面向節(jié)水的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策模擬及調(diào)控政策優(yōu)化思考
本文是一篇決策模擬論文,本文建議:政府應(yīng)強化用水監(jiān)控管理,嚴(yán)格實行用水總量控制,建立健全有利于節(jié)約用水的體制和機制;另外,制定政策應(yīng)考慮異質(zhì)型企業(yè)的接受程度,在政策實施過程中要因地制宜,考慮不同地區(qū)、不同行業(yè)企業(yè)特點。同時,企業(yè)應(yīng)主動承擔(dān)起節(jié)水減排的社會責(zé)任,把節(jié)水工作貫穿企業(yè)管理、生產(chǎn)全過程。
第一章 緒論
1.1 研究背景
近年來,工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展、人類生產(chǎn)和生活方式的轉(zhuǎn)變使得水資源的需求量不斷增大。聯(lián)合國近期發(fā)布的一份報告稱,全球用水量每年增長約1%,到2050年,估計用水量將增加20%~30%。有限的自然水資源和不斷增長的用水需求之間的矛盾制約著社會經(jīng)濟的發(fā)展,同時也促進了需水管理的深入實踐[1]。面對用水需求的突飛猛漲,我國早在2012年就發(fā)布了通過資源管理制度建設(shè)節(jié)水型社會的文件,目標(biāo)是設(shè)定水資源使用的上限,以規(guī)范和防止工業(yè)和城市過度發(fā)展造成資源短缺[2]。建設(shè)節(jié)水型社會作為中國特色“生態(tài)文明”的體現(xiàn),已被寫入十四五規(guī)劃并成為重要的規(guī)劃之一。黨的十八大以來,我國始終堅持新時期治水方針,強化需求管理,把“節(jié)水優(yōu)先”放在首要地位[3]。同樣,黨的二十大報告強調(diào),中國式現(xiàn)代化是人與自然和諧共生的現(xiàn)代化,我國始終堅持節(jié)約優(yōu)先,堅持可持續(xù)發(fā)展。節(jié)水作為需水管理的重要內(nèi)容,把水資源作為城市建設(shè)的前置剛性約束條件,對破解我國復(fù)雜水問題保障我國水安全至關(guān)重要,對于節(jié)水型社會建設(shè)具有重要意義[4, 5]。
工業(yè)作為我國第二大用水主體,具有利益相關(guān)者多、社會輻射面廣、帶動作用強等特點。抓好工業(yè)節(jié)水,尤其是高耗水行業(yè)節(jié)水,不僅可以緩解水資源供需矛盾,還可產(chǎn)生示范作用帶動全社會共同節(jié)水[6]。近年來,我國工業(yè)用水量呈現(xiàn)下降趨勢,但仍然存在用水粗放、用水效率低等問題,總體形勢不容樂觀。具體表現(xiàn)為:(1)用水量大,且存在浪費現(xiàn)象。據(jù)水資源公報顯示,2021年全國用水總量為5920.2億m3,其中工業(yè)用水量為1049.6億m3。除了存在嚴(yán)重的缺水問題,另一方面由于企業(yè)節(jié)水意識不強、水價偏低導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費。(2)用水效率較低。2021年水資源公報顯示,我國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值(當(dāng)年價)用水量51.8m3,萬元工業(yè)增加值(當(dāng)年價)用水量28.2m3,和國際上先進水平相比仍存在一定差距。這表明工業(yè)節(jié)水潛力巨大,工業(yè)企業(yè)節(jié)水不僅能夠為我國用水總量控制提供堅實的基礎(chǔ),而且可以減少廢水排放,改善水環(huán)境。
決策模擬論文怎么寫
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1.2 研究目的及意義
1.2.1 研究目的
從水資源供需矛盾的嚴(yán)峻現(xiàn)狀來說,建設(shè)節(jié)水型社會的目標(biāo)需要三大用水主體的共同努力。目前我國節(jié)水工作的重點多聚焦在生活用水以及農(nóng)業(yè)用水上,實際上企業(yè)作為用水大戶,具有極大的節(jié)水潛力。由于企業(yè)盈利的特殊性以及作為經(jīng)濟發(fā)展的中堅力量,企業(yè)節(jié)水工作進行緩慢,節(jié)水積極性不高,節(jié)水的意識不強。另外,近年來國家雖然陸續(xù)出臺了針對工業(yè)企業(yè)節(jié)水的相關(guān)政策文件,但缺乏具體的實施細則和操作辦法,政策落實情況較差,工業(yè)企業(yè)節(jié)水的成效并不顯著。在一定條件下,企業(yè)可以通過減產(chǎn)以實現(xiàn)節(jié)水的目標(biāo),或通過加大節(jié)水資金投入提高用水效率實現(xiàn)目標(biāo)。鑒于此,本文的研究目的如下:
(1)探究水價、補貼和懲罰力度對整個行業(yè)生產(chǎn)用水的控制效果
從企業(yè)節(jié)水的動力來說,經(jīng)濟效益是企業(yè)決策的基礎(chǔ),因此本研究聚焦企業(yè)生產(chǎn)用水,基于計劃用水量、平均用水量、最大用水量設(shè)置獎懲標(biāo)準(zhǔn),提出一種根據(jù)節(jié)水量和超水量進行精細補貼和罰款的機制??紤]到三種需水管理政策對企業(yè)成本效益的影響,基于仿真研究水價、補貼和懲罰力度變動下企業(yè)用水決策問題,為實現(xiàn)企業(yè)積極參與節(jié)水,履行社會責(zé)任提供必要的理論參考。
(2)明晰水價、補貼和懲罰力度變動對不同規(guī)模企業(yè)用水決策的影響
企業(yè)具有異質(zhì)性,因此在研究水價、補貼和懲罰力度對整個行業(yè)生產(chǎn)用水控制效果的基礎(chǔ)上,進一步根據(jù)計劃用水量將企業(yè)按規(guī)模分成大中小三種類型,通過設(shè)置不同政策情景,對比分析不同規(guī)模企業(yè)的節(jié)水參與情況,討論不同節(jié)水政策力度對不同規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)策略選擇的影響。希望能更好地實現(xiàn)企業(yè)和政府之間的良好互動,同時也為相關(guān)部門制定需水管理政策提供一定的理論參考。
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第二章 理論基礎(chǔ)及框架
2.1 相關(guān)理論基礎(chǔ)
2.1.1 需水管理理論
20世紀(jì)70年代,美國能源需求快速增長,出現(xiàn)了電力供不應(yīng)求的困境。為緩解用電壓力,相關(guān)部門開始強調(diào)需求側(cè)管理。實踐證明,需求側(cè)管理相關(guān)實踐能夠有效緩解能源供需矛盾問題。其后,需求管理被逐步應(yīng)用于包括水資源領(lǐng)域在內(nèi)的其他資源稀缺領(lǐng)域,從而促進了需水管理理論的發(fā)展。需水管理是相對于供水管理提出的,以往針對水資源短缺對人類正?;顒蛹吧鐣l(fā)展的制約,多采用超采地下水、開發(fā)新的水源、跨流域遠距離調(diào)水等措施來滿足日益增長的用水需求。而這種從供水角度出發(fā)的“以需定供”的配水方式和管理模式不符合可持續(xù)發(fā)展理念,容易對水安全產(chǎn)生巨大威脅。在國際上,以色列受自然稟賦的制約率先研究需水管理。20世紀(jì)70年代,美國等一些水資源相對豐富的國家也逐步轉(zhuǎn)向需水管理。直到2000年,社會經(jīng)濟快速發(fā)展產(chǎn)生的資源供需矛盾迫使尋求更適合的水資源管理方式,我國才開始重點關(guān)注需水管理實踐問題。有研究[81, 82]提出我國供水管理應(yīng)向需水管理轉(zhuǎn)變,走可持續(xù)發(fā)展之路。在此基礎(chǔ)上,Jiang等[83]總結(jié)了中國實施水資源供需管理對策的過程,還有研究[84]則進一步闡述了從供水管理向需水管理轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。近年來,我國政府在制定和實施水資源管理相關(guān)的法律、政策等方面,已融入了需水管理的一些理念,使得需水管理理論得到進一步拓展。
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2.2 企業(yè)生產(chǎn)用水控制理論分析框架
對高耗水企業(yè)而言,受水資源相關(guān)政策的管制,其水資源的獲得是有限的。而水資源的可用性決定了企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟效益,直接影響到企業(yè)的生存發(fā)展。在我國需水管理背景下,如何在企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)融入“節(jié)水優(yōu)先”治水理念,必將成為高耗水企業(yè)用水的重要決策前提。
2.2.1 工業(yè)節(jié)水需求分析
(1)政府需求分析
為實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展,“十四五”規(guī)劃強調(diào)優(yōu)先節(jié)水、依法治水,把握節(jié)水工作的新機遇,努力全面推進節(jié)水型社會建設(shè)。對于政府來說,促進工業(yè)企業(yè)節(jié)水是緩解水資源供需矛盾的重要舉措,同時也是保障我國水安全的重要任務(wù)。在需水管理實施過程中,政府承擔(dān)著舉足輕重的作用,其對工業(yè)節(jié)水工作的重視程度和落實程度關(guān)系到整個經(jīng)濟社會節(jié)能減排的進展與成效。政府之所以積極引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)進行節(jié)水,一方面是因為工業(yè)企業(yè)作為我國第二大用水主體,具有巨大的節(jié)水潛力;而深層次的原因主要在于節(jié)水是一項多重目標(biāo)決策,能夠同時兼顧社會效益、資源環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。其中,工業(yè)節(jié)水的社會效益主要體現(xiàn)在可以提高工業(yè)用水效率,有助于促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展以及保障社會和諧穩(wěn)定;其次,工業(yè)節(jié)水的資源環(huán)境效益主要體現(xiàn)在可以遏制水資源的過度開發(fā)和浪費,用水量的減少和用水效率的提升間接減少了工業(yè)企業(yè)污水廢水排放,從而降低了對生態(tài)環(huán)境的破壞,促進了綠色發(fā)展;最后,其經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在工業(yè)節(jié)水可以促進工業(yè)企業(yè)工藝流程以及技術(shù)的升級,從而實現(xiàn)以更少的水資源創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。因此,政府倡導(dǎo)工業(yè)企業(yè)實施節(jié)水的行為從本質(zhì)上來說就是實現(xiàn)這三重效益。另外,從政府角度來看,在節(jié)水層面工業(yè)企業(yè)節(jié)水首先考慮的是社會效益和資源環(huán)境效益,其次是經(jīng)濟效益,但經(jīng)濟效益反過來會間接影響到社會效益和資源環(huán)境效益,具體表現(xiàn)為經(jīng)濟效益的保障推動了資源環(huán)境的治理和社會的穩(wěn)定。因此,對政府來說,在節(jié)水工作推進的過程中如何根據(jù)現(xiàn)實情況做出這三重效益的權(quán)衡至關(guān)重要。
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第三章 考慮節(jié)水政策的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型構(gòu)建 ....................... 24
3.1 問題描述和基本假設(shè)..................................... 24
3.2 企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型的構(gòu)建.............................. 25
第四章 不同政策組合情景下工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策仿真 ........................ 36
4.1 數(shù)據(jù)來源及參數(shù)設(shè)定................................. 36
4.2 不同政策因素對企業(yè)生產(chǎn)用水控制效果研究........................ 37
第五章 基于粒子群算法的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策優(yōu)化 ..................... 54
45.1 研究思路............................... 54
5.2 粒子群算法.............................................. 55
第五章 基于粒子群算法的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策優(yōu)化
5.1 研究思路
由于不同規(guī)模企業(yè)對政策變動幅度的敏感性不同,導(dǎo)致企業(yè)的用水決策在不同類型節(jié)水政策的約束或激勵下呈現(xiàn)出不一致性。另外,節(jié)水工作是兼顧環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的多目標(biāo)決策。對政府而言,不僅需要關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)過程中節(jié)水的總量,還要考慮到稅收和市場穩(wěn)定,保證企業(yè)的經(jīng)營利潤不受太大影響。而政府作為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水調(diào)控政策的設(shè)計主體,如何在明晰不同規(guī)模企業(yè)對不同政策響應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上,權(quán)衡企業(yè)節(jié)水的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益,分別制定適用于大中小企業(yè)生產(chǎn)用水的調(diào)控政策組合對工業(yè)需水管理的深入實踐意義重大。因此,本研究在第四章研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,對由水價、補貼力度和懲罰力度構(gòu)成的政策組合進行優(yōu)化,探尋政策力度變動下不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)調(diào)控政策組合,希望能為政策制定提供理論參考。
根據(jù)前文研究可知,情景分析方法雖然能夠在一定程度上分析節(jié)水政策的有效性以及比較政策的優(yōu)劣,卻很難能找到滿足目標(biāo)要求的最優(yōu)政策組合。而粒子群優(yōu)化算法作為經(jīng)典的智能優(yōu)化算法之一,因其易于理解、收斂速度快、設(shè)置參數(shù)少、簡單易實現(xiàn)等優(yōu)點,已被廣泛用于解決水資源優(yōu)化問題[105]。該算法利用個體之間的交互實現(xiàn)群體信息共享,不斷更新搜尋到的當(dāng)前最優(yōu)解從而得到全局最優(yōu)解?;诖嘶舅枷?,可知本研究政策組合優(yōu)化的具體思路。
決策模擬論文參考
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第六章 結(jié)論與展望
6.1 主要結(jié)論
用水總量和用水強度雙控目標(biāo)實施以來,相關(guān)部門采用行政、技術(shù)等手段對工業(yè)進行用水量的宏觀調(diào)控。工業(yè)作為用水大戶,如何通過優(yōu)化政策組合實現(xiàn)企業(yè)節(jié)水是經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求,也是建設(shè)節(jié)水型社會的重要工作。
在此背景下,本研究運用仿真和優(yōu)化方法探究不同政策情景下高耗水工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水決策的響應(yīng)規(guī)律以及適用于不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)節(jié)水政策組合。首先,基于需水管理理論從政府和企業(yè)兩個角度分別分析工業(yè)節(jié)水需求,在此基礎(chǔ)上對企業(yè)生產(chǎn)策略的選擇機理進行描述;其次,通過對政府職能和企業(yè)生產(chǎn)決策過程的分析構(gòu)建企業(yè)生產(chǎn)用水決策模型;再者,通過賦予變量實驗參數(shù),基于MATLAB軟件實現(xiàn)模型的仿真,從而探究不同政策因素對企業(yè)生產(chǎn)用水的控制效果以及對不同規(guī)模企業(yè)的生產(chǎn)用水決策影響;最后,基于粒子群算法優(yōu)化出不同權(quán)重情景下不同規(guī)模企業(yè)的最優(yōu)政策組合。本研究的主要結(jié)論如下:
(1)提高水價和懲罰力度能夠控制企業(yè)用水,但會造成企業(yè)經(jīng)濟效益下降;提高補貼力度能實現(xiàn)節(jié)水和經(jīng)濟效益增長的雙重紅利。總之,從節(jié)水量來看,三種政策因素都能在一定程度上有效控制企業(yè)用水。另外,補貼力度對節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度影響很大,能大幅降低企業(yè)生產(chǎn)用水,但對企業(yè)的節(jié)水參與度影響不明顯。懲罰力度則與之相反,能夠督促更多企業(yè)參與到節(jié)水的行列中,但對節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度作用不明顯。而水價的上升不僅能提高節(jié)水企業(yè)的節(jié)水力度,還能促使原本不參與節(jié)水的企業(yè)實施節(jié)水行為。
(2)對于計劃用水量在平均用水量和最大用水量之間的企業(yè)而言,因不受罰款的約束,企業(yè)節(jié)水的積極性較小,更傾向于保持現(xiàn)狀。同時,補貼力度對企業(yè)用水決策有影響,且隨企業(yè)規(guī)模的增大作用效果更明顯;對于計劃用水量大于最大用水量的企業(yè)而言,發(fā)現(xiàn)水價和補貼力度對于規(guī)模越大的企業(yè)影響作用越大,而懲罰力度對于規(guī)模越小的企業(yè)影響作用越大。
參考文獻(略)
- 民機乘客應(yīng)急疏散決策仿真優(yōu)化思考2023-12-03
- 基于強化學(xué)習(xí)的區(qū)域防空反導(dǎo)決策仿真探討2023-12-12