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低碳经济的评价与预测.pdf
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低碳经济的评价与预测
摘要:
本文主要研究低碳经济的评价与预测问题,在通过相关数据查找后,
我们通过建立 AHP 综合模型、灰色预测模型、多项式拟合三种常见的基本数学模
型解决问题,提出我们合理化的意见。
问题一根据所给数据建立数学模型对 4 个省的低碳经济竞争力进行综合评
价,给出每个省在各年的低碳经济竞争力的排序结果,分析各省低碳经济的发展
变化状况,属于综合评价模型。由于指标较少,故而我们选择利用层次分析法,
建立 AHP 综合评价模型。通过查阅资料,我们经过详细的定性、定量分析,确立
了比较矩阵,利用 MATLAB 计算得出单位 GDP 二氧化碳排放、人均二氧化碳排放、
单 位 建 成 区 面 积 能 耗 、 人 均 城 市 绿 地 面 积 、 森 林 覆 盖 率 的 权 重 依 次 为
0.590,0.106,0.189,0.061,0.052。通过线型加权,利用 MATLAB 算出每个省在各
年的低碳经济竞争力得分,得到 2005—2009 年排序结果皆为:上海>四川>重庆>
北京。利用 EXCEL 绘制出各省低碳经济的发展趋势图及 5 个指标的变化趋势图,
从宏观与个体的角度,分析,得出四个省份都在不同程度的促进低碳经济的发展,
但都有所波动;低碳经济具有鲜明的区域性等结论。
问题二我们根据所给数据,建立数学模型,预测 2012 年 4 个省的人均二氧
化碳排放量,属于灰色预测模型。题目中只有 2005—2009 年的数据,数据较少,
所以我们建立灰色预测模型,用多项式拟合分别进行预测,然后取其均值作为最
后的预测结果,利用 MATLAB 进行求解,得到 2012 年北京、上海、重庆、四川的
人均二氧化碳排放分别为 6.7631、12.6046、6.3497、4.5029 顿/(人•年)。
问题三为了实现我国到 2020 年单位生产总值
co
2
排放在 2005 年基础上下降 40%-45%
的长期目标。我们提出了几点可行性建议,比如,开发利用优质能源,加快新型工业化进程,
加大科技创新力度等等。
关键词:AHP 综合模型 灰色预测模型 多项式拟合 整体和个体分析 节能减
排
1 问题重述
B 题 低碳经济的评价与预测
2009年联合国丹麦哥本哈根气候大会以来,“应对气候变化”成为全世界关
注的最热门的话题。“低碳”的基本含义是较低地排放以二氧化碳为代表的温室
气体。低碳经济,以减少温室气体排放为特征。发展低碳经济,必须在《联合国
气候变化框架公约》的基础上,它需要国家的支持,需要每一个企业单位,每一
个人的努力,涉及到低碳文化、低碳立法、低碳政策、低碳金融、低碳贸易、低
碳企业治理、低碳城市构建等方方面面,需要自然科学、技术科学、人文、社会、
管理科学之间的融合与协调作战。
附录给出了2005~2009年北京、上海、重庆、四川4个省的相关数据,请你
研究下面三个问题:
(1)根据所给数据建立数学模型对4个省的低碳经济竞争力进行综合评价,给
出每个省在各年的低碳经济竞争力的排序结果,分析各省低碳经济的发展变化状
况。
(2)根据所给数据建立数学模型预测2012年4个省的人均
co
2
排放量。
(3)温家宝总理在哥本哈根气候大会上庄严宣布,到2020年我国单位国内生
产
co
2
总值排放在2005年基础上下降40%~45%的长期目标。为实现这一目标,国
家“十二五规划”也明确提出了阶段的约束性指标。请你查阅有关资料,提出你
自己认为切实可行的完成这一目标的建议和意见。
附录:北京、上海、重庆、四川相关数据
表 1 人均二氧化碳排放 单位:顿/(人•年)
地区
北京
上海
重庆
四川
2005 年
6.9773
9.4386
2.7922
2.1000
2006 年
7.8136
11.5035
3.0705
2.3790
2007 年
7.4844
11.8935
3.3553
2.6314
2008 年
7.1759
12.0573
4.1397
2.9235
2009 年
7.0389
12.0993
4.3645
3.2741
表 2 森林覆盖率 单位:%
地区
北京
上海
重庆
四川
2005 年
21.26
3.17
22.25
30.27
2006 年
21.26
3.17
22.25
30.27
2007 年
21.26
3.17
22.25
30.27
2008 年
21.26
3.17
22.25
30.27
2009 年
31.72
9.41
34.85
34.31
表 3 人均城市绿地面积 单位:平方米/人
地区
北京
上海
重庆
四川
2005 年
34.57
18.12
12.61
25.13
2006 年
39.88
19.01
13.60
19.45
2007 年
32.49
19.29
17.77
19.33
2008 年
32.66
20.48
20.07
19.05
2009 年
41.35
68.70
22.00
21.09
表 4 单位建成区面积能耗 单位:顿煤/平方千米
地区
北京
上海
重庆
四川
2005 年
46016
98422
74850
78320
2006 年
47087
104206
74757
98507
2007 年
48746
110282
78160
103024
2008 年
48400
116335
79474
103846
2009 年
48667
116964
89998
108122
表 5 单位 GDP 二氧化碳排放 单位:顿/万元
地区
北京
上海
重庆
四川
2005 年
1.5397
1.8147
2.2529
2.3351
2006 年
1.5686
2.0033
2.2121
2.3185
2007 年
1.3554
1.8405
2.0915
2.2282
2008 年
1.2363
1.7288
2.2722
2.2333
2009 年
1.1394
1.6310
2.0996
2.1970
2 模型假设
假设 1:假设评价预测低碳经济的五个影响指标分别是:GDP 二氧化碳的排放量、
单位建成区面积消耗、人均二氧化碳排放、人均城市绿地面积、森林覆盖率。
假设 2:假设从资料获取的四个省会城市影响低碳经济指标相关数据真实可靠。
假设 3:假设从 09 年以后,影响低碳经济的评价与预测的环境因素、社会因素、
技术因素等不会出现预期之外的剧烈变动。
假设 4:假设各个指标具有相关独立性,之间互不影响。
3 符号说明
a
ij
表示的是第 i 个地方第 j 个指标
w
j
表示的是第 j 个指标的权重
CR 表示的是一致性的比率
m
i
表示的是第 i 个地方的得分
CIi 第 i 个指标的一致性
4 问题分析
本次研究是在低碳经济的大前提下提出的低碳经济的评价与预测。
问题一:我们根据数据建立数学模型对 4 个省的低碳经济竞争力进行综合评
价,给出每个省在各年的地铁内经济竞争力的排序结果,分析各省低碳经济的发
展状况。材料中给出了我们影响它的五个重要指标:单位 GDP 二氧化碳排放、人
均二氧化碳排放、森林覆盖率、人就城市绿地面积、单位建成区面积,我们选用
层次分析模型,通过定量分析和定性分析相结合,算出它们的权重,从而建立模
型。
目标层 低碳经济竞争力
因素 单位 GDP 二氧化碳的排放 单位建成区面积能耗 人均城市绿地面
积 森林的覆盖率 人均二氧化碳的排放量
方案 北京 上海 重庆 四川
问题三:查阅相关资料数据,要实现在 2020 年的预测成绩,给出合理化的建议。
五、模型的建立与求解
5.1 问题一模型的求解
步骤一 确定权重
通过查阅相关资料可以可以得到几个因素之间相互之间的重要性程度,根据这种重要
性程度,构造的两两对比较矩阵如下:
1
1
3
A=
1
3
5
7
3
1
1
1
9
3
1
1
2
7
1
1
1
5
3
2
1
5
1
7
1
9
1
7
1
5
1
利用 MATLAB 软件可以得到每种因素的权重值,具体数据见表 1.1
权重值表 1.1
因素类别
人 均 二 氧 森 林 覆 盖 人 均 城 市 单 位 建 城 单 位 GDP
化碳排放 率 绿地面积 区 面 积 能 二 氧 化 碳
耗 排放
权重值 0.106 0.052 0.061 0.189 0.592
得到了权重之后,便需要利用线性加权法对四个省份进行打分,得到的分数
数值及排名:
2005 年四个地方的得分
人均二氧 森林覆盖 人均城市 单位建成 单位 GDP 得分
化碳排放 率 绿地面积 面积能耗 二氧化碳
排放
北京 6.9773 21.26 34.57 46016 1.5397 0.2023
上海 9.4386 3.17 18.12 98422 1.8147 0.2600
重庆 2.7922 22.25 12.61 74850 2.2529 0.2664
四川 2.1 30.27 25.13 78320 2.3351 0.2714
排序 四川>重庆>上海>北京
北京
2006 年四个地区的得分
人均二氧 森林覆盖 人均城市 单位建成 单位 GDP 得分
化碳排放 率 绿地面积 面积能耗 二氧化碳
排放
7.8136 21.26 39.88 47087 1.5686 0.2214
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