【正文】 題目 能源總量控制問題 摘要 能源是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中必不可少的一部分。本文建立了相關的數(shù)學模型，分析研究了能源總量控制問題。 對于問題一， 分析各產(chǎn)業(yè)的不同特征 ，通過不同 產(chǎn)業(yè) 結構 對應的具體能源消耗（煤、汽油、柴油…）的數(shù)據(jù)按每年的比重進行分析， 得到第一產(chǎn)業(yè)中 耗能 在前三位的是煤、柴油、電力；第二產(chǎn)業(yè)中 耗能 在前三位的是煤、原油、焦炭；第三產(chǎn)業(yè)中 耗能 在前三位的是煤、柴油、電力。 運用 模糊綜合評判模型，建立評價產(chǎn)業(yè)結構能耗特征的指標。通過 模糊評判函數(shù)，對表 2 各產(chǎn)業(yè)的能源消耗數(shù)據(jù)求解比例，得到模糊綜合判斷矩陣。 對建立的 9個因素分配權重， Matlab 進行編程，可以得到評判指標為： ( 0. 49 21 , 0. 55 00 , 0. 50 00 )B ? 依據(jù)各省份的產(chǎn)業(yè)結構對能源消費特征進行分類，將它轉化為對支柱產(chǎn)業(yè)進行分類。對 2022 年各省年度第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計分析法進行分析。按比重找出支柱產(chǎn)業(yè)，從而進行分類（具體分類見表 3） 。 對于問題二， 分析 能源消費總量的控制 與各因素之間 的關系 采用層次分析法。根據(jù)建立的層次 圖對各因素進行分析構造判斷矩陣，用 Matlab 得到 各層次的權值 ， 進行一致性檢驗 ， 求得總排序權值 。依據(jù)表 4 的準則層權值，可以得到對能源消費總量影響最大的是能源消費構成，其次是產(chǎn)業(yè)結構，資源稟賦和經(jīng)濟發(fā)展水平并列最后。 對于問題三， 要 提出我國下一個周期能源總量分配的一種方案 ， 選取可以反映產(chǎn)業(yè)結構、資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展水平這些因素的典型經(jīng)濟指標 的數(shù)據(jù)，用變異 系數(shù)法 對這些指標數(shù)據(jù)進行分析， 確定各個省份的分配權重 ，為 資源分配最優(yōu) ，建立合理 方案 （方案見表 7） 。 對于問題四 ， 提出監(jiān)督和考核的實施方案，并重視方案實施的可操作性。由于能源消費量的直接監(jiān)督 是不能實現(xiàn)的，所以采用轉化思想，轉化為可以測量的碳排放量。由于碳排放與能源消費量有直接關系，最終通過考察碳排放量來監(jiān)督和考核的各省實施的情況。 對于問題五， 采取 措施來具體落實分解目標 ，應 分別對第一產(chǎn)業(yè)中的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)中的工業(yè)、建筑業(yè)以及第三產(chǎn)業(yè)規(guī)劃實行具體的節(jié)能措施。 關鍵詞： 模糊 評判模型 能源 增加值 統(tǒng)計分析法 變異系數(shù)法 一、問題重述 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源消耗也日益增大，而這也導致了一系列負面因素，如能源浪費，大氣污染 。這些對于建立一個節(jié)約型社會起 著負面的作用。所以 對我國往年 能源消耗 數(shù)據(jù)進行分析，再對未來幾年的能源使用進行規(guī)劃。以實現(xiàn)能源、經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展 。 1 經(jīng)濟迅速的發(fā)展導致了能源的過度消耗，因此經(jīng)濟的發(fā)展必須保持在一個相對合理的水平。我國每個省份（包括省、自治區(qū)和直轄市）都是一個相對獨立的經(jīng)濟體，每個地方都希望從自身出發(fā)加快發(fā)展，但過快的經(jīng)濟增 長 會使能源過度消耗，最終導致整個國家的經(jīng)濟發(fā)展不可持續(xù)。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。當全國總的能源消費量在某個給定水平時，管理部門需要制定一個相對合理的方案將 這有限的資源配置給各個地區(qū)，使得各地在合理均衡發(fā)展的基礎上，充分利用有限資源提升發(fā)展質(zhì)量。 分析以下問題： 分析不同產(chǎn)業(yè)的能量消耗特征，建立評價產(chǎn)業(yè)結構能源消耗特征的指標，并依據(jù)各省份的產(chǎn)業(yè)結構對各省份能源消費特征進行分類。 能源消費總量控制 與 產(chǎn)業(yè)結構 、 資源稟賦、能源消費結構（即能源消費構成，如煤、油、氣、電）、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素，請分析能源消費總量與上述因素（也可提出其他重要因素）之間的關系。 基于上述分析，針對不同省份產(chǎn)業(yè)結構、資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素，選用可以反映這些因素的典型經(jīng)濟指標 建立數(shù)學模型，以 2022 年為基準，提出下一發(fā)展周期（如五年）我國能源消費總量按省份的分配或者分解的一種方案，注意分解方案要考慮實際執(zhí)行過程中的可操作性和合理性。 為了便于及時監(jiān)督和考核各省份落實能源消費總量控制目標的情況，實現(xiàn)對控制目標的階段性測量和考核，請?zhí)岢霰O(jiān)督和考核各省份能源消費總量控制目標完成情況的實施方案，尤其要重視提高方案實施的可操作性。 結合前述有關研究，假如你是某省份能源管理部門負責人，在全國能源消費總量目標分解的形勢下，根據(jù)第 4 問的考核方案，您覺得應采取那些措施來具體落實分解目標。 二、問題分析 問題一是分析不同產(chǎn)業(yè)結構的能源消耗特征并建立評價產(chǎn)業(yè)結構能源消耗特征的指標，然后依據(jù)各省份的產(chǎn)業(yè)結構對各省份能源消費特征進行分類。 對產(chǎn)業(yè)結構的分類采用三次產(chǎn)業(yè)分類法，不同的產(chǎn)業(yè)結構 與 其所消耗的能源種類與數(shù)量各有差別，所以其能源消耗各有特征。 評價產(chǎn)業(yè)結構能源消耗特征的指標，本身邊界就是不明顯的，而 模糊綜合評價法可以對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價指標，所以可 以采用模糊綜合評價法來建立評價指標。由以上分析可知，每一種產(chǎn)業(yè)結構各自對應一種能源消費特征，所以可以對各省份的主體產(chǎn)業(yè)進行分類從而達到對各省份能源消耗特征的分類。 對問題二的分析 問題二是分析能源消費總量與資源稟賦、能源消費結構、經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構的關系。由于影響能源消費總量的控制因素有很多，不能直接看出它與各因素之間的關系。所以需要一個評價模型來解釋他們之間的關系。 層次分析法是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。比較吻合本題，所以采用層 次分析法， 建立 能源消費總量的 層次結構模型 ，構造 判斷矩 陣并 計算權向量， 最后進行 一致性檢驗。 2 對問題三的分析 問題三 是通過反映不同省份產(chǎn)業(yè)結構、資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展等因素的典型指標建立數(shù)學模型來提出我國下一個周期 能源總量分配的一種方案。 目的是使 各地在合理均衡發(fā)展的基礎上，充分利用有限資源提升發(fā)展質(zhì)量， 這是一個資源分配優(yōu)化問題。 問題的關鍵在于各個省份的分配指標如何確定。由于不同省份產(chǎn)業(yè)結構、資源稟賦、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素不相同，選用可以反映這些因素的典型經(jīng)濟指標，運用變異系數(shù)法確定各個省份的權重，然后通過各省 分配權重做出我國能源消費總量按省份的分配的一種方案 。 對問題四的分析 問題四是提出監(jiān)督和考核各省份能源消費總量控制目標完成情況的實施方案，尤其要重視提高方案實施的可操作性。 在現(xiàn)實中，及時監(jiān)督各省份能源消費總量控制目標的完成情況是不容易的。由于對于一個省 較短時間內(nèi)能源消費總量的測量具有時間和空間上的困難，所以很難 及時統(tǒng)計各個省份的能源消費總量。 自然想到采用轉化思想，將不易直接統(tǒng)計的能源消費總量轉化為某一個易于測量統(tǒng)計的值，而且這個值必須與各省份能源消費量有比較明顯的關系。 然后對這個參數(shù)進行分析，得到 進度和考核各省份能源消費總量控制目標完成情況的實施方案。 三、模型假設 結合本題的實際，為了確保模型求解的準確性和合理性，排除一些因素的干擾，提出以下幾點假設： 假設 從中國統(tǒng)計局等 網(wǎng)站上得到的數(shù)據(jù)都是真實準確的 ； 假設問題二中我們構造的判斷矩陣是能夠反映本題的，是可靠地 ； 假設從 2022 年起的下一個周期，我國沒有重大的外因與內(nèi)因改變各省的能源消費構成 ； 假設我國在短時間內(nèi)不會有能源短缺問題，能源價格和品質(zhì)不會有太大變動 ； 假設我國的碳 排放測量技術做夠先進，數(shù)據(jù)測量足夠精確。居民生產(chǎn)生活 對碳排放的 響極小，可以忽略不計。 四、符號說明 為了便于問題的求解，我們給出以下符號說明： ijR 第 i 個產(chǎn)業(yè)的第 j 個因素在所有產(chǎn)業(yè)中同一因素所占比例 ijC 表 2 中第 j 行 i 列的各能源總量的數(shù)據(jù) R 模糊評判矩陣 W 各層次權值 3 max? 最大特征值 CR 檢驗系數(shù) RI 平均隨機一致性指標 iV 第 i 項指標的變異系數(shù) i? 第 i 項指標的標準差 ix 第 i 項指標的平均數(shù) iW 各項指標權重 五、模型的建立與求解 在我國，按三次產(chǎn)業(yè)分類法，產(chǎn)業(yè)可分為第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)。第一產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)為工業(yè)和 建筑業(yè)；第三產(chǎn)業(yè)是除第一、第二產(chǎn)業(yè)以外的其他各業(yè)。 根據(jù)這些產(chǎn)業(yè)的劃分，可以找到它們在 1990、 199 202 202 202 2022 這六年中分別對應的能源消費數(shù)據(jù) （見附錄 Ⅰ ） 。 以及三個產(chǎn)業(yè)對應的具體能源消耗（煤、汽油、柴油…）的數(shù)據(jù)（見附件 1） 第一產(chǎn)業(yè)包括了植業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)， 將附錄 Ⅰ 中的數(shù)據(jù)進行分析，用 Mathematica 得出能源消耗與年份的散點圖并添加趨勢線，即得到圖 1。 1995 2022 2022 2022年份450050005500600065007000能源消耗 圖 1 第一產(chǎn)業(yè)的總能量消耗 根據(jù)圖 1， 可以很 明顯的發(fā)現(xiàn)在 1995 2022? 年有一個下降段，這是因為在 1998 年我國長江發(fā)生了一次全流域性的特大洪水，損失極為嚴重， 就農(nóng) 田受災面積達 2229 萬公頃，屬于是自然災害，所以忽略這次災害受到的影響， 第一產(chǎn)業(yè)的 總能量消耗 變化還是不