2003年以來,我一直從事能源供需系統(tǒng)分析的研究工作,2010年我和導(dǎo)師田立新教授共同出版了《能源供需系統(tǒng)分析》一書,主要基于中國東部能源需求、西部能源供應(yīng)、東部能源進口及可再生能源發(fā)展之間相互耦合、相互影響及內(nèi)在互動相關(guān)性的復(fù)雜背景,建立能源供需微分方程系統(tǒng),針對能源供需系統(tǒng)的不確定性和時變性,研究能源供需系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制策略。
史蒂芬·霍金在世紀(jì)之交曾預(yù)言:“21世紀(jì)將是復(fù)雜性的世紀(jì)!彪S著復(fù)雜性科學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)革命的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)科學(xué)已經(jīng)從物理學(xué)、數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)等工程技術(shù)領(lǐng)域拓展到社會學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等眾多不同學(xué)科,引起各國政府與科學(xué)界的廣泛重視和高度關(guān)注。例如,1995年美國科學(xué)院院士波士頓大學(xué)的物理學(xué)教授H.E.Stanley首次提出金融物理學(xué)的概念。此后,學(xué)者借助于統(tǒng)計物理、理論物理、復(fù)雜系統(tǒng)理論、非線性科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等的概念、方法和理論來研究金融市場通過自組織而涌現(xiàn)的宏觀規(guī)律及其復(fù)雜性。金融物理學(xué)現(xiàn)已成為一門新興的交叉學(xué)科。
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論主要借助圖論和統(tǒng)計物理的一些方法,研究網(wǎng)絡(luò)的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。特別是小世界效應(yīng)、無標(biāo)度特性等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性的發(fā)現(xiàn),為各個領(lǐng)域的研究提供了新的思想、方法和途徑,成為深入剖析復(fù)雜系統(tǒng)的有效工具。
能源供需系統(tǒng)是一個包含多主體參與、具有多重復(fù)雜性及其相互之間的復(fù)雜耦合關(guān)系等特性的復(fù)雜系統(tǒng)。例如,能源供需網(wǎng)絡(luò)由能源供應(yīng)企業(yè)和能源需求企業(yè)兩類節(jié)點組成,有供需關(guān)系則連邊;能源貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)由各個貿(mào)易國為節(jié)點,有貿(mào)易往來則連邊等。這些能源網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點都有自身的經(jīng)營策略,每個節(jié)點的目標(biāo)都是通過不斷提高自身對市場的適應(yīng)能力從而提升其競爭力來獲取利潤,每個節(jié)點都遵循簡單的市場規(guī)則并不斷適應(yīng)其所處的環(huán)境。節(jié)點之間相互作用,關(guān)系錯綜復(fù)雜,是典型的自組織、自適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如何更好地運用當(dāng)前快速發(fā)展的復(fù)雜系統(tǒng)理論來研究能源供需系統(tǒng),是我們課題組長期探索的課題。用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法研究能源供需系統(tǒng),可以發(fā)現(xiàn)其他方法不易揭示的該類系統(tǒng)的有趣而且重要的內(nèi)在機理及演化規(guī)律,而這些對系統(tǒng)的運作管理和科學(xué)決策具有重要的參考價值。
本書內(nèi)容是由我和我的部分研究生近幾年的成果整理而成,大多數(shù)成果已經(jīng)以論文的形式正式發(fā)表。本書試圖通過構(gòu)建各能源品種的供需網(wǎng)絡(luò)模型、多層能源貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)模型及能源價格網(wǎng)絡(luò)模型等,來尋求能源供需的內(nèi)在機理和演化特征,尋求各能源品種之間的相互耦合和相互影響,這是簡單的定性方法和數(shù)理統(tǒng)計方法無法做到的。
在研究過程中,我們得到了眾多專家學(xué)者的幫助和指導(dǎo),在此對嚴(yán)晉躍教授、魏一鳴教授、楊列勛研究員、范英教授、吳剛教授、狄增如教授、汪小帆教授、何大韌教授、史定華教授、耿涌教授、張中祥教授、周德群教授、周鵬教授、沈波博士、蘇斌博士致以最誠摯的謝意!感謝我的導(dǎo)師田立新教授對我的研究工作長期的引領(lǐng)和支持!
本書研究工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目——“基于計算實驗的石油供需網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與動態(tài)調(diào)控研究”(71273119)和“基于復(fù)雜系統(tǒng)理論的能源供需模型的理論方法及政策分析”(71073071)的支持,在此表示衷心的感謝!
由于知識修養(yǎng)和學(xué)術(shù)水平有限,書中難免存在疏漏和不足,懇請各位同仁和讀者批評指正。
孫梅
2016年5月30日