一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统

技术领域

本发明涉及城市耦合分析技术领域，具体为一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统。

背景技术

近年来城市耦合分析方向的热点研究首先关注发电过程中的水消耗量核算、水系统中的能量消耗量核算以及农业和粮食供应、土地利用和空气质量中体现的能-水关系，也有某些研究将碳排放纳入能-水关系分析，分析能源、水资源和碳减排单一管理政策可能引起的“互利”或“权衡”现象，或选择某个重点行业/区域研究其内部能源和水资源的并行消耗和多目标协同，针对城市的耦合研究不仅体现在能源、水资源和碳排放在经济社会活动中的并行存在，更是在全生命周期和全产业链上的高度耦合。在对全产业链的耦合足迹研究中，生命周期分析、系统动力学分析、投入产出模型均为研究者们常用于分析隐含在经济系统中的耦合联系的可行方法。其中，基于投入产出分析的能源-水-碳关系的研究多集中在评估能源行业的用水量、识别能耗、用水与碳排放之间的权衡节点、模拟跨国能源、水资源与温室气体流动等方面。

现有研究技术的多目标评估大多基于能源、水资源和碳排放等单独要素独立进行，即只做要素之间的“权衡分析”而忽略了各要素内部的有机联系，并未将以耦合为导向的足迹与能源足迹、水足迹、碳足迹放入同一个代谢框架内同时进行评估和优化，因此，从资源供给视角来研究城市群与其他区域之间的资源安全的远程连接机制，从环境问题转移的视角研究城市群多元资源耦合是当下可持续发展研究的重点和难点所在。

为此我们提出一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，包括区域间投入产出模型构建、区域内能源-水资源-碳耦合直接流动的核算、区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪及能源-水资源-碳耦合足迹评估，所述区域内能源-水资源-碳耦合直接流动的核算包括能源核算、能源相关用水核算、碳排放核算、直接耗水量核算、水用能核算以及水排碳核算，所述能源-水资源-碳耦合足迹评估包括人均本土端足迹及消费端足迹。

优选的，所述区域间投入产出模型构建基于两个区域建立引力模型，估算部门层面的货币流动

区域间贸易系数

区域间投入产出表也提供了区域内部的经济流动信息，也就是区域自给自足的实际部分；在本研究中，

假设区域s对来源于区域r的进口产品在中间消费和最终消费中有相同的分配比例；计算区域r和区域s之间的中间消费流动

优选的，所述能源核算、能源相关用水核算以及碳排放核算的核算数学过程如下：

优选的，所述直接耗水量核算、水用能核算以及水排碳核算核算数学过程如下：

优选的，所述区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪中两地经济部门能耗、水耗、碳排放、水用能消耗、能用水消耗、水排碳强度计算公式如下：

所述区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪中的耦合转移具体的计算公式如下列公式：L＝(I-A)

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开发了能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，建立了区域本地的直接耦合联系和由跨区域供应链引起的间接耦合联系，并提出了耦合足迹的概念，从本土和消费的角度分析与能源相关的水资源利用(能用水)、与水资源相关的用能(水用能)和与水资源相关的碳排放(水排碳)。该跨区域能源-水资源-碳耦合系统模拟框架将足迹评估法应用于耦合分析，可帮助确定通过跨区域贸易活动影响当地能源、水资源利用和碳排放的关键部门和主导活动，从而制定出更为精准的区域节能减排和水资源高效利用策略。此外，该框架还可以推广到不同尺度下的各类环境足迹耦合问题分析，为城市和城市群的可持续资源管理提供方法论支持。

附图说明

图1为本发明系统构建示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，包括区域间投入产出模型构建、区域内能源-水资源-碳耦合直接流动的核算、区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪及能源-水资源-碳耦合足迹评估，所述区域内能源-水资源-碳耦合直接流动的核算包括能源核算、能源相关用水核算、碳排放核算、直接耗水量核算、水用能核算以及水排碳核算，所述能源-水资源-碳耦合足迹评估包括人均本土端足迹及消费端足迹，本发明开发了能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，建立了区域本地的直接耦合联系和由跨区域供应链引起的间接耦合联系，并提出了耦合足迹的概念，从本土和消费的角度分析与能源相关的水资源利用(能用水)、与水资源相关的用能(水用能)和与水资源相关的碳排放(水排碳)。该跨区域能源-水资源-碳耦合系统模拟框架将足迹评估法应用于耦合分析，可帮助确定通过跨区域贸易活动影响当地能源、水资源利用和碳排放的关键部门和主导活动，从而制定出更为精准的区域节能减排和水资源高效利用策略。此外，该框架还可以推广到不同尺度下的各类环境足迹耦合问题分析，为城市和城市群的可持续资源管理提供方法论支持。

实施例2：

所述区域间投入产出模型构建基于两个区域建立引力模型，估算部门层面的货币流动

区域间贸易系数

区域间投入产出表也提供了区域内部的经济流动信息，也就是区域自给自足的实际部分；在本研究中，

假设区域s对来源于区域r的进口产品在中间消费和最终消费中有相同的分配比例；计算区域r和区域s之间的中间消费流动

所述能源核算、能源相关用水核算以及碳排放核算的核算数学过程如下：

所述直接耗水量核算、水用能核算以及水排碳核算核算数学过程如下：

所述区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪中两地经济部门能耗、水耗、碳排放、水用能消耗、能用水消耗、水排碳强度计算公式如下：

所述区域间能源-水资源-碳耦合隐含流动追踪中的耦合转移具体的计算公式如下列公式：L＝(I-A)

实施例3：

本发明开发了能源-水资源-碳耦合系统跨区域交互模拟系统，建立了区域本地的直接耦合联系和由跨区域供应链引起的间接耦合联系，并提出了耦合足迹的概念，从本土和消费的角度分析与能源相关的水资源利用(能用水)、与水资源相关的用能(水用能)和与水资源相关的碳排放(水排碳)。该跨区域能源-水资源-碳耦合系统模拟框架将足迹评估法应用于耦合分析，可帮助确定通过跨区域贸易活动影响当地能源、水资源利用和碳排放的关键部门和主导活动，从而制定出更为精准的区域节能减排和水资源高效利用策略。此外，该框架还可以推广到不同尺度下的各类环境足迹耦合问题分析，为城市和城市群的可持续资源管理提供方法论支持

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。