世界石油未來消耗量的預(yù)測與各因素對其影響的分析研究

劉欣怡++謝佳桃

摘 要：石油是一種對人類生存和發(fā)展至關(guān)重要的不可再生資源，它的使用消耗量關(guān)系著人類文明的命脈。本文主要運用系統(tǒng)動力學(xué)法和線性回歸法得到石油預(yù)測的探明儲量、石油消耗量以及石油產(chǎn)量與相關(guān)因素的變化情況，并綜合運用excel和matlab解決問題。

關(guān)鍵詞：石油消耗；多元線性回歸分析；系統(tǒng)動力學(xué)

1. 石油未來消耗量的預(yù)測

查找有關(guān)石油在全世界范圍內(nèi)的預(yù)計儲量，探明儲量、年度消耗量和價格等數(shù)據(jù)，使用找到的數(shù)據(jù)并運用資源建模的方法對世界范圍石油的消耗問題進(jìn)行建模分析。

1.1建立預(yù)測模型的原始數(shù)據(jù)分析

本文通過資源查找方法，找到世界上擁有石油的國家，并且根據(jù)查找的資料進(jìn)行了數(shù)據(jù)的整理，由于信息具有一定的時效性，本文選取了從2005-2015年的數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行了權(quán)重的衡量，本文選取的34個石油國家所擁有的石油總和每年基本都超過了97%，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的觀點，可以忽略其他國家所擁有的石油量對本模型的影響。

1.2使用系統(tǒng)動力學(xué)法預(yù)測世界石油未來消耗情況

1.2.2預(yù)測模型的建立

由于地區(qū)較多，為了簡化分析，本文對亞太地區(qū)的石油總量以及全世界的石油總量分別進(jìn)行了擬合。

1.2.3模型求解與分析

根據(jù)系統(tǒng)動力法，通過matlb對亞太地區(qū)的國家的石油總量的擬合，結(jié)果如下：

最終通過線性回歸法得出以下表格：

由下圖可知，在2005-2025年間，全世界石油剩余探明儲量總呈上升趨勢，但是不難看出，在2025年以后，開始下降，即，按照目前的消耗速度來看，如果不加以人為的限制，或者說沒有任何改進(jìn)的措施，石油探明儲量會不斷下降，而且下降速度的越來越快，最終石油會被人類開采完。

2. 各因素對石油消耗量影響的分析

為了具體反映四個因素與石油消耗量的關(guān)系，選取了中國作為具體的數(shù)據(jù)來源。采用多元線性逐步回歸方法，對所選擇的四個影響因素：經(jīng)濟(jì)，人口，環(huán)境和政治進(jìn)行分析，將這四個因素分別單獨與石油的產(chǎn)量（消耗量）做一元線性回歸分析。最后再將四個線性回歸方程通過多元逐步線性回歸法，得到四個因素共同影響下的石油消耗量，得到其之間的影響關(guān)系。

2.1對各因素分別進(jìn)行一元線性回歸分析

2.1.1經(jīng)濟(jì)因素

石油消耗量與經(jīng)濟(jì)因子的相關(guān)分析，本文通過用國民生產(chǎn)總值（GDP）增長來反映一國的經(jīng)濟(jì)情況。用excel統(tǒng)計中國2005-2015年間歷年的全國平均國民生產(chǎn)總值增長率，并對該表格運用一元線性回歸法作出經(jīng)濟(jì)因子與石油消耗量的相關(guān)性圖像，并求出相關(guān)系。

2.1.2人口因素

對于人口和石油消耗量之間的關(guān)系，同理，搜索了中國2005-2006每年的人口總數(shù)，并且使用和第一步相同的方法對石油消耗量和人口因子進(jìn)行一元線性回歸得到相應(yīng)的圖像和相關(guān)系數(shù)

2.1.3環(huán)境因素

當(dāng)考慮環(huán)境對石油消耗量的影響時，為了便于數(shù)據(jù)處理，對環(huán)境因素做了簡化處理，通過查資料可知，環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)主要包括水環(huán)境，聲環(huán)境和氣環(huán)境三個部分的指標(biāo)，且容易分析可知，與石油相關(guān)性最高的為氣環(huán)境。而空氣質(zhì)量檢測指標(biāo)主要有PM2.5，SO2，NO2等，但是由于PM2.5的檢測年數(shù)不能追溯到2005年，其次，資料顯示石油中硫元素的含量在0.06%左右，而氮元素的含量在0.02%左右，同時為了數(shù)據(jù)更加容易處理，選取了SO2作為環(huán)境質(zhì)量的反映指標(biāo)。再通過查找中國2005-2006年歷年的SO2平均濃度，整理數(shù)據(jù)后再與石油消耗量進(jìn)行一元線性回歸得到如下圖表和對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)。

2.1.4政治因素

最后考慮政治因素，由于政治因素過于模糊，本文暫且通過一國的進(jìn)口量來反映政治。同理可得政治因子和石油消耗量的一元線性回歸關(guān)系，如下圖表以及對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)。

2.2對四個因素進(jìn)行多元線性分析

利用matlab最后將四個回歸方程利用多元線性回歸分析法綜合在一起，并通過檢驗F和t檢驗進(jìn)行檢驗。

首先，以x1～x4為全部自變量，采用最小二乘法擬合一個多元回歸模型，有 再利用matlab進(jìn)行F檢驗和t檢驗，結(jié)果如下：回歸模型的復(fù)判定系數(shù) 模型的剩余標(biāo)準(zhǔn)差為288.3241。對模型進(jìn)行F檢驗：F=40.2865。對各參數(shù)進(jìn)行檢驗的結(jié)果見表1。4個自變量模型的t檢驗的結(jié)果：

從這個模型可以看出，F(xiàn)檢驗通過，復(fù)判定系數(shù)與調(diào)整復(fù)判定系數(shù)的差距較小，但在檢驗中有若干自變量對y的解釋作用不明顯，因此，可以考慮對自變量進(jìn)行調(diào)整。

2.3四個因素的分析結(jié)果比較

2.4局限性分析

首先，在區(qū)域的選擇過程中，為了簡化同時也具體的反映石油消耗量與各個因子之間的關(guān)系，所得到的數(shù)據(jù)不適應(yīng)與全世界；接著，在處理各個因素的過程中，對于經(jīng)濟(jì)因素，選取GDP作為數(shù)據(jù)來源，并不全面，考慮環(huán)境因素的時候，選取的參考數(shù)據(jù)太片面，SO2只是環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)中的一項，即數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，不能全面更好地反映一個地區(qū)的環(huán)境情況。而對于政治因素，采取以進(jìn)口量來衡量，只能從側(cè)面反映一國對外的政治情況，而忽略了國內(nèi)的政治情況；對于這些局限性，還有待進(jìn)一步完善。

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