美国各州能源使用及相关政策情况研究

高鑫茹

（山东科技大学（泰安）山东泰安271000）

摘要：能源问题一直是全球发展的重要问题，本文通过对美国4个州能源使用及政策情况的分析，对能源生产和使用进行了科学的分析和规划。首先，运用熵值法，又引进主成分分析法，得到历时间段能源发展随时间的变化关系，总结各州的能源概况，再结合各地具体影响因素分析各地异同。然后，确立5个评价指标，完成对各的清洁能源使用情况的排序，确定“最佳”州。最后，通过对未来能源使用的预测，再结合各地的具体政策、环境情况，为四个州确定合理的能源生产和使用目标，并给出建立清洁能源组织、采取清洁能源补贴等具体的政策措施。

关键词：能源；熵值法；数据挖掘；多元回归；线性拟合

1.各州能源概况分析

本文采用熵值法建立模型，应用熵值法，分别将每个州的经过数据挖掘处理后的影响因子用matlab软件分析，得到各类型影响因子在各个时间段所占据的权重系数。通过各类型影响因子在整个时间段所占据的权重系数，针对每个州的具体情况，分别绘制各州各类型能源的使用量图。

图1各州各类型能源的使用趋势图

根据熵值法所求出的所有种类的影响因子所占的权重，对各州权重占比较大的影响因子进行分析。在对重要影响因子的分析中，从使用清洁和可再生能源情况考虑，将重要影响因子按照是否为清洁和可再生能源再次进行分类。将两类综合分析，整合得到各个州使用清洁和可再生能源的情况。即：

CA加利福尼亚州地理条件相差悬殊，气候差异也很大。CA清洁和可再生能源使用量占所有能源使用量的66%，使用清洁和可再生能源情况相当可观，在四个州中也是最好的。主要是”P”类能源使用量较大，其次是”N”类能源使用较多，因为此地天然气储量丰富、价格便宜。TX清洁和可再生能源使用量仅仅占所有能源使用量的7%，使用清洁和可再生能源情况在四个州中是最差的。主要使用“P“、”L“类能源，由于TX以能源和石化工业著称，是美国最大的能源和化工州。因此该州以不可再生能源为主体。或许由于AZ地势起伏剧烈，全州气候变化很大，该州的各类能源使用总量较比其他各州都比较少。AZ的清洁和可再生能源使用量占所有能源使用量的17%，使用清洁和可再生能源情况也不算理想，因为AZ矿产丰富，是美国最大的铜矿产区。

2.基于TOPSIS法的“最佳”评价模型

2.1指标的确立

通过查阅参考文献：，结合对附件中的数据的理解和分析，并考虑指标的实际意义，以及通过已有数据对指标进行合理改变，共确立“清洁和可再生能源的消耗”、“清洁和可再生能源支出”、“清洁和可再生能源价格”、“清洁和可再生能源生产”、“清洁和可再生能源占总能源使用的比重”5个评价指标。将2009年的所有数据按照这5个指标重新进行聚类分析，得到每个州各个指标的具体数据。

2.2最佳评价模型分析

本文要求确定出2009年有“最佳”使用清洁和可再生能源的概况的州，是对于4个评价对象与理想化目标的接近程度进行排序，在现有的4个对象中进行相对优劣的评价。我们需要综合5项指标对每个州使用能源概况的影响，进行多指标决策分析。因此我们采用TOPSIS法建立数学模型进行“最佳”州的评价。

通过TOPSIS法完成一个多目标的决策分析，在本文中，共有“清洁和可再生能源的消耗”、“清洁和可再生能源支出”、“清洁和可再生能源价格”、“清洁和可再生能源生产”、“清洁和可再生能源占总能源使用的比重”5个评价指标，和“CA”“TX”“NM”“AZ”4个待评价的对象。我们对这个拥有多个指标的对象进行综合分析评价，其核心思想是将5个影响评价结果的指标看成5条坐标轴，由此可以构造出一个5维的空间，这样可以将每个待评价的对象，依照其各项指标的数据在5维空间中描绘出唯一的一个坐标点。再针对各项指标从所有待评价对象中选出该指标的最优值和最差值，并用其可以在N维空间中描绘出两个点分别是最优点和最差点。依次求出各个待评价对象的坐标点分别到最优点和最差点的距离，并运用公式得到评价参考值，若参考值越小则代表评价结果越高。

3.各州未来发展情况的预测研究

本文基于四个州使用能源的历史演变，在每个州没有任何政策改变的情况下，预测各州未来两个年份的能源概况，因此，我们运用多元回归处理及线性拟合建立模型，此处仅展示CA的预测结果，CA能源使用情况随时间的变化规律如图2所示：

图2CA能源使用情况随时间的变化规律

通过多元回归处理及线性拟合模型运算，再结合四个州影响相似性和差异性的因素，可以预测：

（1）CA有着独特的地理条件，天然气储量丰富、价格便宜。因此，2025年和2050年短期发展来看，该州核心能源还应该还是天然气，但随着经济逐步发展，该州可再生清洁能源将逐步兴起，从长远来看，未来的能源市场是可再生能源的天下，充足的天然气供应量将帮助实现这一转变。

（2）AZ矿产丰富，制造业发展迅速。主要部门有航空、电力、电讯、铝制品等。预测到了2025和2050年，以太阳能为主导的清洁能源将占据该州。

（3）NM的气候为典型的沙漠气候，温暖而干燥。风能和太阳能也是这里的能源来源。目前，NM资产吸引着原油和天然气巨头的关注，但到了2025和2050年，新型可再生清洁能源也将会陆续被利用。

（4）TX州以能源和石化工业著称，具有增储潜力的待发现天然气资源量，。是美国最大的能源和化工州。往年该州以不可再生能源为主体。近些年来，该州风能发展逐步进入人们视野。到2025和2050年，风能发电将带动该州清洁能源的使用大大增加。

参考文献：

[1]刘洋.青岛市工业低碳发展政策评价及优化研究[D].青岛科技大学，2018.

[2]彭红圃，朱惠英.国外加强能源使用管理、提高能源效率的相关政策介绍[J].广西城镇建设，2007（01）：28-31.

[3]邓吉祥.区域能源与碳排放战略决策支持的模型探索与系统开发[D].华东师范大学，2014.