能源需求分析方法述析

摘要：能源需求分析方法大致可分為兩類：一類是能源需求的預(yù)測分析方法，另一類是能源需求的因素分析方法。這些方法雖然對能源需求預(yù)測和影響因素分析做出了一定的貢獻(xiàn)，但在建模思想和建模方法上都有不足之處。對于能源需求預(yù)測分析方法中存在的問題來說，建議用組合預(yù)測模型來解決；對于能源需求因素分析方法中存在的問題來說，建議采用協(xié)整與誤差修正模型來解決。

關(guān)鍵詞：能源需求；分析方法；評述；探討

中圖分類號：F206文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號：1673-291X(2008)18-0280-02

一、引言

能源是人類社會發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，任何一個國家或地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展都離不開能源的支持。自進(jìn)入工業(yè)化時期以來，能源在任何國家的社會與經(jīng)濟(jì)生活中都起著無可替代的重要作用，為了滿足不斷增長的能源需求，世界各國大量開采煤、石油、天然氣等化石燃料，但仍然供不應(yīng)求，多次出現(xiàn)全球性或區(qū)域性的能源緊缺，甚而導(dǎo)致嚴(yán)重的能源危機(jī)，而與年俱增的能源消費(fèi)對環(huán)境造成的破壞也越來越嚴(yán)重。因此，清楚了解能源供需形勢，做好影響能源需求因素分析、搞好能源需求預(yù)測為能源規(guī)劃及政策的制定提供科學(xué)依據(jù)，對于保證我國國民經(jīng)濟(jì)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

二、能源需求分析方法的發(fā)展

20 世紀(jì)70 年代爆發(fā)的“石油危機(jī)”使得各國學(xué)者更加關(guān)注能源問題的研究，并將各種建模方法引入到能源系統(tǒng)的研究當(dāng)中。這其中對能源需求的研究又較多，并得出了一些比較實用的建模方法。這些方法大致可以歸結(jié)為九種，具體包括：

（1）部門分析法，該方法是為了直接預(yù)測在一定經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度以及一定技術(shù)進(jìn)步條件下的能源需求量。根據(jù)實際情況把國民經(jīng)濟(jì)依部門劃分，利用能源消費(fèi)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度之間的關(guān)系，使用單位產(chǎn)值能源消費(fèi)量來綜合反映各部門能源消費(fèi)的技術(shù)水平和管理水平。模型把國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀作為分析和計算的出發(fā)點(diǎn)，直接應(yīng)用基期年份的產(chǎn)值水平與能源消費(fèi)量等參數(shù)在假定了各部門的產(chǎn)值增長速度與單位產(chǎn)值能耗變化率后，就可預(yù)測出各部門能源消費(fèi)需求量、總能源需求量和增長趨勢。部門劃分越細(xì)，預(yù)測的準(zhǔn)確率就越高，反之，預(yù)測的準(zhǔn)確率就越低。

（2）傳統(tǒng)時間序列趨勢法，從能源消費(fèi)量的過去和現(xiàn)在的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，按其發(fā)生時間的先后次序排成一個序列，找出能源消費(fèi)量隨時間變動的規(guī)律，以能源消費(fèi)量作為時間的函數(shù)，使時間外延時，能源消費(fèi)量的預(yù)測值可以從函數(shù)關(guān)系式解出。該方法的基本思想是能源消費(fèi)量在將來隨時間的變化規(guī)律同過去的能源消費(fèi)量的變化規(guī)律是一致的。適用于國家、地區(qū)或企業(yè)從事短期或中期的能源消費(fèi)預(yù)測。當(dāng)遇到歷史數(shù)據(jù)起伏較大，或者對未來趨勢需要研究誤差或探討轉(zhuǎn)折點(diǎn)時，就必須同其他預(yù)測方法相結(jié)合。

（3）能源消費(fèi)彈性系數(shù)法，一個國家和地區(qū)的能源消費(fèi)彈性系數(shù)可以宏觀地反映本國或本地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消費(fèi)的統(tǒng)計規(guī)律。在某一特定的歷史發(fā)展階段，能源消費(fèi)彈性系數(shù)有一個大體上比較穩(wěn)定的數(shù)值范圍。根據(jù)歷史上能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算出能源消費(fèi)彈性系數(shù)，然后利用這個值來預(yù)測今后年份的能源需求量，該預(yù)測法的基本思想是假設(shè)一國或地區(qū)在未來預(yù)測年份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢與過去的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢相比無明顯的改變。

（4）投入產(chǎn)出法，能源投入產(chǎn)出分析是研究能源部門與整個國民經(jīng)濟(jì)的聯(lián)系。它從國民經(jīng)濟(jì)是一個有機(jī)整體出發(fā)，同時從能源生產(chǎn)消耗和分配使用兩個側(cè)面來全面反映能源產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)各部門間的運(yùn)動過程。它不僅能反映能源產(chǎn)品的價值形成過程，也能反映能源產(chǎn)品的使用價值運(yùn)動過程。

（5）RRS能源因素分析法，是由20世紀(jì)80年代初歐洲 Rhys 提出了一種簡單實用的因素分析法，接著德國學(xué)者Reitler、Rudolph 和Schaefer在其方法的基礎(chǔ)上加以完善，把影響工業(yè)能源消費(fèi)的因素分解為四個部分，即工業(yè)總產(chǎn)值增長因素、能源利用效率因素、以及其他因素。

（6）BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種由若干互連處理單元組成的并行計算系統(tǒng)。而前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的一種，它是指一層中的所有權(quán)重直接指向下一個網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)點(diǎn)，權(quán)重不循環(huán)回來作為前一層的輸入；前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常使用BP (Back Propagation)算法作為訓(xùn)練方法。BP算法是通過從輸出層開始修改權(quán)重，然后反向移動到網(wǎng)絡(luò)的隱層，來進(jìn)行反向?qū)W習(xí)。

（7）情景分析法，是從未來社會發(fā)展的目標(biāo)情景設(shè)想出發(fā)，來構(gòu)想未來的能源需求，這種構(gòu)想可以不局限于目前已有的條件限制，允許人們首先考慮未來希望達(dá)成的目標(biāo)，然后再來分析達(dá)成這一目標(biāo)所要采取的措施和可行性。

（8）灰色模型法，在控制論中，將已知信息的系統(tǒng)稱為白色系統(tǒng)，未知信息的系統(tǒng)稱為黑色系統(tǒng)，而系統(tǒng)中既含有已知又含有未知或不完全的信息系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。1982 年鄧聚龍教授創(chuàng)立了灰色系統(tǒng)理論，開辟了控制論新的研究方法。概括來講，灰色系統(tǒng)理論是以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，對系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。

（9）混沌時間序列法，是由Farmer D.J提出的，Takens用數(shù)學(xué)為之奠定了堅實基礎(chǔ)的重構(gòu)相空間方法?；煦缋碚撘韵到y(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在隨機(jī)現(xiàn)象為研究對象，分析隨機(jī)現(xiàn)象形成的過程和內(nèi)在機(jī)制，它是關(guān)于系統(tǒng)從有序間或變?yōu)闊o序狀態(tài)的一種演化理論。簡單地說，混沌就是事物發(fā)展過程中的不確定性或者說是一個確定性系統(tǒng)中產(chǎn)生的近似隨機(jī)性，這種隨機(jī)性不是外因加于系統(tǒng)的，而是系統(tǒng)的內(nèi)稟隨機(jī)性。

三、能源需求分析方法評述

根據(jù)上述能源需求分析方法的研究角度不同，大致可將其分為兩類：第一類是能源需求的預(yù)測分析方法，主要基于能源系統(tǒng)本身對能源需求進(jìn)行研究，其中包括傳統(tǒng)時間序列趨勢法、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、灰色模型法和混沌時間序列法。第二類是能源需求的因素分析方法，主要基于整個社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對能源需求進(jìn)行研究，其中包括部門分析法、能源消費(fèi)彈性系數(shù)法、投入產(chǎn)出法、RRS能源因素分析法和情景分析法。

在以往的能源需求研究中，這些方法雖然對能源需求預(yù)測和影響因素分析做出了一定的貢獻(xiàn)；但是在建模思想和建模方法上也存在著不足和缺點(diǎn)。對于能源需求的預(yù)測分析方法來說，無論較傳統(tǒng)的時間序列趨勢法，還是較新的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、灰色模型法和混沌時間序列法，雖然在建模方法本身有了新的進(jìn)展，但是這些單一方法對能源需求預(yù)測精度提高的效果卻都不明顯。究其原因是因為傳統(tǒng)的單一方程模型往往只能描述社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的某一方面，而經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象本身卻比較復(fù)雜，因此，這樣進(jìn)行描述和預(yù)測的結(jié)果往往由于缺乏對經(jīng)濟(jì)信息的全面充分利用而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的誤差。所以，僅對能源需求預(yù)測分析在方法上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須從建模思想上有所突破才行。對于能源需求的因素分析方法來說，部門分析法、能源消費(fèi)彈性系數(shù)法、投入產(chǎn)出法和RRS能源因素分析法是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對能源需求的經(jīng)濟(jì)關(guān)系進(jìn)行研究來分析能源需求的影響因素及預(yù)測；而情景分析法則是從未來社會發(fā)展的目標(biāo)情景設(shè)想出發(fā)，來構(gòu)想未來的能源需求，這種構(gòu)想可以不局限于目前已有的條件限制，允許人們首先考慮未來希望達(dá)成的目標(biāo)，然后再來分析達(dá)成這一目標(biāo)所要采取的措施和可行性；其分析思路和前幾種方法正好相反。但是，這些方法共同特點(diǎn)往往是以某種經(jīng)濟(jì)理論或?qū)?jīng)濟(jì)行為的認(rèn)識來確立模型的理論關(guān)系形式，而依據(jù)經(jīng)濟(jì)理論或?qū)?jīng)濟(jì)行為的認(rèn)識來確立模型，在建模本身上存在著主觀性，因此，最后也就不可避免會造成由于認(rèn)識上的不夠全面和不夠深入而導(dǎo)致建模的不準(zhǔn)確進(jìn)而導(dǎo)致分析結(jié)果上產(chǎn)生偏差。所以要對能源需求的因素分析在建模思想和建模方法上都應(yīng)有所改進(jìn)才行。

四、能源需求分析方法探討

對于能源需求預(yù)測分析方法中存在的問題來說，建議用組合預(yù)測模型來解決，該方法利用兩個模型之間的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)，具有較強(qiáng)的邏輯性和客觀性，在預(yù)測效果上也有較高的準(zhǔn)確性，這改變了傳統(tǒng)單一模型由于對信息利用不充分所產(chǎn)生的較大誤差。對于能源需求因素分析方法中存在的問題來說，建議采用協(xié)整與誤差修正模型來解決，該方法從經(jīng)濟(jì)變量數(shù)據(jù)中所顯示的關(guān)系出發(fā)，來確定模型中包含的變量和變量之間的理論關(guān)系，并以此來建立模型。而經(jīng)濟(jì)變量數(shù)據(jù)中所顯示的關(guān)系是客觀的，因此，所建立的能源需求模型和進(jìn)行的因素分析也就具有更好的合理性和更高的科學(xué)性。另外，協(xié)整與誤差修正模型還可以解決由非平穩(wěn)變量引起的“偽回歸”的影響，以及分辨出變量之間的長期均衡關(guān)系、短期波動以及長期均衡對短期波動的影響，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的長期行為分析和短期行為分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亮．灰色GM（1，1）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合的能源預(yù)測模型[J]．研究與探討，2005，（1）．

[2]田立新．能源經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析[M]．北京：社會科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2005．

[3]李子奈，葉阿忠.高等計量經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[4]傅德印，劉曉梅.預(yù)測方法與應(yīng)用[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2003．

[5]韓君，梁亞民．趨勢外推與ARMA組合的能源需求預(yù)測模型[J]．蘭州商學(xué)院學(xué)報，2005，（6）.

[6]韓君，梁亞民．基于協(xié)整與ECM模型的中國能源需求計量分析[J]．開發(fā)研究，2006，（6）.