亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        碳優(yōu)化

        2022-06-16 07:57:58梁進
        科學 2022年3期
        關(guān)鍵詞:碳減排數(shù)學模型

        碳減排過程涉及很多需要優(yōu)化的問題,數(shù)學在這一方面大有可為,但在實際中,問題要復(fù)雜得多,優(yōu)化要應(yīng)用更復(fù)雜的數(shù)學工具,如數(shù)學規(guī)劃、泛函分析和最優(yōu)控制中的哈密頓—雅可比—貝爾曼方程(HJB方程)。碳優(yōu)化幾乎在雙碳行動的所有領(lǐng)域都很活躍。

        碳減排肯定是要花錢的,而且花了錢也沒有立竿見影。這也從某種程度抑制了人們的減排動力。政府就要有所作為,一方面發(fā)放一定的排放許可,一方面對排放超標的企業(yè)進行處罰。所以對于國家或者一個企業(yè),這里就有一個減排的最優(yōu)控制問題,如何花最少的錢達到減排達標的效果。數(shù)學最拿手的就是處理這類最優(yōu)控制問題。數(shù)學中有很多方法,要做的事就是建立數(shù)學模型,搞清楚優(yōu)化目標和控制變量,然后應(yīng)用數(shù)學方法控制變量,求到最優(yōu)的效果,以達到目的。

        假設(shè)一個國家通過簽訂國際公約的方式,或者一個企業(yè)接受減排要求約定在給定期限內(nèi)降低其碳排放量到一定限額以內(nèi),否則到期需要為超過限額的碳排放量支付罰款。那么在此期間,他們就需要采取一定措施降低國內(nèi)或企業(yè)的碳排放量??紤]到碳減排的成本,該國或企業(yè)需要選取適當?shù)奶紲p排策略,使得減排過程中的總費用和到期由于超額碳排放產(chǎn)生的罰款總和最小。能采取的措施有很多選擇,數(shù)學可以幫助決策者做出最優(yōu)的決策。

        對政府和企業(yè)來說,最優(yōu)投資的含義就更復(fù)雜些,但可以認為是在有限資金下最優(yōu)分配資金進行碳投資。如政府有一筆定量投資減碳,是投在綠色能源?植樹造林?減排技術(shù)革新?還是培養(yǎng)教育低碳人才?亦或分配這筆資金使之取得的減排效果最好。即便是投在綠色能源,那么是風能還是水能,在什么地方,用什么技術(shù)和設(shè)備才能使投資最小而效果最好都是優(yōu)化問題。

        在這些優(yōu)化控制中,數(shù)學的優(yōu)化方法大有可為。主要有:線性規(guī)劃、微積分最值、泛函分析、微分方程等。

        具體到一個企業(yè),生產(chǎn)是企業(yè)活動的基礎(chǔ)。但要生產(chǎn)就有碳排,碳排有限制,為減排就要投資,這又會影響企業(yè)利潤,如何平衡?下面通過一個例子來說明如何應(yīng)用數(shù)學來解決這個問題。

        例1 一個企業(yè)生產(chǎn)某產(chǎn)品,收益與生產(chǎn)量成正比,比例系數(shù)為α。同時,生產(chǎn)過程產(chǎn)生碳排放,排放的多少與生產(chǎn)量成正比,比例系數(shù)β。如果碳排放超過許可Q,企業(yè)將面臨高額罰款。為了解決碳排放問題,企業(yè)有兩個選擇:或者縮小生產(chǎn)規(guī)模以控制碳排放在許可范圍內(nèi),或者投資減排。投資費用與減排量的平方成正比,其比例系數(shù)為γ。制定最優(yōu)的減排方案使得碳排放在許可范圍內(nèi),并且收益最大,開銷最小。

        我們來分析一下這個問題。出于企業(yè)盈利考慮,當然生產(chǎn)越多越好,但生產(chǎn)多,帶來的碳排放就越大。碳排放的許可限制了企業(yè)的生產(chǎn)量。但如果企業(yè)花些錢投資減排,可以擴大生產(chǎn)量,但投資將增加成本,那么投資多少才可達到最優(yōu)?

        下圖可以更直觀地表述問題。參數(shù)取為α=β=γ=1,Q=c=0。圖中實線即企業(yè)收益P,虛線即企業(yè)減排成本B。則對于給定生產(chǎn)量x(橫坐標),實線超過虛線的部分即企業(yè)凈收益。則最優(yōu)解即使得兩條線“距離最遠”的點。

        得到的最優(yōu)解有若干參數(shù)。根據(jù)結(jié)果和參數(shù)分析,可以得到如下結(jié)果:

        首先最優(yōu)生產(chǎn)量x*比Q/β來得大,這意味著,碳排投資是必要的,扣除碳排費用,在碳排上限的限制下,企業(yè)可以獲得更大的收益。

        最優(yōu)生產(chǎn)量x*隨β增大而減小,這意味著企業(yè)增進生產(chǎn)技術(shù),減少生產(chǎn)中碳排率可以有進一步擴大生產(chǎn)的空間,使得企業(yè)獲益更大。

        最優(yōu)生產(chǎn)量x*隨γ增大而減小,這提示企業(yè)增進碳排技術(shù),減少減排消耗率可以有進一步擴大生產(chǎn)的空間,使得企業(yè)獲益更大。

        最優(yōu)生產(chǎn)量x*隨α增大而增加,這表明生產(chǎn)收益率始終是重要的。

        如果考慮更多的因素,如碳排放量是隨機的,企業(yè)可以購買碳排權(quán),而市場價也是隨機的等等,那么數(shù)學模型會更復(fù)雜。

        對政府或其他投資者來說,除了低碳行動,還可以對一些碳項目進行投資。如果可以投資的一些項目風險和收益都清楚的話,投資者可以選擇在風險一定的情況下,使組合投資項目達到收益最高的結(jié)果,或者在收益水平一定的情況下,調(diào)整投資組合使得自己的投資風險最低。也可以結(jié)合這兩個優(yōu)化目標或加上其他投資目標構(gòu)造投資組合以達目標。同樣來看個例子。

        例2 某市要評估5個碳減排項目,初始投資資金是有限的5000萬,以后每年的維護資金是800萬。項目只有選擇完全投資或者完全不投資,收益預(yù)期和產(chǎn)生的減碳排效益及初始資金即維護資金如下表所示。考慮如何安排投資項目使得在可運行資金范圍內(nèi)使得產(chǎn)生的碳排放效果最好。

        然后通過直接計算或計算機計算,可以算出最佳的方案是所有的資金都投A項目,即投5個A項目,每年可碳減10個單位。但如果有限制條件,每個項目最多投一個,則問題可歸為0-1規(guī)劃,計算結(jié)果為投A、C、D項目,每年可碳減5.5個單位。

        碳減排不是說減就可以減的。一家企業(yè)要減排,就要引進和它生產(chǎn)方式有關(guān)的技術(shù),購買相應(yīng)的設(shè)備。一般來說,減排越早越好,但也不盡然。減排技術(shù)在不斷發(fā)展,引進技術(shù)的費用可能越來越低,在引進的時間,企業(yè)要付出沉沒成本,即一旦錢花出去了就不能收回,同時也失去了等待的機會。所以,如何選擇最優(yōu)的引進技術(shù)時間,是一個數(shù)學的優(yōu)化問題。金融數(shù)學中處理實物期權(quán)的方法可以借鑒。

        例如,一家企業(yè)擬引進一項技術(shù),引進前后描述碳排放的隨機過程發(fā)生了變化??梢约俣ㄌ寂怕氏陆盗?,但是引進時企業(yè)要付出沉沒成本,引進后還要支出管理費用。沉沒成本也是一個隨機過程,可能隨著時間而變化。那么從今天來看,從最經(jīng)濟的角度,什么時候引入這項技術(shù)有可能是最好的。這個問題可以建一個數(shù)學模型,并轉(zhuǎn)化成數(shù)學中所謂的HJB方程或者自由邊界問題來討論。

        雙碳運動,人人有責。對于個人來說,不是喊喊口號就是支持雙碳,要身體力行實施減碳。然而,現(xiàn)代生活講究效率,減碳并不是要降低生活質(zhì)量,而是要在這之間找到平衡,安排自己在能完成工作和正常生活的前提下選擇最減排的方案。這也是普通人可以做到的。再看一個例子。

        例3 某人公干,希望低碳出行。下表顯示使用各種交通工具的碳排放數(shù)據(jù),以及出行速度和旅費。如果目的地與出發(fā)地相距400千米,要求兩天來回,路上時間每天只能花2小時,飛機可飛行350千米,火車可行駛380千米,飛機和火車中途不可以下車,也不可以同時乘,單程旅費限制200元。如何選擇交通工具,使得完成任務(wù)的同時碳排放最少?

        數(shù)學在碳優(yōu)化方面的應(yīng)用遠不止這幾個方面,方法也不止所提及的幾種,但我們已可以從中理解數(shù)學在碳優(yōu)化方面的強大優(yōu)勢。

        上述事例只是數(shù)學應(yīng)用的幾個方面,總之,隨著雙碳運動的進行,數(shù)學將越來越顯示出她的強大力量,并在雙碳這個領(lǐng)域長袖善舞,發(fā)揮著至關(guān)重要又不可取代的作用。

        2020年筆者總結(jié)了近十年關(guān)于碳減排方面的數(shù)學研究工作,包括筆者兩位博士生的博士論文的內(nèi)容,出版了一本科普書《碳減排數(shù)學模型與應(yīng)用》,其中詳細而具體地闡述了本文提到的碳減排方方面面的數(shù)學應(yīng)用。

        最后,希望數(shù)學可以為減排、為優(yōu)化控制、為科學管理、為地球減負……為人類做出更大的貢獻。也更熱切地希望碳減排的議題受到各行各業(yè)、從政府到百姓更加強烈的重視,身體力行,同心合力減排。

        因為地球只有一個,我們只能同舟共濟!

        [1]梁進,楊曉麗,郭華英. 碳減排數(shù)學模型與應(yīng)用. 北京:化學工業(yè)出版社,2020.

        關(guān)鍵詞:碳優(yōu)化 碳減排 數(shù)學模型 ■

        猜你喜歡
        碳減排數(shù)學模型
        AHP法短跑數(shù)學模型分析
        活用數(shù)學模型,理解排列組合
        基于電力機器人控制系統(tǒng)的數(shù)學模型簡述
        電子制作(2019年23期)2019-02-23 13:21:34
        碳減排投資對電力企業(yè)價值的影響分析
        對一個數(shù)學模型的思考
        企業(yè)碳信息披露:現(xiàn)實訴求與路徑選擇
        火電廠二氧化碳捕集運輸與封存技術(shù)研究分析
        中碳強度指數(shù)與中國低碳發(fā)展
        阻止市場進入的碳減排策略選擇?
        軟科學(2015年9期)2015-10-27 03:11:18
        武漢某高校校園碳排放核算初探
        綠色科技(2015年6期)2015-08-05 19:15:03
        国产极品美女到高潮视频 | 8x国产精品视频| 777亚洲精品乱码久久久久久| 免费观看国产精品| 成人特黄特色毛片免费看| 一区二区在线观看日本视频| 精品国产乱码久久久久久婷婷| 乱人伦视频中文字幕| 国产在线拍偷自拍偷精品| 国产风骚主播视频一区二区| 嫩草伊人久久精品少妇av| 亚洲aⅴ在线无码播放毛片一线天 中国国语毛片免费观看视频 | 天天摸天天做天天爽水多| 国产成人精品日本亚洲11| 国产成人久久蜜一区二区| 我想看久久久一级黄片| 亚洲精品国偷拍自产在线| 亚洲粉嫩高潮的18p| 免费大学生国产在线观看p| 各类熟女熟妇激情自拍| 一本色道久久88亚洲精品综合| 久久综合给合久久狠狠狠97色69 | 在线观看人成视频免费| 国产suv精品一区二人妻| 成年男人裸j照无遮挡无码| 少妇人妻无一区二区三区| 国产av一区二区精品凹凸| 人妻无码中文专区久久五月婷| 蜜桃视频中文字幕一区二区三区 | 一边摸一边抽搐一进一出口述| 久久99精品国产99久久6尤物 | 中文字幕亚洲乱码熟女一区二区 | 疯狂做受xxxx高潮视频免费| 国产偷拍盗摄一区二区| 国产成人一区二区三区乱| 99久久久无码国产精品6| 老色鬼永久精品网站| 日本高清成人一区二区三区| 久久精品国产亚洲av麻豆长发| 人妻无码人妻有码中文字幕| 日本午夜理伦三级好看|