2015年我國煤炭需求量預測實證研究

叢 威，張志鵬

(中國礦業大學(北京)管理學院，北京 100083)

改革開放以來，由體制轉型所帶來的生產者激勵以及消費者激勵有效地促進了中國經濟的長期增長，但同時也誘導、激勵和支持了粗放的經濟發展方式。這一粗放的發展方式集中體現在經濟增長對煤炭的過度依賴，而煤炭消費的過快增長引發的高額社會成本已成為社會廣泛關注的焦點。“十二五”時期是加快轉變發展方式的關鍵時期，《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》中明確提出“合理控制能源消費總量”、“綠色低碳發展”的規劃目標，降低煤炭消費比重已逐漸成為行業共識。本文將對“十二五”末，即2015年的煤炭消費量進行預測，并提出相關建議。

眾多學者運用模型直接從影響煤炭需求量的角度進行預測。胡雪棉等[1]人采用了基于Matlab的BP神經網絡模型預測煤炭需求量；孫涵等[2]從支持向量回歸機的角度預測中國煤炭長期需求；孫文生等[3]人也在此方面進行了深入研究。從預測結果看，眾多學者的預測量與實際值相差甚遠，主要是由于對經濟增長估計不合理、煤炭產業政策多變以及模型包含因素較少。本文尋找另外的研究路徑，將對煤炭需求量進行間接估計：首先預測國內能源需求總量，再預測能源消費結構，將兩者結合起來得到煤炭的預測需求量。在預測能源需求總量的過程中，本文借鑒了林伯強[4]、尤廣芬[5]、張翎等[6]人的研究，在能源結構預測方面，劉殿海等[7]人的研究工作提供了有益的參考。

1 我國煤炭消費現狀

煤炭是我國的主體能源，長期以來煤炭在一次能源消費中的比重一直維持在70%左右，而世界平均能源結構為煤炭占28.4%，石油占35.8%，天然氣占23.7%，可再生能源占12.1%。我國煤炭資源占化石能源資源總量遠大于石油和天然氣資源量，這一條件決定了我國以煤炭為主的一次能源生產和消費結構在未來相當長一段時間內難以改變，經濟增長對煤炭形成了過度依賴。中國目前正處于工業化、城鎮化的中期，經濟發展煤炭資源消費強度大，增長迅速，對煤炭的需求也呈現逐年快速增長態勢(表1)。從2006年起，每年以2億t的速度增長。2010年，我國煤炭消費量已占到全世界的30%。過快的煤炭生產、消費增長導致了一系列經濟和社會問題。

表1 1990～2010中國煤炭消費量年度數據

數據來源：歷年中國統計年鑒，2010年國民經濟和社會發展統計公報。

1.1 資源消耗強度大

我國雖然煤炭資源豐富，但人均占有量少。煤礦平均采深已超過400m，開采難度和成本很大，絕大多數是井工開采。且小煤礦多，回采率低，資源浪費嚴重。如果按照現在每年三、四十億t的速度開采下去，煤炭資源再豐富，用不了很長時間也會枯竭。

1.2 造成嚴重的安全隱患，礦難不斷

煤炭產量的過快增長，生產這根弦繃得過緊是礦難持續不斷的重要原因之一。我國約三分之一的產能來自小煤礦。如果煤炭需求過旺，就容易引發礦難。

1.3 對生態環境的破壞嚴重

煤炭過度開采，造成地表塌陷、地下水系破壞、空氣污染、煤矸石堆積自燃等問題。據測算，在山西采1t煤，要破壞5t地下水，全省八分之一的地方已成采空區。

1.4 面臨應對氣候變化方面的國際壓力

我國和美國能源消費總量差不多，但我國能源消費以煤為主，單位熱值煤炭排放的二氧化碳是石油的1.4倍，是天然氣的1.7倍。我國已成為世界第一排放大國。從未來趨勢看，西方發達國家能源消費在逐年下降，而我國還在不斷快速增長。如果這種煤炭消費增長較快的勢頭繼續下去，我國在國際氣候變化談判中，將會面臨越來越大的壓力。

1.5 導致鐵路運輸過于緊張

全國50%以上的鐵路運力用于煤炭運輸，運送距離長、環節多、成本高，時而搶運，時而壓港，跨區域調度和平衡困難重重。

2 煤炭消費影響因素及數據分析

影響能源消費量的因素很多，但從眾多研究文獻可以看出，可以歸納如下：國內生產總值、城鎮化水平、第二產業比重、能源價格以及能源利用效率等。

2.1 經濟增長

能源消費與經濟增長密切相關。能源作為一種投入要素，是經濟可持續發展的物質基礎因此，對能源消費進行中長期預測，首先需要考慮經濟發展，這里采用GDP表示經濟發展水平，為消除價格因素的影響，各年份GDP統一按照這算系數折算到1990年。

2.2 城鎮化水平

城市人均能源消費量是農村人口的3.5～4倍[8]。隨著城鎮化進程的加速，大規模基礎設施和住房建設推高了能源需求的整體水平，城鎮化水平(CHH)成為影響能源消費量的重要因素。

2.3 第二產業比重

第二產業能源消耗強度遠高于一、三產業。中國正處于工業化發展進程中，重工業部門的能源消費量占總消費量的比例始終處于較高水平，所以考慮產業比重(JG)的影響將對能源消費量預測具有重要意義。

2.4 能源價格

根據經濟學原理，價格是影響需求量的第一因素。就能源需求量而言，中國沒有統計各種能源價格指數。本文在計算中采用原材料、燃料、動力價格指數表示能源價格(P)的總體狀況，為消除價格因素的影響，將1990年價格水平設定為100作為基期。

2.5 能源利用效率

能源利用效率越高，能源消費量越少。為突出能效因素的影響，本文將萬元GDP的能源消費量作為能效(NX)指標加入到模型預測中。

本文中國能源消費總量(億噸標準煤)表示能源消費量(NY)，各變量均采用1990～2010年21年的數據(表2)，同時，為消除異方差現象的影響，各變量均取自然對數。

表2 我國能源消費及各序列數據表

3 中國能源消費量預測

本節對各變量之間的長期均衡關系進行研究，再運用Granger因果關系檢驗測度各變量之間的因果關系，建立協整模型預測能源消費量。協整方程可以表示為：

LNNY=1.0493LNGDP-0.1140LNCHH-0.05597LNP+0.9145LNNX-1.6944

(0.0085) (0.0155) (0.0052) (0.0052) (0.0535)

雖然城市化水平與能源消費量之間的相關關系與期速度情形進行設定，城市化水平、價格、能效，按照歷年平均增長率確定，代入協整方程得到望存在差異，但相關參數以及方程總體顯著，在能源消費量預測方面不構成影響。

2011～2015年GDP增長率采用7%、8%、9%三種增長2015年能源消費量如表3所示。

表3 2015年能源需求量預測

4 中國能源消費結構及煤炭消費量預測

中國政府在“十二五”規劃中明確提出非化石能源消費比重提高到11.4%。天然氣作為新型清潔能源，已提升到重點發展的日程上，預計到2015年消費比重將達到7%～8%之間。將上述兩點作為能源結構約束條件。此外，由于石油進口對外依存度達到55%，達到國際警戒標準，相對份額難以增加，所以假設非化石能源和天然氣增長的比重僅通過減少煤炭比例獲得。

根據以上約束條件，利用馬爾可夫模型預測2015年的能源結構(能源結構記為S)。本節采用的數據為2001～2010年煤炭、石油、天然氣、其他能源的消費比重(數據來源于中國統計年鑒及中國能源統計年鑒)，共計算出9個單步狀態轉移概率矩陣，采用幾何平均法得到一步狀態轉移概率矩陣P，矩陣P如表4所示。

以2010年能源結構為基期，根據公式S(2010+k)=S(2010)×Pk，計算得到，2015年的能源結構為：

[70.66，15.68，5.59，8.07]

(1)

結合能源規劃約束條件得到的能源結構為：

[65.42，15.68，7.50，11.40]

(2)

結合能源消費總量預測結構(表3)及能源結構預測結果(式(1)、式(2))，得到2015年煤炭消費量預測值，見表5。

表4 一步狀態轉移矩陣

表5 煤炭需求量預測

5 結論及政策建議

5.1 主要結論

本文經過預測得，在二氧化碳減排和非化石能源消費比重兩大約束性指標約束下，2015年我國煤炭需求量高、中、低三種情境下分別為36.65億t、38.37億t和40.17億t，遠低于無規劃約束情境下的39.43億t、41.29億t、43.21億t，表明能源規劃對能源結構的影響非常明顯，也十分必要。“十二五”期間，煤炭消費比重一改逐漸上升的趨勢，比重將降低達5.24%，全部通過天然氣及非化石能源予以彌補，能源消費結構得到有效優化。在不同的經濟增長情景下，煤炭消費節約量近3億t，為改善煤炭生產狀況，實現節能減排目標提供了有效保證。尤其在中等經濟增長速度下，預測能源規劃可使煤炭消費量控制在38.37億t，這與今年國家能源局公布的煤炭發展規劃39億t極為接近。

5.2 政策建議

1)經濟增長是能源消費增長的主要驅動因素，合理調節經濟增長速度，優化經濟發展結構，調控高耗能、高污染行業的發展，減少能源不合理消耗。

2)繼續實施“上大壓小”的煤炭產業發展政策，推進煤礦企業兼并重組，淘汰落后產能，規范煤炭行業發展秩序；加強風電行業管理，提高風電技術、質量要求；完善光伏發電補貼政策；提高對其他替代能源的支持力度。

3)充分發揮市場對能源價格的基礎調節作用。價格是調節能源資源流動的重要信號，完善的能源價格體系形成機制，加快資源價格改革步伐，將環境成本納入到資源價格形成中，盡快與世界能源價格接軌，充分反映能源資源的稀缺性。

[1] 胡雪棉，趙國浩.基于Matlab的BP神經網絡煤炭需求預測模型[J].中國管理科學，2008，16(10)：521-525.

[2] 孫涵，付曉靈，張先鋒.基于支持向量回歸機的中國煤炭長期需求預測[J].中國地質大學學報：社會科學版，2011，11(5)：15-18.

[3] 孫文生.基于灰色理論與BP神經網絡的煤炭需求預測[J].科技傳播，2011(15)：86-87.

[4] 林伯強.中國能源消費需求的協整誤差校正模型——以煤炭行業為例[J].經濟研究，2001(10)：38-44.

[5] 尤廣芬，王萍.有灰色模型預測我國能源的需求量[J].四川理工學院學報，2009，22(3)：121-124.

[6] 張翎.用統計分析方法預測能源需求量[J].數理統計與管理，2001，20(5)：27-30.

[7] 劉殿海，楊勇平，楊昆，等.基于馬爾科夫鏈的能源結構與污染物排放預測模型及其應用[J].中國電力，2006，39(3)：8-13.

[8] 鄧志茹，范德成.中國能源需求影響因素的研究[J].統計與信息論壇.2010，25(2).65-68.