世界石油未來消耗量的預測與各因素對其影響的分析研究

劉欣怡++謝佳桃

摘 要：石油是一種對人類生存和發展至關重要的不可再生資源，它的使用消耗量關系著人類文明的命脈。本文主要運用系統動力學法和線性回歸法得到石油預測的探明儲量、石油消耗量以及石油產量與相關因素的變化情況，并綜合運用excel和matlab解決問題。

關鍵詞：石油消耗；多元線性回歸分析；系統動力學

1. 石油未來消耗量的預測

查找有關石油在全世界范圍內的預計儲量，探明儲量、年度消耗量和價格等數據，使用找到的數據并運用資源建模的方法對世界范圍石油的消耗問題進行建模分析。

1.1建立預測模型的原始數據分析

本文通過資源查找方法，找到世界上擁有石油的國家，并且根據查找的資料進行了數據的整理，由于信息具有一定的時效性，本文選取了從2005-2015年的數據，接著進行了權重的衡量，本文選取的34個石油國家所擁有的石油總和每年基本都超過了97%，根據統計學的觀點，可以忽略其他國家所擁有的石油量對本模型的影響。

1.2使用系統動力學法預測世界石油未來消耗情況

1.2.2預測模型的建立

由于地區較多，為了簡化分析，本文對亞太地區的石油總量以及全世界的石油總量分別進行了擬合。

1.2.3模型求解與分析

根據系統動力法，通過matlb對亞太地區的國家的石油總量的擬合，結果如下：

最終通過線性回歸法得出以下表格：

由下圖可知，在2005-2025年間，全世界石油剩余探明儲量總呈上升趨勢，但是不難看出，在2025年以后，開始下降，即，按照目前的消耗速度來看，如果不加以人為的限制，或者說沒有任何改進的措施，石油探明儲量會不斷下降，而且下降速度的越來越快，最終石油會被人類開采完。

2. 各因素對石油消耗量影響的分析

為了具體反映四個因素與石油消耗量的關系，選取了中國作為具體的數據來源。采用多元線性逐步回歸方法，對所選擇的四個影響因素：經濟，人口，環境和政治進行分析，將這四個因素分別單獨與石油的產量（消耗量）做一元線性回歸分析。最后再將四個線性回歸方程通過多元逐步線性回歸法，得到四個因素共同影響下的石油消耗量，得到其之間的影響關系。

2.1對各因素分別進行一元線性回歸分析

2.1.1經濟因素

石油消耗量與經濟因子的相關分析，本文通過用國民生產總值（GDP）增長來反映一國的經濟情況。用excel統計中國2005-2015年間歷年的全國平均國民生產總值增長率，并對該表格運用一元線性回歸法作出經濟因子與石油消耗量的相關性圖像，并求出相關系。

2.1.2人口因素

對于人口和石油消耗量之間的關系，同理，搜索了中國2005-2006每年的人口總數，并且使用和第一步相同的方法對石油消耗量和人口因子進行一元線性回歸得到相應的圖像和相關系數

2.1.3環境因素

當考慮環境對石油消耗量的影響時，為了便于數據處理，對環境因素做了簡化處理，通過查資料可知，環境質量指標主要包括水環境，聲環境和氣環境三個部分的指標，且容易分析可知，與石油相關性最高的為氣環境。而空氣質量檢測指標主要有PM2.5，SO2，NO2等，但是由于PM2.5的檢測年數不能追溯到2005年，其次，資料顯示石油中硫元素的含量在0.06%左右，而氮元素的含量在0.02%左右，同時為了數據更加容易處理，選取了SO2作為環境質量的反映指標。再通過查找中國2005-2006年歷年的SO2平均濃度，整理數據后再與石油消耗量進行一元線性回歸得到如下圖表和對應的相關系數。

2.1.4政治因素

最后考慮政治因素，由于政治因素過于模糊，本文暫且通過一國的進口量來反映政治。同理可得政治因子和石油消耗量的一元線性回歸關系，如下圖表以及對應的相關系數。

2.2對四個因素進行多元線性分析

利用matlab最后將四個回歸方程利用多元線性回歸分析法綜合在一起，并通過檢驗F和t檢驗進行檢驗。

首先，以x1～x4為全部自變量，采用最小二乘法擬合一個多元回歸模型，有 再利用matlab進行F檢驗和t檢驗，結果如下：回歸模型的復判定系數 模型的剩余標準差為288.3241。對模型進行F檢驗：F=40.2865。對各參數進行檢驗的結果見表1。4個自變量模型的t檢驗的結果：

從這個模型可以看出，F檢驗通過，復判定系數與調整復判定系數的差距較小，但在檢驗中有若干自變量對y的解釋作用不明顯，因此，可以考慮對自變量進行調整。

2.3四個因素的分析結果比較

2.4局限性分析

首先，在區域的選擇過程中，為了簡化同時也具體的反映石油消耗量與各個因子之間的關系，所得到的數據不適應與全世界；接著，在處理各個因素的過程中，對于經濟因素，選取GDP作為數據來源，并不全面，考慮環境因素的時候，選取的參考數據太片面，SO2只是環境監測指標中的一項，即數據不夠準確，不能全面更好地反映一個地區的環境情況。而對于政治因素，采取以進口量來衡量，只能從側面反映一國對外的政治情況，而忽略了國內的政治情況；對于這些局限性，還有待進一步完善。

參考文獻

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