基于GM(1,1)模型及其間接預測改進的能源消費預測分析

張家齊

摘要：《2020年能源工作指導意見》提出能源消費方面的兩個目標。為對這一目標的實現難度進行檢驗，以及對我國能源消費的兩大問題進行分析，本文選取中國2005-2018年能源消費數據作為樣本，采用GM（1，1）模型進行預測。預測結果顯示這一模型具有很高的精度和適用性，而對于個別精度較低的預測結果則通過間接指標預測的方法進行改進，提高了低精度預測結果的精度。預測結果表明，指導意見中的兩個目標值均與預測值有一定差距，有一定的實現難度，據此結合相關背景，在最后提出解決能源消費問題的一些建議。

關鍵詞：能源消費預測;GM（1，1）模型;灰色預測模型

1.??? 引言

1.1? 研究背景

根據《2019版BP世界能源統計年鑒》與《中國統計年鑒2019》（統計內容截止到2018年數據），中國的能源消費目前主要面臨如下兩個問題：

（1）以煤為主的能源結構需要優化

2018年中國煤炭消費占一次能源消費總量的比重為59.0%，遠高于世界的27.2%。而煤炭在三大傳統能源中利用效率最低且最容易造成環境污染，這一結構對于提高能源利用效率、降低環境污染、實施能源多樣化戰略都存在不利影響。

（2）能源需求繼續增加，可持續發展面臨挑戰。

隨著中國經濟持續快速發展，能源需求不斷增長。2018年，我國能源消費增速4.3%。

6月 22日，國家能源局印發《2020年能源工作指導意見》制定了2020年全國能源消費總量不超過50億噸標準煤。煤炭消費比重下降到57.5%左右的預期目標。

基于以上背景，本文運用GM（1，1）灰色預測模型對中國的能源消費進行預測，并結合以上問題和目標進行分析。

2.??? 正文

2.1? 能源消費總量和結構的預測與分析

2.2.1????? 能源消費總量預測

以《中國統計年鑒2019》2005-2018年能源消費數據作為樣本，采取GM（1，1）模型對能源消費總量進行預測。

根據其他學者對GM（1，1）模型的探討可知，當-a≤0.3時是GM（1，1）模型最佳適用范圍。而在此次預測中，-a≤0.3，模型預測精度達到95.48%，，可以應用GM（1，1）模型預測能源消費總量。

預測過程由于篇幅原因不進行贅述，預測結果在圖2-2中進行顯示。

2.2.2????? 能源消費結構預測

采用同樣的方法，對煤炭、石油、天然氣、一次電力及其他能源進行預測。消費量預測精度分別為94.980%、94.998%、84.793%、89.628%，占能源消費總量百分比預測精度分別為98.026%、97.543%、90.932%、93.948%，百分比預測結果的精度普遍高于消費量數值預測結果。因此可對“能源消費總量的百分比預測值×能源消費總量預測值”間接預測某類能源的消費量，與直接預測結果的精度相對比，擇優選用。

間接指標預測方法預測的精度分別為：94.964%、94.960%、86.430%、89.816%。94.964%<94.980%，煤炭采用直接預測;94.960%<94.998%，石油采用直接預測;86.430%>84.793%，天然氣采用間接指標預測;89.816%>89.628%，一次電力及其他能源采用間接指標預測。由此可得2019-2025年的各項目預測值如圖所示

2.3? 能源消費分析

2.3.1????? 能源消費總量問題

由圖2-2可以直觀地看出，按目前的發展趨勢，2019年以后能源消費總量的增長將會變快，這意味著能源需求將以更快的速度增加，能源消費總量高的問題有繼續加重的態勢，這對能源供給和環境保護提出了更高的挑戰。

預測結果顯示，2020年能源消費總量將達到53.3685億噸標準煤，今年6月22日國家能源局制定的2020年全國能源消費總量不超過50億噸標準煤的目標有較大的實現難度，存在3.3685億噸的差距，需要采取足夠的舉措，通過在全社會倡導節約能源和提高效率，去高能耗部門的產能，研發和采取更先進的技術提高能源使用效率，發展循環經濟等方式，以實現對能源消費總量膨脹的遏制。

除此之外，中國作為發展中國家，經濟體量大且仍保持中高速增長，對能源需求量的增大也有較多不可避免的客觀因素的原因。因此，除節流外還需開源，有必要加大對新能源研究開發的投入，扶持新能源戰略產業發展，以滿足未來不斷增長的能源消費需求。

2.3.2能源消費結構問題

由圖2-1可以看出，按目前的趨勢，煤炭能源的消費比重會繼續穩步下降，石油消費比重基本保持穩定，天然氣消費比重不斷增長且略微有加快的態勢，一次電力及其他能源消費比重增速加快，呈現蓬勃發展的態勢，有望在2023年超過石油消費比重成為我國第二大能源消費類別。各方面說來，能源消費結構的情況較為樂觀，將不斷得到優化，有明顯向好的態勢，2025年煤炭消費比重有望降低到50%以下。但以煤為主的能源消費結構在短期內仍無法避免，此外，根據圖2-2，各類能源消費量仍將不斷上升，煤炭消費量也呈上升態勢，油氣能源的增速加快也會帶來能源成本的提高。

預測結果顯示，2020年煤炭消費比重將降低到57.5%，《2020年能源工作指導意見》中提出煤炭消費比重下降到57.5%左右的預期目標有很大可能實現。但需要指出，這是在能源消費總量溢出目標值的前提下。從消費量上看，2020年預期目標的煤炭消費量是287500萬噸，低于預測結果中的306493萬噸，因此在實際操作中，還需要使煤炭消費量進一步降低從而低于預測值，才能達到目標，這需要在煤炭的節能領域同樣要投入足夠的措施和努力，在正常情況的基礎上再減少18993萬噸。

在能源消費結構方面，整體呈現不斷優化的態勢，但要達到目標，還需將這一進程加快，通過增大油氣能源進口、加大油氣勘探開發力度、支持非化石能源的發展、天然氣下鄉等措施，促進能源消費結構多元化，提高高效能源、清潔能源、可再生能源、低成本能源在能源消費中的比重。

3.??? 結論

將GM（1，1）模型應用于能源消費預測，具有很好的精度和適用性。通過間接預測的改進，也進一步提升了部分指標的預測精度，而且簡單易行，適用于可將單指標分解為多指標，并能準確掌握多指標數據的情況。

根據能源消費預測的結果，在不采取新的舉措的情況下，有較大的可能，能源消費總量會繼續加速膨脹，能源消費結構會趨向優化。對于《2020年能源工作指導意見》提出的能源消費方面的兩個目標，在消費量上看與預測值都存在一定差距，需要加強節能措施的部署和落實，加大節能力度，加快產業結構調整步伐，對消費行為進行合理的引導。