一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法组成比例

本申请涉及碳排放领域，具体地涉及一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，包括：步骤一、建立同质能源的投入产出模型以及多个同质性能源的异质并联配额机制；步骤二、投入产出指标的拆分重组以及转换获得拆分重组后的投入产出指标；步骤三、建立多目标规划模型和单目标规划模型，获得碳分配权方案。本申请按照各工业部门不同的能源消费建立多个同质性能源的异质并联配额机制，将原评价系统转化为多个同质能源的异质并联子系统，不同的能源投入作为每个子流程的单独投入，而其他投入产出指标看作共享指标，按照比例分配到各子流程中；解决了指标非同质带来的碳排放权分配问题，并将减排任务落实到每个工业部门的每个能源消费子流程。能源消费子流程。能源消费子流程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法


[0001]本申请涉及碳排放领域，更具体地说，它涉及一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法。

技术介绍

[0002]大气污染问题是21世纪人类发展所面临的阻碍问题之一，大气污染和全球变暖给生态环境带来的影响会给人类生存和发展带来不可抵挡的危害。而大气污染和全球变暖的最主要驱动因素是人类活动排放的二氧化碳等温室气体，碳排放则是指代温室气体排放，主要来源包括工艺及生活中所生产、运输、使用、回收等过程。
[0003]而工业生产是能源消费和污染排放的主体，对煤炭等化石能源的依赖较高，因而合理规划工业生产部门的减排路径则尤为重要。当前对于工业部门的碳排放权分配的研究，有采用主客观结合的综合指标对工业部门进行碳排放权分配，并用零和DEA模型检验分配结果；也有提出一种综合合作博弈数据包络分析方法(DEA)，并将模型分别应用于各行业的碳配额分配问题和区域碳排放分配研究中。
[0004]而申请人通过观察工业部门的环境数据发现，各工业部门由于各自生产过程不同，对能源的消费也存在异质性，尤其是一些传统的工业部门(如采矿业等)主要消费的能源依然是煤炭这一类单位二氧化碳排放量较高的能源资源，而没有使用天然气等清洁型能源。不同能源对碳排放带来的污染是不同的，特别是煤炭这一类化石能源会带来大量的二氧化碳排放，而水电、核电和天然气等清洁能源的使用则可大量减少碳排放。因而，申请人认为上述现有的工业部门碳排放权分配的研究，所选取的能源指标是总能源消费指标，而没有考虑到工业部门对于能源指标使用的异质性，使得碳排放权分配并未合理。

技术实现思路

[0005]为了解决目前工业部门对于能源指标异质性引起的碳排放权分配不合理问题，本申请提供一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法。
[0006]本申请提供的一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，采用如下的技术方案：一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，包括如下步骤：步骤一、建立同质能源的投入产出模型以及多个同质性能源的异质并联配额机制：基于工业部门的同质经济投入和异质能源投入，将工业部门的异质能源投入划分为多个子组，每个子组的工业部门使用同样的能源投入结构；获取工业部门一年度中所使用的经济投入指标、异质性能源投入指标、期望产出指标和非期望产出指标，并设定碳排放为非期望产出，基于能源异质性以及同质能源下不同工业部门的碳排放量异质性，建立多个同质性能源的异质并联配额机制，并建立同质能源的投入产出模型，所述同质能源的投入产出模型包括同质能源的投入与期望产出比值非
线性模型以及同质能源的投入与期望产出线性模型；步骤二、投入产出指标的拆分重组以及转换获得拆分重组后的投入产出指标：结合多个同质性能源的异质并联配额机制，将获取的经济投入指标、期望产出指标、异质性能源投入指标进行拆分重组，获得子集，每个子集为使用一种能源投入的投入产出子流程，包含该种能源投入数据以及所对应的经济投入数据、期望产出数据和非期望产出数据；将子集的投入产出数据结合步骤一的同质能源的投入与期望产出线性模型，获得对应子集的经济投入分配比例、能源投入分配比例、期望产出分配比例和非期望产出分配比例；根据子集的能源投入数据以及所对应的经济投入数据、期望产出数据和非期望产出数据，结合能源投入分配比例以及所对应的经济投入分配比例、期望产出分配比例和非期望产出分配比例，获得拆分重组后子集的投入产出指标；步骤三、建立多目标规划模型和单目标规划模型，获得碳分配权方案：基于多个同质性能源的异质并联配额机制，将总减排量分配到每个子集中，获得每个子集的减排目标；结合总减排量以及分配至各子集的碳减排量，建立调整各工业部门碳减排量后的多目标规划模型，所述多目标规划模型包括调整各工业部门碳减排量后的最大化总期望产出模型和调整各工业部门碳减排量后的最小化总能源投入模型；基于能源消费总量与工业生产增值建立单位工业增加值能耗模型，并以单位工业增加值能耗模型作为碳减排的约束条件，结合至双目标规划模型中以建立单目标规划模型；将步骤二拆分重组后子集的投入产出指标结合至所述单目标规划模型中，获得各工业部门相应的碳排放分配方案。
[0007]在有关碳排放权分配的研究中，决策单元通常要求满足同质性假设，而本申请将非同质指标纳入碳排放权分配体系中，则先通过非同质DEA方法，将非同质问题，转化为多个同质的集合，将减排任务落实到各集合中，再集中进行碳排放权分配。
[0008]因而，本申请基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，主要先是在碳排放权分配问题中基于能源投入指标的异质性对碳排放量异质性的影响，将工业部门生产排放二氧化碳的过程按照使用的能源投入不同拆分重组形成多个同质能源子集的并联流程，即建立多个同质性能源的异质并联配额机制，并同时建立同质能源的投入产出模型，依据同质能源的投入产出模型将原工业部门子组的投入产出指标转换为拆分重组形成的多个同质能源子集的投入产出指标，体现了工业部门能源消费结构对于碳排放权分配结果的影响。
[0009]再而，根据多个同质能源子集之间的能源投入异质性，将总减排份额分配到各子集，并引入单位工业增加值能耗比率指标作为约束条件，进一步使碳排放权分配结果更贴近于现实要求，上述拆分重组形成的多个同质能源子集的投入产出指标结合单位工业增加值能耗作为约束条件，综合至单目标规划模型中，获得工业部门间减排任务分配，实现了针对不同工业部门的不同能源消费进行对应碳排放权分配。
[0010]优选的，所述步骤一中，同质能源的投入与期望产出比值非线性模型如下式(1.2)所示：
其中，满足其中，满足其中，满足其中，满足其中，满足其中，满足其中，满足其中，设定N个工业部门，使用两种同质经济投入X
ij
和三种非同质能源投入E
t
，i＝1，2，t＝1，2，3...n，不同工业部门使用不同的能源投入生产相同的产出；将N个工业部门分为三组，Np表示第p组工业部门，p＝1，2，3，每组工业部门中的能源同质；将三组工业部门的投入产出集合形成三个能源同质的决策单元子集S
t
，t＝1，2，3，每个决策单元子集所包含的投入产出指标为S
t
＝{X1，X2，E
t
，Y，C}，t＝1，2，3，每个工业部门组N
p
中使用了第t种能源的决策单元数量为n
t
，t＝1，2，3；投入产出指标中X
i
表示经济投入，Y表示期望产出，C表示非期望产出的碳排放，视为生产投入因素，X
i
、Y、C均参与了每个决策单元子集的生产环节，使表示投入产出指标中经济投入X
i
对应在工业部门组N
p
中的决策单元子集S
t
的数据，x
ij
表示生产环节中的经济投入数据，表示生产环节中经济投入数据x
ij
的分配比例；表示投入产出指标中期望产出Y对应在工业部门组N
p
中的决策单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立同质能源的投入产出模型以及多个同质性能源的异质并联配额机制：基于工业部门的同质经济投入和异质能源投入，将工业部门的异质能源投入划分为多个子组，每个子组的工业部门使用同样的能源投入结构；获取工业部门一年度中所使用的经济投入指标、异质性能源投入指标、期望产出指标和非期望产出指标，并设定碳排放为非期望产出，基于能源异质性以及同质能源下不同工业部门的碳排放量异质性，建立多个同质性能源的异质并联配额机制，并建立同质能源的投入产出模型，所述同质能源的投入产出模型包括同质能源的投入与期望产出比值非线性模型以及同质能源的投入与期望产出线性模型；步骤二、投入产出指标的拆分重组以及转换获得拆分重组后的投入产出指标：结合多个同质性能源的异质并联配额机制，将获取的经济投入指标、期望产出指标、异质性能源投入指标进行拆分重组，获得子集，每个子集为使用一种能源投入的投入产出子流程，包含该种能源投入数据以及所对应的经济投入数据、期望产出数据和非期望产出数据；将子集的投入产出数据结合步骤一的同质能源的投入与期望产出线性模型，获得对应子集的经济投入分配比例、能源投入分配比例、期望产出分配比例和非期望产出分配比例；根据子集的能源投入数据以及所对应的经济投入数据、期望产出数据和非期望产出数据，结合能源投入分配比例以及所对应的经济投入分配比例、期望产出分配比例和非期望产出分配比例，获得拆分重组后子集的投入产出指标；步骤三、建立多目标规划模型和单目标规划模型，获得碳分配权方案：基于多个同质性能源的异质并联配额机制，将总减排量分配到每个子集中，获得每个子集的减排目标；结合总减排量以及分配至各子集的碳减排量，建立调整各工业部门碳减排量后的多目标规划模型，所述多目标规划模型包括调整各工业部门碳减排量后的最大化总期望产出模型和调整各工业部门碳减排量后的最小化总能源投入模型；基于能源消费总量与工业生产增值建立单位工业增加值能耗模型，并以单位工业增加值能耗模型作为碳减排的约束条件，结合至双目标规划模型中以建立单目标规划模型；将步骤二拆分重组后子集的投入产出指标结合至所述单目标规划模型中，获得各工业部门相应的碳排放分配方案。2.根据权利要求1所述的一种基于工业部门资源异质性的碳排放权分配方法，其特征在于：所述步骤一中，同质能源的投入与期望产出比值非线性模型如下式(1.2)所示：其中，满足其中，满足
其中，设定N个工业部门，使用两种同质经济投入X
ij
和三种非同质能源投入E
t
，i＝1,2，不同工业部门使用不同的能源投入生产相同的产出；将N个工业部门分为三组，N
p
表示第p组工业部门，p＝1,2,3，每组工业部门中的能源同质；将三组工业部门的投入产出集合形成三个能源同质的决策单元子集S
t
,t＝1,2,3，每个决策单元子集S
t
所包含的投入产出指标为S
t
＝{X1,X2,E
t
,Y,C}，t＝1,2,3，每个工业部门组N
p
中使用了第t种能源的决策单元数量为n
t
，t＝1,2,3；投入产出指标中X
i
表示经济投入，Y表示期望产出，C表示非期望产出的碳排放，视为生产投入因素，X
i
、Y、C均参与了每个决策单元子集S
t
的生产环节，使表示投入产出指标中经济投入X
i
对应在工业部门组N
p
中的决策单元子集S
t
的数据，x
ij
表示生产环节中的经济投入数据，表示生产环节中经济投入数据x
ij
的分配比例；表示投入产出指标中期望产出Y对应在工业部门组N
p
中的决策单元子集S
t
的数据，y
j
表示生产环节中的期望产出数据，表示生产环节中期望产出数据y
j
的分配比例；表示投入产出指标中碳排放C对应在工业部门组N
p
中的决策单元子集S
t
的数据，c
j
表示生产环节中的碳排放量数据，表示生产环节中碳排放量数据c
j
的分配比例；表示N
p
中的投入指标集，即第N
p
组工业部门的投入指标集；υ
i
表示经济投入数据的系数，e
tj
表示能源投入数据，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明珺，姬翔，吴杰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学国际金融研究院，
类型：发明
国别省市：