系統(tǒng)工程-第八章

1、第八章 系統(tǒng)工程應(yīng)用,系統(tǒng)工程應(yīng)用 -題目：青海省能源礦產(chǎn)資源安全系統(tǒng)分析,1 研究意義和研究現(xiàn)狀2 青海省國民經(jīng)濟與能源礦產(chǎn)開發(fā)背景分析3 青海省能源礦產(chǎn)需求預(yù)測4 青海省能源礦產(chǎn)安全預(yù)警模型研究5 青海省能源礦產(chǎn)系統(tǒng)動力學(xué)模型研究6 結(jié)論與展望,1.研究意義和研究現(xiàn)狀1.1 研究意義 (1)能源礦產(chǎn)安全的含義: ① 能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。 ② 能源使用的安全性。

2、 (2)我國的能源安全問題 ① 人均能源資源不足。 ② 優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)不足,煤炭比重過高。 ③ 能源效率低。 ④ 以煤為主的能源結(jié)構(gòu)造成了嚴重的能源環(huán)境問題。 (3)針對省域能源礦產(chǎn)安全的理論與方法研究方法相對滯后。 (4) 西部開發(fā)為青海省提供了良好發(fā)展機遇, 因此研究青海 省能源礦產(chǎn)安全問題,具有重要的

3、理論意義和現(xiàn)實意義。,,1.2 能源礦產(chǎn)安全研究現(xiàn)狀 能源礦產(chǎn)安全的研究范圍廣泛，本文重點關(guān)注能源礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的安全分析方面。下面從能源系統(tǒng)分析、能源需求預(yù)測、礦產(chǎn)保障程度分析方法、能源礦產(chǎn)對環(huán)境的影響、礦產(chǎn)資源安全評價等幾個方面進行闡述。,1.2.1 能源系統(tǒng)分析,能源系統(tǒng)就是由煤炭、石油、天然氣、水力、核能、生物質(zhì)能等構(gòu)成的一次能源，從資源開發(fā)、運輸、加工、轉(zhuǎn)換、分配直到最終使用的各個環(huán)節(jié)所組成的系統(tǒng)。

4、能源安全研究的對象就是能源系統(tǒng)。 能源系統(tǒng)一般都用能源網(wǎng)絡(luò)圖表示，如圖1.2所示。根據(jù)研究需要，可以綜合成: (1) 經(jīng)濟-能源-環(huán)境系統(tǒng) (2) 世界能源系統(tǒng) (3) 國家能源系統(tǒng) (4) 省市能源系統(tǒng) (5) 農(nóng)村能源系統(tǒng) (6) 企業(yè)能源系統(tǒng),,圖1.2 能源系統(tǒng),(1) 能源模型,針對不同的能源系統(tǒng)，國內(nèi)外權(quán)威機構(gòu)和學(xué)者建立了許多

5、能源模型，典型的有： 世界能源模型（WEM）。由IEA于1993年研究開發(fā).主要功能：①世界能源供需趨勢分析；② 能源使用的環(huán)境影響評價；③分析能源政策和能源技術(shù)的對能源供需和CO2排放的影響效果。 IASA全球能源系統(tǒng)模型。由國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所研究提出。①研究長期世界能源系統(tǒng)的戰(zhàn)略；②評價替代能源的戰(zhàn)略；③國家長期能源政策評價模型；④未來的能源系統(tǒng)和戰(zhàn)略對社會、經(jīng)濟、環(huán)境和影響。,EEC中長期能

6、源系統(tǒng)模型。由歐洲共同體提出。,該模型包括：①多個國家的宏觀經(jīng)濟聯(lián)接模型； ②國家投入-產(chǎn)出模型； ③國家能源需求模型； ④多國家能源流優(yōu)化模型； ⑤能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 中國能源系統(tǒng)模型。國家能源研究所等提出。該模型由能源供應(yīng)系統(tǒng)模型與能源需求預(yù)測模型組成。（2）能源系統(tǒng)目前熱點研究領(lǐng)域 ① 能源開發(fā)利用中的生態(tài)環(huán)境問題。 ② 能源生產(chǎn)、投資與國民經(jīng)濟增長、宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu) 的關(guān)系研究。 ③ 能源礦產(chǎn)資源的產(chǎn)權(quán)研

7、究。 ④ 新能源開發(fā)利用研究。,1.2.2 能源需求預(yù)測方法 (1)回歸分析法。在過去能源消費增長的基礎(chǔ)上進行趨勢外推. ⑵ 彈性系數(shù)法。 模型為： 式中：E為能源需求量；G為國民生產(chǎn)總值、國內(nèi)生產(chǎn)總值、社會總產(chǎn)值或工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值等；K和e為宏觀經(jīng)濟常數(shù)，e即彈性系數(shù)。,,⑶ 單位產(chǎn)值（產(chǎn)量）能耗預(yù)測法。,即根據(jù)單位產(chǎn)值（產(chǎn)量）能源消耗資料，并考慮到經(jīng)濟增長、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整

8、和節(jié)能等各種因素進行預(yù)測的方法。 ⑷ 部門分析法。部門分析模型一般將經(jīng)濟部門按研究問題的目的、經(jīng)濟活動的管理程序和數(shù)據(jù)可獲性分類，分析不同部門的活動水平及能源消費水平的歷史狀況，研究未來活動水平變化及能源消費水平變化及影響因素，預(yù)測能源需求狀況。 通常，在進行國家或省市用能需求時可劃分第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民用能部門。,⑸ 投入產(chǎn)出法。利用投入產(chǎn)出表，在給定計劃期各部門的最終產(chǎn)品時，可以預(yù)測出計劃期對能源部

9、門的需求量。應(yīng)用此方法時，必須具備投入產(chǎn)出表。 ⑹ 組合預(yù)測法。組合預(yù)測就是首先采用多個方法對能源需求進行預(yù)測，然后對預(yù)測結(jié)果進行加權(quán)組合，得到一個組合后的綜合預(yù)測結(jié)果。確定最優(yōu)加權(quán)的方法通常有最小二乘法、層次分析法等。 ⑺ 其他方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、混沌理論、灰色CM（1，1）模型、時間序列等方法。,1.2.3 能源礦產(chǎn)保證程度分析方法,保證程度分析是根據(jù)目前的保有可采儲量，來分析未來一定時期內(nèi)礦產(chǎn)資源對

10、國民經(jīng)濟建設(shè)的保證程度。分析方法有總量分析法和生產(chǎn)統(tǒng)計法兩類。 (1)總量分析法 是將總的礦產(chǎn)資源除以總的需求量, 求出需求量占資源量的百分比，以 確定礦產(chǎn)資源的保證程度。 ① 靜態(tài)分析法 C = A/ Bt ②半動態(tài)分析法,,③ 動態(tài)分析法：,(2)生產(chǎn)統(tǒng)計法。分為： ① 生產(chǎn)能力分

11、析法 ② 生產(chǎn)開采量分析法 ③ 生產(chǎn)資源消耗量分析法1.2.4 能源礦產(chǎn)生產(chǎn)和使用對環(huán)境的影響 能源礦產(chǎn)在開采、加工、運輸和使用的過程中，均會對環(huán)境造成嚴重影響。,,能源礦產(chǎn)的燃燒是引起環(huán)境影響的主要環(huán)節(jié)。人類80%的溫室氣體排放來自能源消費，特別是化石燃料的燃燒。在二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化二氮N2O這三種溫室氣體中，CO2的影響最為嚴重。 美國環(huán)保局的研究

12、表明，20世紀(jì)80年代CO2對溫室效應(yīng)的貢獻是49%，2000年到2100年CO2對溫室效應(yīng)的貢獻將達到71%。美國橡樹嶺國家實驗室信息分析中心研究表明，全球1860-1990年的CO2累積排放量是1769億噸。,王曉明、解新安等人從當(dāng)前環(huán)境保護對CO2排放量的要求出發(fā)，對世界能源消耗所產(chǎn)生的CO2排放量的增長規(guī)律進行分析，在對我國的CO2排放與能源消費總量和消費結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行了分析研究基礎(chǔ)上，得出了我國CO2排放量與能源消費總量間

13、的回歸模型和我國CO2排放量與煤炭、石油消費的回歸模型。 陳新燕,張雷等從資源、生態(tài)、環(huán)境三個方面對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用進行了環(huán)境經(jīng)濟評價，并給出了評價指標(biāo)。,1.2.5 礦產(chǎn)資源安全評價 張雷，張大超等在立足國內(nèi)，同時積極參與國際市場競爭的我國資源戰(zhàn)略框架下，綜合考慮資源、政治、經(jīng)濟等方面，分析影響我國礦產(chǎn)資源安全的國內(nèi)、國際因素，構(gòu)建了礦產(chǎn)資源安全評價指標(biāo)體系，從資源存量、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、

14、資源利用、國際政治、軍事因素、運輸因素、國際市場、企業(yè)競爭力、資源來源等方面對礦產(chǎn)資源安全進行評價。,1.3 主要研究工作 將圍繞青海省能源礦產(chǎn)安全分析研究目標(biāo)，主要進行以下研究內(nèi)容： ⑴ 青海省國民經(jīng)濟與能源礦產(chǎn)資源開發(fā)背景分析 ⑵ 青海省能源礦產(chǎn)需求預(yù)測研究 ⑶ 能源礦產(chǎn)安全預(yù)警模型研究。 研究能源礦產(chǎn)資源安全預(yù)警方法、指標(biāo)體系和預(yù)警模型，并對青海省能源礦產(chǎn)安全作相應(yīng)的分析和預(yù)警。

15、⑷ 建立青海省能源系統(tǒng)動力學(xué)模型。 研究在不同的經(jīng)濟發(fā)展速度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、儲量及其他條件發(fā)生變化的情況下能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)（需求、供應(yīng)、資源保障、污染等方面）的演化規(guī)律，為能源礦產(chǎn)開發(fā)提供科學(xué)決策參考依據(jù)。,返回,2 青海省國民經(jīng)濟與能源礦產(chǎn)開發(fā)背景分析,2.1 經(jīng)濟發(fā)展概況 近年來,青海省經(jīng)濟高速發(fā)展.1995—2000年間 ,青海省國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長速度為9.51% ,2000-2003年年均增長速度高達12

16、.17%. 2003年國內(nèi)生產(chǎn)總值390.21 億元. 為適應(yīng)青海省能源礦產(chǎn)資源發(fā)展規(guī)劃的需要，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和青海省發(fā)展規(guī)劃,對青海省國民經(jīng)濟和各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、人口增長趨勢進行了預(yù)測,結(jié)果見圖2.1~圖2.5.,,圖 2.1 青海省國內(nèi)生產(chǎn)總值發(fā)展趨勢,,,圖2.2 青海省第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,,,圖2.3 青海省第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,,,圖2.4 青海省第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,,,圖2.5 青海省人口增長趨勢,,2.2 青海省能源

17、礦產(chǎn)儲量分布及開采利用現(xiàn)狀,(1) 儲量及分布 青海省主要能源礦產(chǎn)為煤、石油、天然氣.截止2002年,已探明礦床98個，其中大型礦床6個，中型礦床9個，小型礦床83個。具體情況見表2.1表2.1 青海省能源礦產(chǎn)及其產(chǎn)地數(shù)統(tǒng)計,(2) 開發(fā)及利用情況 2003年全省能源生產(chǎn)總量中，煤炭占22.40％，石油占31.75％，天然氣占18.90％，合計占全省能源生產(chǎn)總量（990.14萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）的

18、73.05％；同年，全省能源消費總量中，煤炭占28.72％，石油占13.47％天然氣占15.07％，合計占全省能源消費總量（1122.7萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）的57.26％。 2003年, 各能源礦產(chǎn)的生產(chǎn)能力分別達到: 煤炭: 310.57萬噸 , 存在供應(yīng)缺口200多萬噸. 石油: 220.02萬噸 天然氣: 15.41億立方米,(3)存在的問題: ① 礦床勘查程度普遍

19、較低，地區(qū)之間開發(fā)不均衡。 ② 開發(fā)規(guī)模小。 ③ 資源利用回收水平低，資源浪費嚴重。 ④ 礦山管理粗放，效益低下。 ⑤ 環(huán)境污染破壞較為嚴重。 ⑥ 礦業(yè)加工業(yè)嚴重滯后，加工原油和洗選精煤的 能力都很有限。,返回,3 青海省能源礦產(chǎn)需求預(yù)測,能源礦產(chǎn)需求預(yù)測既是能源礦產(chǎn)安全分析的基礎(chǔ)，也是能源礦產(chǎn)安全分析的重要內(nèi)容。 3.1 預(yù)測方法 根據(jù)青海省經(jīng)濟發(fā)展的具體情況

20、，主要采用灰色GM(1,1)模型和部門分析法相結(jié)合的預(yù)測方法。具體過程為:用能部門按產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活用能進行劃分，即將需用能源部門分為第一、二、三產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用能等四個部門。具體用能部門的能源需求強度的預(yù)測，則根據(jù)歷史數(shù)據(jù)采用灰色系統(tǒng)理論和回歸分析進行預(yù)測。,3.1 第一產(chǎn)業(yè)能源礦產(chǎn)需求強度預(yù)測,第一產(chǎn)業(yè)所消耗能源礦產(chǎn)主要為煤炭。油料消耗主要為油品，而不是直接消耗原油，為了避免重復(fù)計算，原油需求的預(yù)測將在第二產(chǎn)業(yè)中進行。此外，從

21、統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，在第一產(chǎn)業(yè)中天然氣的消耗量為零，因此，在第一產(chǎn)業(yè)中天然氣的消耗暫不考慮。采用灰色GM（1，1）模型建立第一產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值煤炭需求預(yù)測模型。 根據(jù)1995－2003年青海省第一產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值所消耗的煤炭統(tǒng)計數(shù)據(jù), 建立第一產(chǎn)業(yè)煤炭需求強度預(yù)測模型如下:,利用該模型給出2005、2010、2015和2020年第一產(chǎn)業(yè)煤炭的消耗強度分別為：0.0921，0.0878，0.0837，0.0798 (萬噸/億元)。,3.2

22、 第二產(chǎn)業(yè)能源礦產(chǎn)需求強度預(yù)測,(1) 單位產(chǎn)值煤炭需求預(yù)測 根據(jù)1995-2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù),建立第二產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值煤炭需求灰色預(yù)測模型: 2005、2010、2015和2020年第二產(chǎn)業(yè)煤炭的消耗強度分別為：1.8951，1.0690，0.6031，0.3402 (萬噸/億元) 。 (2)單位產(chǎn)值原油需求量預(yù)測 2005、2010、201

23、5和2020年第二產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值石油需求量分別為：0.5274，0.3659，0.2539，0.1762 (萬噸/億元)。,,,(3) 單位產(chǎn)值天然氣需求量預(yù)測,在研究過程中曾采用灰色預(yù)測模型來進行預(yù)測，但由于其預(yù)測值增長趨勢較快，與青海開發(fā)利用的實際情況有較大的出入，相對誤差較大，預(yù)測效果不理想。經(jīng)過比較后,采用回歸分析法建立預(yù)測模型: 2005、2010、2015和2020年的單位產(chǎn)值天然氣需求量分別為0.07

24、65、0.1061、0.1345和0.1622 (億立方米/億元)。,,,,3.3 第三產(chǎn)業(yè)能源礦產(chǎn)需求強度預(yù)測 根據(jù)1995-2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù),建立第三產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值煤炭需求灰色預(yù)測模型: 2005、2010、2015和2020年第三產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值煤炭需求量分別為：0.2739，0.2186，0.1745，0.1392 (萬噸/億元)。,3.4 城鄉(xiāng)居民生活

25、對能源礦產(chǎn)需求強度的預(yù)測,根據(jù)1995-2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù),建立城鄉(xiāng)居民煤炭需求灰色預(yù)測模型. (1) 城鎮(zhèn)人均煤炭需求強度預(yù)測 2005、2010、2015和2020年城鎮(zhèn)人均煤炭需求量分別為：0.1900噸/人，0.1592噸/人，0.1333噸/人，0.1117噸/人。 (2) 鄉(xiāng)村人均煤炭需求強度預(yù)測 2005、2010、2015和2020年鄉(xiāng)

26、村人均煤炭需求量分別為：0.2031噸/人，0.1819噸/人，0.1629噸/人，0.1458噸/人。,,,3.5 2005年青海省能源礦產(chǎn)總需求預(yù)測,根據(jù)青海省“十五”經(jīng)濟發(fā)展的目標(biāo)要求，到2005年青海省第一產(chǎn)業(yè)GDP將達到46.88億元，第二產(chǎn)業(yè)GDP將達到196.46億元，第三產(chǎn)業(yè)GDP將達到182.97億元。根據(jù)預(yù)測，2005年青海省城鎮(zhèn)人口將達到192.20萬人，鄉(xiāng)村人口達到358.80萬人。

27、 根據(jù)上述基本參數(shù)和已預(yù)測的不同產(chǎn)業(yè)部門、不同居民對不同能源礦產(chǎn)的單位消耗量預(yù)測量，可預(yù)測出2005年能源礦產(chǎn)總的需求量如表3.1。 表3.1 2005年各種能源礦產(chǎn)需求量預(yù)測,3.6 青海省中長期能源礦產(chǎn)需求預(yù)測,(1) 青海省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)預(yù)測 根據(jù)相關(guān)研究成果,青海省產(chǎn)業(yè)結(jié)果預(yù)測見表3.2.表3.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重預(yù)測,(2) 青海省人口發(fā)展變化情況預(yù)測,青海省人口從20世紀(jì)90年代之

28、后變化趨于平穩(wěn)，人口增長率基本上穩(wěn)定在12-13‰之間。因此，2005-2020全省人口自然增長率按年均12.5‰計算， 因此人口預(yù)測如下: 2010年: 585萬人; 2015年: 622萬人; 2020年: 662萬人 青海省城鎮(zhèn)化人口比例預(yù)測: 建立灰色預(yù)測模型:預(yù)測結(jié)果: 2005年: 34.88%, 2010年:35.25% 2015年: 35.62%, 2

29、020年: 36%,,(3) 青海省中長期能源礦產(chǎn)需求預(yù)測,青海省經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的總體目標(biāo)是保持全省經(jīng)濟年均增長10％。為了滿足青海省經(jīng)濟發(fā)展的需要，并根據(jù)已預(yù)測的不同能源礦產(chǎn)單位需求量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化情況和人口發(fā)展變動情況，按照部門分析法對青海省2010、2015和2020能源產(chǎn)需求量進行預(yù)測，其結(jié)果見表3.3。表3.3 2010、2015、2020年各種能源礦產(chǎn)需求量預(yù)測,返回,4 青海省能源礦產(chǎn)安全預(yù)警模型研究,4.1 安

30、全預(yù)警基本概念 能源礦產(chǎn)安全定義為能源礦產(chǎn)資源供應(yīng)的穩(wěn)定性和能源礦產(chǎn)資源使用的安全性。能源礦產(chǎn)安全預(yù)警就是對能源礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用過程中相關(guān)問題的預(yù)測與評價,并根據(jù)預(yù)測結(jié)果發(fā)出不同程度的警報,為國民經(jīng)濟發(fā)展和資源開發(fā)決策提供參考依據(jù). 預(yù)警模型的建立過程包括確定警源、明確警情、分析警兆指標(biāo)、預(yù)報警度。 警源是產(chǎn)生能源礦產(chǎn)資源供應(yīng)和使用問題的原因。可分為

31、: ⑴ 自然條件警源。 ⑵ 區(qū)域能源礦產(chǎn)生產(chǎn)、分配與使用警源。 ⑶ 能源市場警源。 警兆指標(biāo)是描述警源警情的指標(biāo)，警度是指警情的程度。青海省能源礦產(chǎn)資源預(yù)警警度分為無警、輕警、中警、重警4級。這4種警度分別與警兆指標(biāo)的數(shù)量變化區(qū)間相對應(yīng)，相應(yīng)地警兆指標(biāo)有無警警限、輕警警限、中警警限、重警警限。,4.2 預(yù)警指標(biāo)體系,預(yù)警指標(biāo)的選取，應(yīng)遵照既能反映能源礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)、使用及發(fā)展?fàn)顟B(tài)的主要情況,同時又便于獲取統(tǒng)計

32、數(shù)據(jù)進行分析的原則. 在對青海省能源礦產(chǎn)資源的勘探、儲量、生產(chǎn)、能源消費消費、能源市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行分析的基礎(chǔ)上，建立青海省能源礦產(chǎn)資源安全評價及預(yù)警指標(biāo)體系，如圖4.1所示。 圖4.1 青海省能源礦產(chǎn)資源安全評價與預(yù)警指標(biāo),資源安全程度,

33、下面對各指標(biāo)的含意及取值方法作進一步說明。⑴ 礦產(chǎn)資源儲耗比 這是從本省角度考慮資源的使用安全問題。⑵ 礦產(chǎn)資源儲采比 這是從資源的生產(chǎn)角度考慮資源的安全問題。⑶ 資源綜合回收率 資源綜合回收率的提高可以提高資源的保證程度。如果資源綜合回收率低于某個指標(biāo)，就可以認為資源的開采存在資源浪費問題。,,,,⑷ 資源

34、生產(chǎn)能力指數(shù),⑸ 礦山開采條件及建設(shè)投資 礦山開采條件主要考慮資源的開采難易性、運輸條件和其他基礎(chǔ)設(shè)施條件、礦山開采礦山建設(shè)投資增長率等.可根據(jù)上述條件的情況以一定的量化指標(biāo)（0～1之間的數(shù)）表示礦山開采條件的優(yōu)劣程度.⑹ 資源外部可獲得性 在這里主要考慮從鄰省獲得資源的難易及價格合理程度，同時也要考慮該資源從外部引進的迫切性。可根據(jù)鄰省資源保障程度、供應(yīng)情況和價格以及引進迫切性以一定的量化

35、指標(biāo)（0～1之間的數(shù)）表示資源外部可獲得性。,,4.3 警度預(yù)報,警度預(yù)報，就是在通過預(yù)警指標(biāo)獲得警情分析結(jié)果后，參照確定的警情評價標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)警區(qū)間，將其轉(zhuǎn)化為警度，并轉(zhuǎn)換為一個綜合預(yù)警指數(shù)，根據(jù)不同指數(shù)發(fā)出警報。 在對青海省能源礦產(chǎn)資源歷史數(shù)據(jù)分析和未來發(fā)展?fàn)顩r預(yù)測的基礎(chǔ)上,將青海省能源礦產(chǎn)資源警情劃分為無警、輕警、中警和重警4級，表示能源礦產(chǎn)資源的安全狀況。確定預(yù)警指標(biāo)的警限標(biāo)準(zhǔn),見表4.1.表4.1 預(yù)警指標(biāo)的警度區(qū)間,下面說

36、明各警兆指標(biāo)的警度區(qū)間的確定原理。⑴礦產(chǎn)資源儲耗比預(yù)警區(qū)間 考慮到青海省能源礦產(chǎn)資源的勘探程度和資源潛力，以礦產(chǎn)資源儲耗比大于30年為無警狀態(tài)，并以10年為間距（遞減），劃分無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。⑵ 礦產(chǎn)資源儲采比預(yù)警區(qū)間 考慮同上，以礦產(chǎn)資源儲采比大于30年為無警狀態(tài)，并以10年為間距（遞減），劃分無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。⑶ 資源綜合回收率

37、預(yù)警區(qū)間 以我國目前平均水平為無警狀態(tài)，并分別以5個百分點為間距（遞減），劃分煤炭、石油、天然氣的無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。,⑷ 資源生產(chǎn)能力指數(shù)預(yù)警區(qū)間 生產(chǎn)能力100%滿足需求為無警狀態(tài)，并以20%為間距（遞減），劃分無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。⑸ 礦山開采條件及建設(shè)投資預(yù)警區(qū)間 根據(jù)資源賦存、開采環(huán)境、運輸?shù)然窘ㄔO(shè)情況和礦山建設(shè)投資增長率等情況的評價程度，分別以0.

38、9、0.8.、07作為無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。⑹ 資源外部可獲得性預(yù)警區(qū)間 根據(jù)對資源外部可獲得性的評價程度，分別以0.9、0.8.、07作為無警、輕警、中警和重警的預(yù)警界限。,4.4 基于突變理論的預(yù)警模型,(1) 應(yīng)用突變理論進行系統(tǒng)評價 由各預(yù)警指標(biāo)預(yù)示的警情來判斷整個能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)的警情實際上是一個多目標(biāo)評價決策分析問題。由于警情指標(biāo)存在著復(fù)雜關(guān)系，因此應(yīng)用突變理論的多準(zhǔn)則

39、評價方法建立預(yù)警模型. 應(yīng)用突變理論進行系統(tǒng)評價首先將評價目標(biāo)進行多層次矛盾分解，再用突變理論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的突變模糊隸屬函數(shù)，由歸一公式進行量化計算，最后歸一為一個參數(shù)，即求出總的隸屬函數(shù)，進行綜合評價。應(yīng)用突變理論進行系統(tǒng)評價時，無需確定各因素的權(quán)重，但應(yīng)充分考慮各因素之間的主次關(guān)系。 主要應(yīng)用以下突變模型:① 尖點突變 系統(tǒng)模型為: 歸一公式為:,,,②

40、 燕尾突變系統(tǒng)模型為: 歸一公式為: ③ 蝴蝶突變 系統(tǒng)模型為: 歸一公式為:,,,,,(2)預(yù)警指標(biāo)規(guī)格化 為了使各評價指標(biāo)具有可比性，需要對不同量綱和取值范圍的指標(biāo)進行規(guī)格化，將其變換為0～１之間的初始隸屬值。 前面建立的青海省能源礦產(chǎn)資源預(yù)警模型的評價指標(biāo)中，指標(biāo)的性質(zhì)都為越大越好型。因此采用以下公式將各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到0～１范圍內(nèi)的越大越好型無量綱

41、可比較數(shù)據(jù)：式中， 為指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)， 和 分別為該指標(biāo)可能的最大值和最小值， 為規(guī)格化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)。 根據(jù)預(yù)測警指標(biāo)的規(guī)格化公式，由預(yù)警指標(biāo)的預(yù)警界限可計算出與各警兆指標(biāo)規(guī)格化數(shù)據(jù)相對應(yīng)的預(yù)警界限，見表4.2.,,,,,,表4..2 預(yù)警指標(biāo)和預(yù)警界限,,(3)通過預(yù)警指標(biāo)歸一化求出總的隸屬函數(shù) 應(yīng)用突變理論

42、系統(tǒng)評價方法的歸一化計算方法計算煤炭系統(tǒng)的警限,由此得到無警和輕警的界限為0.96。由上述計算方法可得輕警和中警以及中警和重警的界限分別為0.92和0.88.采用同樣的方法計算石油和天然氣系統(tǒng)的預(yù)警界限，在要求的計算精度范圍內(nèi)其結(jié)果和煤炭系統(tǒng)相同。因此將總系統(tǒng)的預(yù)警界限也列在表4.2的最后一行中.,,4.5 青海省能源礦產(chǎn)資源安全分析與預(yù)警 (1)青海省能源礦產(chǎn)生產(chǎn)能力預(yù)測 根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到煤炭生

43、產(chǎn)能力預(yù)測模型,如圖4.2所示.,4.2 青海省煤炭生產(chǎn)能力預(yù)測,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立原油生產(chǎn)能力預(yù)測模型:,預(yù)測結(jié)果如圖4.3所示. 圖4.3 青海省原油生產(chǎn)能力預(yù)測,,,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立天然氣生產(chǎn)能力預(yù)測模型:,預(yù)測結(jié)果如圖4.4所示.圖4.4 青海省天然氣生產(chǎn)能力預(yù)測,,由圖4.3和表4.4可看出，根據(jù)預(yù)測公式計算的石油、天然氣的生產(chǎn)能力遠大于本省需求，且呈明顯的不斷上升趨勢，這是不合

44、理的。考慮到目前探明的可采儲量以及可能增加的儲量和礦產(chǎn)資源開采規(guī)律，設(shè)想2005年以后原油及天然氣生產(chǎn)能力應(yīng)維持穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)。(2)青海省礦產(chǎn)資源保證程度分析 資源保證程度分析是指資源量滿足消費需求的程度分析。采用半動態(tài)分析法，公式為： 上式中， C 為資源保證程度；t 為研究分析期的年限；B 為礦產(chǎn)資源的需求量；A為礦產(chǎn)資源的探明（保有）儲量；k 為采礦回采率或回收率；r 為礦

45、產(chǎn)資源需求的年均增長率。青海省煤炭資源保證程度預(yù)測 : 根據(jù)已探明煤炭的儲量可計算出青海省2006-2010、2006-2015和2006-2020年煤炭需求的保證程度分別為3160.2％、1599.9%、1086.9%。,,青海省原油資源保證程度分析: 根據(jù)原油的可采儲量可計算出青海省2006-2010、2006-2015和2006-2020年原油需求的保證程度分別為328.8％、151.6%、95

46、.3%。青海省天然氣資源保證程度分析: 根據(jù)天然氣的可采儲量可計算出青海省2006-2010、2006-2015和2006-2020年天然氣需求的保證程度分別為245.3％、78.67%、34.17%。(3)青海省能源礦產(chǎn)供需平衡分析 根據(jù)前面進行的需求預(yù)測和可供性分析,將青海省2005-2020年能源礦產(chǎn)供需平衡匯總?cè)绫?.3所示。,表4.3 青海省能源礦產(chǎn)供需平衡表,,

47、,,(4)青海省能源礦產(chǎn)預(yù)警分析 在上述各項工作基礎(chǔ)上,對青海省煤炭、石油\、天然氣礦產(chǎn)資源進行預(yù)警分析,各預(yù)警指標(biāo)取值及其相應(yīng)警度。 然后首先根據(jù)前述方法將各項預(yù)警指標(biāo)換算為規(guī)則化指標(biāo)，再通過突變預(yù)警模型運算，得到煤炭系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)總的安全程度系數(shù)和相應(yīng)的警度. 表4.4,表4.5和表4.6分別是煤炭、 石油、天然氣礦產(chǎn)系統(tǒng)的預(yù)警分析結(jié)果.,表4.4 煤炭系統(tǒng)預(yù)警,,表4.5

48、原油系統(tǒng)預(yù)警,,表4.6 天然氣系統(tǒng)預(yù)警,,返回,5 青海省能源礦產(chǎn)系統(tǒng)動力學(xué)模型研究,5.1 建模思想 能源礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用是一個涉及多個方面的復(fù)雜系統(tǒng)。如何進行合理、適度及與環(huán)境友好的能源礦產(chǎn)資源開發(fā)，對于能源礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用、最大限度的延長能源礦產(chǎn)資源的使用年限具有重要意義。 建立青海省能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型的目的是通過系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究在不同的經(jīng)濟發(fā)展

49、速度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、儲量及其他條件發(fā)生變化的情況下能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)（需求、供應(yīng)、資源保障、污染等方面）的演化規(guī)律，為能源礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提供決策參考依據(jù)。 系統(tǒng)動力學(xué)本身是一個定性與定量相結(jié)合的方法。為了使仿真結(jié)果能盡可能精確，在這里綜合使用預(yù)測理論和系統(tǒng)動力學(xué)構(gòu)建青海省能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型，充分利用前面所述的工作，使模型建立在可靠的基礎(chǔ)之上。5.2 模型建立 （1）系統(tǒng)流圖

50、 從經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資源、生產(chǎn)能力和環(huán)境污染等方面綜合考慮能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)的內(nèi)部主要因素和外部主要因素，設(shè)計系統(tǒng)動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)，見圖5.1。,,圖5.1 青海省能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)動力學(xué)模型,,(2) 主要模塊：,⑴ 青海省經(jīng)濟結(jié)構(gòu)及增長?？?；⑵ 人口變化模塊；⑶ 煤炭地質(zhì)儲量變化模塊； ⑷ 石油地質(zhì)儲量變化模塊； ⑸ 天然氣地質(zhì)儲量變化模塊； ⑹ 煤炭需求模塊； ⑺ 石油需求模塊；⑻ 天然氣需求模塊；⑼

51、 煤炭生產(chǎn)供應(yīng)模塊；⑽ 石油生產(chǎn)供應(yīng)模塊；⑾ 天然氣生產(chǎn)供應(yīng)模塊；⑿ 環(huán)境污染模塊(僅考慮CO2排放污染)。,(3) 變量設(shè)計,系統(tǒng)主要設(shè)計以下狀態(tài)（水平）變量：⑴ 第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；⑵ 第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；⑶ 第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值；⑷ 城鄉(xiāng)人口；⑸ 煤炭儲量；⑹ 石油儲量；⑺ 天然氣儲量；⑻ CO2排放量. 在本模型中，主要選擇第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)增長速度為控制變量，研究不同的國民經(jīng)濟發(fā)展速度（高、中、低）和

52、不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能源礦產(chǎn)的需求、供應(yīng)、環(huán)境等方面的影響。,5.3 青海省能源礦產(chǎn)系統(tǒng)仿真試驗,利用建立的系統(tǒng)動力學(xué)模型，對青海省能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)進行仿真研究。通過調(diào)整可控參數(shù)，對不同的發(fā)展方案進行考察和比較。 青海省“十五”期間的發(fā)展目標(biāo)是：國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長10.5%，其中第一產(chǎn)業(yè)年均增長4%，第二產(chǎn)業(yè)年均增長11.5，第三產(chǎn)業(yè)年均增長10.5。設(shè)該方案為中方案，另設(shè)高、低兩個發(fā)展方案，具體如下：第一方案：第一產(chǎn)業(yè)年增長

53、5%，第二產(chǎn)業(yè)年增長12.5%， 第三產(chǎn)業(yè)年均增長11.5%。第二方案：第一產(chǎn)業(yè)年增長4%，第二產(chǎn)業(yè)年增長11.5%， 第三產(chǎn)業(yè)年均增長10.5%。第三方案：第一產(chǎn)業(yè)年增長3.5%，第二產(chǎn)業(yè)年增長10%， 第三產(chǎn)業(yè)年均增長9%。 在Vensim環(huán)境下調(diào)入建立的青海省能源礦產(chǎn)系統(tǒng)動力學(xué)模型，通過改變可控變量，得到3個發(fā)展方案的模擬結(jié)果,見圖5.2-圖5.9.,

54、,圖5.2 煤炭需求量,,,圖5.3 煤炭供需比,,,圖5.4 煤炭供需差,,,圖5.5 原油需求量,,,圖5.6 原油供需比,,,圖5.7 天然氣需求量,,,圖5.8 天然氣供需比,,,圖5.9 CO2排放量,,從仿真結(jié)果來看，到2012年以后，3方案均會出現(xiàn)石油和天然氣供應(yīng)緊張況。而在2015年以前，煤炭供應(yīng)能力均不能滿足3方案的需求。5.4 能源礦產(chǎn)合理開發(fā)利用與保護的對策建議 結(jié)合前面的研究工作和系統(tǒng)

55、動力學(xué)仿真, 提出青海省能源資源合理開發(fā)利用與保護的對策與建議. ⑴實行能源礦產(chǎn)資源資本化管理. 使礦產(chǎn)資源國家所有權(quán)得以實現(xiàn)，從而可減少能源礦產(chǎn)資源的浪費，制止資源的掠奪性開采，同時也能有效地解決因資源差異而引起的企事業(yè)之間的不平等競爭。 ⑵ 加強能源礦產(chǎn)的調(diào)查評價，提供可靠的資源保障。 ⑶ 加強能源礦產(chǎn)資源開發(fā)的管理力度。,⑷ 加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，制定特殊的優(yōu)惠政策，改善投資環(huán)境。⑸ 依靠科技進步，提

56、高能源礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用水平，變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢。 ⑹ 貫徹保護資源、保護環(huán)境的基本國策，切實做到開發(fā)與保護并重、開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。⑺ 適度開發(fā)石油與天然氣資源。⑻ 調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，減少煤炭的消費比例，擴大石油、天然氣和水電在能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重。,返回,6 結(jié)論與展望,6.1 研究工作總結(jié) ⑴ 在青海省國民經(jīng)濟與能源礦產(chǎn)開發(fā)背景分析基礎(chǔ)上,進行了能源礦產(chǎn)需求預(yù)測研究。根據(jù)青海省能源消費結(jié)構(gòu)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)特點，

57、采用灰色GM（1，1）模型和回歸分析方法及部門分析法,建立了青海省煤炭、原油、天然氣礦產(chǎn)需求預(yù)測模型,對青海省能源礦產(chǎn)需求進行了預(yù)測。 ⑵ 進行了能源礦產(chǎn)資源安全評價與預(yù)警模型研究。提出了青海省能源礦產(chǎn)資源安全預(yù)警模型建立方法。綜合考慮資源狀況、資源開發(fā)、資源利用、資源市場和資源生態(tài)環(huán)境等方面的主要因素，建立了能源礦產(chǎn)資源安全評價和預(yù)警指標(biāo)體系，研究了預(yù)警指標(biāo)的取值方法和警限標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用系統(tǒng)評價方法和突變理論，建立了青海省能源礦產(chǎn)資源

58、突變理論預(yù)警模型。,對青海省能源礦產(chǎn)資源保障程度、供應(yīng)能力、供需平衡進行了預(yù)測分析和評價。應(yīng)用建立的預(yù)警模型，進行了青海省能源礦產(chǎn)資源安全評價與預(yù)警實證研究。⑶綜合應(yīng)用統(tǒng)計預(yù)測方法和系統(tǒng)動力學(xué)方法，根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、預(yù)測模型和系統(tǒng)內(nèi)在機制關(guān)系，建立了青海省能源礦產(chǎn)資源-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型，研究在不同的經(jīng)濟發(fā)展速度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、儲量及其他條件發(fā)生變化的情況下能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)（需求、供應(yīng)、資源保障、污染等方面）的演化規(guī)律，為科學(xué)決

59、策提供參考依據(jù)。 取得以下進展：⑴ 建立了適合青海省實際情況的煤炭、石油、天然氣需求預(yù)測模型，同時建立了能源礦產(chǎn)資源系統(tǒng)相關(guān)變量之間的函數(shù)關(guān)系，不僅為能源礦產(chǎn)資源開發(fā)提供了決策參考依據(jù)，而且為建立系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型建立了基礎(chǔ)。,⑵ 提出了青海省能源礦產(chǎn)資源安全分析與預(yù)警的概念與模型建立方法。建立了青海省能源礦產(chǎn)資源安全預(yù)警指標(biāo)體系及其警限標(biāo)準(zhǔn)。將系統(tǒng)評價理論和突變理論相結(jié)合，建立了青海省能源礦產(chǎn)資源安全預(yù)警模型，為能源礦產(chǎn)資源安全

60、評價提供了分析方法。⑶ 將統(tǒng)計預(yù)測方法和系統(tǒng)動力學(xué)相結(jié)合，建立了青海省能源礦產(chǎn)資源-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)模型，描述了系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和變量的復(fù)雜函數(shù)關(guān)系，為揭示系統(tǒng)演化規(guī)律及多目標(biāo)方案決策提供了仿真研究工具。⑷ 通過預(yù)測、評價及系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究，對青海省能源礦產(chǎn)資源開發(fā)提出了相關(guān)政策建議。,6.2 今后工作展望,⑴ 進一步系統(tǒng)研究能源消費特點，改進需求預(yù)測方法的精度；⑵ 加強地質(zhì)儲量變化數(shù)據(jù)的調(diào)查、統(tǒng)計和分析工作，以便