近期，课题组硕士研究生郭炜辰（导师：叶蔚副教授）、聂祎宁（导师：苏醒副教授）、陈超洋（导师：苏醒副教授）参加了“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛，所选赛题为D题：区域双碳目标与路径规划研究。表现优秀，获得了全国二等奖。

本研究以某区域的碳排放为研究对象。首先，基于题目要求设计了区域碳排放量及经济、人口、能源评价指标及指标体系，并且基于所选指标，综合应用 Excel、SPSS 和 Origin 数据分析工具，对该区域的人口、经济、能源及碳排放进行分析。之后，以 Python 为建模工具，比选了包括线性回归、多项式回归、对数回归、指数回归等多种回归形式，同时将二阶导数纳入考虑范围，搭建了人口的负指数时序数学模型以及 GDP 的分段线性回归模型，并搭建了各经济部门的 GDP占比的负指数模型，平均拟合精度（R2）可以达到 0.99 以上；再之后，基于得到的人口和 GDP 时序预测模型，采用对数线性回归模型搭建了不同经济部门的能源消费量数学模型，平均拟合精度可以达到 0.95 以上；再之后，基于 GDP、人口以及各经济部门的能源消费量预测模型，并充分考虑能源利用效率和非化石能源消费占比等因素，采用多元线性回归分析方法搭建了各部门的碳排放预测模型和区域总碳排放预测模型，平均拟合精度可以达到 0.95 以上，并且在建模过程中充分进行理论参数分析与参数共线性分析，避免参数的过拟合。最后，根据双碳目标不同设计了三种典型场景，进行全情景的碳排放预测模型校核，结果证明所搭建模型可以较好完成预测任务。之后基于分部门的碳排放预测模型和场景要求，以 Python 为规划工具，综合采用马尔可夫随机链+状态空间法，对不同情景下的重点参数（GDP、人口、能源消费量、各部门能源利用效率、各部门非化石能源消费占比）进行目标和路径规划，并利用碳排放模型预测规划效果，结果显示，在规定情景可以达成“2030 碳达峰，2060 碳中和”的设计目标；在雄心情景可以达成“2025 碳达峰，2050 碳中和”的设计目标。

以下为研究部分内容：

图1 人口预测模型

图2 能耗预测模型

图3 碳排放预测模型

图4 碳排放路径规划

图5 获奖证书