基于ARMA分析模型的江蘇終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)研究

陳振宇 阮文駿 朱宇翀 樊麗君 胡彩紅

1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司；2.北京成和能源咨詢有限公司

一、引言

隨著我國(guó)人口與經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，能源消耗與日俱增，由此帶來(lái)嚴(yán)重的能源供應(yīng)安全、環(huán)境污染、氣候變化和生態(tài)文明等一系列問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)正處于工業(yè)化中后期，促進(jìn)能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)成為長(zhǎng)期的重要話題。因此，分析預(yù)測(cè)終端能源消費(fèi)指標(biāo)可為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展提供決策參考。

文1研究結(jié)果表明，受供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深入推進(jìn)及生態(tài)環(huán)境治理行動(dòng)不斷升級(jí)的共同作用,2010—2016年中國(guó)終端能耗呈現(xiàn)出階段性企穩(wěn)的”臺(tái)階”特征,且電氣化率穩(wěn)步上升,能源結(jié)構(gòu)持續(xù)清潔化。文2核算了我國(guó)30個(gè)省市2005-2014年的終端能源消費(fèi)數(shù)據(jù),并采用一般回歸、隨機(jī)效應(yīng)和固定效應(yīng)模型研究了該數(shù)據(jù)與諸多經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的關(guān)系。模型結(jié)果表明,市場(chǎng)化率、FDI比重、進(jìn)出口比重和研發(fā)比重對(duì)能源消費(fèi)有正向的促進(jìn)作用,而城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)和財(cái)政比重與終端能源消費(fèi)呈現(xiàn)反向關(guān)系。上述研究對(duì)地方經(jīng)濟(jì)和能源消費(fèi)關(guān)系的特點(diǎn)、因素考慮不足，且缺乏中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，不利于地方政府和企業(yè)從大格局上部署能源工作。

本文根據(jù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)、終端能源消費(fèi)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，綜合考慮終端能源消費(fèi)替代和轉(zhuǎn)型升級(jí)情況，提出基于ARMA分析模型的終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)方法，并針對(duì)江蘇省應(yīng)用上述方法進(jìn)行終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)，案例表明所提方法的可行性。

二、預(yù)測(cè)模型

首先，根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)GDP增長(zhǎng)趨勢(shì)。其次，預(yù)測(cè)各行業(yè)終端能源消費(fèi)彈性系數(shù)。第三，建立終端能源消費(fèi)分品種預(yù)測(cè)模型，分析不同品種終端能源消費(fèi)與能源消費(fèi)彈性系數(shù)的關(guān)系，由終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)模型得出不同品種的終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)值。

ARMA模型的基本形式：

（一）自回歸模型AR(p)：

（二）移動(dòng)平均模型MA(q) ：

服從q階移動(dòng)平均模型MA(q )。

（三）自回歸移動(dòng)平均模型ARMA(p,q)：

服從（p,q）階自回歸移動(dòng)平均模型ARMA(p,q)。

最后，計(jì)算終端能源消費(fèi)總量，模型如下：

三、案例分析

2018年江蘇省實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值9.26萬(wàn)億元人民幣，同比增長(zhǎng)6.7%；工業(yè)運(yùn)行總體穩(wěn)定，服務(wù)業(yè)增加值占比達(dá)到51%；投資結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，民間投資占比達(dá)到71%；全省居民人均可支配收入同比增長(zhǎng)8.8%。新舊動(dòng)能接續(xù)轉(zhuǎn)換，民生福祉持續(xù)改善。全社會(huì)用電量6128億千瓦時(shí)。從各行業(yè)用電量反推終端能源消費(fèi)量，預(yù)計(jì)2018年江蘇終端能源消費(fèi)量約為2.38億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，煤炭、石油、天然氣分別約2.6億噸，4200萬(wàn)噸和265億立方米。終端能源消費(fèi)現(xiàn)狀計(jì)算步驟如下：1.在《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2018》中找出江蘇省各品種終端能源消費(fèi)的實(shí)物量。2.在《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2018》中找出各品種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)。3.以分品種終端能源消費(fèi)的實(shí)物量乘以各品種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)，得到江蘇省2017年各品種終端能源消費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)量。4.分品種終端能源消費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)量加總，得到江蘇省2017年終端能源消費(fèi)總量的標(biāo)準(zhǔn)量。5.根據(jù)2015-2018年江蘇GDP增速、終端能源消費(fèi)彈性系數(shù)，按比例推算2018年江蘇終端能源消費(fèi)量。

未來(lái)江蘇經(jīng)濟(jì)發(fā)展將按照穩(wěn)中求進(jìn)工作總基調(diào)，統(tǒng)籌好速度、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和效益的協(xié)調(diào)性關(guān)系，更加注重經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、質(zhì)量效益提升、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體性水平。預(yù)計(jì)2035年江蘇GDP將達(dá)到19.5萬(wàn)億元，未來(lái)15-20年GDP增速將處于4%-6.5%，GDP增速與全國(guó)平均速度基本持平。從中長(zhǎng)期來(lái)看，江蘇經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平（如人均GDP等）將持續(xù)大幅超過(guò)全國(guó)平均水平，而我國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的GDP增速將保持中速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因而江蘇GDP增速可能略低于全國(guó)平均速度。

未來(lái)江蘇用能領(lǐng)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)加速。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，規(guī)?；?、集約化、機(jī)械化、電氣化、信息化將成為未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。工業(yè)領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高質(zhì)量增長(zhǎng)階段，新型工業(yè)化、信息化將成為工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的典型特征。在中高端消費(fèi)、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域?qū)⑿纬稍鲩L(zhǎng)新動(dòng)能。建筑領(lǐng)域，與城市可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的生態(tài)城市、智慧城市、綠色建筑、低碳建筑等迅速興起，建筑領(lǐng)域?qū)慕ㄖ?guī)模擴(kuò)張轉(zhuǎn)向合理規(guī)劃、提升建筑綜合質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)、滿足公共建筑需求等方向發(fā)展。交通領(lǐng)域，交通電氣化趨勢(shì)已經(jīng)成為全球共識(shí)，綠色交通和智慧交通將成為未來(lái)交通發(fā)展的方向。預(yù)計(jì)2035年江蘇終端能源消費(fèi)規(guī)模將達(dá)到2.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，終端能源消費(fèi)增速將不斷下降。

四、結(jié)論

終端能源消費(fèi)為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐活動(dòng)，是綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵。本文綜合考慮地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特點(diǎn)，根據(jù)分品種的終端能源消費(fèi)現(xiàn)狀，提出基于ARMA分析模型的終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)方法，并針對(duì)江蘇省應(yīng)用上述方法進(jìn)行終端能源消費(fèi)預(yù)測(cè)，為江蘇能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供數(shù)據(jù)支持。研究表明江蘇省2035年GDP將達(dá)到19.5萬(wàn)億元，相應(yīng)的，終端能源消費(fèi)總量將達(dá)到2.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，GDP增速和終端能源消費(fèi)增速將不斷下降。