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什么是五一数学建模竞赛五一数学建模竞赛前身是“苏北数学建模联赛”，是由江苏省工业与应用数学学会、徐州市工业与应用数学学会、中国矿业大学主办、由中国矿业大学学生社团——大学生数学建模协会承办的立足江苏，面向全国、辐射国际的省级大学生群众性课外学术科技竞赛活动，至今已经成功举办十三届，中科院院士李大潜为该项竞赛题词、中国教育电视台两次专题报道，目前竞赛已经吸引5个国家，国内31个省市自治区近1.5万名大学生参赛。
五一数学建模联赛和国际数学建模竞赛模式相同，以队为参赛单位，每队3人，竞赛时各队从三个赛题中任选一题，在72小时内，通过查阅图书馆及网上等各类资源文献，对问题进行分析和建模，利用计算机编程，对问题进行优化求解，最终给出结论并提交竞赛论文。
竞赛的题目主要是由工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题提炼加工而成，没有固定的标准答案，留有充分余地供参赛者发挥其聪明才智和创造精神。
往届赛题如毕业生就业问题、碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测、寻找黑匣子、延迟退休、生态文明建设评价等都来自企业生产生活中的实际问题。
这些问题的解决都为相应的单位带来了良好的经济和社会效益，并产生了一定的广告宣传效应。
比赛事项参赛者报名参赛，报名截止日期为4月19-4月22日（线上）4月19至20日我们会在南北区摆点宣传报名（线下）校内网上集体报名时间：报名结束后我们会在2018年4月23日（星期一晚上）19:00—20:30统一进行网上报名（每个队伍至少要到一人报名，且需要队员的学号、联系方式、专业年级等基本信息，请提前准备好）。
比赛期间我们会提供机房让大家有一个良好的参赛环境。
报完名后，要在负责人处登记队号并支付宝缴费50元，未缴费者报名试未无效。
奖项设置1）比赛设一等奖、二等奖、三等奖和成功参赛奖。
其中一、二、三等奖分别占报名队数的5%、15%、25%；凡成功上交有效论文的队将获成功参赛奖。
2）比赛将根据所指导队伍的获奖情况评出“优秀指导教师”若干名。
2023年全国大学生数学建模竞赛C题是“碳达峰与碳中和”。
这个题目要求参赛者对碳达峰和碳中和的目标进行深入分析，建立数学模型，并提出有效的解决方案。
具体的建模思路包括：
确定研究范围和目标：首先需要明确研究的问题和范围，确定研究的目标，例如预测碳排放量、研究减排技术、分析碳市场等。
数据收集和预处理：收集相关的数据，如碳排放量、能源消耗量、经济发展水平等，并对数据进行预处理。
建立数学模型：根据研究目标和数据，建立数学模型，如线性回归模型、时间序列模型、优化模型等。
模型求解与分析：使用适当的数学方法求解模型，并对结果进行分析，以评估模型的性能和预测未来的趋势。
提出解决方案：根据模型的预测结果，提出有效的解决方案，如改进能源结构、推广清洁能源、加强节能减排等。
这个题目涉及的领域广泛，需要综合考虑各种因素，制定最优的解决方案。
因此，除了扎实的数学功底和建模技能外，还需要具备团队合作、独立思考、沟通表达等能力。
同时，创新思维和跨学科的综合运用也将成为关键因素。
数学建模题目名称：关于全球碳排放的预测模型组另IJ： 2014004B姓名:范程学号：4161145130582014年5月目录目录 (2)摘要 (3)1........................................................................................................................................... 冃iJ吞 (4)1」全球碳排放现状 (4)1.2全球变暖 (4)1.3面临的问题 (5)2.••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 53 ■ 54.符号约定与说明 (6)5.问题澄清 (6)6•模型建立与求解 (7)6」问题一至2030、2050年碳排放预测 (7)6.1.1 GM(1,1)模型设定 (7)6.1.2模型检验方法 (8)6.1.3 GM(1,1)碳排放模型的建立 (9)6.1.4碳排放预测值分析 (11)6.1.5对于GM(1,1)模型的评价 (11)6.2问题二控制全球温度变化的预测 (12)621相关分析 (12)6.2.2模型求解 (14)6.2.3模型评价 (15)6.3问题三各国排碳权及承担义务 (16)6.3.1模型的假设 (19)6.3.2 求解 (20)6.3.3影响碳排放分配的因素 (21)6.3.4分配碳排放的原则和措施 (21)7•技术报告 (22)7.1简介 (22)7.2全球碳排放 (22)7.2.1全球碳排放形式 (22)7.2.1全球碳排放的预测 (23)7.3抑制全球温度上升的解决方案 (23)7.4各国义务 (23)参考文献 (24)关于全球碳排放的预测模型摘要本文建模的方法多元，因为碳排放模型的复杂与不确定性，于是我们应用基于灰色模型的方法对世界的碳排放量做出预测和分析。
碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测
胡维西;王鑫鑫;李方磊;高少辉
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2012(000)010
【摘要】能源是经济发展的基础，江苏省经济发展迅速，但是能源相对短缺。
对影响江苏省主要能源结构的指标进行灰色预测，将灰色预测得到的未来十年的指标值输入完成训练后的BP神经网络中，得到未来十年的主要能源比例的预测值。
【总页数】4页(P51-53,55)
【作者】胡维西;王鑫鑫;李方磊;高少辉
【作者单位】中国矿业大学孙越崎学院,江苏徐州221116
【正文语种】中文
【中图分类】F407.21
【相关文献】
1.减排约束下电力结构预测与优化研究——以江苏省2030年电力结构为例 [J], 吕涛;高剑
2.新常态下陕西省煤炭消费量预测及政策建议 [J], 李兆进;张金锁;闫晓霞
3.碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测 [J], 胡维西;王鑫鑫;李方磊;高少辉
4.碳排放约束下的江苏省煤炭消费量的预测 [J], 窦菲菲;陈彦华
5.碳排放约束下江苏省煤炭消费量预测 [J], 马继先
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碳排放约束下的江苏省煤炭消费量的预测作者：窦菲菲陈彦华来源：《金融经济·学术版》2014年第07期摘要：目前世界各国都采取措施遏制全球气候变暖带给人类的危害。
我国也把降低二氧化碳排放量和能耗列入政府工作计划中。
本文以江苏省为例，采用多项式拟合法来预测江苏省的能源消费趋势，利用Matabla软件中的多项式拟合函数进行拟合度运算，得出未来十年江苏省主要能源消费的结构预测以及未来十年各主要能源所占消费比例。
关键词：预测和优化;多项拟合法;层次分析随着时代的发展，化石燃料被普遍地使用。
但在它给人们带来便利的同时，也在破坏着我们的生存环境。
化石燃料的使用给人类带来的最严重影响就是全球气候变暖。
近年来，这一现象引起全世界人民的关注，世界各国纷纷采取措施去遏制全球气候变暖。
我国也不例外，已将降低二氧化碳排放量和能耗列入政府工作计划中。
为响应政府的号召，江苏省也积极的开展节能减排工作，虽然江苏省的煤炭资源匮乏，其需求量却大，本文通过分析预测江苏省在碳排放约束下煤炭的消费量来，以谋求为战略性资源的开发提供依据，从而保证全省经济社会的绿色发展。
一、问题提出自1978年改革开放以后，中国的经济发展取得举世瞩目的成就，2010年我国的国内总产值跃居世界第二。
但是，中国经济的高速发展是以能源的消耗和环境的破坏为代价的，是一种高投入，高消耗，低收益的经济发展模式。
其中，煤炭是我国经济发展的基础能源，然而，从1953年到2010年，我国煤炭的消费量翻了近44倍，呈指数形式增长。
2007年2月至11月，联合国政府气候变化专门委员会陆续公布了一系列气候评估，其显示地球的表面温度上升了0.74℃，并且温度会越来越高。
全球气候变暖主要是由石油化石燃料所产生的温室气体所致，气候变暖已被国际社会公认为威胁人类生存安全的最重大的环境问题。
目前，大气层温气层的存量相当于430ppm二氧化碳，其浓度已经使全球气温变暖0.5℃，且由于气候系统的惯性，气温还继续上升，随着时间的推移，气温不断上升的几率至少是50%，气候不断的上升对人类的危害将不亚于两次世界大战及经济危机所带来的影响。
2012年第九届苏北数学建模联赛承诺书我们仔细阅读了第九届苏北数学建模联赛的竞赛规则。
我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与本队以外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其它公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们愿意承担由此引起的一切后果。
我们的参赛报名号为：1768参赛组别（研究生或本科或专科）：本科参赛队员 (签名) ：队员1：唐彤彤队员2：吕广旭队员3：彭衍博获奖证书邮寄地址:青岛山东科技大学信息科学与工程学院电子信息科学与技术10-2班2012年第九届苏北数学建模联赛编号专用页参赛队伍的参赛号码：（请各个参赛队提前填写好）：1768 竞赛统一编号（由竞赛组委会送至评委团前编号）：竞赛评阅编号（由竞赛评委团评阅前进行编号）：2012年第九届苏北数学建模联赛题目碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测摘要受能源消费结构的影响，煤炭作为我国经济发展的资源支柱，一方面推动着经济快速增长，另一方面也对中国节能减排、降低碳排放强度提出了挑战，这是一个能源开发利用的两难问题，这个两难问题中的重点是未来煤炭能源的需求预测问题。
本文通过对题目给出的近年来相关数据的分析，以及对节能、减排和经济增长的目标等相关因素的深入探讨，建立了对未来十年江苏省能源消费结构和煤炭消费量的预测和相关的优化模型。
针对问题一，首先查找了影响江苏省煤炭消费量及第一、二、三产业煤炭消费量的主要指标，并对不同的指标的影响做了详细的分析。
运用相关系数分析法，说明了第一、二、三煤炭消费量的变动对节能、减排和经济增长等指标的影响。
针对问题二，通过采用人工神经网络的模型，对未来十年江苏省主要能源消费的结构进行预测，并且采用二次规划的方法对主要能源消费的结构进行了优化。
煤炭价格走势分析摘要本文首先，通过搜集煤炭价格、产量和需求量的数据，运用数据分析中的回归分析方法，建立了非线性回归模型，得到了煤炭价格的变动趋势，实现了对煤炭价格的预测；其次，用spss 软件分析煤炭价格、产量、需求量数据之间关系，通过区域煤炭商品价格模型求得最优产量；然后，利用曲线估计分析已有数据，得到未来煤炭行业的发展趋势；最后根据前三问的结果及每年价格趋势，其它文献资料，为我国煤炭行业未来健康发展提出可行性建议。
针对问题一:本文通过对搜集到的2013年7月至2014年7月一年的数据进行分析，采用单变量非线性回归模型，利用spss 软件和Matlab 软件求解，本文通过对搜集到的2013年7月至2014年7月一年的数据进行分析，采用单变量非线性回归模型，利用Mtlab 拟合工具箱拟合出了煤炭价格随时间的变化规律，并利用spss 求得，均值、方差、残差等一些列数据，并据此对于三种煤炭的未来价格走势进行预测。
针对问题二：本文通过spss 软件分析了搜集到的两组关于煤炭价格、产量、需求量数据，可知第一组数据煤炭产量和需求量成线性关系，煤炭产量和需求量和价格关系不明显，第二组数据供应量和需求量关系不明显，供应量和煤炭价格成线性相关，需求量和煤炭价格关系不明显，但数据基本稳定；通过区域煤炭商品价格模型求解最优产量32.36887)(=*k S ，还求得了价格的最优解=*)(k P 1178.78，最优解是在利润最大（供需平衡）时取得，通过煤炭价格最优时即为此时的煤炭价格预测值，通过各年价格走势图可得其所搜集数据时期的实际价格走势，对此模型进行检验，可得与预测价格走势和实际走势一致，可得模型合理性较好。
针对问题三：通过研究国内经济总值对煤炭需求量的影响，建立煤炭需求量与经济发展之间的数量关系，采用研究两组变量之间非线性关系的方法—曲线估计，可得未来煤炭需求量与国内经济总值有3次方关系，煤炭需求量随国内经济总值增长而增长，即未来煤炭需求量依然会上涨，短期内煤炭在我们国家的一次能源使用中依然占很大比重，短期内煤炭行业依然有上升空间。
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）：我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：参赛队员(打印并签名) ：1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：年月日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：碳排放约束下的江苏省煤炭消费量预测摘要本文针对江苏省未来煤炭能源的需求预测问题，通过对历年煤炭消费数据进行分析，建立多个预测模型；通过分析不同产业煤炭消费量与各个指标的关系，对江苏省煤炭消耗进行预测及优化，预测未来若干年能源消费结构的结论，在此基础上提出相应的能源开发政策意见和节能减排工作建议。
针对问题一，首先以节能、减排、产业结构、煤炭供应量和经济增长五个指标为研究对象，运用层次分析法，得到产业结构对江苏省煤炭消费总量和第二、三产业的煤炭消费量影响最大，经济增长对第一产业的煤炭需求量影响最大；然后用SPSS对第一、二、三产业的耗煤量和GDP进行相关性分析，确定其各产业耗煤量变动对经济增长的影响，并建立多元线性回归模型，解释煤炭耗能比、总煤炭消耗变化、二产业耗煤变化同经济增长率之间的关系为回归方程为，并根据回归方程系数分析其不同产业耗煤量变化对经济的影响。
针对问题二，首先分析历史能源消费数据特征，通过灰色预测和最小二乘法的比较，最终选择GM（1,1）模型预测十二五时期以及未来十年的能源消费结构；然后以单位生产总值耗能量为目标，以碳排放约束、节能约束、GDP增长约束、非负约束为条件，建立非线性规划模型，对能源消费结构进行优化。
针对问题三，首先利用MATLAB画出煤炭消费量，分析第一、二、三产业耗煤量的变化趋势，建立Logistic模型预测煤炭消费量和第二产业的耗煤量，利用时间序列分析预测第一、三产业的耗煤量；然后进行模型的合理性分析和结果的合理性检验；最后根据预测结果，结合节能目标和经济增长目标，对耗煤结构进行优化。
针对问题四，根据问题一、二、三的分析的结论，就煤炭对各个对各经济、环境指标的影响，考虑到江苏省能源瓶颈、资源环境承载力、经济持续发展，分别从节能、减排和煤炭消费方面，提出适当调整能源结构、保证经济绿色发展的意见和建议。
最后，我们就模型存在的不足之处提出了改进方案，并对优缺点进行了分析。
关键词层次分析法多元线性回归 GM（1,1）非线性规划 Logistic模型一、问题重述随着经济的发展，全球气候变暖逐渐成为威胁人类生存发展的巨大问题，为此，联合国、国际性组织和世界各国政府展开了积极的努力。
其中最重要的原因就是二氧化碳的排放，从节能指标到二氧化碳减排指标的确立，中国政府已经把能源环境问题上升到从未有过的高度，现以江苏省为例，进行碳排放约束下的煤炭消费量预测。
江苏省占全国1.1%的国土面积，却承载着全国5.6%的人口，而且创造了全国10%的经济总量。
然而，经济快速发展给环境质量造成了巨大的压力，并付出了沉重的代价，发展受到环境强烈的约束正在日益体现出来。
江苏省的资源严重短缺，煤炭资源储量仅占全国的2.7%，但是，消费量却很高。
由于我国煤炭生产基地逐步西移，使得江苏未来煤炭组织能力进一步降低，江苏的经济增长与煤炭资源紧缺的矛盾突出，而且单位经济产值的主要污染物排放量均超过全国平均水平，江苏省面临的能源瓶颈、环境承载力等环境资源约束日益增多，煤炭资源匮乏而煤炭消费总量逐年增长，煤炭消耗问题成为影响江苏经济发展的重要因素。
因此，解决好未来江苏巨大的煤炭供需缺口，分析预测江苏未来的煤炭消费，可以为江苏战略性能源开发供应提供依据，从而保证全省经济社会的绿色发展。
基于以上情况，根据附录中的数据，并结合相关资料，需要建立数学模型，解决以下问题:（1）影响江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的指标有哪些？各指标对江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的影响情况怎样？江苏省煤炭消费总量及其占能源消费量的比重、第一、二、三产业煤炭消费量的变动对节能、减排和经济增长等指标产生怎样的影响？（2）在整个碳排放约束下，考虑节能目标和江苏省经济发展目标，建立数学模型，对“十二五”期间及未来十年江苏省主要能源（煤炭、石油、天然气等）消费的结构进行预测和优化。
（3）在整个碳排放约束下，考虑节能目标和江苏省经济发展目标，建立数学模型，对“十二五”期间及未来十年江苏省煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量进行预测和优化。
请对预测模型和预测结果的合理性进行检验和说明。
（4）根据分析的结果和结论，对江苏省节能、减排目标的实现路径以及能源结构调整、煤炭消费政策等方面提出意见和建议。
二、模型假设1.假设不考虑电力能源；2.假设影响煤炭消费量的指标主要只是节能、减排、经济增长、煤炭供应量和产业结构这五个，不存在其他比这五个影响更大的指标；3.假设江苏省每年煤炭供应量都能满足需求，不存在煤炭资源大量短缺的现象；4.假设1995-2010年国际化石燃料价格变动对江苏省能源消费影响不大，并且“十二五”期间及未来十年国际化石燃料价格不会出现巨大波动；5.假设江苏省碳排放约束指标不会发生变动；三、符号说明符号符号含义A递阶层次结构的目标层B递阶层次结构的准则层C递阶层次结构的措施层准则层判断矩阵第i产业的煤炭消费量（i=1,2,3）措施层对的判断矩阵（i=1,2,3）的权向量（i=1,2,3）的权向量的最大特征值的最大特征值（i=1,2,3）四、问题分析4.1 问题一的分析问题一有三个小问题，由于前两问的联系性很强，我们放在一起解决，仔细阅读题目，确定节能、减排、产业结构、煤炭供应量和经济增长五个指标，由于这五个指标对煤炭消费总量的影响，是通过第一、二、三产业的煤炭消费量间接影响的，所以采用层次分析法，确定相应权重，最终分析各指标对煤炭消费总量和第一、二、三产业煤炭消费量的影响情况。
对于第三个小问题，先用SPSS对第一、二、三产业的耗煤量和GDP进行相关性分析，确定其耗煤量变动对经济增长的影响，然后，建立多元线性回归模型，解释煤炭耗能比、总煤炭消耗变化、二产业耗煤变化同经济增长率之间的关系，用MATLAB算出回归模型，最后根据回归方程对其影响进行分析。
4.2 问题二的分析根据附件中的数据，我们通过对最小二乘法和GM（1,1）模型预测的结果，进行方差比较，得出GM（1,1）的精度较高，所以采用GM（1,1）对“十二五”期间及未来十年江苏省的能源消费结构进行预测。
而对主要能源消费结构的优化，因为对其进行优化时，需要最大限度考虑节能目标以及经济增长目标，并且除了煤炭、石油和天然气，实际上还包括其他能源，我们不考虑其他能源的影响，将节能和经济增长两个目标转化为一个目标，在碳约束条件下，使用非线性规划对主要能源消费结构进行具体的优化分析。
4.3 问题三的分析首先用MATLAB画出煤炭消费总量、第一、二、三产业的耗煤量随时间变化的趋势图，由于煤炭消费总量和第二产业耗煤量的趋势和阻滞增长模型的趋势大体一致，因此，对其建立阻滞增长模型进行预测，对于第一、三产业的耗煤量，其趋势图变化不大，我们利用时间序列分析进行预测，得出预测结果后，并结合实际，进行合理性分析和检验，最后根据所预测的结果，基于节能目标和经济增长目标，对其预测结果进行优化。
4.4 问题四的分析根据问题一、二、三的分析的结果和结论，为了实现可持续发展，从节能、减排和煤炭消费政策方面，提出合理的意见和建议。
五、模型的建立和求解5.1 问题一的求解5.1.1 各指标的确定根据题目中相关信息，确定节能、减排、产业结构、煤炭供应量和经济增长为影响煤炭消费总量以及第一、二、三产业煤炭消费量的指标。
5.1.2 层次分析确定各指标影响根据附件中的数据可知，第一、二、三产业的煤炭消费量总和是煤炭消费总量，因此建立层次分析模型。
将目标层A确定为江苏省煤炭消费总量，准则层B确定为第一、二、三产业的煤炭消费量，分别为,,,措施层分别为五个指标：节能，减排，产业结构，煤炭供应量，经济增长。
由此确定递阶层次结构为图一：煤炭消费总量A第一产业煤第二产业煤第三产业煤炭消费量炭消费量炭消费量节能减排产业结构煤炭供应量经济增长图一：递阶层次结构准则层的判断矩阵为：利用MATLAB（程序见附录）计算出的最大特征值为=3.0858，对A层的权向量为=（0.0936 0.6267 0.2797）根据参考文献[1]，一致性检验的步骤如下：1）计算一致性指标：2)根据表一，查找相应的平均随机一致性指标。
表一：的值1 2 3 4 5 6 7 8 90 0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 1.41 1.453)计算一致性比例：当<0.10时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵做适当修正。
对判断矩阵M进行一致性检验：，，由于0.0825<0.10,所以能够通过一致性检验。
措施层C的判断矩阵分别为:它们对B 层的权向量分别为=（0.2103 0.2103 0.0747 0.0833 0.4214），=（0.0852 0.0549 0.3974 0.1599 0.3025）,=（0.1644 0.0880 0.5317 0.0643 0.1546）。
最大特征值分别为=5.3176，=4.8699，=4.9756，一致性比例分别为0.0709,-0.0290，-0.0055，它们均小于0.10，所以,,均通过一致性检验。
层次总排序合成表为表二：表二：层次总排序合成表层B 层CC层总排序权值0.21030.21030.07470.08330.42140.08520.05490.39740.15990.30250.16440.08800.53170.06430.15460.11910.07870.40480.12600.2723根据以上的求解得出，节能的权重为0.1191，减排的权重为0.0787，产业结构的权重为0.4048，煤炭供应量的权重为0.1260，经济增长的权重为0.2723，因此，得出结论：第二产业对江苏省煤炭消费总量影响最大，产业结构对煤炭消费总量影响最大，其次是经济增长，接着依次是节能、煤炭供应量、减排，产业结构对第二、三产业煤炭消费量影响最大，经济增长对第一产业煤炭消费量影响最大。
