能源是国民经济和社会发展的重要物质基础。中国能源发展面临的主要问题是:能源短缺日益严重,能源利用强度较高,能源利用效率与发达国家相比差距明显,能源产品结构及其不合理,能源区域分布结构不平衡,能源环境问题日趋严重,能源安全问题日益突显。在上述问题中,能源结构问题无疑处于核心的地位。第一,煤炭在终端能源消费中所占比例过大是我国能源效率低下的一个重要原因,故优化能源结构有利于提高我国的能源利用效率。第二,我国能源结构不合理也带来了相关问题,如环境恶化与能源供给的安全性问题。因此,能源结构的调整和优化是当前及未来相当长一段时期内我国能源战略的核心,也是当前能源研究中广为关注的问题之一。本论文以能源结构为中心,首先建立了能源结构的Logistic模型。由统计检验估计法,对模型中的经济增长系数及煤的需求最大缺口量进行了预测估计,并考虑了在能源结构中,油气的消费变化对煤炭消费的影响。运用中国统计年鉴2007年数据,定量地分析了未来20年能源结构的发展趋势,并提出了相关的能源对策。接下来,以江苏省能源结构为背景,通过引入竞争体制,建立了一个以煤占主导地位,多元化发展油、气和其他能源资源的非线性模型。通过精确的证明,分析了系统的耗散性,求得三个平衡点,并对平衡点的稳定性、分岔等动力学行为进行分析。最后,分析了可再生能源对于改善能源结构的作用。通过对以上问题的研究,本论文得到了以下结论:1.关于能源结构的Logistic模型及其预测(1)通过散点图可以发现,煤炭消费总量总体处于上升趋势,但由于能源开采与能源消费必须同经济和环境协调发展,同时又受到技术进步等因素的影响,实际消费量必然呈“S”型递增轨迹。(2)我国能源结构调整应注意以下几点:深度利用煤炭资源;进一步加快水电建设;积极发展核电;高度重视新能源和可再生能源的开发和利用。2.关于江苏省能源结构模型动力学分析证明了系统存在叉型分叉点、Hopf分岔点。通过分析江苏省油、气消费弹性系数的变化范围,提出相应的能源对策,得到过大或过小的油、气消费弹性系数都会导致能源结构系统不稳定。要实现经济、能源和环境的可持续发展,必须在系统稳定的情况下,合理的增加油、气的消费比例。3.关于可再生能源的开发利用可再生能源的大规模开发利用是优化我国能源结构的一项重要举措,对于提高我国能源利用效率、避免环境恶化有着重要意义。然而,技术不成熟、成本高是关键制约因素,同时也需要政策扶持、社会参与。本论文的主要创新点如下:1.由于Logistic模型具有数学上的简单性和明显的现实性,能很好地刻划能源消费量与经济增长的反馈机制。因此,能源结构的Logistic模型更加科学、合理。同时,本论文对能源结构要素之间的变化影响作深入的研究。2.国内外研究能源结构的成果不少,但大多数从定性分析的角度出发,或建立线性模型进行分析,而应用非线性动力学理论进行定量研究的成果很少。本论文以江苏省能源结构为背景,以节能降耗、优化能源结构为目的,建立以煤占主导地位,多元化发展油、气和其他能源资源的非线性模型,研究三者(煤,油、气和其他能源资源)之间的作用关系,分析该系统的动力学特征。