低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式及配套技术

面对中国当前低碳生态能源经济循环农业系统工程复杂动态系统中存在的一些关键问题,仅凭单个学科的理论方法难以解决,在研究德邦牧业及其所在地高塘乡复杂动态生态能源经济系统发展问题中,将系统工程理论方法与其它学科理论方法交叉结合,进行集成创新,建立了区域双充分低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式和全乡四责任制低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式.这两种典型模式的建立步骤是:首先建立原系统发展各年的顶点赋权图模型,生成反馈系统的发展对策;继而建立仿真评价模型,对对策的实施效应进行定量仿真评价;最后根据设定的目标和仿真评价的结果调整确定科学合理的对策,进行实施.典型模式及配套技术实施的结果是:通过猪粪尿沼气能源充分开发利用工程和养种反馈循环沼液资源开发生物链工程,分别建立了低排放、低污染、低能耗、高效率的沼气能源开发的沼气能源产品供应链和绿色无公害农产品供应链.这为解决"三农"问题探索出了一条顶天立地、集成创新的系统开发新路.     

哈尔滨市农业循环经济模式研究

运用农业生态和系统科学理论，研究并阐明了哈尔滨市农业循环经济模式的构建原则、总体构架、模式类型，提出了实施农业生态循环经济模式的对策措施，为农业、农村经济发展提供了依据。     

传统空气污染物和温室气体减排最优控制策略

基于传统空气污染物与温室气体的相互影响关系(替代或互补),运用动态微分对策理论分析协同与非协同减排机制,并进行了数值模拟,模拟结果发现,如果传统空气污染物和温室气体之间可替代,协同治理下的传统空气污染物和温室气体的最优瞬时排放量和最优排放路径均低于非协同治理下的结果;但如果是互补关系,协同治理下的温室气体的最优瞬时排放量和最优排放路径均高于非协同治理下的结果,而传统空气污染的最优瞬时排放量和最优排放路径可能低于非协同治理下的结果。此外,协同治理下的净收益刚开始略低于非协同治理下的结果,但随着时间的推移前者很快超过后者。因此,从长期来看,协同减排为最优控制策略。     

陆地生态系统的模型模拟

世上万物皆由百十种化学元素组成，追索元素的迁移转化可揭示自然界各客体的内在联系。近代生物地球化学的发展，为实施这一朴素的哲学思想于科学研究实践提供了理论与方法。基于生物地球化学量、场、群、流的概念，一个陆地生态系统模型已建立起来。这一名为DNDC的模型，以追踪模拟碳、氮和水分在生态系统的运动为线索，将植物初始光合生产力，有机质在土壤的转化，及大气-生物界面气体交换联结成一个整体，从而将农田、森林、草原等复杂系统转化为可操作的计算机模拟模型。建立这一模型的目的是为预测在当代人类活动影响下陆地生态系统发展的趋势。中美两国科学家们最近使用此模型计算了中国水稻田甲烷气的排放总量，发现20世纪80和90年代中国稻田水管理措施的改变，减少了中国农业甲烷排放量的40％，即500万t。与此同时，全球温室气体观测系统发现大气甲烷浓度的增长速率在1980—2000年间不寻常地降低了。DNDC模拟的结果表明，中国稻田甲烷排放减少的时间与数量，与全球大气甲烷浓度增长速率降低的时间与幅度相一致。这一例证表明生物地球化学过程模型在预测生态系统变动方面的可实施性。     

征收碳税对高碳企业转型的激励模型

征收碳税激励高碳企业低碳转型是我国发展低碳经济的重要途径。通过建立政府与高碳企业间的委托—代理模型,分析政府征收碳税激励高碳企业实施CO2减排的激励契约,结果表明,政府设计科学合理的碳税税率可实现高碳行业CO2排放总量控制,增强高碳企业实施CO2减排的内在动力,激发其积极主动向低碳转型。结合我国钢铁行业对模型进行实证,测算出激励我国钢铁行业有效减少CO2排放的最优碳税税率。     

反馈系统发展对策生成的顶点赋权反馈图法——-以鄱阳湖区德邦生态能源经济反馈系统发展为例

德邦规模养殖生态能源经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》农业产业区,是要求实现规模养殖和种植循环经济的开发区,是要求实现开发沼气能源减少污染物排放(节能减排) 的低碳生态产业区,是由大学、公司、农户、地方政府等共同参加建设的有普遍意义的创新基地.此规模养种循环与节能减排系统是一个反馈复杂系统, 对此,创建系统动力学三步顶点赋权反馈图的管理对策生成法进行研究. 首先,通过对德邦牧业实地发展进行深入分析,建立了两个增长正反馈环和一个制约负反馈环构成的2005-2009年五个规模养殖生态能源经济区增长制约顶点赋权反馈图,定量揭示现行系统发展的优势和存在的问题. 其次,围绕五个顶点赋权反馈图中两个增长正反馈环和一个制约负反馈环的内涵再提出系统可持续发展实现规模养种循环与节能减排的3条管理对策.最后, 通过五个顶点赋权反馈图顶点值的反馈变化规律,证明了系统发展中必须实施以猪尿资源为原料养殖场开发沼气工程并周边养种结合开发沼液资源,必须实行以养殖场的猪粪资源为原料促进全乡户用沼气池开发且全乡实施沼液种植,必须加大投入实施规模经营改变生产方式3条管理对策的正确性.此三步顶点赋权反馈图法及研究结果有重要理论和普遍实际意义,且为后续定量仿真管理对策未来实施效应评价中仿真方程的建立提供了积累.     

大气中CO2浓度增加对作物生产的影响

当前，由于人为因素造成的全球气候变化已经成为重大的全球环境问题。CO2等温室气体增加及其引起的温室效应对人类农业生产的影响，愈来愈引起各国政府和人民的关注与重视。我国科学界在这一领域开展了大量的科学研究工作，取得了一系列科学成果。从CO2等温室气体增加及其导致的温室效应对作物生长发育和对区域性作物生产的影响等方面，综述了我国在此领域的概况，提出了为为确保未来作物生产的持续性，稳定性和安全性，非常有必要对此作更加深入细致研究的建议。参13。     

基于可再生能源替代的经济持续发展模型

以可再生能源在总能源消费中所占比例作为替代率,讨论了可再生能源替代问题在整体经济系统中的作用.基于经济发展、能源需求、温室气体(GHG)排放、替代率等要素,建立了可再生能源替代的动态系统的数学模型.运用最优控制理论,在期望替代路径给定的条件下 ,求解再生替代能源产业理论上的最优发展策略.最后,根据实际数据,得出我国实现2020 年可再生能源发展规划的动态优化路径,使之在满足经济持续发展对能源需求的前提下,系统要素配置最优、化石能源使用量和GHG排放最少.     

中国多地区低碳能源技术的优化选择

自巴黎气候大会顺利召开之后,全球各国在立即开展相关措施应对气候变化上已达成更深的共识.人类需要实施更多的努力减缓温室气体排放,以此将大气中温室气体浓度控制在450ppmv以下,将很大可能达到IPCC提出的21世纪末全球平均温度上升在2摄氏度以内的预期目标.全球各国的经济和技术发展存在较大的差异,甚至像中国这样最大的发展中国家,其不同地区的经济发展和资源稟赋也存在较大的差异.因此,非常有必要构建相关多区域模型研究全球乃至中国不同地区在应对气候变化背景下经济发展和能源技术演变的规律.本文基于全球多区域综合评估模型(WITCH)建立全球-中国多区域WITCH-China模型,根据地区经济发展和资源稟赋的差异性,将中国地区划分至东、中、西三部分,以研究在全球温控目标下中国不同地区的能源技术演化和碳排放路径的变化规律,同时对比中国和其他世界各地区的宏观经济水平受到气候变化影响的差异性.     

基于模糊物元方法的温室区域适应性评价研究

设施农业是我国农业的重要组成部分,温室是设施农业生产中最重要的基本设施。我国的设施农业生产经过几十年的发展取得了巨大成就,但目前也存在很多问题,生产型温室类型选择不当就是存在问题之一。我国目前还没有为温室类型的选择与评价提供定量分析的数学模型。应用模糊物元理论,通过对温室环境适应性评价指标体系的分析,建立了一个评价温室环境适应性的模糊评价数学模型,这一研究不仅有重要的学术价值,而且有重要的现实意义。图1,表2,参8。     

黑龙江省发展农业循环经济的思路研究

黑龙江省是农业大省,具有丰富的农业资源,但是,多年来农业经济片面追求粮食产量和经济效益,农业生态系统破坏严重。针对黑龙江省农业经济、产业、环境现状,提出了发展农业循环经济的思路。     

Optimal Implementation Strategy of Carbon Emission Reduction Policy Instruments in Consideration of Cost Efficiency

In this paper, regulatory and optimum programming model has been adopted. Considering the costs of emission reduction, supervision and penalty, we went all out to analyze the optimal decision of cost efficiency of regulators when implementing these three policy instruments: carbon emission standards, carbon emission trading permissions, and carbon taxes as well. Its result has indicated: In strict accordance with control target of total carbon emissions, regulators are willing to render social and economic cost able to achieve the goal of optimal cost efficiency by regulating carbon emission standards and supervising marginal cost caused by variations in the probability; fortunately, under the conditions of low supervisory cost and certain criteria which is met, the implementation of carbon emission trading permissions could provide social and economic cost with opportunities to realize that objective; through comparative analysis, carbon emission trading permissions have the advantages of higher efficiency than carbon emission standards on the premise of incomplete information. During the implementation of carbon taxes strategy, when there exists uncertainty information in the enterprises reduction behaviors, the condition which enterprises can fully comply with is the tax rate level is not higher than marginal penalty function; the tax rate level of enterprises perfect compliance ought not to be lower than the division of marginal penalty cost and marginal supervisory cost. The optimal strategy of enterprises imperfect compliance is that regulators varying the marginal cost of emission standards is equal to varying that of supervisory probability.     

需求侧全球碳排放强度的度量及分解

利用非竞争型投入产出表提出了需求侧的全球完全碳排放强度度量方法,建立了经济体维度和最终需求类型维度变化的贡献率分解模型,以及包含碳排放系数、中间投入技术结构、增加值系数和最终需求4类影响因素的结构分解模型,分析了1998-2007年全球主要经济体和代表性国家的碳排放强度变化.结果表明:全球完全碳排放重心向发展中国家转移,完全增加值重心在发达国家,完全碳排放强度下降主要贡献仍来自欧盟和北美自贸区.各国消费的完全碳排放强度均小于出口和投资的完全碳排放强度,并带动了整体完全碳排放强度的下降。碳排放系数仍是促进需求侧碳排放强度下降的主导因素,其他3类因素对不同国别不同类型的完全碳排放强度影响效果不一,其中在出口的完全碳排放强度中表现出更为显著的国别差异.     

碳限额交易机制下碳交易价格对供应链碳排放的影响

为了研究碳限额交易机制下碳交易价格对供应链碳排放的影响,我们引入了由一个制造商和一个零售商组成的供应链,建立制造商处于领导地位的Stackelberg博弈模型,研究了供应链分散决策模式和集中决策模式下碳交易价格对碳排放的影响.研究发现,无论是供应链分散决策模式还是集中决策模式,对于清洁型制造商和低减排成本中间型制造商,碳交易价格的上升会使制造商最优单位碳排放量减少;对于高减排成本中间型制造商,随着碳交易价格的上升,制造商最优单位碳排放量呈现先减少再增加最后再次减少的趋势;对于污染型制造商,随着碳交易价格的上升,制造商最优单位碳排放量呈现先增加后减少的趋势.但就最优单位碳排放量而言,集中决策模式下制造商最优单位碳排放量低于分散决策模式.     

考虑非期望产出的航空公司网络RAM效率评价

2008年欧盟颁布碳排放交易体系,这说明二氧化碳排放对航空业的发展有非常重要的影响.本文将航空公司效率分为三个阶段:运营阶段、服务阶段和销售阶段,并创新性地在服务阶段考虑了温室气体排放量,将其作为非期望产出指标.本文提出了基于弱处理的网络RAM(range adjusted measure)模型,并用其评价了2008年到2012年全球22个航空公司的效率.结果证明了方法的适用性.主要结论有:1.格陵兰航空和肯尼亚航空的平均整体效率值最高.2.欧盟航空公司的平均效率低于非欧盟航空公司的平均效率.3.被纳入碳排放交易体系对欧盟航空公司的效率提升起到了一定的促进作用.     

吉林省农产品加工业集聚发展与空间格局研究

发展农产品加工业是实现农村工业化和农业现代化的前提和保障。吉林省粮牧资源基础较好,高产量区域集中分布在经济发达、交通便利的中南部地区。1998-2007年,吉林省农产品加工业产值年均增长率同比高于全国4个百分点。研究发现,农副食品加工业、饮料制造业、木材加工及木竹藤棕草制品业、医药制造业是产值区位商〉1且就业区位商〉1的行业,集聚增长趋势较为显著;农产品加工龙头企业的加工类型总体上以粮牧加工为主,药品及特产品加工比重逐步提高,空间分布格局表现为粮牧高产量区省级重点龙头企业比重较高,农产品加工业向大城市郊区及原料产区集聚进程明显。     

碳减排量定价理论研究

《联合国气候变化框架公约》的《京都议定书》中规定了排放贸易、联合履约和清洁发展机制三种灵活机制 ,其附件 I国家可以通过这三种机制以较低的成本从境外获得碳减排量 .本文将碳减排量当作一种特殊资源 ,建立了一个国家的碳减排量定价理论模型 .使用该模型通过扰动分析 ,导出了减排量的最高需求价格和最低供给价格的计算公式 .     

碳政策下分布式鲁棒优化模型的生产与减排策略

构建了碳排放限额和碳限额与交易政策下的两类分布式鲁棒优化模型,当市场需求分布的期望和方差已知且制造商生产过程产生碳排放时,求解了制造商的最优生产和减排投资策略.将两类碳政策下的分布式鲁棒优化模型分别与无碳约束的情形进行比较,结果表明:在两类碳政策下减排投资有利于制造商获得更高的利润,并且减排投资在碳限额与交易政策下能够降低碳排放量而在碳排放限额政策下对控制碳排放量没有效果;与碳排放限额政策相比,碳限额与交易政策能够实现高利润低排放;碳排放限额政策下制造商的利润不高于无碳约束的情形,而在碳限额与交易政策下当碳配额满足一定条件时制造商的利润大于无碳约束的情形.最后利用数值算例验证了理论结果同时通过碳系数的变化检验了两类碳政策的鲁棒性.     

A non-linear model for estimating the cost of achieving emission reduction targets: The case of the U.S., China and India

With the world talking about climate change,the United States(U.S.),China and India have announced their carbon emission reduction targets.For these three countries to achieve their targets, significant questions arise,such as what will be the annual emission reduction efforts to achieve those targets,how much it would cost and what would be the economic effects.This paper puts the carbon intensity reduction targets of China and India together with the absolute emission reduction target of the U.S.into the same non-linear model to quantitatively study the optimal emission control strategies and associated total cost for achieving those targets by the year 2020,and estimate and compare the minimized total costs of the three countries to reach their targets.Our results show that the total cost for the U.S.to achieve its emission reduction target is greater than those of China and India in terms of absolute amount.However,in terms of proportion of total cost to GDP,China and India’s ratios are significantly greater than that of the U.S.,indicating that for the developing countries such as China and India,the achievement of emission reduction targets needs relatively greater effort.