2015年我國煤炭需求量預(yù)測實(shí)證研究

叢 威，張志鵬

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院，北京 100083)

改革開放以來，由體制轉(zhuǎn)型所帶來的生產(chǎn)者激勵以及消費(fèi)者激勵有效地促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)的長期增長，但同時也誘導(dǎo)、激勵和支持了粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。這一粗放的發(fā)展方式集中體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)增長對煤炭的過度依賴，而煤炭消費(fèi)的過快增長引發(fā)的高額社會成本已成為社會廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)?！笆濉睍r期是加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的關(guān)鍵時期，《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》中明確提出“合理控制能源消費(fèi)總量”、“綠色低碳發(fā)展”的規(guī)劃目標(biāo)，降低煤炭消費(fèi)比重已逐漸成為行業(yè)共識。本文將對“十二五”末，即2015年的煤炭消費(fèi)量進(jìn)行預(yù)測，并提出相關(guān)建議。

眾多學(xué)者運(yùn)用模型直接從影響煤炭需求量的角度進(jìn)行預(yù)測。胡雪棉等[1]人采用了基于Matlab的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測煤炭需求量；孫涵等[2]從支持向量回歸機(jī)的角度預(yù)測中國煤炭長期需求；孫文生等[3]人也在此方面進(jìn)行了深入研究。從預(yù)測結(jié)果看，眾多學(xué)者的預(yù)測量與實(shí)際值相差甚遠(yuǎn)，主要是由于對經(jīng)濟(jì)增長估計不合理、煤炭產(chǎn)業(yè)政策多變以及模型包含因素較少。本文尋找另外的研究路徑，將對煤炭需求量進(jìn)行間接估計：首先預(yù)測國內(nèi)能源需求總量，再預(yù)測能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，將兩者結(jié)合起來得到煤炭的預(yù)測需求量。在預(yù)測能源需求總量的過程中，本文借鑒了林伯強(qiáng)[4]、尤廣芬[5]、張翎等[6]人的研究，在能源結(jié)構(gòu)預(yù)測方面，劉殿海等[7]人的研究工作提供了有益的參考。

1 我國煤炭消費(fèi)現(xiàn)狀

煤炭是我國的主體能源，長期以來煤炭在一次能源消費(fèi)中的比重一直維持在70%左右，而世界平均能源結(jié)構(gòu)為煤炭占28.4%，石油占35.8%，天然氣占23.7%，可再生能源占12.1%。我國煤炭資源占化石能源資源總量遠(yuǎn)大于石油和天然氣資源量，這一條件決定了我國以煤炭為主的一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)難以改變，經(jīng)濟(jì)增長對煤炭形成了過度依賴。中國目前正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的中期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展煤炭資源消費(fèi)強(qiáng)度大，增長迅速，對煤炭的需求也呈現(xiàn)逐年快速增長態(tài)勢(表1)。從2006年起，每年以2億t的速度增長。2010年，我國煤炭消費(fèi)量已占到全世界的30%。過快的煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)增長導(dǎo)致了一系列經(jīng)濟(jì)和社會問題。

表1 1990～2010中國煤炭消費(fèi)量年度數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來源：歷年中國統(tǒng)計年鑒，2010年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

1.1 資源消耗強(qiáng)度大

我國雖然煤炭資源豐富，但人均占有量少。煤礦平均采深已超過400m，開采難度和成本很大，絕大多數(shù)是井工開采。且小煤礦多，回采率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。如果按照現(xiàn)在每年三、四十億t的速度開采下去，煤炭資源再豐富，用不了很長時間也會枯竭。

1.2 造成嚴(yán)重的安全隱患，礦難不斷

煤炭產(chǎn)量的過快增長，生產(chǎn)這根弦繃得過緊是礦難持續(xù)不斷的重要原因之一。我國約三分之一的產(chǎn)能來自小煤礦。如果煤炭需求過旺，就容易引發(fā)礦難。

1.3 對生態(tài)環(huán)境的破壞嚴(yán)重

煤炭過度開采，造成地表塌陷、地下水系破壞、空氣污染、煤矸石堆積自燃等問題。據(jù)測算，在山西采1t煤，要破壞5t地下水，全省八分之一的地方已成采空區(qū)。

1.4 面臨應(yīng)對氣候變化方面的國際壓力

我國和美國能源消費(fèi)總量差不多，但我國能源消費(fèi)以煤為主，單位熱值煤炭排放的二氧化碳是石油的1.4倍，是天然氣的1.7倍。我國已成為世界第一排放大國。從未來趨勢看，西方發(fā)達(dá)國家能源消費(fèi)在逐年下降，而我國還在不斷快速增長。如果這種煤炭消費(fèi)增長較快的勢頭繼續(xù)下去，我國在國際氣候變化談判中，將會面臨越來越大的壓力。

1.5 導(dǎo)致鐵路運(yùn)輸過于緊張

全國50%以上的鐵路運(yùn)力用于煤炭運(yùn)輸，運(yùn)送距離長、環(huán)節(jié)多、成本高，時而搶運(yùn)，時而壓港，跨區(qū)域調(diào)度和平衡困難重重。

2 煤炭消費(fèi)影響因素及數(shù)據(jù)分析

影響能源消費(fèi)量的因素很多，但從眾多研究文獻(xiàn)可以看出，可以歸納如下：國內(nèi)生產(chǎn)總值、城鎮(zhèn)化水平、第二產(chǎn)業(yè)比重、能源價格以及能源利用效率等。

2.1 經(jīng)濟(jì)增長

能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長密切相關(guān)。能源作為一種投入要素，是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)因此，對能源消費(fèi)進(jìn)行中長期預(yù)測，首先需要考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這里采用GDP表示經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，為消除價格因素的影響，各年份GDP統(tǒng)一按照這算系數(shù)折算到1990年。

2.2 城鎮(zhèn)化水平

城市人均能源消費(fèi)量是農(nóng)村人口的3.5～4倍[8]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施和住房建設(shè)推高了能源需求的整體水平，城鎮(zhèn)化水平(CHH)成為影響能源消費(fèi)量的重要因素。

2.3 第二產(chǎn)業(yè)比重

第二產(chǎn)業(yè)能源消耗強(qiáng)度遠(yuǎn)高于一、三產(chǎn)業(yè)。中國正處于工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中，重工業(yè)部門的能源消費(fèi)量占總消費(fèi)量的比例始終處于較高水平，所以考慮產(chǎn)業(yè)比重(JG)的影響將對能源消費(fèi)量預(yù)測具有重要意義。

2.4 能源價格

根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，價格是影響需求量的第一因素。就能源需求量而言，中國沒有統(tǒng)計各種能源價格指數(shù)。本文在計算中采用原材料、燃料、動力價格指數(shù)表示能源價格(P)的總體狀況，為消除價格因素的影響，將1990年價格水平設(shè)定為100作為基期。

2.5 能源利用效率

能源利用效率越高，能源消費(fèi)量越少。為突出能效因素的影響，本文將萬元GDP的能源消費(fèi)量作為能效(NX)指標(biāo)加入到模型預(yù)測中。

本文中國能源消費(fèi)總量(億噸標(biāo)準(zhǔn)煤)表示能源消費(fèi)量(NY)，各變量均采用1990～2010年21年的數(shù)據(jù)(表2)，同時，為消除異方差現(xiàn)象的影響，各變量均取自然對數(shù)。

表2 我國能源消費(fèi)及各序列數(shù)據(jù)表

3 中國能源消費(fèi)量預(yù)測

本節(jié)對各變量之間的長期均衡關(guān)系進(jìn)行研究，再運(yùn)用Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)測度各變量之間的因果關(guān)系，建立協(xié)整模型預(yù)測能源消費(fèi)量。協(xié)整方程可以表示為：

LNNY=1.0493LNGDP-0.1140LNCHH-0.05597LNP+0.9145LNNX-1.6944

(0.0085) (0.0155) (0.0052) (0.0052) (0.0535)

雖然城市化水平與能源消費(fèi)量之間的相關(guān)關(guān)系與期速度情形進(jìn)行設(shè)定，城市化水平、價格、能效，按照歷年平均增長率確定，代入?yún)f(xié)整方程得到望存在差異，但相關(guān)參數(shù)以及方程總體顯著，在能源消費(fèi)量預(yù)測方面不構(gòu)成影響。

2011～2015年GDP增長率采用7%、8%、9%三種增長2015年能源消費(fèi)量如表3所示。

表3 2015年能源需求量預(yù)測

4 中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及煤炭消費(fèi)量預(yù)測

中國政府在“十二五”規(guī)劃中明確提出非化石能源消費(fèi)比重提高到11.4%。天然氣作為新型清潔能源，已提升到重點(diǎn)發(fā)展的日程上，預(yù)計到2015年消費(fèi)比重將達(dá)到7%～8%之間。將上述兩點(diǎn)作為能源結(jié)構(gòu)約束條件。此外，由于石油進(jìn)口對外依存度達(dá)到55%，達(dá)到國際警戒標(biāo)準(zhǔn)，相對份額難以增加，所以假設(shè)非化石能源和天然氣增長的比重僅通過減少煤炭比例獲得。

根據(jù)以上約束條件，利用馬爾可夫模型預(yù)測2015年的能源結(jié)構(gòu)(能源結(jié)構(gòu)記為S)。本節(jié)采用的數(shù)據(jù)為2001～2010年煤炭、石油、天然氣、其他能源的消費(fèi)比重(數(shù)據(jù)來源于中國統(tǒng)計年鑒及中國能源統(tǒng)計年鑒)，共計算出9個單步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣，采用幾何平均法得到一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣P，矩陣P如表4所示。

以2010年能源結(jié)構(gòu)為基期，根據(jù)公式S(2010+k)=S(2010)×Pk，計算得到，2015年的能源結(jié)構(gòu)為：

[70.66，15.68，5.59，8.07]

(1)

結(jié)合能源規(guī)劃約束條件得到的能源結(jié)構(gòu)為：

[65.42，15.68，7.50，11.40]

(2)

結(jié)合能源消費(fèi)總量預(yù)測結(jié)構(gòu)(表3)及能源結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果(式(1)、式(2))，得到2015年煤炭消費(fèi)量預(yù)測值，見表5。

表4 一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣

表5 煤炭需求量預(yù)測

5 結(jié)論及政策建議

5.1 主要結(jié)論

本文經(jīng)過預(yù)測得，在二氧化碳減排和非化石能源消費(fèi)比重兩大約束性指標(biāo)約束下，2015年我國煤炭需求量高、中、低三種情境下分別為36.65億t、38.37億t和40.17億t，遠(yuǎn)低于無規(guī)劃約束情境下的39.43億t、41.29億t、43.21億t，表明能源規(guī)劃對能源結(jié)構(gòu)的影響非常明顯，也十分必要。“十二五”期間，煤炭消費(fèi)比重一改逐漸上升的趨勢，比重將降低達(dá)5.24%，全部通過天然氣及非化石能源予以彌補(bǔ)，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)得到有效優(yōu)化。在不同的經(jīng)濟(jì)增長情景下，煤炭消費(fèi)節(jié)約量近3億t，為改善煤炭生產(chǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)提供了有效保證。尤其在中等經(jīng)濟(jì)增長速度下，預(yù)測能源規(guī)劃可使煤炭消費(fèi)量控制在38.37億t，這與今年國家能源局公布的煤炭發(fā)展規(guī)劃39億t極為接近。

5.2 政策建議

1)經(jīng)濟(jì)增長是能源消費(fèi)增長的主要驅(qū)動因素，合理調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)增長速度，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)，調(diào)控高耗能、高污染行業(yè)的發(fā)展，減少能源不合理消耗。

2)繼續(xù)實(shí)施“上大壓小”的煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，推進(jìn)煤礦企業(yè)兼并重組，淘汰落后產(chǎn)能，規(guī)范煤炭行業(yè)發(fā)展秩序；加強(qiáng)風(fēng)電行業(yè)管理，提高風(fēng)電技術(shù)、質(zhì)量要求；完善光伏發(fā)電補(bǔ)貼政策；提高對其他替代能源的支持力度。

3)充分發(fā)揮市場對能源價格的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)作用。價格是調(diào)節(jié)能源資源流動的重要信號，完善的能源價格體系形成機(jī)制，加快資源價格改革步伐，將環(huán)境成本納入到資源價格形成中，盡快與世界能源價格接軌，充分反映能源資源的稀缺性。

[1] 胡雪棉，趙國浩.基于Matlab的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)煤炭需求預(yù)測模型[J].中國管理科學(xué)，2008，16(10)：521-525.

[2] 孫涵，付曉靈，張先鋒.基于支持向量回歸機(jī)的中國煤炭長期需求預(yù)測[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2011，11(5)：15-18.

[3] 孫文生.基于灰色理論與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤炭需求預(yù)測[J].科技傳播，2011(15)：86-87.

[4] 林伯強(qiáng).中國能源消費(fèi)需求的協(xié)整誤差校正模型——以煤炭行業(yè)為例[J].經(jīng)濟(jì)研究，2001(10)：38-44.

[5] 尤廣芬，王萍.有灰色模型預(yù)測我國能源的需求量[J].四川理工學(xué)院學(xué)報，2009，22(3)：121-124.

[6] 張翎.用統(tǒng)計分析方法預(yù)測能源需求量[J].數(shù)理統(tǒng)計與管理，2001，20(5)：27-30.

[7] 劉殿海，楊勇平，楊昆，等.基于馬爾科夫鏈的能源結(jié)構(gòu)與污染物排放預(yù)測模型及其應(yīng)用[J].中國電力，2006，39(3)：8-13.

[8] 鄧志茹，范德成.中國能源需求影響因素的研究[J].統(tǒng)計與信息論壇.2010，25(2).65-68.