區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)模型研究

任一鑫，鐘希翠

（山東科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東青島266590）

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區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)模型研究

任一鑫，鐘希翠

（山東科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東青島266590）

摘要：針對(duì)目前區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源供求矛盾及現(xiàn)有的能源預(yù)測(cè)模型缺乏對(duì)具體區(qū)域產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品進(jìn)行能源消費(fèi)量的預(yù)測(cè)等問(wèn)題，鑒于我國(guó)存在區(qū)域差異、產(chǎn)業(yè)布局差異等特點(diǎn)，結(jié)合能源需求相關(guān)理論和分析方法，采用產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型、單位能耗預(yù)測(cè)模型、季節(jié)預(yù)測(cè)模型的建立方法，建立了針對(duì)具體產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品的能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)模型。以期對(duì)區(qū)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)合理的制定能源戰(zhàn)略、安排能源建設(shè)以及能源優(yōu)化配置等具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：區(qū)域產(chǎn)業(yè)；能源消費(fèi)量；產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測(cè)；單位能耗量預(yù)測(cè)

一、引言

能源是人類(lèi)生存和社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)保障。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)能源需求呈急劇上升的趨勢(shì)，出現(xiàn)了能源供求短缺現(xiàn)象，造成這種矛盾的主要原因是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)的不合理、能源價(jià)格機(jī)制存在缺陷、能源利用率低等。要解決能源供需矛盾問(wèn)題，就需要合理的制定能源發(fā)展規(guī)劃，制定能源生產(chǎn)和消費(fèi)計(jì)劃。多年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)能源生產(chǎn)、消費(fèi)預(yù)測(cè)開(kāi)展了多方面的研究，從影響能源消費(fèi)量的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源價(jià)格等宏觀因素之間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，大致可以分為兩類(lèi)，即單一預(yù)測(cè)法和采用組合模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。這兩種預(yù)測(cè)方法多是從影響能源消費(fèi)宏觀因素方面進(jìn)行的，存在很大的偏差。為了提高預(yù)測(cè)的精度，本文提出了一種從具體產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品等微觀角度進(jìn)行能源消費(fèi)預(yù)測(cè)的方法，能夠反應(yīng)出具體產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能等變化對(duì)能源消費(fèi)量的影響。這在一定的范圍內(nèi)縮減了預(yù)測(cè)的偏差，為決策的制定提供了一定的依據(jù)。

二、區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)的影響因素

1、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)量的影響

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化是影響區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)的重要因素，其對(duì)能源消費(fèi)產(chǎn)生的影響存在于以下兩方面。一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，其能源需求種類(lèi)、耗能強(qiáng)度也不同。一般而言，相對(duì)于第一、三產(chǎn)業(yè)，第二產(chǎn)業(yè)屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，能耗強(qiáng)度相對(duì)較高，所需能源品種多，因此以第二產(chǎn)業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)必然會(huì)對(duì)能源消費(fèi)產(chǎn)生拉動(dòng)作用。二是不同產(chǎn)業(yè)部門(mén)單位產(chǎn)品所需求的能源數(shù)量、種類(lèi)也相差較大。具體來(lái)說(shuō)，第二產(chǎn)業(yè)部門(mén)單位產(chǎn)品所需要的能源數(shù)量、種類(lèi)較多，第一、三產(chǎn)業(yè)部門(mén)單位產(chǎn)品所需要的能源數(shù)量、種類(lèi)相對(duì)比較集中。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位正逐步向第三產(chǎn)業(yè)過(guò)渡，進(jìn)而降低了高耗能高污染產(chǎn)業(yè)的比重，增加低耗能清潔產(chǎn)業(yè)的比重，從而整個(gè)區(qū)域的能耗強(qiáng)度就會(huì)下降，能源消費(fèi)量也相對(duì)減少。

2、節(jié)能減排對(duì)能源消費(fèi)的影響

節(jié)能減排政策的推廣對(duì)產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)也產(chǎn)生重要的影響，主要是通過(guò)技術(shù)節(jié)能、結(jié)構(gòu)節(jié)能、管理節(jié)能、優(yōu)化等來(lái)達(dá)到節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放的目的。具體來(lái)說(shuō)，隨著能源使用和加工轉(zhuǎn)換技術(shù)的不斷改善，先進(jìn)設(shè)備不斷投入使用，能源的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率就會(huì)提高，單位產(chǎn)品能耗量減少，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源損失也會(huì)減少，因此通過(guò)技術(shù)節(jié)能提高其能源利用效率，以達(dá)到節(jié)約能源、減少能源消費(fèi)量的目的。另外，合理的使用能源，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，減少能源初級(jí)產(chǎn)品使用，發(fā)展下游產(chǎn)品的精細(xì)加工，提高高能耗高污染產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入條件，遏制部分高耗能產(chǎn)業(yè)的盲目投資和低水平的重復(fù)建設(shè)。在產(chǎn)業(yè)中通過(guò)對(duì)耗能產(chǎn)品制定科學(xué)的耗能指標(biāo)，改善辦公場(chǎng)所、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所耗能設(shè)施的管理制度建設(shè)，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)行為，降低耗能，引導(dǎo)顧客樹(shù)立節(jié)能意識(shí)，主動(dòng)使用高能效產(chǎn)品、節(jié)約能源。

3、能源之間的互補(bǔ)、替代對(duì)能源消費(fèi)量的影響

同種能源具有多種用途，各種用途在產(chǎn)業(yè)活動(dòng)中發(fā)揮的作用也不同，且同種需要也可以由不同的能源來(lái)滿足。在產(chǎn)業(yè)中進(jìn)行相關(guān)能源之間的替代、互補(bǔ)可以改變能源的結(jié)構(gòu)，主要改善以煤和石油為主的高耗能能源供應(yīng)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低能耗強(qiáng)度，減輕環(huán)境污染。在產(chǎn)品中進(jìn)行能源的替代、互補(bǔ)可以改善能源的種類(lèi)，提高能源的利用率，節(jié)約能源，減少能源消費(fèi)量。因此，在我國(guó)現(xiàn)有能源約束供給條件下，以新能源替代傳統(tǒng)能源、以?xún)?yōu)勢(shì)能源替代稀缺能源、以可再生能源替代化石能源，促進(jìn)能源品種由單一向多元化轉(zhuǎn)變，提高替代能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重，是解決我國(guó)能源供需矛盾及減輕環(huán)境壓力的有效途徑。

4、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品產(chǎn)量、單位產(chǎn)品能耗對(duì)能源消費(fèi)的影響

在當(dāng)區(qū)域中某個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，能耗量增加，當(dāng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模壓縮時(shí)，能耗量減少；當(dāng)新產(chǎn)業(yè)增加時(shí)，該產(chǎn)業(yè)的能耗量增加，當(dāng)產(chǎn)業(yè)被淘汰時(shí)，該產(chǎn)業(yè)的能耗為零。產(chǎn)品產(chǎn)量的變化就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的量的變化，當(dāng)生產(chǎn)新產(chǎn)品時(shí)，該產(chǎn)品的能源消耗量增加進(jìn)來(lái)，當(dāng)產(chǎn)品淘汰時(shí)該產(chǎn)品能源消耗量為零。同時(shí)在單位產(chǎn)品能耗中增加技術(shù)、生產(chǎn)方式、節(jié)能等因素，減低單位產(chǎn)品的能耗強(qiáng)度，這些因素的變化也會(huì)對(duì)能源消費(fèi)量有所影響。

三、產(chǎn)業(yè)某能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)模型研究

1、模型建立理論依據(jù)

本文預(yù)測(cè)方法是以產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測(cè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)、以單位產(chǎn)品耗能量預(yù)測(cè)為重點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。該預(yù)測(cè)方法基礎(chǔ)與機(jī)理有以下幾方面。一是從產(chǎn)品方面。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，所耗費(fèi)能源種類(lèi)、單位產(chǎn)品耗能量、耗能總量也不同；生產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)量不同，產(chǎn)品的耗能總量也不同。二是從產(chǎn)業(yè)方面。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，所耗費(fèi)能源品種、耗能強(qiáng)度和總量不同；產(chǎn)業(yè)規(guī)模不同，產(chǎn)業(yè)的耗能總量也不同。三是其他因素方面。技術(shù)、優(yōu)化、管理、綜合利用等方面的開(kāi)展會(huì)對(duì)能源結(jié)構(gòu)與單位耗能量產(chǎn)生影響，能源之間的替代、互補(bǔ)，也會(huì)對(duì)能源消費(fèi)品種產(chǎn)生影響。因此，從具體區(qū)域、產(chǎn)業(yè)來(lái)看，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、單位能耗量變化會(huì)直接引起能源品種、能源強(qiáng)度、能源數(shù)量變化，這是該模型預(yù)測(cè)能源耗費(fèi)量的基礎(chǔ)?？紤]這些原因與機(jī)理，區(qū)域產(chǎn)業(yè)能源耗費(fèi)的預(yù)測(cè)應(yīng)該首先在產(chǎn)品種類(lèi)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)，然后結(jié)合相關(guān)因素的變化對(duì)單位產(chǎn)品耗能量進(jìn)行預(yù)測(cè)，最后利用所預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)某種能源的消費(fèi)量。

2、模型建立

假設(shè)某個(gè)區(qū)域擁有產(chǎn)業(yè)數(shù)n，第j產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品種類(lèi)m，第j產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)第i種產(chǎn)品的產(chǎn)品量Qij，對(duì)該區(qū)域產(chǎn)業(yè)耗費(fèi)某種能源消費(fèi)量的預(yù)測(cè)方法如下：

（1）某產(chǎn)品的產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型。本文直接采用已有的GM（1，1）和AR（p）組合預(yù)測(cè)方法進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型方法如下。

假設(shè)觀測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)序列為Q=｛q1，q2，q3，…，qn｝，應(yīng)用GM（1，1）模型得到相應(yīng)的模型參數(shù)則GM（1，1）模型預(yù)測(cè)公式為：

任何預(yù)測(cè)模型與實(shí)際都會(huì)產(chǎn)生偏差，為了提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，需要分析偏差變化的規(guī)律，建立偏差變化的模型，再利用該模型對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行調(diào)整。那么偏差變化的模型為：

與原始觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)相減即可得到所建灰色GM （1，1）模型殘差序列：

以殘差序列E=｛ε1，ε2，…εn｝為研究對(duì)象，建立時(shí)序AR （p）模型，則有：

由式（4）可得觀測(cè)數(shù)據(jù)序列的灰色自回歸模型預(yù)測(cè)式：

（2）某產(chǎn)品單位能耗量的預(yù)測(cè)。本文利用多元回歸方法進(jìn)行能耗定額的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)模型方法如下。

首先建立多元線性回歸模型的一般形式為：

式中：k為解釋變量的數(shù)目，βk（k=1，2，…k）為回歸系數(shù)，μ為去除k個(gè)自變量對(duì)R影響后的隨機(jī)誤差。

（3）該產(chǎn)品的某種能源能耗量預(yù)測(cè)。本文利用已知條件進(jìn)行預(yù)測(cè)該產(chǎn)品某種能源能耗量。即：

（4）該產(chǎn)業(yè)對(duì)某種能源能耗預(yù)測(cè)。運(yùn)用上述方法可以依次求出該產(chǎn)業(yè)中不同產(chǎn)品對(duì)某種能源能耗量，然后將求出的能耗量累加就可以求出該產(chǎn)業(yè)對(duì)某種能源的能耗量。即：

（5）區(qū)域產(chǎn)業(yè)某種能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)模型。運(yùn)用前四步的方法依次求出不同產(chǎn)業(yè)某種能源的能源消費(fèi)量，將此不同產(chǎn)業(yè)某種能源的能源消費(fèi)量累加就可以求出該區(qū)域產(chǎn)業(yè)某種能源消費(fèi)量。即：

根據(jù)上述模型我們可以把各個(gè)產(chǎn)業(yè)、各個(gè)產(chǎn)品所消費(fèi)的各種能源數(shù)量預(yù)測(cè)出來(lái)，可以清楚、直觀地看到各產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品所耗費(fèi)的各種能源的消費(fèi)預(yù)測(cè)量。

四、結(jié)論

通過(guò)該模型的建立能夠有效地避免了GDP、通貨膨脹等對(duì)能源消耗量的影響，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更加精確。利用產(chǎn)品產(chǎn)量進(jìn)行能源的預(yù)測(cè)，是考慮到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、單位能耗等變化對(duì)能耗量的影響。將產(chǎn)業(yè)所有能源消費(fèi)量進(jìn)行求和，是考慮到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)能源消耗量的影響，因此該模型能夠反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)質(zhì)變、量變對(duì)能源消費(fèi)量的影響。通過(guò)該模型可以針對(duì)具體的產(chǎn)業(yè)、企業(yè)進(jìn)行短期或中期的能源規(guī)劃，使得能源生產(chǎn)和消費(fèi)更加合理、科學(xué)。由于能源消費(fèi)系統(tǒng)具有復(fù)雜性、非線性等特征，所以本文建立的能源預(yù)測(cè)模型具有一定的局限性，還需對(duì)能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)做進(jìn)一步的研究。

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（責(zé)任編輯：劉彤）