一、背景介紹

2021年9月22日，中共中央國務(wù)院正式發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》（以下簡稱《意見》），明確了中國雙碳行動的頂層設(shè)計。

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，規(guī)劃了在2035年基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、在2050年實(shí)現(xiàn)中國式現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)。因此，實(shí)現(xiàn)2060年碳中和的目標(biāo)，必須破解發(fā)展與碳減排之間的矛盾。其中，推動經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展是矛盾的主要方面。

經(jīng)濟(jì)增長與能源消費(fèi)量以及能源消費(fèi)量與碳排放量之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，破解發(fā)展與減排的矛盾，只能尋求經(jīng)濟(jì)增長與碳排放量的負(fù)相關(guān)變化，必須從提高能源利用效率和提高非化石能源消費(fèi)比重兩個方面入手。

提高能源利用效率（即降低單位GDP能耗），可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長與能源消費(fèi)量增長的負(fù)相關(guān)變化。提高能源利用效率的主要途徑：一是開展管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和結(jié)構(gòu)節(jié)能等能效工程，降低單位產(chǎn)品與服務(wù)的能耗；二是開展以科技創(chuàng)新為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)升級工程，增加單位產(chǎn)品與服務(wù)的科技附加值。

提高非化石能源消費(fèi)比重（即降低單位能耗碳排放），可實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)量與碳排放量增長的負(fù)相關(guān)變化。提高非化石能源消費(fèi)比重的主要途徑有：一是開展新能源發(fā)電、火電脫碳與新型電網(wǎng)等能源脫碳工程，提升非化石能源發(fā)電占比；二是開展以電能替代化石能源為核心的能源消費(fèi)電氣化工程，提升電力消費(fèi)比重。

可見，破解發(fā)展與減排的矛盾，需要從提高能源利用效率和提高非化石能源消費(fèi)比重兩個方面，實(shí)施能效提升、產(chǎn)業(yè)（產(chǎn)品）升級、能源脫碳和能源消費(fèi)電氣化等四大重點(diǎn)工程。

本賽題需要建立并運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，分析、評價和預(yù)測能效提升、產(chǎn)業(yè)（產(chǎn)品）升級、能源脫碳和能源消費(fèi)電氣化等重點(diǎn)工程對碳排放的影響。

二、需要解決的問題

請你們結(jié)合數(shù)學(xué)建模的方法解決如下幾個問題：

問題一：區(qū)域碳排放量以及經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量的現(xiàn)狀分析

（1）建立指標(biāo)與指標(biāo)體系

要求1：指標(biāo)能夠描述某區(qū)域經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量和碳排放量的狀況；

要求2：指標(biāo)能夠描述各部門（能源供應(yīng)部門、工業(yè)消費(fèi)部門、建筑消費(fèi)部門、交通消費(fèi)部門、居民生活消費(fèi)、農(nóng)林消費(fèi)部門）的碳排放狀況；

要求3：指標(biāo)體系能夠描述各主要指標(biāo)之間的相互關(guān)系；

要求4、部分指標(biāo)的變化（同比或環(huán)比）可以成為碳排放量預(yù)測的基礎(chǔ)。

（2）分析區(qū)域碳排放量以及經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量的現(xiàn)狀

要求1：以2010年為基期，分析某區(qū)域十二五（2011-2015年）和十三五

（2016-2020年）期間的碳排放量狀況（如總量、變化趨勢等）；

要求2：分析對該區(qū)域碳排放量產(chǎn)生影響的各因素及其貢獻(xiàn)；

要求3：研判該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和需要面對的主要挑戰(zhàn)，為該區(qū)域雙碳（碳達(dá)峰與碳中和）路徑規(guī)劃中差異化的路徑選擇提供依據(jù)。

（3）區(qū)域碳排放量以及經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量各指標(biāo)及其關(guān)聯(lián)模型

要求1：分析相關(guān)指標(biāo)的變化（環(huán)比與同比）；

要求2：建立各項(xiàng)指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；

要求3：基于相關(guān)指標(biāo)的變化，結(jié)合雙碳政策與技術(shù)進(jìn)步等多重效應(yīng)，確定

碳排放預(yù)測模型參數(shù)（如能源利用效率提升和非化石能源消費(fèi)比重等）取值。

問題二：區(qū)域碳排放量以及經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量的預(yù)測模型

（1）基于人口和經(jīng)濟(jì)變化的能源消費(fèi)量預(yù)測模型

要求1：以2020年為基期，結(jié)合中國式現(xiàn)代化的兩個時間節(jié)點(diǎn)（2035和

2050），預(yù)測某區(qū)域十四五（2021-2025年）至二十一五（2056-2060年）期

間人口、經(jīng)濟(jì)（GDP）和能源消費(fèi)量變化。

要求2：能源消費(fèi)量與人口預(yù)測相關(guān)聯(lián)。

要求3：能源消費(fèi)量與經(jīng)濟(jì)（GDP）預(yù)測相關(guān)聯(lián)；

（2）區(qū)域碳排放量預(yù)測模型

要求1：碳排放量與人口、GDP和能源消費(fèi)量預(yù)測相關(guān)聯(lián)；

要求2：碳排放量與各能源消費(fèi)部門（工業(yè)消費(fèi)部門、建筑消費(fèi)部門、交通

消費(fèi)部門、居民生活消費(fèi)、農(nóng)林消費(fèi)部門）以及能源供應(yīng)部門的能源消費(fèi)量

相關(guān)聯(lián)（如反映能效提升對總能耗在上述能源消費(fèi)部門分布的影響）；

要求3：碳排放量與各能源消費(fèi)部門（同上）的能源消費(fèi)品種（一次能源中

化石能源消費(fèi)與非化石能源消費(fèi)以及二次能源（電或熱）消費(fèi)）以及能源供

應(yīng)部門的能源消費(fèi)品種（化石能源發(fā)電與非化石能源發(fā)電）相關(guān)聯(lián)（如反映

非化石能源消費(fèi)比重提升對各部門能源消費(fèi)品種或碳排放因子的影響）。

問題三：區(qū)域雙碳（碳達(dá)峰與碳中和）目標(biāo)與路徑規(guī)劃方法

（1）情景設(shè)計（不少于三種情景，如無人為干預(yù)的自然情景、按時碳達(dá)峰與碳

中和的基準(zhǔn)情景、率先碳達(dá)峰與碳中和的雄心情景等）。

要求1：與碳達(dá)峰和碳中和的時間節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；

要求2：與能效提升和非化石能源消費(fèi)比重提升相關(guān)聯(lián)。

（2）多情景下碳排放量核算方法

基本假設(shè)：

假設(shè)1、2035年的GDP比基期（2020年）翻一番；2060年比基期翻兩番；

假設(shè)2、2060年生態(tài)碳匯的碳消納量為基期碳排放量的10%；

假設(shè)3、2060年工程碳匯或碳交易的碳消納量為基期碳排放量10%。

要求1：區(qū)域碳排放與多情景假設(shè)相一致；

要求2：區(qū)域碳排放與各部門碳排放量的總和相一致；

要求3：碳排放量核算模型與問題二中預(yù)測模型相一致（即在多情景條件約

束下，區(qū)域與各部門能源消費(fèi)量、能源消費(fèi)品種及其碳排放量預(yù)測方法相一

致）。

（3）確定雙碳（碳達(dá)峰與碳中和）目標(biāo)與路徑

要求1：確定GDP、人口和能源消費(fèi)量的目標(biāo)值（2025年、2030年、2035年、

2050年和2060年）；

要求2：確定提高能源利用效率和提高非化石能源消費(fèi)比重的目標(biāo)值（2025

年、2030年、2035年、2050年和2060年）；

要求3：完成能效提升、產(chǎn)業(yè)（產(chǎn)品）升級、能源脫碳和能源消費(fèi)電氣化的

定性與定量分析。

解題思路可以參考后面文章

2023華為杯數(shù)學(xué)建模D題-域碳排放量以及經(jīng)濟(jì)、人口、能源消費(fèi)量的現(xiàn)狀分析（如何建立指標(biāo)和指標(biāo)體系1，碳排放影響因素詳細(xì)建模過程）_知新_ROL的博客-CSDN博客

2023華為杯數(shù)學(xué)建模D題第三問-碳排放路徑優(yōu)化（能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整的多目標(biāo)優(yōu)化模型構(gòu)建詳細(xì)過程+模型假設(shè)（可復(fù)制））_知新_ROL的博客-CSDN博客文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-731117.html

到了這里，關(guān)于2023年中國研究生數(shù)學(xué)建模競賽D題的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！