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现分享2023年华为杯研赛D题成品论文（部分），供大家学习：
题 目： ____区域双碳目标与路径规划研究
摘 要：
对于题目给出的数据，首先进行数据预处理，包含降维、异常值、缺失值等操作。利用matlab的find函数寻找缺失值，对于无法解释的存在异常的缺失值使用插值进行填充处理。资料下载：
链接: https://pan.baidu.com/s/1segYsCwJ1wALKrknbSI6fQ?pwd=sty5 提取码: sty5
对于问题一，对碳排放以及人口、经济、能源消费量的现状分析。首先，对于给出的指标构建指标评价体系。以经济、人口、能源消费量和碳排放量作为一级指标，根据给出的数据寻找其二级指标，完成对各部门的碳排放情况、描述指标之间的相互关系。利用处理后的数据绘制折线图，比较分析十二五、十三五的变化趋势，经济增长、人口增长、能源消费结构等方向出发，分析影响因素。引入person相关系数，对碳排放与经济、人口、能源消费量之间进行相关性分析，建立关联关系模型。
对于问题二，区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量的预测模型。首先，对于基于人口和经济变化的能源消费量预测模型。利用数据处理之后的数据进行处理，建立回归预测模型。对于要求2、3，分别构建能源消费量与人口以及经济的线性回归模型进行预测，为了增加预测精度，引入LSTM、灰色预测模型再次进行预测。根据预测的结果，建立优化模型，以精度最小为目标函数，对三种预测方式进行加权，利用优化模型求解最优的权重。对于区域碳排放量预测模型，构建碳排放量与人口、GDP和能源消费量的多元线性回归模型进行预测，再利用第一小问的预测模型，提高预测精度。
对于问题三，以2为确定时间节点，设计自然、基本、雄心三种不同的情景。分别为，没有人为干预、按时达到碳达峰碳中和、率先碳达峰与碳中和情况下的碳减排措施。对于各部门的能源消费量、能源消费品种及其碳排放量的预测方法，选取与问题二相同的预测方法。确定2025年、2030年、2035年、2050年和2060年的GDP、人口和能源消费量目标。将目标与提高能源利用效率和提高非化石能源消费比重的目标相关联，确保达到碳达峰和碳中和目标的路径与措施一致。对能效提升、产业（产品）升级、能源脱碳和能源消费电气化等措施进行定性和定量分析，以确定如何实现双碳目标。
最终，根据得出的结果规划各种情景下的路径，以实现双碳目标。这可能涉及政策制定、技术创新、产业结构调整等方面的措施。
关键词：数据预处理、预测模型、路径规划、双碳目标、相关关系
- 问题重述
-
- 问题回顾
问题一：区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量的现状分析
（1）建立指标与指标体系
（2）分析区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量的现状
（3）区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量各指标及其关联模型
问题二：区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量的预测模型
（1）基于人口和经济变化的能源消费量预测模型
（2）区域碳排放量预测模型
问题三：区域双碳（碳达峰与碳中和）目标与路径规划方法
（1）情景设计（不少于三种情景，如无人为干预的自然情景、按时碳达峰与碳
中和的基准情景、率先碳达峰与碳中和的雄心情景等）。
（2）多情景下碳排放量核算方法
（3）确定双碳（碳达峰与碳中和）目标与路径
- 问题分析
2.1 数据分析
对于题目给出的数据，首先进行数据预处理，包含降维、异常值、缺失值等操作。利用matlab的find函数寻找缺失值，对于无法解释的存在异常的缺失值使用插值进行填充处理。
最终，根据得出的结果规划各种情景下的路径，以实现双碳目标。这可能涉及政策制定、技术创新、产业结构调整等方面的措施。
2.2 问题一分析
对于问题一，对碳排放以及人口、经济、能源消费量的现状分析。首先，对于给出的指标构建指标评价体系。以经济、人口、能源消费量和碳排放量作为一级指标，根据给出的数据寻找其二级指标，完成对各部门的碳排放情况、描述指标之间的相互关系。利用处理后的数据绘制折线图，比较分析十二五、十三五的变化趋势，经济增长、人口增长、能源消费结构等方向出发，分析影响因素。引入person相关系数，对碳排放与经济、人口、能源消费量之间进行相关性分析，建立关联关系模型。
2.3 问题二三分析
对于问题二，区域碳排放量以及经济、人口、能源消费量的预测模型。首先，对于基于人口和经济变化的能源消费量预测模型。利用数据处理之后的数据进行处理，建立回归预测模型。对于要求2、3，分别构建能源消费量与人口以及经济的线性回归模型进行预测，为了增加预测精度，引入LSTM、灰色预测模型再次进行预测。根据预测的结果，建立优化模型，以精度最小为目标函数，对三种预测方式进行加权，利用优化模型求解最优的权重。对于区域碳排放量预测模型，构建碳排放量与人口、GDP和能源消费量的多元线性回归模型进行预测，再利用第一小问的预测模型，提高预测精度。
2.4 问题四分析
对于问题三，以2030年达到碳达峰，2060年实现碳中和为确定时间节点，设计自然、基本、雄心三种不同的情景。分别为，没有人为干预、按时达到碳达峰碳中和、率先碳达峰与碳中和情况下的碳减排措施。对于各部门的能源消费量、能源消费品种及其碳排放量的预测方法，选取与问题二相同的预测方法。确定2025年、2030年、2035年、2050年和2060年的GDP、人口和能源消费量目标。将目标与提高能源利用效率和提高非化石能源消费比重的目标相关联，确保达到碳达峰和碳中和目标的路径与措施一致。对能效提升、产业（产品）升级、能源脱碳和能源消费电气化等措施进行定性和定量分析，以确定如何实现双碳目标。
图1：思维导图
- 模型假设
为了更好的建立模型我们做出如下假设：
- 经济增长假设：对于经济增长的模型，可以假设中国的经济将按照2020年为基期，到2035年翻一番，到2060年翻两番。这个假设可以根据中国的经济发展趋势和政策来制定。
- 碳消纳量假设： 假设2035年和2060年的生态碳汇和工程碳汇或碳交易的碳消纳量分别为基期碳排放量的一定比例（例如10%）。这个假设可以基于森林增长、碳捕捉技术、碳交易市场等因素进行估算。
- 能源消费结构假设： 在能源消费量预测模型中，可以假设在未来的情景下，能源消费结构会发生变化，非化石能源消费比重逐渐增加。这个假设可以基于政府政策和技术进步来制定。
- 相关性假设： 对于相关性模型，可以假设碳排放量与人口、GDP和能源消费量之间存在线性或非线性的关联关系。这个假设可以基于历史数据分析来得出
- 情景假设： 对于不同情景的设计，可以基于政府政策、技术发展和国际环境等因素，假设不同情景下的碳减排措施和能源消费结构调整程度。
- 持续趋势假设： 假设历史趋势在未来一段时间内会持续，例如，过去的能源消费结构趋向非化石能源，未来也会继续朝着这个方向发展。
- （待更新... ...）
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