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1、城市溫室氣體排放系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)探究 摘要：中國(guó)作為世界溫室氣體排放增長(zhǎng)最快的國(guó)家之一，其排放量相對(duì)于其他國(guó)家而言，已經(jīng)達(dá)到了兩倍左右，城市是人們生產(chǎn)與生活的中心，是一個(gè)重要的場(chǎng)所，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，有著舉足輕重的作用，其中城市人口的能耗大約是農(nóng)村地區(qū)的3.5倍，大約有75%的溫室氣體均是城市所產(chǎn)生的。因此，在當(dāng)前城市進(jìn)程加快與全球變暖的條件下，對(duì)城市溫室氣體排放的研究也變得尤為重要。關(guān)鍵詞：城市；溫室氣體；排放；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中圖分類號(hào)：TB71+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的概述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是一種綜合仿真模
2、型，可用于能源部門之間供給和消費(fèi)關(guān)系的模擬，基于能源需求與能源供應(yīng)的詳細(xì)描述，通過(guò)外生情景假設(shè)驅(qū)動(dòng)，對(duì)人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與資源之間的動(dòng)態(tài)反饋問(wèn)題進(jìn)行有效地協(xié)調(diào)。目前該模型已被廣泛應(yīng)用于國(guó)家、城市以及行業(yè)等多尺度下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)、溫室氣體排放和管理、供需調(diào)控等綜合研究中。7系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模擬是研究復(fù)雜能源供需系統(tǒng)關(guān)系以及溫室氣體排放問(wèn)題的一種有效手段，可合理且科學(xué)的進(jìn)行預(yù)測(cè)，為能源的供給、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及減少溫室氣體排放提供了相應(yīng)的參考依據(jù)，對(duì)于城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有很重要的意義。由于能源消費(fèi)和溫室氣體排放系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
3、研究基于行業(yè)與城市的雙重考慮下，其研究還不是很全面和系統(tǒng)，對(duì)城市能源消費(fèi)和排放只有經(jīng)過(guò)多行業(yè)的完整解析才可完成該研究任務(wù)。文章就以某城市為例，就城市溫室氣體排放系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，對(duì)城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)揮因素與溫室氣體排放之間的關(guān)系進(jìn)行梳理和動(dòng)態(tài)模擬，并預(yù)測(cè)該城市未來(lái)溫室氣體排放量的趨勢(shì)，以此對(duì)該城市發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)以及低碳城市的建設(shè)實(shí)施經(jīng)情景分析與評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的減排依據(jù)以及政策措施。2.模型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析將該城市溫室氣體排放系統(tǒng)劃分為六個(gè)子系統(tǒng)，即能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)、碳匯、溫室氣體排放、能源供給、人口，這
4、六個(gè)系統(tǒng)之間互相聯(lián)系和影響，構(gòu)建成為因果反饋關(guān)系，其各子系統(tǒng)之間影響關(guān)系主要下圖所示。圖一溫室氣體排放各子系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)關(guān)系圖7從該圖我們可以看出能源供應(yīng)子系統(tǒng)與能源需求子系統(tǒng)是模型的兩大主體，其中CO2的排放量主要取決于能源的數(shù)量以及使用能源的類型。各個(gè)經(jīng)濟(jì)部門中，其使用的一次能源主要為煤炭、天然氣與石油等，電作為二次能源，其主要來(lái)源于核電站、燃煤熱電站以及水電站等，不同類型電站在生產(chǎn)相同電能的時(shí)候，其所排放的溫室氣體數(shù)量也會(huì)有所不同，因此，該模型將電能供應(yīng)也納入到了研究的范圍內(nèi)。由于能源需求主要來(lái)自于第一產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)
5、、工業(yè)、家庭生活以及建筑業(yè)等，因此該模型重點(diǎn)預(yù)測(cè)人口規(guī)模與經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展情況。3.模型因果關(guān)系的分析在該城市溫室氣體排放系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的范圍內(nèi)，著重是對(duì)能源系統(tǒng)產(chǎn)生影響的相關(guān)因素進(jìn)行分析，其主要包括能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各子系統(tǒng)，比如生活能源消費(fèi)、工業(yè)能源消費(fèi)、三產(chǎn)能源消費(fèi)、一產(chǎn)能源消費(fèi)以及建筑業(yè)能源消費(fèi)，同時(shí)還分析各子系統(tǒng)內(nèi)部以及互相影響的要素與聯(lián)系，把溫室氣體排放系統(tǒng)各子系統(tǒng)中的關(guān)鍵要求均包含在該模型邊界內(nèi)，互相發(fā)生作用成為復(fù)雜關(guān)系網(wǎng)；接著利用發(fā)聵組成為閉合回路，經(jīng)過(guò)正負(fù)反饋關(guān)系將不同信息和動(dòng)作間互相影響的結(jié)果反映出來(lái)
6、。此外，在該模型構(gòu)建中還融入了經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)的柯布一道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)、資本存量永續(xù)盤存法以及奧肯定律悖論，在一定程度上增強(qiáng)了該模型解決問(wèn)題的可信度以及精確性。4.明確模型參數(shù)以及方程7該模型模擬的時(shí)間段為2011—2020，其模擬時(shí)間的步長(zhǎng)是1年。該模型中參數(shù)類型主要包含了表函數(shù)、初始值、常數(shù)值、輔助變量值、速率值五種，不同類型的方程與參數(shù)可采用以下幾種方式來(lái)明確：第一，經(jīng)驗(yàn)公式法，通過(guò)以往對(duì)GDP和生產(chǎn)要素間關(guān)系的研究經(jīng)驗(yàn)，在本研究中主要采用了奧肯定律悖論、道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)以及資本永續(xù)盤存法三個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)；第二，回歸分析法
7、，對(duì)于存在比較大相關(guān)性變量之間的方程，可利用SPSS軟件，采取數(shù)學(xué)的最小二乘法統(tǒng)計(jì)法來(lái)實(shí)施二元或者多元性回歸分析，找出歷史數(shù)據(jù)之間互相的規(guī)律，同時(shí)實(shí)施顯著性檢驗(yàn)與擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，實(shí)施回歸分析明確回歸方程。第三，多年算術(shù)平均值，在模型中若遇到不可采取回歸分析法來(lái)擬合的參數(shù)，應(yīng)采用長(zhǎng)時(shí)間數(shù)列歷史數(shù)據(jù)的算術(shù)或者幾何平均值來(lái)執(zhí)行，防止使用數(shù)學(xué)方程式牽強(qiáng)擬合而產(chǎn)生一些不合理的數(shù)據(jù)偏差；第四，表函數(shù)法，在模型中，有些變量間不是一種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，不可代數(shù)組合來(lái)得到，表函數(shù)作為構(gòu)建該模型的一個(gè)重要工具，具有操作方便與便于運(yùn)用等優(yōu)點(diǎn)，能夠
8、處理一些不能通過(guò)回歸分析法來(lái)明確的參數(shù)，可精確描述參數(shù)的變化。5.該城市溫室氣體排放情景預(yù)測(cè)城市溫室氣體的排放與碳匯能力、能源需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源結(jié)構(gòu)等有關(guān)，因此，在本研究中考慮到因投資率的不同所帶來(lái)的三種發(fā)展情景，在此基礎(chǔ)上設(shè)置了相應(yīng)的低碳情景與節(jié)能情景。5.1節(jié)能情景7在設(shè)置節(jié)能情景時(shí)，主要考慮了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與降低單
