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基于有限理性的假设,本文讨论了社会决策者在考虑相邻两个时期的社会消费和环境质量的效用加权最大化时选择高碳能源投入和低碳能源投资的战略决策问题,并构建了以高碳能源投入和低碳能源投资为要素的三维线性能源经济系统和四维非线性能源经济系统。
首先,在低碳能源与前期投资存量是线性函数关系以及社会决策者只考虑高碳能源的碳排放对环境造成损害的假设下,构建了一个三维线性能源经济系统。结合离散动力系统稳定性判定理论,分析了系统在均衡点的稳定性并给出了系统渐近稳定需要的条件。通过数值模拟,分析了系统的动力学行为并指出参数值对系统的稳定性及其收敛到均衡点的时间都有很大影响。
然后,在低碳能源与前期投资存量是非线性函数关系以及社会决策者考虑高碳能源和社会消费的碳排放都对环境造成损害的假设下,构建了一个四维非线性能源经济系统。结合Schur-Cohn判定准则,分析了系统在均衡点的稳定性并给出了系统渐近稳定的条件。通过数值模拟,分析了系统的动力学行为并指出参数值变化时系统出现了分岔、混沌和混沌吸引子现象。同时,研究了当权重系数逐渐增大时,系统稳定性区域在参数构成得平面区域内的变化情况。
在能源经济系统中的主要参数有:权重系数,反映低碳能源开发技术水平的参数,环境的自我修复系数,高碳能源对环境的污染率以及高碳能源和社会消费的碳排放对环境的相对污染率。研究结果表明社会决策者如果能够着眼于长期的经济利益,提高低碳能源的开发技术水平,降低高碳能源对环境的污染率或者选择合理的社会消费将有助于能源经济系统迅速收敛到平衡状态。否则,能源经济系统将从稳定的轨道或平衡状态转向混乱的轨迹或混沌状态。