一种基于社会经济数据的区域碳排放预测方法与流程

本发明涉及碳排放预测领域，具体为一种基于社会经济数据的区域碳排放预测方法。

背景技术：

1、环境库兹涅茨曲线是一种表明一定区域gdp数据与该区域碳排放量关系的模型，根据不同区域的实际情况的不同，目前在环境库兹涅茨曲线的基础上出现了多种变种公式，用于更加精准的计算不同区域的碳排放量，从而方便相关部门更加清晰的了解碳排放量在一定时间内的变化趋势，从而加快推进环境的整治工作。

2、但是由于不同地区的技术水平差异较大，基于区域政策，为了加快部分地区的发展进程，部分地区发展开始借鉴并引进经济发达地区的先进技术水平，从而使该部分地区的碳排放碳排减排量发生激增，使该部分地区的碳排放历史数据与后续数据发生脱节，此时若仍然基于历史数据并通过环境库兹涅茨曲线来预测该部分地区的碳排放量，则必然会使预测的碳排放量比实际偏大，容易产生较大误差。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于社会经济数据的区域碳排放预测方法，解决了在受突发因素干扰下，容易导致环境库兹涅茨曲线难以准确预测一些加速发展地区碳排放量的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于社会经济数据的区域碳排放预测方法，包括如下步骤：

4、s1、获取各区域的历史gdp数据，并利用arima函数计算任一时刻t时各区域的gdp预测数据；

5、s2、采用环境库兹涅茨曲线根据gdp预测数据计算任一时刻t时的各区域碳排放初始预测量es；

6、s3、计算各区域的二氧化碳大气自净化阈值e'；

7、s4、计算各种碳排放源头对该地区的gdp贡献强度；

8、s5、设置对比地区，并获取对比地区内各种碳排放源头的gdp贡献强度；

9、s6、计算各碳排放源头的资金投入对碳排放减排的干预指数g；

10、s7、计算在0～t时刻内各干预源对不同碳排放源头的总干预力度

11、s8、根据各区域的碳排放初始预测量es、大气自净化阈值e'、干预指数和总干预力度δeg计算任一时刻t时各区域的碳排放预测量e(co2)。

12、作为优选，在步骤s3中，具体包括如下步骤：

13、s31、统计各区域的植物分布信息；

14、s32、基于光合作用原理计算各种植物的二氧化碳吸收速率；

15、二氧化碳吸收速率的计算公式为：

16、

17、上式中，vδ代表第δ种植物在单位面积单位时间内的二氧化碳吸收速率，mδ为第δ种植物的叶片平均数，为第δ种植物的叶片平均面积，slδ为第δ种植物受到的平均光照强度，f为常数；

18、s33、计算二氧化碳大气自净化阈值e'。

19、作为优选，在步骤s33中，二氧化碳大气自净化阈值e'的计算公式如下：

20、

21、上式中：e'表示二氧化碳大气自净化阈值，α和β均为常数，h0为基准高度，一般为10m，v0代表在基准高度h0处的风速，h表示离地面高度，表示在高度h以下空间的通风量，r表示单位时间降雨量，s表示降雨面积，n表示地表摩擦系数，可以取0.1～0.4，表示因降雨而溶入的二氧化碳量，vδ代表第δ种植物在单位时间单位面积内的二氧化碳吸收量，p代表总共的植物种类数，s'δμ表示第δ种植物在第μ块地区的分布面积，m表示第δ种植物的分布地区总数，nδσ表示第δ种植物在第σ个年龄阶段的二氧化碳吸收效率，r代表第δ种植物的年龄阶段总数，即为一定区域单位时间所有植物的二氧化碳吸收量。

22、作为优选，在步骤s4中，各种碳排放源头对该地区的gdp贡献强度的计算公式为：

23、

24、表示第种碳排放源头对该地区的gdp贡献强度，数值越大说明在实现一定gdp增长的情况下需要耗费更多的能源或者土地，表示第种碳排放源头的碳排放转换系数，表示第种碳排放源头对碳排放的贡献量，若该源头属于能源类，则代表该能源的消耗量，若该能源代表土地类，则代表该土地的面积，gdp代表该地区当前的生产总值；

25、作为优选，在步骤s6中，各碳排放源头的资金投入对碳排放减排的干预指数g的计算公式如下：

26、

27、为第个碳排放源头的干预指数，代表相同单位资金投入对碳排放减排量的影响强度，代表该第个碳排放源头对地区的gdp贡献强度，代表对比地区第个碳排放源头对其gdp贡献强度，k为常数，表示第种碳排放源头的碳排放转换系数，表示第种碳排放源头对碳排放的贡献量，表示对比地区的第种碳排放源头的碳排放转换系数，表示对比地区的第种碳排放源头对碳排放的贡献量。

28、作为优选，在步骤s5中，具体包括如下步骤：

29、s51、设置多个对比地区，并获得各地区不同碳排放源头的gdp贡献强度；

30、s52、按照固定的碳排放源头排列顺序将对应的gdp贡献强度进行排列；则地区i不同碳排放源头的gdp贡献强度可以表示为矩阵x(i)：

31、x(i)＝[xi1xi2xi3...xin]

32、上式中，x(i)表示地区i的不同碳排放源头的gdp贡献强度的矩阵标识，xi1，xi2，xi3，xin分别代表i地区第1、2、3、n个碳排放源头的gdp贡献强度。

33、s53、将不同地区同一碳排放源头的gdp贡献强度相互差分运算获得矩阵p，矩阵p的表达式为：

34、

35、上式中，p为矩阵标识，xa1-xb1为a地区第一项碳排放源头的gdp贡献强度与b地区第一项碳排放源头的gdp贡献强度的差值，xin-xjn为i地区第n项碳排放源头的gdp贡献强度与j地区第n项碳排放源头的gdp贡献强度的差值。

36、s54、按照不同碳排放源头将获得的差分数值进行排列，并选择同一列的差分数值绝对值最大的碳排放源头所在的相应地区作为该项gdp贡献强度的对比地区。

37、作为优选，在步骤s7中，具体包括如下步骤：

38、s71、确定在0～t时刻内受外部干预源影响的若干个碳排放源头；

39、s72、提取在0～t时刻内外部干预源对碳排放源头的影响因素j的数量和相对应的影响程度。

40、s73、计算在0～t时刻内外部干预源对各碳排放源头的碳排放的总干预力度。

41、作为优选，在步骤s73中，碳排放总干预力度的计算公式为：

42、

43、为外部干预源对第个碳排放源头的干预力度，sj为影响碳排放的第j个因素的影响程度，sjk为影响碳排放的第j个因素的影响程度的k次方，为与sjk相对应的影响系数，n为gdp的最高次方，p代表sjk的最高次方，m代表影响碳排放的因素个数，gd代表固定损耗。

44、作为优选，在步骤s8中，碳排放预测量的计算公式为：

45、

46、上式中，e(co2)为任一时刻t时该地区的碳排放预测量，es为任一时刻t时的各区域碳排放初始预测量，e'为二氧化碳大气自净化量，为对第个碳排放源头的干预力度，c代表干预对象的总数，a为底数，为第个碳排放源头干预力度的干预指数，b为基态指数，为对第个碳排放源头的干预力度，为第个碳排放源头干预力度对第个碳排放源头干预力度的成果转化率，则为任一时刻t时该地区的碳排放减排量。

47、与现有技术相比，本发明提供了一种基于基于社会经济数据的区域碳排放预测方法，具备以下有益效果：

48、1、本发明通过将因经济加速发展导致的二氧化碳大气自净化阈值变化和政策对当地发展的干预作为影响碳排放量偏离预测值的变量，通过将二氧化碳大气自净化阈值与绿化面积关联，通过统计推算二氧化碳大气自净化阈值来测算部分的碳排放偏离量，另外结合干预指数来推算当地的技术引进对象，从而进一步的计算外部干预源对当地碳排放源头的总干预力度，并据此预算出外部干预引起的碳排放量相比较于正常发展时的偏离量，从而计算出当地在没有过多干预情况下碳排放的预测量与两个变量的差值即可得出更加符合当地发展情况的碳排放预测量。

49、2、本发明通过进一步丰富二氧化碳大气自净化阈值的概念，将其进一步与植物光合作用相关联，从而与当地的绿化面积相关，从政府规划的角度获取当地的绿化规划目标，从而将相关数值通过公式进行计算以获得因二氧化碳大气自净化阈值变化而导致的偏离正常发展时的碳排放偏离量。

50、3、本发明通过设置干预指数的概念来评估在一定资金投入的情况下能够获得的碳排放减排效果，从而建立资金投入与碳排放减排量之间的关系，用于评估和计算因政策加大投入或者企业加大投入导致的碳排放减排量，从而方便后续计算当地的碳排放预测量。

51、4、本发明通过设置gdp贡献强度的概念，用于寻找相对先进的技术地区，从而在一定程度上代表政府和企业引进的先进技术水平地区的大致情况，并且通过两地之间的技术水平差距，确定干预指数计算的数据选取对象，以及进一步的细化资金投入与碳排放减排量之间的关系。

52、5、本发明通过在计算碳排放预测量时增加成果转化率的概念，用于考虑不同技术之间的转化关系，充分考虑到一项碳排放源头技术进步对另一项碳排放源头技术的影响，从而进一步的考虑到这一部分内容对碳排放减排量的影响，实现更加精准的预测。