綠色發(fā)展理念下中國能源消費與碳排放的預(yù)測分析

郝園園

摘 要：自1990年以來，世界各國開始重視全球氣候及能源在經(jīng)濟發(fā)展中的作用、追求低碳經(jīng)濟發(fā)展以及有效利用能源和減少環(huán)境污染的模式。改革開放加快了中國工業(yè)化生產(chǎn)和城市化發(fā)展進程，致使能源總消耗的需求量急劇增加，并且能源消耗產(chǎn)生的碳排放量不斷增加?！笆濉币?guī)劃提出了綠色發(fā)展理念，綠色經(jīng)濟是在經(jīng)濟高速發(fā)展過程中實現(xiàn)能源的低消耗、能源效率的高轉(zhuǎn)化以及與環(huán)境和諧共處的發(fā)展模式。所以在保持經(jīng)濟高速增長的同時，勵志于改變國民生產(chǎn)和生活方式，提高綠色低碳水平，有效控制碳排放總量，也是中國未來發(fā)展過程中一項具有約束力的目標(biāo)。低碳經(jīng)濟是必要性、可行性的，是實現(xiàn)經(jīng)濟長久健康發(fā)展的必要途徑，也是推動社會文明建設(shè)的必然選擇。為了預(yù)測中國經(jīng)濟發(fā)展中的能源消耗和碳排放，GM（1，1）預(yù)測模型主要用于預(yù)測能源消耗和碳排放的未來發(fā)展趨勢，對于改善能源消耗和碳排放具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：能源消費;碳排放;GM（1，1）預(yù)測模型;能源資源;煤炭資源

中圖分類號：F206 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-0298（2021）01（b）--03

能源資源是社會經(jīng)濟發(fā)展的動力中樞，是國民生活、生產(chǎn)與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)保障?；仡櫄v史，能源的發(fā)展離不開社會的進步與發(fā)展，反之經(jīng)濟發(fā)展是以能源資源為核心，能源也是以經(jīng)濟發(fā)展為基礎(chǔ)保障。自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟不斷加速發(fā)展，能源消費量也隨之增加。目前我國的一次能源結(jié)構(gòu)主要以煤炭為主，雖然近年來風(fēng)電、光伏、核能等可再生能源快速發(fā)展，對天然氣的利用也有所增加，但從能源消費情況和能源消費結(jié)構(gòu)上看，煤炭資源消費仍占據(jù)主導(dǎo)地位。在能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭消費總量占一次能源消費總量的比例一直居高不下，平均比重占70%;其他能源僅占能源總消費的30%。以2018年為例，2018年煤炭能源消費總量約27.38億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源總消費約59%，同比增長0.96%。隨著我國石油、天然氣、水電核產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對傳統(tǒng)資源的消費有所減緩。天然氣消費總量約3.62億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費總量的6.77%，同比增長15.15%。石油消費量8.77億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源總消費的3.9%，同比增長3.89%。風(fēng)電核能源消費約6.64億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占消費總量的14.3%，同比增長7.08%。由此可見，煤炭能源在我國能源消費結(jié)構(gòu)中占有絕對主導(dǎo)地位，這也是導(dǎo)致溫室氣體（二氧化碳）持續(xù)增加的一個主要原因。然而在其他能源中，尤其是風(fēng)、電、水和核能等綠色清潔能源的二氧化碳排放幾乎為零，但在我國的一次能源消費結(jié)構(gòu)中占比不到10%。由此看來，在未來研究工作中，優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，能源消費方式的多元化以及提高能源效率將成為我國減少二氧化碳排放與實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展道路的主導(dǎo)方向。此外，近年來我國風(fēng)、電、水和核能等綠色清潔能源的比重呈緩慢增長的趨勢。截至2018年，綠色清潔能源由1975年的4.6%增長到了14.3%。可見，我國已經(jīng)意識到能源結(jié)構(gòu)與消費方式的不合理問題，開始逐步優(yōu)化能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)，進一步實現(xiàn)低碳、綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，同時也為進一步實現(xiàn)環(huán)境與社會經(jīng)濟發(fā)展共存模式奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)能源消費多元化。黨的十九大以來，我國一直提倡能源產(chǎn)業(yè)低碳、綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，堅持能源節(jié)能減排、低碳綠色發(fā)展與環(huán)境共存和諧發(fā)展方針。同時努力實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低能耗與提高能源的使用效率，未來在能源綠色可持續(xù)發(fā)展的道路上將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其對于眾多學(xué)者而言這也成為更具有意義的研究性課題。本文通過建立灰色GM（1，1）預(yù)測模型基于1975—2018年國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，對我國能源消費和碳排放為指標(biāo)變量進行分析預(yù)測。

1 灰色GM（1，1）預(yù)測模型理論

灰色預(yù)測主要是通過系統(tǒng)模型對確定性信息和不確定性信息進行系統(tǒng)性預(yù)測，也就是數(shù)據(jù)變量在一定周期內(nèi)變動狀況與時間相關(guān)的灰色過程以及針對數(shù)據(jù)變動軌跡和趨勢的相似度進行分析預(yù)測。所以灰色預(yù)測GM（1，1）模型如下：

GM（1，1）預(yù)測模型的精度主要是通過模型的相對誤差P和均方差比值C進行檢驗。如果預(yù)測值與原數(shù)列精度越高，表明模型的擬合度就越好，如表1所示。

2 非線性GM（1，1）預(yù)測模型理論

在經(jīng)濟發(fā)展過程中，能源消費和碳排放之間是否存在線性與非線性的關(guān)系，對其影響因素較為復(fù)雜。非線性GM（1，1）模型預(yù)測是基于灰色系統(tǒng)預(yù)測的數(shù)據(jù)處理后再次預(yù)測，是對數(shù)據(jù)誤差修正的判斷，對數(shù)據(jù)的預(yù)測具備可控性。通過GM（1，1）模型不斷得出新的預(yù)測值、新的殘差序列值，計算出一個新的參數(shù)，建立新的動態(tài)關(guān)系。所以預(yù)測數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)變化基本一致，具有良好的精準(zhǔn)程度。非線性GM（1，1）模型是以經(jīng)典GM（1，1）模型為基礎(chǔ)，基于原始數(shù)據(jù)x（0）（k）與x（0）（k）的線性關(guān)系的假設(shè)。若x（0）（k）與x（1）（k）不滿足線性關(guān)系的條件，那么非線性GM（1，1）模型對數(shù)據(jù)擬合度的預(yù)測更佳。即建立非線性GM（1，1）模型如下：

3 回歸預(yù)測模型

回歸預(yù)測分析主要是通過最小二乘法利用歷史數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系建立回歸模型進行預(yù)測。該方法適用于變量單一、影響因素簡單化，并且預(yù)測精度高、使用方便、對數(shù)據(jù)可進行長期預(yù)測等特點。回歸分析預(yù)測法包括一元線性回歸預(yù)測法、多元線性回歸預(yù)測法和非線性回歸預(yù)測法等。在實際數(shù)據(jù)分析中，影響預(yù)測變量的因素存在多個，那么就要通過多元進行回歸分析。在多元回歸分析中大多數(shù)非線性回歸都可轉(zhuǎn)化為線性回歸來實現(xiàn)，其多元線性回歸分析的原理與一元線性回歸分析原理完全相同。

4 GM（1，1）模型預(yù)測檢驗

4.1 能源消費GM（1，1）預(yù)測模型

在GM（1， 1）預(yù)測模型中，如果能源消費這一變量在一定周期內(nèi)的變化趨勢與時間相關(guān)，所以能源消費GM（1， 1）模型如下：

根據(jù)式（13）計算可知，能源消費GM（1，1）模型的精準(zhǔn)度為P= 92.28% > 90%，所以GM（1，1）模型合格。由圖1可知，利用GM（1，1）模型與回歸預(yù)測模型的能源消費量預(yù)測值的走勢和真實值的走勢基本一致。GM（1，1）模型與回歸預(yù)測模型相比，GM（1，1）模型更加準(zhǔn)確存在誤差較小。雖然預(yù)測結(jié)果都存在一定的誤差，但對能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢具有一定的參考意義。2018年我國能源總消費464000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，隨著我國的經(jīng)濟不斷發(fā)展，未來我國能源總消費量將持續(xù)增長。如果中國的能源總消費和需求因素在未來四年內(nèi)不發(fā)生重大變化，到2022年中國的能源消費總量將有可能增長至587415萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，預(yù)計比2018年可能增長26.6%左右。

4.2 碳排放GM（1，1）預(yù)測模型

本節(jié)基于中國國家統(tǒng)計年鑒1975—2018年的碳排放數(shù)據(jù)，建立單一灰色GM（1，1）預(yù)測模型利用線性回歸與統(tǒng)計方法相結(jié)合對能源消費進行預(yù)測。則碳排放GM（1，1）模型的時間響應(yīng)序列如下：

根據(jù)式（13）計算可知，碳排放GM（1，1）模型的精準(zhǔn)度為P= 88.5% > 80%，所以GM（1，1）模型合格。所以由圖2可知，利用GM（1，1）模型與回歸預(yù)測模型的碳排放量預(yù)測值的走勢和真實值的走勢基本一致。結(jié)合GM（1，1）預(yù)測模型和回歸預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果可知，隨著經(jīng)濟不斷的發(fā)展，二氧化碳的排放量不斷增加，后期也存在上升的趨勢，對環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展帶來巨大的考驗。2018年我國碳排放總量超過101.45億噸，在未來隨著工業(yè)化經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國碳排放總量將有可能持續(xù)增長，如果中國的能源消費、人口等影響因素在未來四年內(nèi)不發(fā)生重大變化，到2022年中國的能源消費總量將有可能增長至121.33億噸左右，預(yù)計比2018年可能會增長19.5%左右。

通過灰色GM（1， 1）預(yù)測模型與回歸預(yù)測模型對歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測分析，兩種預(yù)測方法對我國能源消費量和碳排放的預(yù)測結(jié)果是有差距的，用回歸預(yù)測模型所得的預(yù)測值大于GM（1，1）預(yù)測模型，更接近實際值。GM（1，1）預(yù)測模型對能源消費和碳排放的影響程度較大的因素充分考慮在模型中，通過已知變量來預(yù)測未來的趨勢更具有解釋性和理解性。

5 結(jié)語

本文基于經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)對中國的能源消費總量以及碳排放總量進行了預(yù)測。對于中國能源消費總量和碳排放總量的預(yù)測，首先使用了灰色GM（1，1）模型，其次將對能源消費總量和碳排放總量具有重要影響因素考慮在內(nèi)建立了回歸預(yù)測模型，最后建立了中國能源消費的回歸模型，預(yù)測了基準(zhǔn)情景和低碳情景下中國2020—2022年的能源消費量以及碳排放量。因此，對于我國政府而言，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和宏觀調(diào)控中起著至關(guān)重要的作用。第一，應(yīng)加強政府對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的干預(yù)與指導(dǎo)，制定綠色低碳可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的政策體系，例如通過減稅、風(fēng)險補償和專項資金等優(yōu)惠政策鼓勵中小企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級;第二，以完善健全碳排放交易市場和溫室氣體（二氧化碳）排放標(biāo)準(zhǔn)體系為目標(biāo)，實行嚴(yán)格考核與問責(zé)制，促進綠色低碳技術(shù)推廣與投入;第三，要建立健全的處罰制度，對工業(yè)企業(yè)進行定期監(jiān)督檢查，規(guī)范節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)制度與執(zhí)行力度，大力發(fā)展綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，促進社會經(jīng)濟與環(huán)境的綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

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