2 番目の質問で予測モデルを確立したことに基づいて、3 番目の質問で述べた地域のデュアルカーボンパスをマクロ政策の指針としてどのように設計するか。
STIRPA基本モデルは中国の炭素ピーク時期を予測するために使用され、モデル式の両辺の対数が取得されます。
このうち、P は人口、A は総 GDP、T は技術、つまり炭素排出原単位 (競争問題における各産業のエネルギー炭素排出係数に相当) を表し、GLS 手法を使用してモデルを推定し、パラメーターは次のとおりです。
モデル方程式のさまざまな変数の係数が排出量に及ぼす影響を比較した結果、炭素排出強度が最も大きな影響を及ぼし、次に人口、そして総 GDP が続くという結論に達しました。
次に、現在の国内出生率に基づいて人口要因を設計する: 中国の人口は将来的に変動が少ないため、その変化率は安定するように設計できるため、主に炭素排出量に影響を与える変数は炭素排出原単位と炭素排出原単位である。総GDP。
人口、1人当たりGDP、エネルギー集約度などの変数が2020年から2030年まで現在の発展傾向を維持すると仮定すると、平均年間成長率は2010年から2020年までの平均年間成長率となります。2050 年に炭素排出量をピークに達するという目標を達成するには、人口、1 人当たり GDP、エネルギー強度などの変数の一定の成長率を制御する必要があります。著者は、2050 年に炭素排出量のピークを達成するために各変数を制御する必要がある少なくとも成長率を示す 4 つの排出削減シナリオを設定しています。(以下のとおり)
排出削減計画 1 は年平均 4.5% の人口減少を要求するが、これは明らかに達成不可能であり、排出削減計画 2 は 1 人当たり GDP の年平均成長率 3.1% を下回ることが要求されるが、これは中国にとって容認するのが困難である
。工業化の過程での開発速度の低下、排出削減オプション 3 では炭素排出原単位を年間平均 9.1% 削減する必要があるが、これも困難である 主な解決策は、エネルギーの節約と排出削減、および新規開発の速度を高めることであるエネルギーの開発と利用には莫大な変換コストがかかります。人口増加率の制御が困難であることを考慮して、著者は、一人当たりGDP成長率と炭素排出原単位を同時に制御するという第4次排出削減計画を延長する。この計画では、一人当たりGDPの年平均成長率を5.1%以内に制御する必要があり、炭素排出原単位を年間少なくとも6%減少させる必要があるとしている。
最初の 3 つのオプションと比較して、このオプションはある程度の実行可能性があり、国家経済成長への影響が比較的小さいこと、また、一人当たり GDP 成長率と炭素排出原単位の削減率との間には反比例の関係があることも示しています。 2050 年以内にピークに達するという目標を達成するには、一人当たり GDP と炭素排出原単位のトレードオフが必要であり、より高い成長率を確保したい場合は、より高い炭素排出量減少率を伴う必要があります。炭素排出量に対するより小さな下方圧力に耐えたいのであれば、経済成長率の低下による損失を負担しなければなりません。
中国の炭素ピーク経路の予測
2009 年から 2050 年までの CO2 排出量を推計するために、まず、将来の 3 つの社会経済発展シナリオ、すなわち低モデル、中モデル、高モデルを想定します。低開発モデルは、人口や 1 人当たり GDP などの変数が比較的低い率で成長することを前提とし、中開発モデルは、各変数が中程度の率で変化することを前提とし、高開発モデルは、すべての変数が比較的高い率で成長することを前提とします。 。さらに、これら 3 つのオプションに基づいて、高-中モード、高-低
モード、低-中モード、中-高モード、中-低モードが拡張されて設定されます（拡張モードの元々の数は 6、1 でした）非現実的な結果を伴うモードは削除されました)。高中モデルは、人口と 1 人当たり GDP が高速で増加する一方、炭素排出強度は中程度の速度で増加すると仮定し、高低モデルは、人口と 1 人当たり GDP が高速で増加する一方で、炭素排出強度は緩やかに増加すると仮定します。炭素排出強度は低い割合で増加します。低および中モデルは、人口と 1 人当たりの GDP が低い割合で増加することを前提としていますが、炭素排出強度は中程度に増加します。中高モデルは、人口と 1 人当たりの GDP が緩やかに増加することを前提としています
。 GDP は中程度の速度で成長する一方で、炭素排出量は高速で増加します。中低モデルでは、人口と 1 人当たりの GDP が中程度の速度で成長する一方で、炭素排出量強度は低速で増加すると想定しています。
シナリオモデルの各変数の変化速度は、中モードの最初の設定に基づいており、低モードの各変数の成長率は中モードよりもわずかに低くなりますが、中モードの各変数の成長率は、中モードの最初の設定に基づいています。高モードは中モードよりわずかに高くなります。人口増加率を設定する際の基本的な判断は、経済発展に伴って人口増加率はさらに低下するというものである。中モデルの設定は、国連（2009）の中国の将来人口予測を参考にしており、中国の人口は21世紀30年代にピークを迎え、21世紀40年代に入ると徐々にマイナス成長に転じる。は2020年代に人口がピークに達し、2030年代以降はマイナス成長に陥ると想定しているのに対し、ハイモデルは2050年には人口がマイナス成長にならず、時間の経過とともに人口増加率が緩やかに低下すると想定している。一人当たり GDP 成長率を設定する際の基本的な判断は、依然として、経済の発展に伴い、一人当たり GDP 成長率は徐々に低下するというものである。中位モデルにおける一人当たり GDP 成長率は、Xu Xianchun (2002) による中国の将来の一人当たり GDP の予測を参照しており、2050 年までに一人当たり GDP は 2008 年の一人当たり GDP (約 3 万ドル) の 10 倍となり、低位モデルは 2050 年に一人当たり年間 GDP が 2008 年の 6 倍（約 18,000 米ドル）となり、新興工業国の現在の水準に達すると仮定、高位モデルは一人当たり GDP が 2050 年に達すると仮定2050年のGDPは2008年の16倍（約4万8000米ドル）となり、現在の先進国の水準に近い。炭素排出原単位の増加率を設定する際の基本的な判断は、時間の経過とともに炭素排出削減の難易度が徐々に高くなる、つまり炭素排出量の減少率が徐々に低下するというものです。中位モデルは、中国の炭素排出原単位が 2050 年までに 2005 年と比較して 80% 減少すると仮定し、低モデルは、2050 年までに中国の炭素排出原単位が 2005 年と比較して 70% 減少すると仮定し、高モデルは、2050 年までに中国の炭素排出原単位が 2050 年までに 2005 年と比較して 70% 減少すると仮定しています。炭素排出原単位は 2005 年と比較して 90% 減少します。%。
Matlab シミュレーションを使用したシミュレーション方法は、複数の整数ノード値を選択し、3 次関数補間を使用して比較的滑らかな炭素排出曲線に適合させ、それによってピークの発生時刻とピーク量を計算します。
8 つのモデルで炭素排出量の推定を比較すると、中国の炭素排出量のピークは、低、中、高、低-中、中-高の 5 つのシナリオ モデルで発生することがわかります。ピークに対するテクノロジーの影響の方が重要であり、経済社会の発展率が高く、炭素排出原単位の減少率が比較的低い場合には、2050 年にピークが発生することはあり得ません（高-中、高-低、中など）。 -低モデル)。同様に、炭素排出原単位の削減率が経済的および社会的発展の速度よりも速い場合、排出量はより早くピークに達します（低-中、中-高モードなど）。現在の発展傾向によれば、経済社会発展が炭素排出原単位の合理的な削減を伴うのであれば、中国の到達ピーク時期は 2020 年から 2045 年の間にあるはずであると予測できます。また、経済社会の発展が炭素排出原単位の削減に注意を払わなければ、ピーク時期が遅れることになります。したがって、わが国ができるだけ早く炭素排出量のピークに達するには、炭素排出原単位の継続的な低下を維持することが極めて重要であり、クリーンエネルギーの利用を増やし、従来のエネルギー消費を削減することが将来の重要な課題となるはずである。
質問 D に関するその他の問題解決アイデアの参照
2023
Huawei Cup 数学モデリング問題 D 質問 3 - 炭素排出経路の最適化 (エネルギー消費構造調整のための多目的最適化モデル構築の詳細なプロセス + モデルの仮定 (再現可能))_Zhixin_ROL のブログ - CSDN ブログ 2023 Huawei Cup 数学モデリング問題 D
-ドメイン炭素排出と経済、人口、エネルギー消費の現状分析 (指標と指標システムの確立方法 1、炭素排出影響要因の詳細なモデリング プロセス)_Zhixin_ ROL のブログ-CSDN ブログ