煤炭开采科学技术论文提纲

论文题目：基于MESSAGEix的中国煤炭供给优化模型（CCSM）研究

摘要：煤炭占我国一次能源总产量的70%左右。考虑到我国能源资源具有“富煤、贫油、少气”的特点,未来几十年里,煤炭仍将为我国能源系统的安全、稳定运行提供重要能源保障。随着经济的发展和社会的进步,气候变化问题开始受到更多的重视,清洁低碳化已成为能源系统的主要发展方向。在这一大背景下,煤炭产业未来的发展面临巨大的挑战,也在积极寻找新的发展方式。新型煤化工技术以及节能减排等技术为煤炭行业带来了新的机遇。多项政策也在不断推动煤炭安全绿色生产和清洁高效利用。在多重因素的综合影响下,我国煤炭行业的未来仍具有较大的不确定性。科学分析我国煤炭行业未来发展情况有利于促进煤炭产业健康可持续发展,并且对于保障能源安全供给也具有重要意义。在这一背景下,本文从多维度下的煤炭产业发展现状分析入手,结合煤炭在能源系统中的流向,依据能源系统建模方法,确定模型框架并构建中国煤炭供给优化模型并分析模型中的不确定性。随后,本文基于现实数据对模型进行优化,分析煤炭行业未来的发展趋势、产业布局、煤炭流向等。最后在可持续发展的背景下,探讨了区域相关激励政策的关键变量设计。本文的主要研究内容和成果包括以下几个方面:（1）首先,从地区、煤种、产业结构等不同角度对我国煤炭资源和煤炭供需进行了分析,为构建多区域多煤种模型的构建提供依据。随后,根据煤炭在能源系统中的流向,分析了我国煤炭供给流程并阐述了其中关键的节能减排技术,为煤炭供给优化模型的构建提供了现实基础。（2）依据我国煤炭产业现状和对技术发展趋势的分析,确定我国多区域多煤种的煤炭供给优化模型的研究框架。模型中依据我国常用的划分标准将原煤分为无烟煤、炼焦烟煤、一般烟煤和褐煤四个种类。煤炭供给的流程包括了煤炭从开采到转化为供终端用户直接使用的能源载体的全过程,因此模型中也包含了煤炭的开采、洗选、转化、运输四个环节。同时,考虑能源系统低碳发展的趋势,模型中也考虑了天然气和各种非化石能源的发电和供热,来反映清洁能源对煤炭的替代作用。模型以系统总成本最小作为优化目标,依据产业发展、相关政策、技术发展等的制约确定模型约束条件,从而构建了煤炭供给优化的理论模型。之后分析了模型中的不确定性,构建了不确定条件下的动态优化模型。（3）在模型的实现中,中国被划分为七个区域。基于收集的煤炭供给相关数据,对其进行整理、分析计算,构建包括资源数据、技术数据、需求数据三大块的模型实现数据库。在低碳发展的背景下,考虑非化石能源开发发展和碳价格的政策,并构建了四种情景。在四种情景下,基于IIASA开发的MESSAGEix模型框架,通过Python语言和GAMS软件对2015-2050年的中国煤炭供给进行优化,预测我国原煤产量、煤炭开发布局、煤炭在系统中的流向以及相关温室气体排放等。研究结果表明,在BAU情景下,我国原煤总产量将于在2030年达到峰值,而在其他三种情景下,全国原煤产量已经达到峰值。从产业布局来看,未来煤炭产业区域集中度将进一步提高,到2050年,新疆区域和晋陕蒙宁区域的原煤产量之和将占全国总产量的90%左右。非化石能源开发和碳价格策略对煤炭产量控制和煤炭相关温室气体减排都有积极影响,其中碳价格可以促进碳捕获和封存技术的采用,并可以大幅减少与煤炭相关的温室气体排放。（4）基于未来区域视角下煤炭产业的不同发展趋势,分析了中央政府、地方政府和煤炭企业之间的主要利益冲突。为保障我国煤炭产业的可持续发展,基于委托代理理论,提出了促进绿色开采技术利用的激励政策以及产能控制的激励政策,并研究得出具体政策设计中的关键参数,为煤炭产业相关政策的制定提供科学依据。本文的研究成果为系统分析我国煤炭行业未来发展提供了理论基础和实现工具。基于现实数据,对我国煤炭供给进行优化能够为我国煤炭产业实现布局优化及低碳发展提供理论支持。结合不同区域煤炭产业的发展趋势,探讨煤炭产业政策的制定对政策制定者进行科学决策具有重要参考意义,为促进煤炭产业可持续发展的实现提供保障。

关键词：煤炭产业;供给优化;MESSAGEix模型;低碳转型;激励政策

学科专业：管理科学与工程

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景与问题提出

1.1.1 煤炭在我国能源系统中的地位

1.1.2 我国煤炭行业面临的机遇与挑战

1.1.3 研究问题的提出

1.2 研究内容及意义

1.2.1 研究内容

1.2.2 研究意义

1.3 研究方法、技术路线与主要创新

1.3.1 研究方法

1.3.2 技术路线

1.3.3 主要创新

1.4 本章小结

2 相关研究综述

2.1 能源系统模型研究进展

2.2 煤炭供给相关研究进展

2.3 煤炭产业发展政策制定研究进展

2.4 文献评述

2.5 本章小结

3 中国煤炭产业现状和技术发展趋势

3.1 煤炭产业现状

3.1.1 我国煤炭资源分布特征

3.1.2 我国煤炭供需现状

3.2 我国煤炭供给流程和技术发展趋势

3.2.1 煤炭供给流程

3.2.2 煤炭供给中的关键节能减排技术

3.3 本章小结

4 中国煤炭供给优化模型的建立

4.1 模型框架和设定

4.1.1 模型框架

4.1.2 模型设定

4.2 模型的构建

4.2.1 模型输入数据结构

4.2.2 模型指标说明

4.2.3 模型目标函数

4.2.4 模型约束条件

4.3 模型中的不确定性分析

4.4 本章小结

5 中国煤炭供给优化模型的实现和结果分析

5.1 模型实现基础

5.2 模型区域划分

5.3 模型情景设计

5.3.1 未来清洁能源发展

5.3.2 我国碳价预测

5.3.3 低碳发展的情景组合

5.4 模型参数设置

5.4.1 煤炭资源参数

5.4.2 模型技术参数

5.4.3 模型终端需求参数

5.5 模型结果分析

5.5.1 BAU情景下的模型结果

5.5.2 清洁能源发展对煤炭供给的影响

5.5.3 碳价对煤炭供给的影响

5.5.4 煤炭相关温室气体排放

5.6 结果对比

5.7 本章小结

6 区域煤炭产业发展的激励政策研究

6.1 煤炭产业政策中的利益相关者分析

6.2 绿色开采技术的激励政策

6.3 煤炭产能控制的补贴激励政策

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 工作展望

参考文献

致谢