碳減排數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用

第1章碳排放背景1
1．1溫室效應(yīng)和氣候變化1
1．2保護(hù)環(huán)境的全球合作4
1．2．1《斯德哥爾摩宣言》4
1．2．2《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》4
1．2．3《京都議定書(shū)》5
1．2．4《歐盟氣候變化計(jì)劃》6
1．2．5《巴黎協(xié)定》8
1．2．6中國(guó)的行動(dòng)8
1．2．7減排手段10
1．3碳市場(chǎng)10
1．3．1歐盟排放交易體系11
1．3．2美國(guó)交易市場(chǎng)13
1．3．3其他外國(guó)交易市場(chǎng)14
1．3．4中國(guó)交易市場(chǎng)14
第2章碳減排模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)17
2．1最小二乘法擬合17
2．2線性規(guī)劃19
2．2．1線性規(guī)劃基本概念19
2．2．2線性規(guī)劃的解法20
2．2．3線性規(guī)劃的軟件包解法21
2．3Shapley值法21
2．4微分方程24
2．4．1一般概念24
2．4．2解的定性分析：微分方程的平衡解25
2．4．3微分方程的數(shù)值解26
2．5隨機(jī)過(guò)程27
2．5．1馬爾科夫鏈27
2．5．2布朗運(yùn)動(dòng)28
2．5．3Feynman-Kac公式29
2．6蒙特卡洛(Monte Carlo)方法30
2．7隨機(jī)最優(yōu)控制及HJB方程33
2．7．1控制問(wèn)題33
2．7．2動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理34
2．7．3HJB方程36
第3章碳減排相關(guān)模型 38
3．1人口模型38
3．1．1指數(shù)增長(zhǎng)模型(馬爾薩斯模型)38
3．1．2阻滯增長(zhǎng)模型(Logistic模型)40
3．1．3帶隨機(jī)項(xiàng)的阻滯增長(zhǎng)模型41
3．1．4人口發(fā)展模型42
3．2氣溫模型43
3．3GDP模型44
3．4人口、經(jīng)濟(jì)、科技與環(huán)境污染方程46
3．4．1IPAT模型46
3．4．2STIRPAT模型47
3．4．3STIRPAT模型的隨機(jī)微分方程形式49
3．5擴(kuò)散模型49
3．6二叉樹(shù)模型50
3．7馬科維茨優(yōu)化模型53
3．7．1馬科維茨模型的基本假設(shè)54
3．7．2收益和風(fēng)險(xiǎn)的度量54
3．7．3馬科維茨模型的建立55
3．7．4馬科維茨模型的求解56
3．8市場(chǎng)價(jià)格的連續(xù)隨機(jī)過(guò)程56
3．9Black-Scholes模型57
3．9．1Black-Scholes模型的建立58
3．9．2Black-Scholes公式58
3．10GARCH模型59
第4章簡(jiǎn)單的碳減排模型 60
4．1概率統(tǒng)計(jì)模型60
4．1．1回歸擬合碳曲線60
4．1．2用GARCH模型估計(jì)碳市場(chǎng)波動(dòng)率62
4．1．3因子模型63
4．2碳減排邊際費(fèi)用曲線64
4．3碳項(xiàng)目的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型67
4．3．1碳排放限制下的投資項(xiàng)目規(guī)劃68
4．3．2碳減排項(xiàng)目投資規(guī)劃69
4．3．3低碳旅行70
4．4合理分配碳許可71
4．5微積分優(yōu)化碳控制73
4．6碳排放權(quán)漲跌的馬爾科夫模型75
4．7大氣顆粒屏蔽熱輻射的蒙特卡洛模擬77
4．8樹(shù)種發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)模型80
4．9污染擴(kuò)散模型82
4．9．1擴(kuò)散和消失82
4．9．2高斯煙羽擴(kuò)散83
4．10碳排放隨機(jī)過(guò)程模型87
4．10．1基本假設(shè)87
4．10．2碳排放量的隨機(jī)過(guò)程87
4．11碳超限概率的未定權(quán)益定價(jià)88
4．11．1超限概率模型88
4．11．2超限概率性質(zhì)分析89
4．11．3超限概率計(jì)算89
4．11．4參數(shù)分析與作圖89
4．12碳排放超限潛在成本的未定權(quán)益定價(jià)92
4．12．1潛在成本模型92
4．12．2潛在成本性質(zhì)分析93
4．12．3潛在成本計(jì)算93
4．12．4參數(shù)分析與作圖94
第5章碳金融模型98
5．1碳金融產(chǎn)品的介紹99
5．1．1碳金融原生產(chǎn)品99
5．1．2碳金融衍生品100
5．2碳金融衍生品的定價(jià)106
5．2．1碳金融歐式期權(quán)107
5．2．2碳金融美式期權(quán)109
5．2．3嵌入期權(quán)的碳金融債券案例110
5．2．4以碳產(chǎn)品為標(biāo)的的信用違約互換案例116
5．2．5碳排放權(quán)掉期案例117
5．2．6碳保險(xiǎn)的案例121
5．3馬科維茨最優(yōu)碳投資組合123
5．3．1樣本選擇123
5．3．2數(shù)據(jù)處理125
5．3．3最優(yōu)投資比例計(jì)算126
5．3．4結(jié)果與分析128
第6章碳優(yōu)化模型 130
6．1控制無(wú)上界限制的國(guó)家碳排放率的優(yōu)化模型130
6．1．1問(wèn)題簡(jiǎn)述130
6．1．2模型建立130
6．1．3模型求解132
6．1．4數(shù)值模擬和解的性質(zhì)分析133
6．2控制有上界限制的國(guó)家碳排放控制率的優(yōu)化模型136
6．2．1問(wèn)題簡(jiǎn)述136
6．2．2模型建立及求解137
6．2．3數(shù)據(jù)處理及參數(shù)選取138
6．2．4數(shù)值計(jì)算和解的性質(zhì)分析139
6．3考慮碳交易的國(guó)家碳減排的最優(yōu)策略模型147
6．3．1問(wèn)題簡(jiǎn)述147
6．3．2模型建立147
6．3．3模型求解149
6．3．4模型的數(shù)值解分析151
6．4帶懲罰機(jī)制的具碳交易的國(guó)家碳減排放的最優(yōu)策略模型157
6．4．1問(wèn)題簡(jiǎn)述157
6．4．2模型建立157
6．4．3模型求解158
6．4．4模型的數(shù)值解分析158
6．5單時(shí)段企業(yè)排放權(quán)最佳購(gòu)買量模型163
6．5．1問(wèn)題簡(jiǎn)述163
6．5．2模型建立163
6．5．3模型求解165
6．5．4性質(zhì)分析167
6．6兩時(shí)段企業(yè)排放權(quán)最佳購(gòu)買量模型175
6．6．1問(wèn)題簡(jiǎn)述175
6．6．2模型建立175
6．6．3模型求解176
6．7企業(yè)減排技術(shù)最佳引進(jìn)時(shí)間模型178
6．7．1問(wèn)題簡(jiǎn)述178
6．7．2模型建立178
6．7．3特殊情況下的模型求解180
6．7．4模型擴(kuò)展186
第7章總結(jié)和展望 188
附錄 192
附錄1碳減排方面專有名詞解釋192
附錄2碳優(yōu)化模型相關(guān)數(shù)學(xué)證明195
參考文獻(xiàn) 216
后記 222