基于GM(1,1)模型及其間接預(yù)測改進(jìn)的能源消費(fèi)預(yù)測分析

張家齊

摘要：《2020年能源工作指導(dǎo)意見》提出能源消費(fèi)方面的兩個(gè)目標(biāo)。為對這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)難度進(jìn)行檢驗(yàn)，以及對我國能源消費(fèi)的兩大問題進(jìn)行分析，本文選取中國2005-2018年能源消費(fèi)數(shù)據(jù)作為樣本，采用GM（1，1）模型進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果顯示這一模型具有很高的精度和適用性，而對于個(gè)別精度較低的預(yù)測結(jié)果則通過間接指標(biāo)預(yù)測的方法進(jìn)行改進(jìn)，提高了低精度預(yù)測結(jié)果的精度。預(yù)測結(jié)果表明，指導(dǎo)意見中的兩個(gè)目標(biāo)值均與預(yù)測值有一定差距，有一定的實(shí)現(xiàn)難度，據(jù)此結(jié)合相關(guān)背景，在最后提出解決能源消費(fèi)問題的一些建議。

關(guān)鍵詞：能源消費(fèi)預(yù)測;GM（1，1）模型;灰色預(yù)測模型

1.??? 引言

1.1? 研究背景

根據(jù)《2019版BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》與《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2019》（統(tǒng)計(jì)內(nèi)容截止到2018年數(shù)據(jù)），中國的能源消費(fèi)目前主要面臨如下兩個(gè)問題：

（1）以煤為主的能源結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化

2018年中國煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的比重為59.0%，遠(yuǎn)高于世界的27.2%。而煤炭在三大傳統(tǒng)能源中利用效率最低且最容易造成環(huán)境污染，這一結(jié)構(gòu)對于提高能源利用效率、降低環(huán)境污染、實(shí)施能源多樣化戰(zhàn)略都存在不利影響。

（2）能源需求繼續(xù)增加，可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。

隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，能源需求不斷增長。2018年，我國能源消費(fèi)增速4.3%。

6月 22日，國家能源局印發(fā)《2020年能源工作指導(dǎo)意見》制定了2020年全國能源消費(fèi)總量不超過50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。煤炭消費(fèi)比重下降到57.5%左右的預(yù)期目標(biāo)。

基于以上背景，本文運(yùn)用GM（1，1）灰色預(yù)測模型對中國的能源消費(fèi)進(jìn)行預(yù)測，并結(jié)合以上問題和目標(biāo)進(jìn)行分析。

2.??? 正文

2.1? 能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)的預(yù)測與分析

2.2.1????? 能源消費(fèi)總量預(yù)測

以《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2019》2005-2018年能源消費(fèi)數(shù)據(jù)作為樣本，采取GM（1，1）模型對能源消費(fèi)總量進(jìn)行預(yù)測。

根據(jù)其他學(xué)者對GM（1，1）模型的探討可知，當(dāng)-a≤0.3時(shí)是GM（1，1）模型最佳適用范圍。而在此次預(yù)測中，-a≤0.3，模型預(yù)測精度達(dá)到95.48%，，可以應(yīng)用GM（1，1）模型預(yù)測能源消費(fèi)總量。

預(yù)測過程由于篇幅原因不進(jìn)行贅述，預(yù)測結(jié)果在圖2-2中進(jìn)行顯示。

2.2.2????? 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測

采用同樣的方法，對煤炭、石油、天然氣、一次電力及其他能源進(jìn)行預(yù)測。消費(fèi)量預(yù)測精度分別為94.980%、94.998%、84.793%、89.628%，占能源消費(fèi)總量百分比預(yù)測精度分別為98.026%、97.543%、90.932%、93.948%，百分比預(yù)測結(jié)果的精度普遍高于消費(fèi)量數(shù)值預(yù)測結(jié)果。因此可對“能源消費(fèi)總量的百分比預(yù)測值×能源消費(fèi)總量預(yù)測值”間接預(yù)測某類能源的消費(fèi)量，與直接預(yù)測結(jié)果的精度相對比，擇優(yōu)選用。

間接指標(biāo)預(yù)測方法預(yù)測的精度分別為：94.964%、94.960%、86.430%、89.816%。94.964%<94.980%，煤炭采用直接預(yù)測;94.960%<94.998%，石油采用直接預(yù)測;86.430%>84.793%，天然氣采用間接指標(biāo)預(yù)測;89.816%>89.628%，一次電力及其他能源采用間接指標(biāo)預(yù)測。由此可得2019-2025年的各項(xiàng)目預(yù)測值如圖所示

2.3? 能源消費(fèi)分析

2.3.1????? 能源消費(fèi)總量問題

由圖2-2可以直觀地看出，按目前的發(fā)展趨勢，2019年以后能源消費(fèi)總量的增長將會(huì)變快，這意味著能源需求將以更快的速度增加，能源消費(fèi)總量高的問題有繼續(xù)加重的態(tài)勢，這對能源供給和環(huán)境保護(hù)提出了更高的挑戰(zhàn)。

預(yù)測結(jié)果顯示，2020年能源消費(fèi)總量將達(dá)到53.3685億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，今年6月22日國家能源局制定的2020年全國能源消費(fèi)總量不超過50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)有較大的實(shí)現(xiàn)難度，存在3.3685億噸的差距，需要采取足夠的舉措，通過在全社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)約能源和提高效率，去高能耗部門的產(chǎn)能，研發(fā)和采取更先進(jìn)的技術(shù)提高能源使用效率，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)等方式，以實(shí)現(xiàn)對能源消費(fèi)總量膨脹的遏制。

除此之外，中國作為發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)體量大且仍保持中高速增長，對能源需求量的增大也有較多不可避免的客觀因素的原因。因此，除節(jié)流外還需開源，有必要加大對新能源研究開發(fā)的投入，扶持新能源戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以滿足未來不斷增長的能源消費(fèi)需求。

2.3.2能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)問題

由圖2-1可以看出，按目前的趨勢，煤炭能源的消費(fèi)比重會(huì)繼續(xù)穩(wěn)步下降，石油消費(fèi)比重基本保持穩(wěn)定，天然氣消費(fèi)比重不斷增長且略微有加快的態(tài)勢，一次電力及其他能源消費(fèi)比重增速加快，呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，有望在2023年超過石油消費(fèi)比重成為我國第二大能源消費(fèi)類別。各方面說來，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的情況較為樂觀，將不斷得到優(yōu)化，有明顯向好的態(tài)勢，2025年煤炭消費(fèi)比重有望降低到50%以下。但以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)仍無法避免，此外，根據(jù)圖2-2，各類能源消費(fèi)量仍將不斷上升，煤炭消費(fèi)量也呈上升態(tài)勢，油氣能源的增速加快也會(huì)帶來能源成本的提高。

預(yù)測結(jié)果顯示，2020年煤炭消費(fèi)比重將降低到57.5%，《2020年能源工作指導(dǎo)意見》中提出煤炭消費(fèi)比重下降到57.5%左右的預(yù)期目標(biāo)有很大可能實(shí)現(xiàn)。但需要指出，這是在能源消費(fèi)總量溢出目標(biāo)值的前提下。從消費(fèi)量上看，2020年預(yù)期目標(biāo)的煤炭消費(fèi)量是287500萬噸，低于預(yù)測結(jié)果中的306493萬噸，因此在實(shí)際操作中，還需要使煤炭消費(fèi)量進(jìn)一步降低從而低于預(yù)測值，才能達(dá)到目標(biāo)，這需要在煤炭的節(jié)能領(lǐng)域同樣要投入足夠的措施和努力，在正常情況的基礎(chǔ)上再減少18993萬噸。

在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，整體呈現(xiàn)不斷優(yōu)化的態(tài)勢，但要達(dá)到目標(biāo)，還需將這一進(jìn)程加快，通過增大油氣能源進(jìn)口、加大油氣勘探開發(fā)力度、支持非化石能源的發(fā)展、天然氣下鄉(xiāng)等措施，促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)多元化，提高高效能源、清潔能源、可再生能源、低成本能源在能源消費(fèi)中的比重。

3.??? 結(jié)論

將GM（1，1）模型應(yīng)用于能源消費(fèi)預(yù)測，具有很好的精度和適用性。通過間接預(yù)測的改進(jìn)，也進(jìn)一步提升了部分指標(biāo)的預(yù)測精度，而且簡單易行，適用于可將單指標(biāo)分解為多指標(biāo)，并能準(zhǔn)確掌握多指標(biāo)數(shù)據(jù)的情況。

根據(jù)能源消費(fèi)預(yù)測的結(jié)果，在不采取新的舉措的情況下，有較大的可能，能源消費(fèi)總量會(huì)繼續(xù)加速膨脹，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)會(huì)趨向優(yōu)化。對于《2020年能源工作指導(dǎo)意見》提出的能源消費(fèi)方面的兩個(gè)目標(biāo)，在消費(fèi)量上看與預(yù)測值都存在一定差距，需要加強(qiáng)節(jié)能措施的部署和落實(shí)，加大節(jié)能力度，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，對消費(fèi)行為進(jìn)行合理的引導(dǎo)。