基于粒子群算法的陜西省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

霍婧琦

摘要：本文以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)為主要目標(biāo)，在考慮能源消費(fèi)總量、能源強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)增速、碳排放強(qiáng)度等各類條件，利用嶺回歸分析方法，對(duì)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和陜西省省內(nèi)GDP關(guān)系進(jìn)行分析，最終建立陜西省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型，再利用粒子群優(yōu)化算法（PSO）對(duì)優(yōu)化模型計(jì)算，對(duì)最優(yōu)能耗、最優(yōu)能源強(qiáng)度、最優(yōu)碳強(qiáng)度三種方案進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化求解，找出滿足該三種方案的最佳能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。最終比較三種方案，得出最優(yōu)能源強(qiáng)度方案不僅能超出陜西省GDP增速的規(guī)劃值，并且能使能源消費(fèi)總量低于規(guī)劃的約束目標(biāo)，降低能源強(qiáng)度，反映出能源的利用效率的不斷提高，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，為最佳能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案。

關(guān)鍵詞：陜西省;能源消費(fèi)結(jié)構(gòu);能源強(qiáng)度;碳強(qiáng)度;粒子群優(yōu)化算法

為強(qiáng)化能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控，實(shí)施能源消費(fèi)總量和能源強(qiáng)度雙控目標(biāo)，推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，《陜西省“十三五”控制溫室氣體排放工作實(shí)施方案》中規(guī)定，到2020年，全省單位地區(qū)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2015年下降18%，碳排放總量得到有效控制。氫氟碳化物、甲烷等非二氧化碳溫室氣體控制排放力度進(jìn)一步加大。在考核各設(shè)區(qū)市能耗強(qiáng)度降低目標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加了能源消費(fèi)總量的增量控制目標(biāo)，形成了能源消費(fèi)總量和能源強(qiáng)度“雙控”的新局面，到2020年，全省能源消費(fèi)總量控制在1.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，單位地區(qū)生產(chǎn)總值能源消費(fèi)比2015年下降15%，非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到13%。大型發(fā)電集團(tuán)單位供電二氧化碳排放水平控制在550克二氧化碳/千瓦時(shí)以內(nèi)。但是短期內(nèi)在保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)必須要有足夠能源消耗量，因此要控制全省能源消費(fèi)量的情況下降低能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度，完成十三五規(guī)劃的雙控目標(biāo)。

能源強(qiáng)度指一個(gè)國家或地區(qū)的生產(chǎn)單位產(chǎn)量的耗費(fèi)能源總量值，該值體現(xiàn)的是能源用量對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要程度以及能源的使用效率。魏巍賢等[1]對(duì)各類不同的發(fā)展?fàn)顩r的國家能源消費(fèi)強(qiáng)度進(jìn)行一定的分析研究，通過收斂檢驗(yàn)和協(xié)整性檢驗(yàn)總結(jié)出所有國家都應(yīng)當(dāng)存在能源強(qiáng)度收斂的現(xiàn)象。史丹等[2]認(rèn)為提高能源消耗使用效率是繁雜的綜合性問題，需要與當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的能源消費(fèi)配置方法、各地區(qū)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綜合水平相結(jié)合，總結(jié)出若要提高中國各地區(qū)的能源利用效率，需要改善各個(gè)地區(qū)自行穩(wěn)定的能源配置方式， 充分使能源的主要消耗量流向能源利用效率較高的地區(qū)，并且在其中仍需要考慮各類不同條件因素，要相對(duì)應(yīng)實(shí)行能耗流動(dòng)細(xì)化目標(biāo)。Apergis N.&J.E. Payne[3]對(duì)20個(gè)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織國家的1985至2005年期間的可再生能源消耗和GDP增速增長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)列分析，對(duì)非平穩(wěn)序列的因果關(guān)系的結(jié)果表示實(shí)際的GDP的增長(zhǎng)、可再生能源的消費(fèi)和勞動(dòng)力使用之間存在著一定的長(zhǎng)期性平衡的關(guān)系，并且Granger因果檢驗(yàn)最終結(jié)果表明，無論短期或者長(zhǎng)期，可再生能源消費(fèi)和GDP增長(zhǎng)之間都存在著相互關(guān)聯(lián)的相關(guān)關(guān)系。

能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度在一定程度上具有相關(guān)關(guān)系。黃芳[4]通過構(gòu)建 Kaya 恒等式的碳強(qiáng)度拓展模型，對(duì)國內(nèi)碳強(qiáng)度進(jìn)行研究，得出能源強(qiáng)度因素對(duì)于碳強(qiáng)度的降低影響是最大的，其次是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響，而產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)的變動(dòng)對(duì)于碳強(qiáng)度的影響是較為不穩(wěn)定的。黃光球等[5]對(duì)陜西省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和碳排放強(qiáng)度的關(guān)系分析得出，煤炭、石油消耗量增加對(duì)碳排放強(qiáng)度起到增多的作用，而對(duì)于天然氣和其他能源用量的增加對(duì)碳排放強(qiáng)度起到減少作用。李雪梅[6]等用LMDI 模型分析對(duì)天津市能源消費(fèi)和碳排放強(qiáng)度之間的關(guān)系，總結(jié)出對(duì)于天津市碳排放而言，天津市經(jīng)濟(jì)規(guī)模和能源強(qiáng)度對(duì)該城市的碳排放影響較大，說明在一定程度上，能源強(qiáng)度逐漸增大會(huì)導(dǎo)致碳排放強(qiáng)度變大。朱妮等[7]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用對(duì)比發(fā)現(xiàn)，調(diào)整優(yōu)化好能源消費(fèi)的使用結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)碳排放強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響，并且在面對(duì)碳排放強(qiáng)度調(diào)整后的反沖擊的結(jié)果上，優(yōu)化好能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)更加優(yōu)異。

煤炭在我國能源消費(fèi)中處于主要的能源消費(fèi)地位，但是煤炭產(chǎn)生的污染較為嚴(yán)重，并且煤炭的能源效率較低[8]，碳排放量較大，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間較大，碳強(qiáng)度減排潛力較大。主要優(yōu)化碳強(qiáng)度的方法是進(jìn)行能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，從而得到優(yōu)化后的碳排放強(qiáng)度。因此本文采用優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方法，對(duì)陜西省的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行構(gòu)建，以便達(dá)到降低能源消費(fèi)總量和能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度的最優(yōu)目標(biāo)方案，從而加快推進(jìn)綠色低碳發(fā)展提前完成十三五規(guī)劃的能耗雙控的總目標(biāo)。

1. 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化重點(diǎn)和主要目標(biāo)

1.1 優(yōu)化重點(diǎn)

1）降低能耗總量。陜西省發(fā)布的《陜西省“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，確定了控制最終的能源消費(fèi)總量，選擇以農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通業(yè)等各領(lǐng)域能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)為最終優(yōu)化重點(diǎn)[9]。并且在達(dá)到全省能源消費(fèi)總量控制的條件下盡可能減少碳排放，陜西省目前還處于工業(yè)化中期階段，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)仍然仰仗著一定的能源消費(fèi)。但是若對(duì)化石能源的過度使用，會(huì)使得污染性排放氣體超標(biāo)，超出環(huán)境承載力，污染環(huán)境。因此降低能源消費(fèi)總量是陜西省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)低碳化的重點(diǎn)之一。

2）降低煤炭能源的消費(fèi)占比，并且提高天然氣和非化石燃料的消費(fèi)占比，降低單位能源碳排放。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)低碳化直接體現(xiàn)在單位能源消費(fèi)的碳排放總量上[10]，所以當(dāng)能源消費(fèi)總量無法大幅度下降的時(shí)候需要降低單位能源的碳排放量，以達(dá)到降低碳排放量的相同目的。相同條件，對(duì)比其他能源，煤炭產(chǎn)生的氣體污染和碳排放量是最大的，產(chǎn)生的污染最為嚴(yán)重，而陜西省的煤炭消費(fèi)比重過大，因此直接導(dǎo)致陜西省單位能源消費(fèi)碳排放量較大，若有效降低煤炭消費(fèi)使用量則能大幅降低單位能源碳排放量，再輔以提高天然氣、非化石燃料等低碳能源的消費(fèi)占比，更加有效的降低單位能源的碳排放量。

3）選擇恰當(dāng)?shù)哪茉聪M(fèi)方式，加大推動(dòng)節(jié)能減排的力度，提高能源利用效率，必要時(shí)采取恰當(dāng)?shù)纳鐣?huì)手段引導(dǎo)社會(huì)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，使其在滿足足夠的生產(chǎn)的情況下調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，加大約束能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，建立好能源消費(fèi)節(jié)約體系，盡可能在最大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高能源利用效率。主要方法為：大力投入清潔能源的研發(fā)基金，大力宣傳低碳環(huán)保的創(chuàng)新理念，加快研發(fā)新型清潔能源和配套的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，擺脫對(duì)高碳高污染的能源依賴。

1.2 優(yōu)化目標(biāo)

由《陜西省“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)于印發(fā)“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》等提出的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略方針，得出陜西省主要通過促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方法來進(jìn)行優(yōu)化產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)[11]，以期達(dá)到陜西省“十三五”節(jié)能減排方案的總體要求和主要目標(biāo)

1）調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)目標(biāo)。加強(qiáng)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用，推廣使用優(yōu)質(zhì)煤、蘭炭等清潔型煤炭，全方位推進(jìn)煤改氣、煤改電等措施，以著重減少燃煤用量為主。嚴(yán)格制定各個(gè)地區(qū)的用煤標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)煤炭生產(chǎn)、清潔、流通、使用等環(huán)節(jié)的監(jiān)督。有序發(fā)展水電能，加快風(fēng)電能的開發(fā)，規(guī)?；l(fā)展光伏發(fā)電，增加更多種類的電力供應(yīng)，降低電力供應(yīng)的相關(guān)費(fèi)用，吸引能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的主動(dòng)轉(zhuǎn)變。

2）減少能源強(qiáng)度目標(biāo)。能源強(qiáng)度是指單位GDP的能源消費(fèi)的強(qiáng)度，是用于衡量不同經(jīng)濟(jì)體能源綜合利用效率，也用于表示能源應(yīng)用于各類不同經(jīng)濟(jì)體的發(fā)展的依賴性強(qiáng)度。能源消費(fèi)強(qiáng)度的降低主要依賴于工業(yè)能源消耗效率的提高[12]，因此必須提高能源的利用效率，進(jìn)行以產(chǎn)品種類的供需變化為主導(dǎo)的工業(yè)消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整，進(jìn)行高新技術(shù)的變革和能源消費(fèi)管理，使得能源強(qiáng)度降低，減少單位GDP的能源消費(fèi)強(qiáng)度，以便于完成節(jié)能目標(biāo)。

3）減少碳排放目標(biāo)。碳減排是指降低能源消耗的碳排放強(qiáng)度?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》[13]等明確規(guī)定，發(fā)展中國家不需要強(qiáng)制承擔(dān)碳減排目標(biāo)，自愿減排也主要以相對(duì)減排為目標(biāo)。我國目前仍然是發(fā)展中國家，所以，我國的碳減排目標(biāo)是和GDP相聯(lián)系的[14]，也就是和碳強(qiáng)度相關(guān)的單位GDP的碳排放量，陜西省的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)該以降低碳強(qiáng)度為碳減排目標(biāo)。

2. 建立優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型

2.1目標(biāo)函數(shù)

3.2數(shù)據(jù)設(shè)定

1）確定GDP 規(guī)劃值。從《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》中獲取 2006—2016 年陜西省省內(nèi)GDP數(shù)值，可得2015年陜西省GDP約為18021.86億元《陜西省“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《陜西省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》中得出在“十三五”規(guī)劃期間陜西省生產(chǎn)總值年均增速8%左右，增速顯著高于全國平均水平。而根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》，我國 GDP增速應(yīng)當(dāng)保持在年均6.5%以上;2016年陜西省生產(chǎn)總值增長(zhǎng)7.6%，2017年陜西省生產(chǎn)總值增長(zhǎng)8.0%，在此根據(jù)十三五規(guī)劃的既定目標(biāo)和近幾年的生產(chǎn)總值的增量，預(yù)估2016至2020年十三五規(guī)劃期間的年均GDP增速為7.6%～8.5%，也即是2020年陜西省GDP值達(dá)到25993.27億～27098.69億元之間。

2）能源消耗規(guī)劃值確定。根據(jù)《陜西省“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》中規(guī)定能源消費(fèi)總量控制在1.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。對(duì)于煤炭的能源消耗，十三五規(guī)定到2020年，煤炭占能源消費(fèi)總量比重下降到70%左右，也即是煤炭消費(fèi)占比為67.5%～72.5%之間，也即是9382.5～10077.5萬t標(biāo)準(zhǔn)煤之間。石油相比較2015年必須必2015年石油消耗量低，2015年石油消耗量為1552.57萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，說明2020年石油消費(fèi)量低于1552.57萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。天然氣占一次能源消費(fèi)總量的13%左右。即天然氣占比不低于12%，也即是大于1668萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。高于全國天然氣占能源消費(fèi)比重的8%，超過國家規(guī)劃值目標(biāo)?！蛾兾魇窠?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》中規(guī)定在2020年要求非化石能源占一次能源消費(fèi)比重必須達(dá)到13%以上，說明非化石能源占能源消費(fèi)總量的比重不少于13%，即是不少于1807萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

3）二氧化碳排放規(guī)劃值確定。根據(jù)《陜西省“十三五”控制溫室氣體排放工作實(shí)施方案》確定的二氧化碳排放目標(biāo)，要求至2020年，全省單位地區(qū)生產(chǎn)總值二氧化碳排放（下簡(jiǎn)稱“碳排放強(qiáng)度”）比2015年下降18%，2015年陜西省碳排放強(qiáng)度為c=0.430969t碳/萬元，則2020年陜西省碳排放強(qiáng)度應(yīng)控制為0.3534t碳/萬元。

4）能源強(qiáng)度規(guī)劃值?！蛾兾魇　笆濉惫?jié)能減排綜合工作方案》中規(guī)劃的節(jié)能減排的約束性目標(biāo)為，在2020年末，使得陜西省的整體能源強(qiáng)度在2015年末的基礎(chǔ)上下降15%，在2015年陜西省能源強(qiáng)度值為0.65噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，則2020年能源強(qiáng)度的值應(yīng)該不大于0.5525噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元。

4. 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法分析

4.1粒子群優(yōu)化算法

本文采用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行相應(yīng)的最優(yōu)值的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，粒子群優(yōu)化算法（PSO）是一種并行進(jìn)化算法[19]，模擬的是鳥類覓食尋找食物的一個(gè)過程而得到的一種算法，這種算法和模擬退火算法類似，都是從任選隨機(jī)解開始計(jì)算，經(jīng)過一系列迭代尋優(yōu)過程尋找最優(yōu)值。這類算法和遺傳算法類似，但是相對(duì)遺傳算法較為簡(jiǎn)單[20]，尋找最優(yōu)解的過程中能夠有目的性的尋找最優(yōu)解，并且粒子群的粒子速度隨機(jī)性是受到個(gè)體和群體的最優(yōu)的影響的隨機(jī)性，從而能夠相比遺傳算法在小規(guī)模計(jì)算中具有更大的優(yōu)勢(shì)。PSO算法具有很強(qiáng)的全局尋優(yōu)的能力，但是相對(duì)于其他算法的局部尋優(yōu)探索能力較差。

粒子群算法的過程[21]為先對(duì)粒子群進(jìn)行位置和速度的初始化，任意選擇每個(gè)粒子的位置x0和速度V0，將每一個(gè)粒子按照初始速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，保存粒子運(yùn)動(dòng)后的位置xi，將其與個(gè)體最優(yōu)值位置Pbest進(jìn)行對(duì)比，選擇出其中最好的位置保存在Pbest中，再與全局最優(yōu)值位置Gbest進(jìn)行比較選擇出其中最好的位置保存在Gbest中，再根據(jù)粒子群的速度變化公式（16）和位移變化公式（17）更新該粒子的速度和位置，再次進(jìn)行下一次的尋優(yōu)，如此往復(fù)，直至達(dá)到最大的迭代條件或者粒子群搜索到最優(yōu)值滿足某一條件閾值后進(jìn)行終止。

1）在最優(yōu)能源方案下，2020年陜西省能源消費(fèi)總量為13568.4347萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，處于約束1.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤之下，滿足規(guī)劃要求，其中煤炭消費(fèi)量為9382.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的69.15%，降低目標(biāo)超出十三五規(guī)劃預(yù)期的2020年煤炭能源占比0.85%，達(dá)到減少煤炭用量的目的，相較十二五規(guī)劃末期的煤炭能源消費(fèi)占比減少了3.58%，并且保持GDP增速達(dá)到7.6%，超出國家目標(biāo)0.6%。石油消費(fèi)量為614.98714萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的4.53%，相較于2015年油品下降了60.3%，極大的降低了石油的使用量，完成十三五目標(biāo)。天然氣消耗量約1763.9476萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的13.00%，相較于2015年使用量增長(zhǎng)了37.07%，剛好達(dá)到了陜西省十三五規(guī)劃的預(yù)期目標(biāo)。非化石燃料的消耗量約1807萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的13.32%，超出預(yù)期強(qiáng)制性目標(biāo)的0.32%，達(dá)2015年非化石燃料消耗量的3.3倍，極大的增加清潔能源的消費(fèi)占比。2020年陜西省生產(chǎn)總值約為25993.7069億元，省內(nèi)GDP的增速達(dá)到7.6%，低于預(yù)期目標(biāo)0.4%，但高于國家目標(biāo)1.1%，仍符合要求。較2015年增加了44.23%。能源強(qiáng)度降低為0.52199噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，較2015年能源強(qiáng)度降低了0.12801噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，降低比率為19.69%，高于預(yù)期目標(biāo)4.69%。碳排放強(qiáng)度降低為0.31373噸碳/萬元，較2015年碳排放強(qiáng)度降低0.117239噸碳/萬元，降低比率為27.20%，高于預(yù)期目標(biāo)9.20%。

2）在最優(yōu)能源強(qiáng)度方案下，2020年陜西省能源強(qiáng)度降低為0.50151噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，較2015年能源強(qiáng)度降低了0.14849噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，降低比率為22.84%，高于預(yù)期目標(biāo)7.84%。2020年陜西省能源消費(fèi)總量為13590.3621萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，處于約束1.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤之下，滿足約束條件，其中煤炭消費(fèi)量為9382.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的69.04%，降低目標(biāo)超出十三五規(guī)劃預(yù)期的2020年煤炭能源占比0.96%，達(dá)到減少煤炭用量的目的，相較十二五規(guī)劃末期的煤炭能源消費(fèi)占比減少了3.69%，并且保持GDP增速達(dá)到8.49%。石油消費(fèi)量為732.8621萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的5.39%，相較于2015年油品下降了52.80%，較大的降低了石油的使用量，完成十三五目標(biāo)。天然氣消耗量約1668萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的12.27%，相較于2015年使用量增長(zhǎng)了50.28%，在陜西省十三五規(guī)劃的預(yù)期目標(biāo)范圍之內(nèi)。非化石燃料的消耗量約1807萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的13.30%，超出預(yù)期強(qiáng)制性目標(biāo)的0.30%，高于2015年非化石燃料消耗量的3.39倍，極大的增加清潔能源的消費(fèi)占比。2020 年陜西省生產(chǎn)總值約為27098.6891億元，省內(nèi)GDP的增速達(dá)到8.49%，高于預(yù)期目標(biāo)0.49%，并且高于國家目標(biāo)1.99%，較2015年GDP總量增加了50.37%，滿足經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需求。并且碳排放強(qiáng)度降低為0.3019噸碳/萬元，較2015年碳排放強(qiáng)度降低0.1291噸碳/萬元，降低比率為29.95%，高于預(yù)期目標(biāo)11.95%。完成陜西省十三五規(guī)劃的各項(xiàng)減排指標(biāo)。

3）在最優(yōu)碳排放強(qiáng)度方案下，2020年陜西省碳排放強(qiáng)度降低為0.29904噸碳/萬元，較2015年碳排放強(qiáng)度降低0.131929，降低比率為30.61%，高于預(yù)期目標(biāo)12.61%。2020年陜西省能源消費(fèi)總量為13899.833萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，處于約束1.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤之下，符合規(guī)劃要求。其中煤炭消費(fèi)量為9382.5萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的67.50%，目標(biāo)超出十三五規(guī)劃預(yù)期的2020年煤炭能源占比2.5%，達(dá)到減少煤炭用量的目的，相較十二五規(guī)劃末期的煤炭能源消費(fèi)占比減少了5.23 %，并且保持GDP增速達(dá)到8.49%。石油消費(fèi)量為600.08057萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的4.32%，相較于2015年油品下降了61.34%，極大的降低了石油的使用量，完成十三五目標(biāo)。天然氣消耗量約1668萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的12.00%，相較于2015年使用量增長(zhǎng)了37.07%，恰好在陜西省十三五規(guī)劃的預(yù)期目標(biāo)范圍之內(nèi)。非化石燃料的消耗量約2249.2524萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的16.18%，超出預(yù)期強(qiáng)制性目標(biāo)的3.18%，達(dá)2015年非化石燃料消耗量的4.22倍，極大的增加了清潔能源的消費(fèi)占比。2020 年陜西省生產(chǎn)總值約為27098.6896億元，省內(nèi)GDP的增速達(dá)到8.49%，高于預(yù)期目標(biāo)0.49%，并且還高于國家目標(biāo)1.99%，較2015年GDP總量增加了50.37%，滿足經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的需求。能源強(qiáng)度降低為0.51293噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，較2015年能源強(qiáng)度降低了0.13707，降低比率為21.09%，高于預(yù)期目標(biāo)6.09%。完成陜西省十三五規(guī)劃的各項(xiàng)減排指標(biāo)。

最優(yōu)能源方案中，能源消費(fèi)總量相較于其他方案總量最少，完成能耗總量的目標(biāo)，但是其中煤炭的消費(fèi)占比相較其他方案最高，仍然完成了十三五規(guī)劃的節(jié)能減排目標(biāo)，但是GDP增長(zhǎng)速度沒有完全達(dá)到陜西省預(yù)期目標(biāo)，但仍能接受;在最優(yōu)能源強(qiáng)度目標(biāo)下石油消費(fèi)量和能耗占比為三種方案中最高的方案，但是相應(yīng)的能源強(qiáng)度達(dá)到最小值，而在其他方面來說都處于最優(yōu)能源方案和最優(yōu)碳排放強(qiáng)度方案之間，并且保持了GDP的增速超過陜西省十三五規(guī)劃目標(biāo);在最優(yōu)碳減排強(qiáng)度方案下，煤炭石油天然氣的能源占比都為三種方案中的最小值，非化石燃料的能源消耗占比比其他優(yōu)化方案的非化石燃料能源消耗消耗占比大，在省內(nèi)GDP保持最大增速的情況下實(shí)現(xiàn)了碳強(qiáng)度最小的最終規(guī)劃目標(biāo)，但是導(dǎo)致能源消費(fèi)總量為三種方案的最大值，達(dá)到節(jié)能減排規(guī)劃值的上限。相較于最優(yōu)碳排放強(qiáng)度方案和最優(yōu)能源消費(fèi)方案，最優(yōu)能源強(qiáng)度方案在保持能源消費(fèi)總量未達(dá)到約束目標(biāo)最大值的條件下還提高了GDP的增速，順利的完成了陜西省十三五規(guī)劃的節(jié)能減排、消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要目標(biāo)，并且還保證了GDP的增速保持在規(guī)劃目標(biāo)之上，并且具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，為最佳能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案。

5. 結(jié)論

通過對(duì)陜西省十三五能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和節(jié)能減排主要目標(biāo)的具體分析，在考慮經(jīng)濟(jì)增速保持穩(wěn)定、減少能源消費(fèi)總量，減少溫室氣體排放等條件下，建立陜西省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型，并且利用粒子群算法進(jìn)行尋優(yōu)，找出滿足最優(yōu)能源、最優(yōu)能源強(qiáng)度，最優(yōu)碳減排強(qiáng)度這三種優(yōu)化方案的最佳能源結(jié)構(gòu)。最終得出：最優(yōu)能源消費(fèi)方案，使得能源消費(fèi)總量下降至最低，并且滿足各項(xiàng)能源約束指標(biāo)，但是卻無法達(dá)到陜西省既定的經(jīng)濟(jì)增速的目的。最優(yōu)碳排放強(qiáng)度方案將碳排放強(qiáng)度降至最低，并且滿足GDP增速達(dá)標(biāo)的條件，但是卻會(huì)使得能源消耗量上達(dá)到最大值。而對(duì)于最優(yōu)能源強(qiáng)度方案，恰好處于兩種方案之間，不僅能超出陜西省十三五規(guī)劃的GDP增速目標(biāo)，并且還能使得能源消費(fèi)總量低于約束目標(biāo)，反映出能源的利用效率的不斷提高，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，為最佳能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案。

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