基于灰色關聯(lián)與預測模型分析陜西省交通運輸碳排放

欒紫清

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基于灰色關聯(lián)與預測模型分析陜西省交通運輸碳排放

欒紫清

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

文章基于2005~2016年陜西省交通運輸能量消耗基礎數(shù)據(jù)，運用灰色關聯(lián)分析法研究了城市化率、人口數(shù)量、GDP、交通運輸倉儲郵政業(yè)投資額、單位GDP能耗、私家車數(shù)量六大因素與陜西省交通運輸碳排放關聯(lián)度。同時基于灰色系統(tǒng)預測模型GM(1,1)，對陜西省交通運輸碳電力碳排放進行量化預測。分析結果表明，陜西省交通運輸碳排放與相關因素相關度依次是城市化率>人口數(shù)量>GDP>交通運輸倉儲和郵政業(yè)投資額>單位GDP能耗>私家車數(shù)量。預測發(fā)現(xiàn)，電力碳排放2022年將突破200萬噸，面臨巨大的減排壓力。因此對陜西省交通運輸碳減排提出針對性的策略。

交通運輸；灰色關聯(lián)分析；GM(1,1)模型；碳排放預測

引言

交通運輸業(yè)是對全國碳排放增長和碳排放強度最大行業(yè)之一，能源消耗和碳排放呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，減排潛力巨大[1]。西安是西北地區(qū)最大的城市，也是全國11個國家中心城市之一，在陜西省開展交通運輸碳排放的相關研究具有指導性意義。本文基于2005~2016年陜西省年鑒歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過灰色關聯(lián)分析法研究了城市化率、人口數(shù)量、GDP、交通運輸倉儲郵政業(yè)投資額、單位GDP能耗、私家車數(shù)量六大因素[2]與陜西省交通運輸排放關聯(lián)度，詳細分析了各相關因素對陜西省交通運輸碳排放的影響。同時基于灰色系統(tǒng)預測模型GM(1,1)，對陜西省交通運輸碳電力碳排放進行量化預測。

1 碳排放影響因素選取和數(shù)據(jù)處理

本文在以往研究成果的基礎上，結合陜西省實際情況，借鑒文獻[3]選取了城市化率、人口數(shù)量、GDP、交通運輸倉儲郵政業(yè)投資額、單位GDP能耗、私家車數(shù)量作為陜西省交通運輸碳排放量的影響因素。能源消耗基礎數(shù)據(jù)來源自《陜西統(tǒng)計年鑒（2005~2017）》，本文將根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2006年版排放指南中的公式[4]計算可測算得到圖1所示2005~2016年陜西省交通運輸碳排放量。

表1 能源的二氧化碳排放系數(shù)（單位：萬噸碳/萬噸標準煤）

2 碳排放量灰色關聯(lián)分析

2.1 建立灰色關聯(lián)分析模型

陜西省交通運輸碳排放量受到本地區(qū)本領域諸多因素綜合影響，這些因素的具體的影響過程并不完全清楚，可將其視為一灰色系統(tǒng)[5]。

將陜西省歷年交通運輸碳排放量作為參考序列，六大因素作為比較序列，建立 7*12階矩陣，利用初值化法對參考序列和比較序列無量綱化處理后根據(jù)文獻[6]計算關聯(lián)系數(shù)后利用式(2)分別計算關聯(lián)度：

2.2 灰色關聯(lián)分析模型求解

通過上述計算得到六大因素與交通運輸總碳排放的關聯(lián)度，如圖2所示，同理，可計算陜西省交通運輸各類型能源碳排放與各因素相關度，如表2所示。

圖2 陜西省交通運輸總碳排放與相關因素相關度

表2 陜西省交通運輸各類型能源碳排放與其相關因素相關度

綜合圖2和表2可知，陜西省交通運輸碳排放與相關因素相關度依次是城市化率>人口數(shù)量>GDP>交通運輸倉儲和郵政業(yè)投資額>單位GDP能耗>私家車數(shù)量。

3 基于GM(1,1)碳排放預測

綜上分析，雖然總碳排放量呈現(xiàn)下降趨勢，但是電力碳排放量快速增長，所占總碳排放量比重逐漸擴大，面臨減排壓力加大，在未來幾年將成為減排重點，故選取陜西省交通運輸業(yè)電力碳排放作為預測目標。

3.1 灰色系統(tǒng)預測模型GM(1,1)建模

根據(jù)前述碳排放量建立數(shù)據(jù)序列，根據(jù)式(3)建模可行性分析，求得級比。

建立GM(1,1)灰微分方程模型：

其中，為發(fā)展系數(shù)，為灰色作用量。

3.2 灰色系統(tǒng)預測模型GM(1,1)求解

將原始數(shù)列預測值用MATLAB最小二乘法求解參數(shù)，解得=-0.0701，=59.7073，可得預測方程：

平均誤差分析得預測精度為97.4926%，可進行較精確預測，根據(jù)發(fā)展系數(shù)取值可知，GM(1,1)模型可用于中長期較精確預測.對未來五年交通運輸電力碳排放進行預測，結果見表3：

表3 未來五年交通運輸電力碳排放預測結果

4 結論

陜西省交通運輸碳排放量于2013年達到峰值，隨后略有下降，但節(jié)能減排總體形勢依然嚴峻，綜合以上關聯(lián)分析的結果，總結得出以下結論：

（1）政府推行的節(jié)能減排法律、法規(guī)有效減了碳排放量；

（2）陜西省交通運輸碳排放與相關因素相關度依次是城市化率>人口數(shù)量>GDP>交通運輸倉儲和郵政業(yè)投資額>單位GDP能耗>私家車數(shù)量；

（3）電力碳排放在2022年將可能突破200萬噸，在陜西省交通運輸領域碳排放的占比越來越大，應考慮提高水電和核電的比例，逐漸取代本地的火電；

（4）不斷優(yōu)化交通運輸業(yè)能源結構并提高節(jié)能減排技術將有效削減碳排放總量。

[1] Lin B, Xie C.Reduction potential of CO2,emissions in China?s trans -port industry[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews,2014, 33:689-700.

[2] 盧曉玲,高標.吉林省交通運輸碳排放灰色關聯(lián)與預測分析[J]. 綜合運輸, 2017(12):1-6.

[3] 徐國泉,劉則淵,姜照華.中國碳排放的因素分解模型及實證分析:1995-2004[J].中國人口·資源與環(huán)境, 2006,16(6):158-161.

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[5] 孫繼佳,蔣健,嚴廣樂,等.基于灰色系統(tǒng)理論的中醫(yī)五臟系統(tǒng)分析[J].上海理工大學學報,2009, 31(6):573-576.

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Grey correlation and forecasting analysis of transportation emission in Shaanxi province

Luan Ziqing

( School of Automobile, Chang'an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

Based on the basal data of transportation energy consumption from 2005 to 2016 in Shaanxi province, thecorrelation of the between the six factors of urbanization rate, population, GDP, transportation warehousing and postal service investment, energy consumption per unit GDP, the number of private cars and transportation emissions of the Shaanxi province. Simultaneously, based on the GM(1,1) forecasting model to predict the quantitative of the transportation emission in Shaanxi province. The result is given show that the correlation of ranking is urbanization rate, GDP, energy consumption per unit GDP, transportation warehousing and postal service investment, the number of private cars for the prediction of the transportation emission in Shaanxi province. Electric carbon emission showed that it will break through 2 million tons in 2022 under huge pressure to reduce emissions. Meanwhile specific strategies were proposed in order to reduce the transportation emission in Shaanxi province.

Transportation; Grey correlation analysis; GM(1,1) model; forecasting of carbon emission

B

1671-7988(2019)03-121-03

U473.9

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1671-7988(2019)03-121-03

U473.9

欒紫清，就讀于長安大學汽車學院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.038