基于組合模型的能源需求預(yù)測(cè)

寧艷艷　鄭春華　方小艷

摘 要：組合預(yù)測(cè)模型具有更高的預(yù)測(cè)精度，能源需求預(yù)測(cè)的影響因素比較多，因此通過組合預(yù)測(cè)模型對(duì)能源需求進(jìn)行預(yù)測(cè)具有較高的精度。本文以最小預(yù)測(cè)誤差平方和為目標(biāo)函數(shù)的線性組合預(yù)測(cè)模型，計(jì)算出時(shí)間序列、灰色理論以及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型的權(quán)重系數(shù)，以此預(yù)測(cè)我國(guó)能源需求總量。

關(guān)鍵詞：組合預(yù)測(cè)模型；灰色理論；時(shí)間序列；能源需求

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以及構(gòu)建生態(tài)環(huán)境背景下，加強(qiáng)能源需求預(yù)測(cè)是提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)決策準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。能源需求預(yù)測(cè)是根據(jù)能源供需的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行預(yù)測(cè)的，因此能源預(yù)測(cè)涉及的因素比較多，本文基于組合預(yù)測(cè)模型對(duì)我國(guó)能源需求進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，以此為經(jīng)濟(jì)決策提供依據(jù)。

一、我國(guó)能源需求影響因素分析

我國(guó)是能源大國(guó)，但是我國(guó)能源分布不均，長(zhǎng)期以來我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以能源消耗為主，尤其是煤炭占到能源消費(fèi)的大部分，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)峻以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，使得加強(qiáng)對(duì)能源需求預(yù)測(cè)尤為重要。我國(guó)能源需求影響因素指標(biāo)體系構(gòu)建的因素比較多，為準(zhǔn)確進(jìn)行分析本文選擇1975年到2011年的能源需求數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行分析，具體數(shù)據(jù)見《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》1975 - 2011年。

二、我國(guó)能源需求組合預(yù)測(cè)模型

（一）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能源預(yù)測(cè)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，本文選擇的神經(jīng)元模型中的激活函數(shù)為：

根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，納入相關(guān)的數(shù)據(jù)得到我國(guó)能源需求量的預(yù)測(cè)值為3.5%，根據(jù)運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)2020年我國(guó)能源需求為374780萬噸煤。

（二）GM（1，1）模型預(yù)測(cè)。在進(jìn)行灰色模型預(yù)測(cè)前，需要對(duì)1975年到2011年能源需求總量時(shí)間序列X=（x（1），..........，

x（k），...x（31））進(jìn)行級(jí)比判斷，其中k代表不同的時(shí)間區(qū)間，經(jīng)過計(jì)算時(shí)間序列的光滑比ρ（k）∈[0，0.347]，顯然0.347<0.5，能源需求原始序列具有準(zhǔn)指數(shù)規(guī)律。

采取1975年到2011年數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)序列：

X（0）（t）={x（0）（1975），x（0）（1986），......x（0）（2011）}=

{133831，138553，...266224}

（1） 一次累加數(shù)列為：x（1） （k） = {133831，272384， ×××1912884 }，k =10

（2） 建立矩陣B和yn

根據(jù)公式[a，b]T= （ btb）-1BTyn ，可解：a=-0.1854752； b=80558.487

其還原模型為：x（0）（k+1）=115474.6573e0.1854752k

根據(jù)計(jì)算2020年我國(guó)能源需求預(yù)測(cè)為375480億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

三、組合預(yù)測(cè)模型

組合預(yù)測(cè)模型就是結(jié)合不同類型的預(yù)測(cè)模型，通過不同的加權(quán)平均形式得到較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。組合預(yù)測(cè)模式能夠提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，提高預(yù)測(cè)的科學(xué)性，尤其是在預(yù)測(cè)影響因素較多的能源需求預(yù)測(cè)中，使用組合預(yù)測(cè)模型是比較理想的。組合預(yù)測(cè)模型主要包括線性最優(yōu)組合預(yù)測(cè)模型和非線性組合模型。本文選以最小預(yù)測(cè)誤差平方和為目標(biāo)函數(shù)的線性組合預(yù)測(cè)模型。提取1975-2011年數(shù)據(jù)求解以上模型得最優(yōu)組合預(yù)測(cè)模型為：

利用上述模型對(duì)1975～2011年的能源需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到以下結(jié)果，如表所示（選擇2002到2007年的數(shù)據(jù)）：

通過對(duì)上述圖標(biāo)的分析，經(jīng)過組合預(yù)測(cè)模型的計(jì)算我國(guó)能源需求預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差率評(píng)價(jià)為2.04%左右，由此可見使用組合預(yù)測(cè)模型相比任何單一的預(yù)測(cè)模型都具有較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)值，能夠提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為能源需求戰(zhàn)略制定完善的信息依據(jù)。

通過對(duì)組合預(yù)測(cè)模型的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合陜西省近些年的能源需求現(xiàn)狀，我們可以看到陜西省2011年能源需求為9679.7萬噸，將相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用到組合預(yù)測(cè)模型中我們可以得出：2016年—20201年我省的能源需求增長(zhǎng)率為7.07%，由此可見在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展節(jié)約型產(chǎn)業(yè)的背景下，如何實(shí)現(xiàn)陜西省的能源高消耗是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。具體對(duì)策如下：1.優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低高耗能；二是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展綠色可循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系；三是樹立節(jié)約意識(shí)，提高技術(shù)，降低能源使用量。當(dāng)然最最重要的還是要大力發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)，通過科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，改變傳統(tǒng)的以高能源消耗為主的產(chǎn)業(yè)模式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周揚(yáng)； 吳文祥； 胡瑩； 劉秀香，基于組合模型的能源需求預(yù)測(cè)[J]. 中國(guó)人口·資源與環(huán)境 2010（04）

[2] 張玉春； 郭寧； 任劍翔，基于組合模型的甘肅省能源需求預(yù)測(cè)研究[J]. 生產(chǎn)力研究 2012（11）