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、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)在互動相關性的復雜背景，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·霍金在世紀之交曾預言：“21世紀將是復雜性的世紀�！彪S著復雜性科學和互聯(lián)網(wǎng)技術革命的高速發(fā)展，網(wǎng)絡科學已經(jīng)從物理學、數(shù)學和計算機科學等工程技術領域拓展到社會學、管理學、經(jīng)濟學等眾多不同學科，引起各國政府與科學界的廣泛重視和高度關注。例如，1995年美國科學院院士波士頓大學的物理學教授H.E.Stanley首次提出金融物理學的概念。此后，學者借助于統(tǒng)計物理、理論物理、復雜系統(tǒng)理論、非線性科學、應用數(shù)學等的概念、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)律及其復雜性。金融物理學現(xiàn)已成為一門新興的交叉學科。
復雜網(wǎng)絡理論主要借助圖論和統(tǒng)計物理的一些方法，研究網(wǎng)絡的各種拓撲結構及其性質(zhì)。特別是小世界效應、無標度特性等復雜網(wǎng)絡特性的發(fā)現(xiàn)，為各個領域的研究提供了新的思想、方法和途徑，成為深入剖析復雜系統(tǒng)的有效工具。
能源供需系統(tǒng)是一個包含多主體參與、具有多重復雜性及其相互之間的復雜耦合關系等特性的復雜系統(tǒng)。例如，能源供需網(wǎng)絡由能源供應企業(yè)和能源需求企業(yè)兩類節(jié)點組成，有供需關系則連邊；能源貿(mào)易網(wǎng)絡由各個貿(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)點的目標都是通過不斷提高自身對市場的適應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)則并不斷適應其所處的環(huán)境。節(jié)點之間相互作用，關系錯綜復雜，是典型的自組織、自適應性網(wǎng)絡系統(tǒng)。如何更好地運用當前快速發(fā)展的復雜系統(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。用復雜網(wǎng)絡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。本書試圖通過構建各能源品種的供需網(wǎng)絡模型、多層能源貿(mào)易網(wǎng)絡模型及能源價格網(wǎng)絡模型等，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者的幫助和指導，在此對嚴晉躍教授、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！感謝我的導師田立新教授對我的研究工作長期的引領和支持！
本書研究工作得到國家自然科學基金面上項目——“基于計算實驗的石油供需網(wǎng)絡優(yōu)化與動態(tài)調(diào)控研究”（71273119）和“基于復雜系統(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)和學術水平有限，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
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