2025年长三角+山东省赛+ 认证杯二阶段论文发布！
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基于多目标优化的中国碳排放与GDP增长双重优化研究：区域差异分析与回归模型应用
摘要
随着全球气候变化问题日益严重，如何在保证经济增长的同时有效减少碳排放已成为各国面临的重要挑战。本文通过收集中国近年来能源消费、产业结构、技术创新、经济发展及环境污染等相关数据，基于KMO检验、KPCA降维等方法，研究并优化了碳排放与GDP增长之间的关系模型，提出了一个以“碳排放最小化”和“GDP增长率最大化”为目标的优化模型，并对不同地区的碳排放及经济发展进行分析。
在数据处理部分，本文首先收集了中国各区域的能源消费结构、产业结构调整、技术创新、经济发展与环境污染的相关指标，并对数据进行了标准化处理。通过KMO检验分析数据的适宜性，并使用KPCA方法对非线性指标进行降维，以获得适合后续研究的降维数据。降维后的数据作为污染综合评价指标，分别与经济增长、产业结构、能源消费和技术创新进行回归分析。通过一次、二次、三次回归及SVR–RBF回归模型进行拟合，选择了最优模型作为关系模型。
在问题一的研究中，基于数据预处理后的降维数据，本文构建了经济增长与污染之间的关系模型，并通过不同回归模型进行拟合，选定了最高精度的回归模型进行分析。
针对问题二，本研究探讨了碳排放最小化与GDP增长最大化的双目标优化模型。首先分析了碳排放与GDP增长率的关系，发现二者并没有显著的关联。随后，通过特征选择，构建了基于相关性较高的五个指标的回归模型，并结合历史数据设置了合适的取值区间。约束条件设定了未来五年内年均GDP增长率不低于5%。采用Pareto优化算法进行求解，并对折点解和灵敏度进行分析，最终得出具有实际应用价值的优化方案。
问题三则针对不同地区的碳排放与经济发展问题，本文分别基于全国及七大地区的统计数据计算了各地区的能源消费结构和碳排放情况，并将其应用于问题二的优化模型中，探讨了不同地区在同一优化模型下的表现与差异。
最后，本研究通过对中国碳排放与经济增长之间的多维度分析，提出了符合实际的优化方案，并对不同地区的差异性进行了详细研究。本文的创新点在于结合了多种回归模型与多目标优化算法，提出了适用于中国各地区的碳排放与GDP增长双重优化策略，为政府政策制定和企业可持续发展提供了决策支持。
关键词：碳排放最小化，GDP增长最大化，回归模型，Pareto优化，KPCA
基于延迟估计与多模型预测的化工生产过程不合格事件预警方法研究
摘要
化工生产过程中，污染物浓度如SO₂和H₂S对生产过程的控制至关重要。本文旨在通过数据分析与模型预测，提出一种基于延迟估计与特征提取的多模型预测方法，优化阈值设置，及时预警潜在的不合格事件。
在数据处理阶段，我们首先进行了数据的预处理、基本统计分析、百分位数计算与阈值选择，结合阈值敏感性分析评估了阈值变化对合格率的影响。通过这一过程，确定了不同百分位数的阈值，并使用多种阈值组合选择方法，以最大化合格率。同时，应用三种先进的异常检测方法——ROC曲线优化、One-Class SVM和高斯混合模型（GMM），对SO₂和H₂S浓度的异常阈值进行了对比研究。
针对延时分析模型，我们提出了两种方法：互相关分析和差分响应法，用于估计输入反应物流量变化对SO₂和H₂S浓度响应的延迟。互相关分析通过计算输入与输出之间的相关系数，识别最大相关性对应的延迟时间；而差分响应法通过识别输入信号中的显著变化点，验证延迟的准确性。
针对预测模型的构建，我们结合延迟估计与特征提取，采用分类模型预测是否发生不合格事件，并利用回归模型预测不合格事件的发生时间。通过对模型准确率、精确率、召回率和F1分数的评估，验证了预测模型的有效性与性能。
最后，我们的研究提出了一种基于延迟估计和特征提取的多模型预测方法，能够有效预测不合格事件并提供提前预警。该方法为化工生产过程中的控制策略设计提供了新的思路和技术支持。
关键词：延迟估计；阈值设置；多模型预测；分类模型；回归模型
B题 空气源热泵供暖的温度预测
问题背景
空气源热泵通过水循环系统为建筑供暖，具有显著的热惯性特性，其能耗与供回水温度密切相关。针对当前24小时温度预测策略效果不佳的问题，本研究基于历史数据建立数学模型，预测未来4小时的供回水温度，通过动态调节热泵运行参数，在保证室内温度舒适度（20±1℃）的前提下，有效降低了供暖系统的电力能耗成本。
该问题聚焦于如何利用历史数据和热力学知识，建立能有效预测并优化空气源热泵供暖策略的模型。目标是平衡舒适性与能耗成本，包括预测未来4小时的室内温度、控制供回水温度以保持室温20±1℃、优化能耗与电费支出以及考虑建筑差异、时间段（峰谷电价）等现实因素。
针对问题1，基于多源数据对室内温度变化规律进行了系统建模分析。通过构建多元线性回归模型，识别出环境温度、设定温度、供回水温度及热泵功率等关键变量对室温的影响程度；进一步引入滞后项反映热泵系统的热惰性特征。分析结果表明，供水温度和功率对室温调控具有显著影响，模型具备良好的解释性和拟合能力，为后续的温度预测与节能优化提供了理论支撑。