排放量(万吨)

2010 443.0 2015 209.7 2011 381.5 2016 180.6 2012 328.5 2017 155.5 2013 282.8 2018 133.9 2014 243.6 2019 115.3

用MALAB作后十年烟尘排放量预测的趋势图：

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工业粉尘排放量

年份

图6.1.4 未来10年工业粉尘排放量预测图

上图显示，未来十年工业粉尘排放量逐年减小，而且减小的速度有变缓的趋势。

综上，对三种污染物的变化趋势分析显示，污染物排放量逐年下降，不考虑污染物累计效应，空气质量逐年变佳。排放量的趋势图显示，递减速率逐年递减，说明十一五对空气质量的改善影响力逐年减少。

6.3 对模型结果的诊断

为了分析模型的可靠性，必须对模型进行诊断。目前较通用的诊断方法，是对模型进行后验差检验[6]，即先计算原始序列标准差：

S1

再计算绝对误差序列的标准差：

(6.3.1)

S2

(6.3.2)

其中： 0(i)为i年预测残差，0为残差均值。

定义后验比c和小误差概率p：

c

S2

S1

(6.3.3)

p P 0(i) 0 0.6745S1

根据灰色精度等级表，如下：

(6.3.4)

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表6.3.1 灰色预测精度等级表

精度预测等级

p

好

0.95 0.35

合格 勉强 不合格

0.8 p 0.95

0.35 c 0.50

0.70 p 0.80

0.50 c 0.65

p 0.7

c 0.65

c

6.3.1对能源消费量预测的精度等级分析：

对平滑系数为0.7的平滑灰色预测模型进行诊断，求得c=0.1836，p=1.000，当平滑系数为0.8时，c=0.1767，p=1；当平滑系数为0.6时，c=0.1949，p=1。因此无论平滑系数取何值，模型的精度预测等级均为好，可以使用该模型进行预测分析。又由于c越小，模型的预测精度越好，因此，当平滑系数取0.8的时候，预测结果最好，所以可取平滑系数为0.8，对未来10年的能源消费总量进行预测。

6.3.2 对污染物排放量的预测精度等级分析

采用后验差检验法对以上三个模型进行模型诊断，经计算得，对于二氧化硫的排放量预测模型，c=0.0473，p=1.000；对于烟尘排放量的预测模型，c=0.0633 p=1.000；对于工业粉尘排放量的预测模型，c=0.0516 p=1.000；对照灰色模型预测精度等级表可得，三个模型的模型精度等级均为好。

7. 问题四

对于我国未来优化能源消费结构,改善环境空气质量的意见和建议

十一五期间, 我国的能源节约效果比较显著,消费结构有所优化，环境质量得以提高。但是，目前形势还不容乐观，与一些发达国家还有很大差距，能源消费结构与环境空气质量还存在许多迫切需要解决的问题，进一步优化和改善的空间还很大。鉴于此，我们针对本文研究的问题以及目前普遍存在的一些问题，给出若干建议，具体如下：

1. 大力开发和使用新能源、清洁能源技术, 提高天然气替代煤和石油的比重。目前，我国的能源消费结构中，原煤就占了百分之七十，根据第一小题的分析可以得到，原煤的燃烧是影响空气质量的最主要因素，减少原煤的消费比例，增加清洁能源的消费比例，也是改善环境空气质量的重要途径。

2. 进一步开发、引进和完善核电水电技术,大力发展核电水电工程。由于我国的核资源、水资源比较丰富,核电水电技术比较成熟,因此大力发展核电水电, 是我国目前比较可行的优化能源消费结构的重大举措之一。

3. 大力开发和使用节能降耗技术、煤液化、煤气化等技术,不断提高能源使用效率，并进一步降低煤炭消费对环境的污染。 4. 加大能源勘探投入, 建立必要的战略储备。对自给率低的能源, 加强国际合作, 拓展市场空间, 积极开发利用替代能源。

5. 进一步深化管理体制改革, 不断提高能源开发利用方面的技术和管理水平，及时制定和实施科学的能源战略。在加强环保工作的基础上，加大投入，鼓励研发，注重能源的开发、利用和保护工作。