基于碳排放约束的陕西能源消费结构优化研究

作     者：张莉萍 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨战社

授予年度：2022年

学科分类：0202[经济学-应用经济学] 02[经济学] 020205[经济学-产业经济学] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 020201[经济学-国民经济学] 0833[工学-城乡规划学] 

主      题：能源消费结构 碳排放 能源需求预测 多目标决策模型 

摘      要：陕西省是西部经济大省,也是“一带一路的重要枢纽;是中国西北地区对外开放的门户,也是全国重要的能源生产基地。在陕西省经济发展平稳向好的趋势下,能源消费需求持续增加,良好的煤炭资源禀赋使得煤炭长期居全省能源消费的主导地位。由此产生的碳排放对生态环境造成巨大压力,不利于陕西省的绿色发展和生态文明建设。在此背景下,陕西省亟需采取有效的措施对能源消费结构进行调整,以降低单位能耗、增加能源利用经济效益、改善环境质量、推进陕西省绿色发展的顺利实现。本文首先介绍了能源消费结构的相关概念,同时阐述了本研究所涉及的基础理论,并初步分析了陕西省能源消费和碳排放现状。接着根据模型的适用性,采用BP神经网络法构建能源需求预测模型,以陕西能源消费现状相关数据为基础,测算“十四五期间能源需求总量和能源消费结构;另采用灰色预测模型测算碳排放量。基于预测结果对陕西能源消费结构进行优化。将《陕西省“十四五生态环境保护规划》中要求的二氧化碳排放量作为约束条件,构建以能源消费成本最小(节能)和污染治理费用最小(减排)为目标函数的多目标优化模型,对目标函数设置三组不同权重以表征三种优化方案,运用遗传算法测算不同优化方案下陕西省能源消费成本和能源污染治理费用,对优化结果进行对比分析,提出对策建议。研究发现:陕西省能源消费结构不合理。煤炭消费占比过重,没有有效保护和合理利用可再生资源,限制了陕西省生态环境和经济的可持续发展。因此,因地制宜的优化能源消费结构是促进陕西省节能减排发展的重要举措。陕西省按照现有能源消费趋势发展,能源消费量和能源消耗引起的二氧化碳排放量距离实现《陕西省“十四五生态环境保护规划》中关于碳减排的目标有一定的差距。2025年陕西省能源消费总量预计达到18454.66万吨标准煤,其中煤炭消费量占比为74.3%,石油消费占比为4.09%,天然气消费占比10.16%,水电及其他消费占比11.45%;能源消耗引起的碳排放总量预计有32294.202万吨,其中煤炭消耗引起的碳排放量为26001.309万吨,占比高达80.51%,是陕西省碳排放的主要来源。约束碳排放量对能源消费结构优化起积极正面的推动作用,节能减排并重的优化方案最适合陕西省。优化后能有效的减少煤炭能源的消费量,改善能源消费结构。在该方案的优化结果中煤炭消费占比69.8%,石油消费占比5.1%,天然气消费占比12.5%,水电及其他消费占比12.6%,能源消费成本为2747.51亿元,能源消耗产生污染治理费用为1.43亿元,能较合理的实现节能减排目标的同时发挥陕西省独特的资源禀赋优势。