時珊珊
摘 要 天然氣需求量受多方面因素影響,是一個典型的非線性問題,系統(tǒng)動力學(xué)在解決非線性問題方面將定性分析與定量分析結(jié)合起來,具有系統(tǒng)性的特點。將系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用于天然氣需求量預(yù)測。根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP和人口數(shù)量,建立系統(tǒng)動力學(xué)模型,并基于該模型對未來天然氣需求量做出預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明,2016-2020年內(nèi),天然氣需求量將大幅增長,2020年天然氣需求量將達(dá)到2820億立方米。
關(guān)鍵詞 天然氣需求量 系統(tǒng)動力學(xué) GDP 人口
中圖分類號:F426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1引言
21世紀(jì)以來,我國天然氣開發(fā)利用取得了長足發(fā)展,市場進(jìn)入快速發(fā)展期?!拔鳉鈻|輸”、“川氣東送”、“陜氣進(jìn)京”、“還起登陸”、“液化天然氣上岸”等一系列大型項目的順利實施,帶動了我國天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展,也加快了天然氣的消費速度。加快天然氣利用,確立天然氣在我國能源系統(tǒng)中的戰(zhàn)略地位,對于保障我國能源供應(yīng)和能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)具有重要的現(xiàn)實意義。
在世界能源低碳化的要求下,天然氣以其“潔凈、高效、方便儲運”的特點成為最重要的清潔能源之一,其市場需求不斷擴(kuò)大,近幾年來,我國天然氣儲量與產(chǎn)量雙雙快速增長,天然氣工業(yè)進(jìn)入快車道。與此同時,全球能源供應(yīng)日益緊張,包括天然氣在內(nèi)的能源供需矛盾日益突出。做好天然氣需求的預(yù)測,有利于整個宏觀面的供需調(diào)配,對加快我國天然氣利用的普及,能源規(guī)劃具有十分重大的意義。
目前,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對天然氣需求量預(yù)測的方法做了很多研究。研究方法可以分為以下幾類:基于時間序列的預(yù)測方法,主要有指數(shù)平滑法、自回歸移動平均模型和灰色預(yù)測等,林紅壘,蒲濤運用灰色理論模型對世界天然氣需求量進(jìn)行預(yù)測;周子卜運用灰色理論,對中國的天然氣需求情況開展了研究;毛文晉等改進(jìn)了GM(1,1)模型,開展了四川省天然氣需求預(yù)測研究;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測方法,羅東坤,徐平應(yīng)用附加動量法改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對全國天然氣需求量做出預(yù)測;運用計量經(jīng)濟(jì)學(xué)的預(yù)測方法,馮良等運用計量經(jīng)濟(jì)學(xué)對上海市天然氣需求進(jìn)行了建模和分析;基于可拓理論和聚類分析,黃大富等運用這個理論構(gòu)建可拓聚類模型,預(yù)測天然氣需求量;基于生長曲線的預(yù)測,王雅菲等建立了天然氣中長期需求預(yù)測的S型生長曲線模型;基于多項式曲面分析理論的預(yù)測,李哲,張淑英首次利用多項式趨面分析理論,對未來天然氣消費需求量進(jìn)行了具有一定可靠性的預(yù)測分析;基于組合預(yù)測的方法,李玉萍等綜合灰色預(yù)測模型和多項式趨面模型,并以二氧化碳排放量為低碳經(jīng)濟(jì)的一個指標(biāo)建立組合預(yù)測模型,對我國天然氣需求量進(jìn)行預(yù)測。
天然氣需求是一個典型的非線性問題,而系統(tǒng)動力學(xué)的特點便是定性分析和定量分析相結(jié)合,對于非線性,系統(tǒng)性問題的解決提供了一種有效方法。系統(tǒng)動力學(xué)在預(yù)測方面也有較多應(yīng)用,韋凌云等將系統(tǒng)動力學(xué)應(yīng)用于電力負(fù)荷的中長期預(yù)測;陳海濤運用系統(tǒng)動力學(xué)方法建立需求系統(tǒng)模型對我國石油需求量進(jìn)行了預(yù)測;唐旭等根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)原理構(gòu)建了中國石油產(chǎn)量預(yù)測的基本模型,對中國石油的剩余可采儲量進(jìn)行了預(yù)測。根據(jù)我國GDP和人口發(fā)展情況,本文將系統(tǒng)動力學(xué)運用于我國天然氣需求量的預(yù)測,為我國天然氣利用及規(guī)劃提出可行建議。
2天然氣需求預(yù)測的系統(tǒng)動力學(xué)模型
2.1模型建立以及參數(shù)說明
系統(tǒng)動力學(xué)(system dynamics,簡稱SD)自 Forrester教授于1961年創(chuàng)立以來,被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、社會系統(tǒng)以及能源發(fā)展規(guī)劃等多個方面。其模型本質(zhì)上是帶時滯的一階微分方程組。這種方法在建模時借助于流圖,其中流位變量、流率變量、輔助變量都具有明確的物理(經(jīng)濟(jì))意義,是一種面向?qū)嶋H的建模方法。
系統(tǒng)動力學(xué)可以解決高度非線性、高階次、多變量、多重反饋、復(fù)雜時變大系統(tǒng)問題,既可以在宏觀上把我事物發(fā)展的趨勢,又可以分析系統(tǒng)內(nèi)微觀因素的相互作用關(guān)系,可以應(yīng)用于天然氣需求預(yù)測。系統(tǒng)動力學(xué)方法的主要思想是基于給定的目標(biāo),由多個相互依賴的因素有機組合二形成一個整體系統(tǒng)。系統(tǒng)由多個要素構(gòu)成,不同要素之間存在或多或少的聯(lián)系,系統(tǒng)內(nèi)的各要素之間并不是孤立存在的,而是相互聯(lián)系的,由于系統(tǒng)目標(biāo)和結(jié)構(gòu)的變化,系統(tǒng)處于不斷的動態(tài)變化中,從而可以反映出預(yù)測對象在動態(tài)變化中所具有的特性。
孫彥平指出,我國的天然氣需求量與GDP之間存在著密切的關(guān)系,短期內(nèi),GDP的變化將引起天然氣需求量相同方向的變化,另外,上一期天然氣消費量影響作用最大,彈性因子為0.89,反映出天然氣消費具有顯著的長周期和強慣性趨勢。根據(jù)以上分析,我們預(yù)測生產(chǎn)耗用天然氣時以GDP為基數(shù),以GDP為基礎(chǔ),估計第二產(chǎn)業(yè)以及第三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值,進(jìn)而估計第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)耗氣量。
能源消費增長與人口總量變化保持著正相關(guān)關(guān)系,張文璽指出GDP和人口對能源消費總量為顯著正相關(guān),且人口對能源消費的影響超過GDP單位影響。
我們利用Vensim PLE軟件,以2005年為初始年,建立系統(tǒng)動力學(xué)模型。天然氣需求預(yù)測的系統(tǒng)流圖如圖1所示。
2.2模擬校準(zhǔn)
為了檢驗所建立模型是否反映變量之間的動態(tài)制約關(guān)系,將模擬結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)對比分析,發(fā)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相對誤差在5%以內(nèi),屬于合理接受范圍,因此,可以認(rèn)為所建立的系統(tǒng)動力學(xué)模型能夠較好的擬合歷史發(fā)展情況,描述未來幾年天然氣需求量的變化趨勢,可以用來預(yù)測天然氣需求量。
2.3預(yù)測結(jié)果分析
中國天然氣需求量預(yù)測的結(jié)果如表1所示。未來一段時間內(nèi),天然氣需求量將會快速增長,而且增長率也逐漸加快。預(yù)計到2020年中國天然氣需求量將達(dá)到2819.6億立方米,比2016年增長約37%。《十三五規(guī)劃》提出了2020年天然氣消費比例達(dá)到10%的目標(biāo),積極發(fā)展天然氣將是十三五時期的重點任務(wù)之一。根據(jù)分析,系統(tǒng)動力學(xué)模型能使擬合度達(dá)到99.61%,有文獻(xiàn)指出GM(1,1)灰色預(yù)測模型的擬合度為97.89%,二次多項式趨勢面預(yù)測模型的擬合度為96.22%,而他建立的組合模型的擬合度為99.96%,說明相較于灰色模型系統(tǒng)和二次多項式趨勢面模型,系統(tǒng)動力學(xué)模型的解釋作用也比較強。
3結(jié)論和建議
本文采用系統(tǒng)動力學(xué)對中國天然氣需求量進(jìn)行了仿真,從整體上研究GDP和人口對天然氣需求量的影響。預(yù)測了2016-2020年我國天然氣需求量數(shù)據(jù),該結(jié)果對編制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃有一定的參考價值。通過檢驗,認(rèn)為模型較好的反應(yīng)了中國天然氣需求情況的發(fā)展。
基于預(yù)測結(jié)果提出以下幾點促進(jìn)天然氣需求增長的策略:
(1)加強國內(nèi)天然氣資源的開發(fā)利用。我國天然氣資源主要集中在西部,必須加快輸送儲氣庫等配套設(shè)施的建設(shè),建立天然氣運輸及儲備系統(tǒng),實現(xiàn)天然氣供需平衡。加大勘探開發(fā)投入,提升勘探開發(fā)技術(shù),保障天然氣的充足供應(yīng)是今后國內(nèi)天然氣生產(chǎn)企業(yè)的工作重點。
(2)加快引進(jìn)、利用國際天然氣資源,積極與周邊國家合作發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)。開拓海外市場,在穩(wěn)定同已有油氣貿(mào)易國家往來的同時,必須尋找新的市場。引進(jìn)天然氣資源的主要方式有:從東部沿海地區(qū)進(jìn)口液化天然氣(LNG);新疆和東北地區(qū)進(jìn)口俄羅斯和中亞地區(qū)的天然氣。
(3)加快改善天然氣利用技術(shù),有效利用天然氣資源。依照國情,自主創(chuàng)新,創(chuàng)立中國自己的城市終端用能模式和DES/CCHP系統(tǒng)。把建設(shè)DES/CCHP系統(tǒng)與推進(jìn)城鎮(zhèn)化和發(fā)展智能電網(wǎng)結(jié)合起來,綜合發(fā)展。
(4)利用價格杠桿,促進(jìn)高效節(jié)約用氣。利用價格杠桿,以天然氣價格的市場化為目標(biāo),加快天然氣價格機制的改革。促進(jìn)天然氣價格由目前的政府定價逐步轉(zhuǎn)向市場定價政府監(jiān)督相結(jié)合的過渡定價機制。
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