基于GM(1，1)模型的新能源預測及分析

楊少梅，梅 林

(華北電力大學 a.工商管理學院，河北 保定 071003;b.工商管理學院，北京 102206)

0 引言

新能源是相對于常規(guī)能源而言的，是指人類新近才開發(fā)利用或正在研究開發(fā)，今后可以再生利用的能源，如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。新能源由于其自身污染小、資源耗費低以及可再生等優(yōu)點，越來越受到重視，甚至被認為是人類能源的開發(fā)重點領域。［1］河北省生產(chǎn)結構和消費結構都以煤炭——不可再生資源為主，環(huán)境污染問題、能源枯竭問題成為關注重點，高度重視發(fā)展可再生能源，將其作為緩解能源供應矛盾、減少溫室氣體排放和應對氣候變化的重要措施已經(jīng)成為全省、全國、全世界的重要課題。而河北省作為能源大省，屬于國家太陽能資源很豐富地帶，同時風能資源充足，更應該充分開發(fā)和利用新能源，解決省內和國家的能源需求不足等一系列迫在眉睫的問題。

本文采用GM(1，1)模型對河北省能源的生產(chǎn)量和消費量進行預測，在此基礎上，對河北省新能源的發(fā)展前景合理預測，并提出了相應對策。

1 基于GM(1，1)模型的河北省新能源需求量分析與前景預測

1.1 基于GM(1，1)模型的能源消費量與生產(chǎn)量的預測與分析

截取河北省1993～2002年的能源消費量與生產(chǎn)量 (見表1)作為原始數(shù)據(jù)進行分析計算。

(1)計算出原始數(shù)列x(0)的累計生成值1－AGOx(1)為

(2)建模過程:

通過模型可計算得:

(3)模型精度的后驗差檢驗

殘差: ε(k)=x(0)(k) －k) k=0，1，2，…，n殘差平均值:

模型精度的后驗差檢驗過程計算值及后驗差比值如表2所示。

表1 1993～2002年河北省能源消費量與生產(chǎn)量Tab.1 The amount of energy consumption and production in Hebei province from 1993 to 2002

表2 GM(1，1)模型精度的檢驗指標Tab.2 GM(1，1)test indicators of model precision

能源消費量的小誤差概率p＞0.95，因此，可以確定模型的精度為一級，可以用此模型進行能源消費量預測。而能源生產(chǎn)量的小誤差概率p＜0.95，因此，用此模型進行能源生產(chǎn)量預測可能存在一定的誤差。

(4)預測數(shù)據(jù)及誤差分析

通過預測河北省2003～2008年能源消費量和生產(chǎn)量進行誤差分析，由實際值和預測值得到相對誤差。(見表3、表4)

表3 河北省2003～2008年能源消費量預測及誤差Tab.3 Prediction of energy consumption and error in Hebei Province，2003～2008

表4 河北省2003～2008年能源生產(chǎn)量預測及誤差Tab.4 Prediction energy production and error in Hebei Province，2003～2008

由上表可知，預測誤差逐年增加，模型精度逐年下降。預測越近年份的用電量，使用灰色預測模型預測更能取得高的精度。

(5)2009年～2018年能源消費量和能源生產(chǎn)量預測

由于預測年份越近，數(shù)據(jù)越多，模型的預測精度越高，所以本文選取了1998年至2007年十年的數(shù)據(jù)對2009年至2018年十年的數(shù)據(jù)進行預測，由圖1可知，在這十年中能源生產(chǎn)量和能源消費量呈現(xiàn)增長趨勢，雖然用模型預測能源生產(chǎn)量與實際生產(chǎn)量可能存在較大的誤差，但是消費量與生產(chǎn)量之間差距仍然過大，供不應求，所以河北省為了滿足居民和工業(yè)的能源需求，需要大量引進外地資源，不僅會造成能源缺失，還可能致使不可再生能源的逐漸減少。

圖1 2009年～2018年河北省能源生產(chǎn)量與消費量的預測值Fig.1 Energy production and consumption forecast in Hebei，2009 ～ 2018

1.2 河北省新能源預測分析

通過GM(1，1)模型對河北省能源生產(chǎn)量和消費量的預測和走勢分析，可知河北省在未來幾年中能源需求量急速增加，然而不可再生能源資源有限，煤、天然氣等常規(guī)能源消耗過大，已經(jīng)不足以提供能源需求。為了滿足居民的生活需要和工業(yè)的生產(chǎn)需要，新能源的發(fā)展顯得尤為必要。同時，河北省新能源的資源優(yōu)勢和國家近年來政策的傾斜也為新能源的開發(fā)利用提供了有力條件，太陽能的使用已經(jīng)廣泛深入人心，保定電谷的發(fā)展尤為突出;風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，陸地風能資源和海上風能資源都具備了一定的基礎并有廣闊的發(fā)展空間;另外，小水力發(fā)電、地熱、生物質能都已用于生產(chǎn)實際，以彌補能源需求供應不足的實際問題?？傊?，新能源的使用會逐漸增加，生產(chǎn)量呈現(xiàn)上升趨勢，會迎合能源使用的需求。

張家口、承德、滄州、唐山以及秦皇島地區(qū)是河北省風力發(fā)電的優(yōu)勢地區(qū)。張家口市是全國風電裝機容量第一市，2009年底已建風電場建設容量達到190.6萬kW;承德市第一個獲得了國家審批百萬kW風電基地項目，多家企業(yè)進行投資、規(guī)模性開發(fā)，預計到2013年，其風電裝機可達到210萬kW，占總風電開發(fā)量的58%;滄州、唐山以及秦皇島地區(qū)與前兩者不同，海上風能資源儲量豐富，形成有效的海上風能開發(fā)模式。

石家莊、保定、邯鄲、張家口、承德和秦皇島是河北省小水電發(fā)展的優(yōu)勢地區(qū)。石家莊市內擁有6條干流，水資源豐富，小型水電站數(shù)量多，包括河道引水式、水庫壩后式、渠道電站等，種類豐富;保定地區(qū)唐縣、易縣、淶水縣水資源豐富，其中易縣有大、中、小型水庫27座，淶水縣有水電站31座;邯鄲市地處海河流域，境內計有較大河流及支流20多條，水庫電站裝機容量大，年平均發(fā)電量高;張家口、承德和秦皇島地區(qū)在占據(jù)風力發(fā)電優(yōu)勢的同時，水資源也比較豐富，張家口、秦皇島的水庫數(shù)量和總庫容量已具備相當規(guī)模，發(fā)展勢頭迅猛，承德市擁有干流、主要支流共有16條，又地處京津周圍，占據(jù)區(qū)位優(yōu)勢。

張家口、承德日照條件好，太陽能儲量豐富，是太陽能發(fā)展的優(yōu)勢地區(qū)?，F(xiàn)階段利用太陽能進行光伏發(fā)電還不夠成熟，不適合大規(guī)模開發(fā)，但推廣使用建筑一體化的屋頂太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電設施是切合實際的方案;河北省其他地區(qū)采用太陽能熱利用技術，也使太陽能產(chǎn)業(yè)大跨步向前推進。

石家莊、衡水、邢臺和承德地區(qū)是地熱能發(fā)展的優(yōu)勢地區(qū)。石家莊現(xiàn)有18處地熱資源，其中平山地區(qū)水質好、醫(yī)療價值高，而且太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化技術應用也十分廣泛;衡水地區(qū)地質構造特殊，分為三個熱儲層，一是上第三系中低溫熱水，二是下第三系高礦化熱水，三是古潛山基巖高溫熱水及凹陷區(qū)上第三系高溫熱水，開發(fā)前景良好;邢臺地區(qū)礦泉水產(chǎn)地數(shù)量豐富，具有良好的開發(fā)潛力和利用價值;承德地區(qū)地熱田10處，地下熱水豐富，不僅支持了溫泉旅游項目的大力發(fā)展，也推廣了地源熱泵技術的應用。

秦皇島、廊坊、滄州、承德地區(qū)是生物質能發(fā)展的優(yōu)勢地區(qū)。大量沼氣池的建設，生物質發(fā)電項目、木煤項目的建設，有利于二氧化碳、二氧化硫的減排，有利于農(nóng)民增收節(jié)支。

2 河北省新能源開發(fā)利用的對策

新能源已初步具有主導地位，為人民的生活和工作提供便利，并且對環(huán)境污染有很好的控制和改善效益。對于河北省開發(fā)利用新能源有以下幾點建議和思考。

首先，將開發(fā)利用新能源作為河北省發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)鏈的核心。

考慮可持續(xù)發(fā)展，從實際出發(fā)，將理論用于實際，兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，充分挖掘河北省新能源的優(yōu)勢，合理開發(fā)利用太陽能、風能、生物質能和地熱能。同時，政府應該出臺一系列優(yōu)惠政策以促使企業(yè)對于新能源的應用推廣和實際使用，借助媒體等宣傳工具提高全社會對新能源的認識，引導居民合適利用能源。

其次，政府統(tǒng)一規(guī)劃、整體布局、突出地區(qū)特色。

綜合各地區(qū)的地理環(huán)境特點以及新能源發(fā)展現(xiàn)狀來研究在多種能源并存的情況下，各地區(qū)如何優(yōu)先選擇發(fā)展哪種新能源。表5為河北省分區(qū)發(fā)展新能源模式，政府在兼顧河北省新能源產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展的同時，突出地區(qū)特色。

表5 河北省分區(qū)發(fā)展新能源模式Tab.5 Sub－regional development model of new energy in Hebei Province

再次，加強新能源的技術研發(fā)及其相關配套工作。

河北省很多的新能源設備依靠國外進口，高額的投入成本降低了新能源開發(fā)利用的經(jīng)濟性，雖然河北省擁有豐富的新能源資源，加強新能源的技術研發(fā)及其相關配套工作仍刻不容緩。適應市場競爭機制，引進人才，拓寬融資渠道 (國家、地方政府、單位及個人)，明確重點發(fā)展目標，加強重點項目攻關，注重技術研發(fā)和創(chuàng)新，尤其是自主創(chuàng)新，是河北省在新能源產(chǎn)業(yè)領域加強技術研發(fā)及其相關配套工作的重要內容，并逐步使科研成果產(chǎn)品化，拓展市場份額，增加產(chǎn)品的實際運用。

3 結論

GM(1，1)模型科學地預測了河北省能源的生產(chǎn)量和消費量，提出大力發(fā)展新能源的迫切性。河北省擁有豐富的能源為河北發(fā)展新能源提供了有力條件。同時，國家的政策支持和環(huán)境問題日益受到重視，節(jié)能觀念深入人心，為河北省發(fā)展新能源、形成產(chǎn)業(yè)鏈提供了良好的契機。在充分的地理條件和外在機會的有力推動下，河北省更應該充分發(fā)揮優(yōu)勢，合理開發(fā)利用新能源，解決能源供應不足和環(huán)境污染日益嚴重的問題，進行政策上的支持和媒體的宣傳，使節(jié)能理念深入人心，真正為未來的能源問題和環(huán)境問題做出貢獻。

［1］夏玉森.河北省發(fā)展新能源的思考 ［J］.河北工程大學學報，2009(12):36－38.

［2］牛東曉，曹樹華，趙磊等.電力負荷預測技術及其應用［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［3］河北省統(tǒng)計局.河北統(tǒng)計年鑒［Z］.2008.

［4］宋成華.中國新能源的開發(fā)現(xiàn)狀、問題與對策 ［J］.學術交流，2010(3):57－60.