摘要
隨著經濟的發展，我國能源出現日益短缺的局面，因此發展可再生能源已經勢在必行。作為可再生能源的重要組成部分，生物質能源以其獨特的優勢受到人們越來越多的關注。本文正是在此背景下對我國能源利用現狀全面、細致的分析；利用了科學的方法探討了我國各省生物質能源的潛在儲藏量；并且利用層次分析法和模糊綜合評價對四種重要的生物質能轉化技術在各地區的開發潛力進行分析。
本文收集到了大量有關能源利用方面的數據，通過表格分析能源利用的結構、能源的供需情況、能源利用的經濟效益、能源利用對環境的污染狀況、能源利用的滿意度、能源的進出口狀況、城市與農村的能源利用狀況等七個方面對我國的能源利用狀況進行了全面、細致的分析，總的看來，我國的能源利用呈現出能源利用短缺、城市與農村的能源利用差異大，能源對環境的污染較為嚴重等特點。本文運用AR（m）法建立我國能源消費與國內生產總值之間的廣義差分回歸方程如下：
通過廣義差分回歸方程可以預測我國的能源消費總量，預測效果良好。到2020年我國能源總量將在61.2億～63.7億噸標準煤之間，分別是2009年能源消費總量的2.1倍和2.2倍。本文還通過灰色系統對能源的供給與需求情況、單位GDP能耗進行了預測，預測的效果較好，得出我國的能源短缺的狀況在短期內不會改變，單位GDP能耗雖然逐年下降，但依然比較高。
本文通過搜集相關的數據以及借鑒前人的研究成果得出了我國各個省的農業生物質、林業生物質、畜禽糞便、城市垃圾和廢水的能源儲藏量，并且通過列表和繪圖直觀地反映了四種生物質能源在各個省的分布的分布情況。通過相關數據的處理，本文得出林業生物質能源具有儲存數量上的優勢，而城市生活垃圾生物質能源儲存量則明顯處于劣勢等四種能源種類間的差異。
本文選取技術先進性準則、經濟可行性準則和環境安全準則三個準則，利用能源轉換效率、能源品位、生產成本、經濟效益、二氧化碳排放量和環境污染等為主要指標，以求得到理想的轉換利用技術。本文先用層次分析法確定相應的比重，繼而使用模糊綜合評判得出華北地區生物質沼氣的潛力比較大；華北地區的生物質發電技術潛力比較大；華東地區的生物質液體燃料生產技術潛力比較大；華中地區的生物質壓縮成型技術的潛力比較大；西南地區的生物質沼氣的潛力比較大；西北地區的生物質沼氣的潛力比較大。本文還采取了利用數據處理的方法對四種生物質能源利用技術進行了分析作為對方法一的補充。
對于問題四，本文結合全文的分析，對我國生物質能源利用現狀的調整提出了三點具體可行的建議。
最后，本文對模型的優缺點進行了評價并對模型進行了推廣。
關鍵詞：聚類分析 廣義差分回歸方程 灰色系統 層次分析法 模糊綜合評判
1 、問題的提出
1.1 研究背景
隨著經濟的發展，我國能源出現日益短缺的局面，因此發展可再生能源已經勢在必行。作為可再生能源的重要組成部分，生物質能源的開發和利用受到人們越來越多的關注。生物質能源來源于一切直接或間接利用綠色植物進行光合作用而形成的有機物質，包括動物、植物、微生物，以及由這些生物產生的排泄物和代謝物。近年來，政府以及專家學者對生物質能源的轉換技術以及如何對主要生物質能源利用技術在地區間的應用潛力進行綜合評價越來越重視，本文正是基于此討論生物質能源的相關問題的。
1.2 文獻綜述
近年來，對生物質能源相關問題的研究是一個熱門話題，劉剛、沈鐳在《中國生物質能源的定量評價及其地理分布》中對生物質能源的定量評價給出了具體可行的方法，本文的第二問正是借鑒他們的研究成果對生物質能源的定量評價進行分析。王曉明、唐蘭等在《中國生物質能源潛在可利用量評估》中也對生物質能源的定量評價評估進行了探討。徐慶福、王立海在《現有生物質能轉換利用技術綜合評判》中探討了利用層次分析法確定相應的權重，繼而使用模糊綜合評判對現有生物質能轉換利用技術進行綜合評判，這種方法對本文具有很大的借鑒意義。
1.3 研究意義
本文通過研究我國能源利用現狀和發展趨勢，對我國能源的開發利用有一定的指導作用，并且具體的分析了能源的發展趨勢，為能源產業結構的調整起到了一定的指導作用；通過比較我國主要生物質能源種類間及地區間的總量差異，為各個地區的生物質能源的開發利用提供了一定的理論依據，同時，本文還對幾種主要的生物質能轉化利用技術在不同的地區的開發潛力進行了評價，你更加合理的利用生物質能源，最后，對前面的研究進行了小結，為我國生物質能源利用現狀應作如何調整提供了依據。
1.4 本文的創新之處
本文采用了廣義差分回歸方程對我國的能源消費進行了預測。本文在處理幾種主要生物質能源利用技術在地區間的應用潛力進行綜合評價時，利用了層次分析法和模糊綜合評價的方法對問題進行研究，通過定量和定性和研究方法使得得到的結果更加的可靠，并且還使用了另外一種方法作為對該方法的補充。。
2 、問題的分析
對于問題一，要想對我國能源現狀進行分析，就必須搜集到大量的數據，其中的一些數據在中國統計局網站上直接得到，其他的一些數據也可以在聯合國網站上得到。本文選取了能源利用的結構、能源的供需情況、能源利用的經濟效益、能源利用對環境的污染狀況、能源利用的滿意度、能源的進出口狀況、城市與農村的能源利用狀況等七個方面力求對我國的能源利用狀況進行了全面、細致的分析。
在對能源的發展趨勢進行預測時，考慮到數據不多，本文利用Eviews軟件著重對我國能源消費與國內生產總值之間的關系進行分析，建立了廣義差分回歸方程，很好地預測了我國能源消費總量。同時，這種方法具有一定的代表意義，也可以衡量其他的因素與國民生產總值之間的關系，進而對相關指標進行預測。本文還運用灰色系統對選取的指標進行了預測，預測的效果良好。
對于問題二，各個指標之間的折算需要相關的折算系數，本文需要在前人研究的基礎上確定了相關的折算系數。本文在《中國林業年鑒》上收集到了相關的數據。通過相關的換算公式就可以的到各省的生物質能源的儲藏量，由此可以對我國主要生物質能源種類間及地區間的總量差異進行分析。
對于問題三，要想對主要生物質能源利用技術在地區間的應用潛力進行綜合評價，需要確定相應的評價體系，本文選取技術先進性準則、經濟可行性準則和環境安全準則三個準則，利用能源轉換效率、能源品位、生產成本、經濟效益、二氧化碳排放量和環境污染等為主要指標，以求得到理想的轉換利用技術。可以利用層次分析法確定相應的比重，繼而使用模糊綜合評判對我國主要生物質能源利用技術在地區間的應用潛力進行綜合評價。
3 問題的假設
3.1 與各種生物質能源利用技術相關的原料的關系系數相等；
3.2 我國到2020年GDP的年增長率平均為8%；
3.3 我國的能源狀況和能源利用技術在短期內不會改變。
4 符號說明
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符號 |
意義 |
|
EC |
能源消費量 |
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對能源利用的滿意度 |
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B1 |
技術可行性準則 |
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B2 |
經濟可行性準則 |
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B3 |
環境安全準則 |
注：其它符號在文中說明。
5 模型的建立與求解
5.1能源利用現狀分析
5.1.1 能源利用的結構分析
利用在《中國統計年鑒》上查到的數據，可以得出各能源占能源生產與消費的比重，由于目前我國的能源生產與消費以煤、石油、天然氣、水電、核電、風電為主，所以本文注重討論了煤、石油、天然氣、水電、核電、風電分別占能源生產與消費的比重。通過Excel作圖可以對能源的利用結構進行分析。
圖1 各能源占能源生產比重圖
從上圖可以看出，我國原煤的生產占能源生產的比重一直處于絕對領先狀態，我國的煤炭資源豐富，一直是世界上的原煤生產大國，在短期內，原煤的生產占能源生產的比重的絕對領先狀態不會改變。天然氣、水電、核電、風電的生產占能源生產的比重一直都比較低，而且變化幅度很小，但近年來，由于國家越來越重視環境的保護，所以對水電、核電、風電和天然氣的投入也比較大，國家的一系列舉措也在一定程度上促進了水電、核電、風電和天然氣的發展，使得水電、核電、風電和天然氣的生產占能源生產的比重呈現出了上升的趨勢。對于原油來說，我國原油生產占能源生產的比重很明顯有下降的趨勢，這與我國近年來我國原油的國內生產不足，嚴重依賴進口，對外依存度不斷提高有很大的關系。
圖2 各能源占能源消費比重圖
從上圖可以看出，我國煤炭消費占能源消費的比重一直處于絕對領先的狀態，但近年來也呈現出下降的趨勢，這與石油消費的增長以及新能源的快速發展有關。可以看出，我國石油消費的比重占能源消費的比重的變化不是太大，但在我國經濟快速發展的時期，其明顯有上升的趨勢。對于水電、核電、風電和天然氣的消費占能源消費的比重變化一直都比較平穩，近年來有上升的趨勢。
本文在中國統計局網站上收集到了10個行業在2002~2008年能源消費總量的數據，這10個行業分別為農、林、牧、漁業、工業、采掘業、制造業、電力煤氣及水生產供應業、建筑業、交通運輸、倉儲及郵電通信業、批發和零售貿易餐飲業、他行業、生活消費。
表1 各行業能源消費總量
年份
行業 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
|
農林牧漁 |
6514 |
6603 |
7680 |
7972 |
8395 |
8245 |
6013 |
|
工業 |
102181 |
119627 |
143244 |
158058 |
175137 |
190167 |
209302 |
|
采掘 |
10406 |
12123 |
12215 |
13251 |
13273 |
14056 |
17050 |
|
制造 |
79533 |
93164 |
115261 |
127684 |
143051 |
156219 |
172107 |
|
電力 |
12242 |
14340 |
15768 |
17123 |
18812 |
19893 |
20145 |
|
建筑 |
1610 |
1772 |
3259 |
3409 |
3715 |
4031 |
3813 |
|
交通 |
11086 |
12740 |
15104 |
16672 |
18583 |
20643 |
22917 |
|
批發零售 |
3464 |
4116 |
4820 |
5026 |
5522 |
5962 |
5734 |
|
其他 |
6333 |
6816 |
7839 |
8789 |
9530 |
9744 |
11771 |
|
生活 |
17032 |
19268 |
21281 |
23393 |
25388 |
26790 |
31898 |
注：單位為萬噸標準煤。
富通新能源生產銷售
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還有大量的生物質顆粒燃料出售。
