遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)碳排放量的灰色預(yù)測分析

曲賾勝，李 玲，張萌萌

（遼寧大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，遼寧 沈陽 110036）

低碳理念的產(chǎn)生是全球經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，人類對自然資源過度開發(fā)、對生態(tài)環(huán)境的污染與破壞已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)嚴(yán)重程度的情形下，對自身生存方式及未來發(fā)展模式進(jìn)行反思的結(jié)果。低碳目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展提供了新的視角。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)活動與社會生活中實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)，已引起世界各國從政要、商家、學(xué)者到眾多普通百姓的深思和高度關(guān)注。有研究表明，我國2000—2007年各省、直轄市、自治區(qū)的CO2累計排放量，山東、河北、山西、遼寧、江蘇位列前五。根據(jù)2007年各省、直轄市、自治區(qū)人均CO2排放量計算結(jié)果，排名前五位是山西、內(nèi)蒙古、寧夏、遼寧、上海。位列第一的山西省的年人均排放量超過了20噸／人［1］。盡管近幾年來各省份在節(jié)能減排工作中取得了較大成果，但在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的進(jìn)程中，碳排放的壓力還是非常巨大的。尤其是2009年11月，溫家寶總理在國務(wù)院常務(wù)會議中提出了我國控制溫室氣體排放的行動目標(biāo)，到2020年我國單位GDP 的CO2排放量將比2005年下降40%～50%。目前，中國城市30%的土地、32%的水資源、20%的鋼材、17.6%的水泥用于住宅建設(shè)。中國每建成1m2的房屋，約釋放出0.8噸碳［2］。無疑，住宅產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)中需要重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。本文將遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)碳排放問題作為研究對象，運(yùn)用灰色預(yù)測模型對2011—2020年遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)碳排放量進(jìn)行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果加以分析，提出對策、建議。

一、灰色預(yù)測模型的描述

1.灰色預(yù)測模型的優(yōu)點(diǎn)

灰色系統(tǒng)（Grey System）理論首先由華中科技大學(xué)的鄧聚龍教授于1982年提出?；疑A(yù)測就是通過鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢的相異程度（即進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析），對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行生成處理來尋找系統(tǒng)變動的規(guī)律，生成規(guī)律性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)序列，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測事物未來的發(fā)展趨勢［3］。灰色預(yù)測是對灰色系統(tǒng)所作的預(yù)測分析。目前有許多常用的預(yù)測方法，比如回歸分析等，其對樣本的容量及精度要求較高，若樣本較小則極易產(chǎn)生較大誤差，致使預(yù)測模型失效。而灰色預(yù)測模型卻能很好地克服樣本不足的困難；其建模所需的信息少，運(yùn)算便捷，精度也很高，是處理小樣本預(yù)測問題的有效工具。尤其在多種時間序列方法中，灰色系統(tǒng)理論以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”“貧信息”不確定系統(tǒng)為研究對象，通過對部分已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，實(shí)現(xiàn)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。

2.灰色預(yù)測方法

（1）數(shù)據(jù)的檢驗與處理。為了確保建模方法的可行性，需要對給定的數(shù)據(jù)序列作必要的檢驗處理。設(shè)參考數(shù)據(jù)為

計算數(shù)列的級比

如所有的級比都落在可容覆蓋X（e－2／（n＋1），e2／（n＋1））內(nèi)，則數(shù)列X（0）可以作為模型GM（1，1）進(jìn)行數(shù)據(jù)灰色預(yù)測。否則，需要對數(shù)據(jù)作必要的變換處理，使其落入可容范圍內(nèi)，即取適當(dāng)?shù)某?shù)c，作平移變換Y（0）（k）＝X（0）（k）＋c （k＝1，2，…，n），使數(shù)列Y（0）＝（Y（0）（1），Y（0）（2），…，Y（0）（n））的級比ρY（k）＝Y(jié)（0）（k－1）／Y（0）（k）∈X （k＝2，3，…，n）［4］。

（2）建立模型GM（1，1）。對已知參考數(shù)列作一次累加（AGO）生成數(shù)列X（1）＝（X（1）（1），X（1）（2），…，X（1）（n））＝（X（1）（1），X（1）（2）＋X（0）（2），…，X（1）（n－1）＋X（0）（n））。其中

求均值數(shù)列Z（1）（k）＝0.5 X（1）（k）＋0.5 X（1）（k－1） （k＝2，3，…，n），即

于是建立灰微分方程為

相應(yīng)的白化微分方程為

由最小二乘法，解得

而且

（3）殘差檢驗。令殘差為

若ε（k）＜0.2，則可認(rèn)為達(dá)到一般要求，如果ε（k）＜0.1，則認(rèn)為達(dá)到較高的要求［5］。

二、遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)碳排放量的預(yù)測

1.數(shù)據(jù)檢驗

將課題組前期計算的2000—2010年這11年的碳排放量作為已知的數(shù)據(jù)列，用于對2011—2020年遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)碳排放量的預(yù)測，即

數(shù)列級比的約束范圍為X＝（e－212，e212）＝（0.846 481 724 9，1.181 360 413）。

經(jīng)檢驗，初始數(shù)列符合約束范圍的要求，故可以作為模型GM（1，1）和進(jìn)行數(shù)據(jù)灰色預(yù)測。

2.建立模型GM（1，1）

（1）對已知數(shù)據(jù)列進(jìn)行一次累加（AGO）生成數(shù)列

求均值數(shù)列

（2）建立灰微分方程模型為

式中，X（0）（k）為灰導(dǎo)數(shù)，a 為發(fā)展系統(tǒng)，Z（1）（k）為白化背景值，b為灰作用量。

由最小二乘法得

其中，k＝2，3，…，11。

帶入數(shù)據(jù)得a＝－0.1，b＝261.8。

則時間相應(yīng)方程為

將a與b 數(shù)值代入可得

（3）計算擬合值，如表1所示。表1中，模型計算值與實(shí)際值的相對誤差除2008年外，最大值為5%，最小值為1.48%，平均相對誤差是2.11%，故其預(yù)測值與實(shí)際值的吻合程度相對較高。而2008年的相對誤差達(dá)到了10%，已經(jīng)完全脫離正常水平，這與金融危機(jī)的爆發(fā)有密不可分的聯(lián)系。2007美國次貸危機(jī)爆發(fā)，進(jìn)而引起全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，2008 年我國經(jīng)濟(jì)受其影響陷入低谷，而一直作為我國支柱產(chǎn)業(yè)的房地產(chǎn)業(yè)，也因此深受影響，一路下滑，脫離正常發(fā)展軌道。預(yù)測模型建立的前提條件是影響碳排放量未來變化的各種因素與過去的影響因素大體上相同，而2008年的經(jīng)濟(jì)狀況出現(xiàn)較大波動，進(jìn)而引起房地產(chǎn)業(yè)的較大波動，這也就是2008年碳排放量實(shí)際值與預(yù)測趨勢產(chǎn)生較大偏離的主要原因。

表1 灰色模型的擬合值計算表萬噸

（4）精度檢驗與預(yù)測。殘差與相對殘差如表1的后兩列所示。X（0）的均值：

X（0）的標(biāo)準(zhǔn)差：

殘差的均值：

殘差的標(biāo)準(zhǔn)差：

后驗差比值：

根據(jù)P≥0.95，C＜0.35，表示模型預(yù)測等級好可知，預(yù)測模型

可用于進(jìn)行外推預(yù)測。表2 所示即為2011—2020年的預(yù)測值。

根據(jù)表2 所示預(yù)測值，結(jié)合課題組前期對1990—2010年的碳排放量的計算結(jié)果，可以繪出1990—2020年的碳排放量趨勢圖，如圖1 所示。由圖1 可以看出，碳排放量呈逐年增加的趨勢。特別是2001年以來，增長速度明顯加快。這主要是因為我國加入WTO 以后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越來越高，人們越來越富裕，住房的需求量和建設(shè)規(guī)模逐年增大，同時，城市化的較快進(jìn)程也帶來城市拆遷規(guī)模激增，從而導(dǎo)致住宅建筑在物化階段、使用階段和拆除階段的碳排放量依然保持增加態(tài)勢，遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)未來一段時期依然面臨較大的碳減排壓力。

表2 2011—2020年碳排放量預(yù)測表

圖1 1990—2020年的碳排放量趨勢圖

三、對策建議

（1）在遼寧省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中長期規(guī)劃的框架下，盡快確立遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，編制《遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展規(guī)劃》和《遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則》等一系列政策、技術(shù)文件。盡快建立具有較強(qiáng)操作性的遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展評價指標(biāo)體系及評價辦法。系統(tǒng)、全面地從住宅建筑產(chǎn)品物化階段、運(yùn)營維護(hù)階段至拆除回收階段，對住宅產(chǎn)品全壽命周期各階段實(shí)現(xiàn)低碳化提供政策制度措施保證和技術(shù)指南。對各市地縣的住宅建設(shè)管理工作建立住宅產(chǎn)業(yè)低碳化評價考核制度。對遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展從戰(zhàn)略高度加以規(guī)劃，從制度、技術(shù)方面提供保證，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度加以促進(jìn)，從行業(yè)管理層面加以考核，真正將遼寧省住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展工作落到實(shí)處。

（2）加強(qiáng)對制約住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的障礙性因素的研究。對在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)不符合低碳化標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料、建筑半成品、建筑構(gòu)配件等進(jìn)行清理和規(guī)范，更新建筑材料等相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)目錄。對符合低碳化標(biāo)準(zhǔn)具有低碳化發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品生產(chǎn)、加工企業(yè)在政策上加以扶持，在住宅產(chǎn)業(yè)鏈上對符合住宅產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展要求，具有較高低碳技術(shù)含量的設(shè)計研發(fā)機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品供應(yīng)商、施工建造企業(yè)乃至物業(yè)服務(wù)企業(yè)加以整合，推出一批在住宅建筑產(chǎn)品全壽命周期中低碳特征鮮明的典型示范項目并加以推廣。

（3）加強(qiáng)在促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展方面的國際、國內(nèi)交流工作，引入國外先進(jìn)的低碳住宅設(shè)計、建造和維護(hù)管理技術(shù)與方法，向國內(nèi)在發(fā)展低碳住宅方面走在前列的省市學(xué)習(xí)。在建筑行業(yè)內(nèi)部加快培養(yǎng)一大批對低碳理念具有較深刻的認(rèn)識和理解，對低碳技術(shù)具有較強(qiáng)應(yīng)用能力的專業(yè)人才，自覺地將低碳理念貫徹到專業(yè)工作中去，從行業(yè)內(nèi)部將住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展目標(biāo)加以推進(jìn)。

（4）加強(qiáng)宣傳、教育和指導(dǎo)工作，破除傳統(tǒng)觀念，讓更多住房消費(fèi)者認(rèn)識到低碳住宅的優(yōu)勢，把做大低碳住宅消費(fèi)市場作為推動住宅產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展的重要一環(huán)。以消費(fèi)需求拉動產(chǎn)品供給，使設(shè)計建造低碳住宅產(chǎn)品的企業(yè)從市場需求中獲得應(yīng)有的回報，夯實(shí)住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的內(nèi)生性動力，促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展從政府引導(dǎo)向市場調(diào)節(jié)回歸的根本性轉(zhuǎn)變。

［1］ 曾賢剛，龐含霜.我國各省區(qū)CO2排放狀況、趨勢及其減排對策［J］.中國軟科學(xué)，2009（S1）：64－70.

［2］ 龔建文，李偉龍.低碳經(jīng)濟(jì)與中國住宅產(chǎn)業(yè)化之路［J］.江西社會科學(xué)，2011（12）：44－48.

［3］ 張曉娟，楊謙.灰色預(yù)測系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)預(yù)測中的應(yīng)用：基于我國城鄉(xiāng)居民恩格爾系數(shù)的分析［J］.投資與合作：學(xué)術(shù)版，2011（9）：6－7.

［4］ 劉思峰，黨耀國，方志耕.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］.3版.北京：科學(xué)出版社，2004：125－158.

［5］ 韓中庚.數(shù)學(xué)建模方法及其應(yīng)用［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009：365－367.