基于GM(1,1)模型及其间接预测改进的能源消费预测分析

1、    基于gm(1,1)模型及其间接预测改进的能源消费预测分析    张家齐摘要：2020年能源工作指导意见提出能源消费方面的两个目标。为对这一目标的实现难度进行检验，以及对我国能源消费的两大问题进行分析，本文选取中国2005-2018年能源消费数据作为样本，采用gm（1，1）模型进行预测。预测结果显示这一模型具有很高的精度和适用性，而对于个别精度较低的预测结果则通过间接指标预测的方法进行改进，提高了低精度预测结果的精度。预测结果表明，指导意见中的两个目标值均与预测值有一定差距，有一定的实现难度，据此结合相关背景，在最后提出解决能源消费问题的一些建议。

2、关键词：能源消费预测;gm（1，1）模型;灰色预测模型1.    引言1.1  研究背景根据2019版bp世界能源统计年鉴与中国统计年鉴2019（统计内容截止到2018年数据），中国的能源消费目前主要面临如下两个问题：（1）以煤为主的能源结构需要优化2018年中国煤炭消费占一次能源消费总量的比重为59.0%，远高于世界的27.2%。而煤炭在三大传统能源中利用效率最低且最容易造成环境污染，这一结构对于提高能源利用效率、降低环境污染、实施能源多样化战略都存在不利影响。（2）能源需求继续增加，可持续发展面临挑战。随着中国经济持续快速发展，能源需求不断增长。20

3、18年，我国能源消费增速4.3%。6月 22日，国家能源局印发2020年能源工作指导意见制定了2020年全国能源消费总量不超过50亿吨标准煤。煤炭消费比重下降到57.5%左右的预期目标。基于以上背景，本文运用gm（1，1）灰色预测模型对中国的能源消费进行预测，并结合以上问题和目标进行分析。2.    正文2.1  能源消费总量和结构的预测与分析2.2.1      能源消费总量预测以中国统计年鉴20192005-2018年能源消费数据作为样本，采取gm（1，1）模型对能源消费总量进行预测。根据其他学者对g

4、m（1，1）模型的探讨可知，当-a0.3时是gm（1，1）模型最佳适用范围。而在此次预测中，-a0.3，模型预测精度达到95.48%，可以应用gm（1，1）模型预测能源消费总量。预测过程由于篇幅原因不进行赘述，预测结果在图2-2中进行显示。2.2.2      能源消费结构预测采用同样的方法，对煤炭、石油、天然气、一次电力及其他能源进行预测。消费量预测精度分别为94.980%、94.998%、84.793%、89.628%，占能源消费总量百分比预测精度分别为98.026%、97.543%、90.932%、93.948%，百分比预测结果的精度普遍

5、高于消费量数值预测结果。因此可对“能源消费总量的百分比预测值×能源消费总量预测值”间接预测某类能源的消费量，与直接预测结果的精度相对比，择优选用。间接指标預测方法预测的精度分别为：94.964%、94.960%、86.430%、89.816%。94.964%<94.980%，煤炭采用直接预测;94.960%84.793%，天然气采用间接指标预测;89.816%>89.628%，一次电力及其他能源采用间接指标预测。由此可得2019-2025年的各项目预测值如图所示2.3  能源消费分析2.3.1      能源消费

6、总量问题由图2-2可以直观地看出，按目前的发展趋势，2019年以后能源消费总量的增长将会变快，这意味着能源需求将以更快的速度增加，能源消费总量高的问题有继续加重的态势，这对能源供给和环境保护提出了更高的挑战。预测结果显示，2020年能源消费总量将达到53.3685亿吨标准煤，今年6月22日国家能源局制定的2020年全国能源消费总量不超过50亿吨标准煤的目标有较大的实现难度，存在3.3685亿吨的差距，需要采取足够的举措，通过在全社会倡导节约能源和提高效率，去高能耗部门的产能，研发和采取更先进的技术提高能源使用效率，发展循环经济等方式，以实现对能源消费总量膨胀的遏制。除此之外，中国作为发展中国家

7、，经济体量大且仍保持中高速增长，对能源需求量的增大也有较多不可避免的客观因素的原因。因此，除节流外还需开源，有必要加大对新能源研究开发的投入，扶持新能源战略产业发展，以满足未来不断增长的能源消费需求。2.3.2能源消费结构问题由图2-1可以看出，按目前的趋势，煤炭能源的消费比重会继续稳步下降，石油消费比重基本保持稳定，天然气消费比重不断增长且略微有加快的态势，一次电力及其他能源消费比重增速加快，呈现蓬勃发展的态势，有望在2023年超过石油消费比重成为我国第二大能源消费类别。各方面说来，能源消费结构的情况较为乐观，将不断得到优化，有明显向好的态势，2025年煤炭消费比重有望降低到50%以下。但以

8、煤为主的能源消费结构在短期内仍无法避免，此外，根据图2-2，各类能源消费量仍将不断上升，煤炭消费量也呈上升态势，油气能源的增速加快也会带来能源成本的提高。预测结果显示，2020年煤炭消费比重将降低到57.5%，2020年能源工作指导意见中提出煤炭消费比重下降到57.5%左右的预期目标有很大可能实现。但需要指出，这是在能源消费总量溢出目标值的前提下。从消费量上看，2020年预期目标的煤炭消费量是287500万吨，低于预测结果中的306493万吨，因此在实际操作中，还需要使煤炭消费量进一步降低从而低于预测值，才能达到目标，这需要在煤炭的节能领域同样要投入足够的措施和努力，在正常情况的基础上再减少18993万吨。在能源消费结构方面，整体呈现不断优化的态势，但要达到目标，还需将这一进程加快，通过增大油气能源进口、加大油气勘探开发力度、支持非化石能源的发展、天然气下乡等措施，促进能源消费结构多元化，提高高效能源、清洁能源、可再生能源、低成本能源在能源消费中的比重。3.    结论将gm（1，1）模型应用于能源消费预测，具有很好的精度和适用性。通过间接预测的改进，也进一步提升了部分指标的预测精度，而且简单易行，适用于可将单指标分解为多指标，并能准确掌握多指标数据的情况。根据能源消费预测的结果，在不采取新的举措的情况下