李兆進(jìn)　張金鎖　閆曉霞(.西安科技大學(xué)能源與經(jīng)濟(jì)管理研究中心,陜西省西安市,70054; .延安大學(xué)管理學(xué)院,陜西省延安市,76000)

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新常態(tài)下陜西省煤炭消費(fèi)量預(yù)測(cè)及政策建議?

李兆進(jìn)1張金鎖2閆曉霞1
(1.西安科技大學(xué)能源與經(jīng)濟(jì)管理研究中心,陜西省西安市,710054; 2.延安大學(xué)管理學(xué)院,陜西省延安市,716000)

摘 要為預(yù)測(cè)陜西省未來(lái)煤炭消費(fèi)量,篩選影響陜西省煤炭消費(fèi)量的因素,使用1995－2012年間各因素及能源消費(fèi)量數(shù)據(jù),采用遺傳算法和模擬退火法混合(GA－SA)方法優(yōu)化二次能源評(píng)估模型,設(shè)置基準(zhǔn)和新常態(tài)兩種情景,得出不同情景下陜西省煤炭資源的消費(fèi)量并提出政策建議。結(jié)果顯示,在新常態(tài)情景下,到2020年,陜西省煤炭消費(fèi)量為11318.40萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤;到2030年,陜西省煤炭消費(fèi)量為11984.91萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤;到2050年陜西省煤炭消費(fèi)量為14249.45萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。

關(guān)鍵詞新常態(tài) GA－SA模型 能源評(píng)估 模型消費(fèi)結(jié)構(gòu)

近年來(lái),隨著陜西省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,陜西省的煤炭消費(fèi)量也快速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年陜西省煤炭消費(fèi)總量為8372.38萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,而2003年陜西省煤炭消費(fèi)總量為2785.05萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,在煤炭的黃金10年間,陜西省煤炭消費(fèi)總量翻了近兩番。在陜西省總能源消費(fèi)中,化石能源消費(fèi)量占總量的絕大部分,而在化石能源消費(fèi)中,僅煤炭消費(fèi)量就占能源消費(fèi)總量的75.47%。為了適應(yīng)新常態(tài)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境,陜西省提出了“適應(yīng)新常態(tài)、奮力新作為、加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和能源強(qiáng)省建設(shè)”的能源發(fā)展方向,其中減少煤炭消費(fèi)是重點(diǎn)。

學(xué)術(shù)界有很多學(xué)者對(duì)能源的消費(fèi)量進(jìn)行了預(yù)測(cè),Cai等人用人口、GDP等因素預(yù)測(cè)了天然氣的消費(fèi)量。Bai等人提出了一個(gè)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和灰色GM (1,1)模型相結(jié)合的模型預(yù)測(cè)了能源消費(fèi)量。沈鐳、劉立濤等對(duì)中國(guó)未來(lái)能源消費(fèi)趨勢(shì)進(jìn)行了定量預(yù)測(cè)分析。付立東等運(yùn)用GA－SA方法對(duì)中國(guó)能源需求進(jìn)行了預(yù)測(cè),結(jié)果表明該方法具有高度的精確性。邢紅等將趨勢(shì)外推模型和ARMA模型相結(jié)合,對(duì)江蘇2014－2023年的能源消費(fèi)量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。李瑞峰采用部門耗煤法對(duì)我國(guó)煤炭需求峰值及屆時(shí)煤炭供應(yīng)情況進(jìn)行了預(yù)測(cè)。林伯強(qiáng)、蔣竺均等以GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平、能源效率和能源價(jià)格為影響能源消費(fèi)的主要因素,通過(guò)設(shè)置情景預(yù)測(cè)了我國(guó)能源消費(fèi)量。此外,還有范德成、周丹丹、郭菊娥、侯丹丹等人也對(duì)能源消費(fèi)量的預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究。

盡管研究能源消費(fèi)量預(yù)測(cè)的學(xué)者很多,然而多數(shù)學(xué)者通過(guò)時(shí)間序列來(lái)預(yù)測(cè)消費(fèi)量,也有通過(guò)分析影響需求的因素來(lái)預(yù)測(cè)的,但是模型中多數(shù)都未考慮到變化的不確定性;再者,預(yù)測(cè)資源富集區(qū),例如晉陜蒙疆的能源消費(fèi)量的文獻(xiàn)很少。本文以陜西省的煤炭消費(fèi)量為研究對(duì)象,采用GA－SA優(yōu)化方法來(lái)研究和預(yù)測(cè)未來(lái)陜西省煤炭消費(fèi)量的變化趨勢(shì)并提出政策建議。

1　煤炭消費(fèi)影響因素的選取及關(guān)鍵因素篩選

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)影響能源消費(fèi)的因素進(jìn)行了研究。林伯強(qiáng)、蔣竺均等認(rèn)為影響能源消費(fèi)的主要因素為GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平、能源效率和能源價(jià)格。范德成、王紹華、張偉認(rèn)為一次能源消費(fèi)的主要影響因素為能耗、碳排放、GDP、人口等。周丹丹、李蜀慶認(rèn)為影響能源消費(fèi)的主要因素順次為:社會(huì)投資額、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化、六大高耗能行業(yè)和居民生活消費(fèi)。郭菊娥等認(rèn)為能源消費(fèi)的主要影響因素為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、全國(guó)總?cè)丝诤湍茉聪慕Y(jié)構(gòu)。本文在當(dāng)前已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合陜西省煤炭消費(fèi)的特點(diǎn),以及陜西省能源局能源研究所調(diào)研結(jié)果,對(duì)影響陜西省煤炭消費(fèi)的因素進(jìn)行了梳理。

(1)GDP:陜西省屬于資源富集區(qū),一方面, 在GDP的貢獻(xiàn)中,煤炭的生產(chǎn)和消費(fèi)占了很大的比重;另一方面,GDP的變化會(huì)影響生產(chǎn)和生活中的煤炭消費(fèi)。

(2)人口總量:人口數(shù)量的多少直接影響陜西省煤炭的總消費(fèi)量。

(3)固定資產(chǎn)投資:陜西省固定資產(chǎn)投資主要用于采礦業(yè)、制造業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑業(yè)等高耗能行業(yè),固定資產(chǎn)投資是影響煤炭消費(fèi)的主要因素。

(4)能源效率:能源效率的高低影響煤炭消費(fèi)量的多少。

(5)工業(yè)占比:陜西省的發(fā)展目前乃至今后一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)主要依賴于工業(yè),而工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是能源化工行業(yè),能源化工行業(yè)的發(fā)展需要投入大量能源資源,因而工業(yè)占比也影響著煤炭消費(fèi)量。

(6)煤炭?jī)r(jià)格:煤炭?jī)r(jià)格是反映煤炭市場(chǎng)變化的風(fēng)向標(biāo),煤炭?jī)r(jià)格是影響煤炭消費(fèi)的個(gè)性因素。

為了避免所選取的指標(biāo)之間因存在多重共線性而使模型估計(jì)失真,通過(guò)逐步回歸方法對(duì)影響煤炭消費(fèi)量的因素所對(duì)應(yīng)指標(biāo)間的多重共線性進(jìn)行了剔除。剔除部分變量后,該模型R2＝0.980592,2＝0.976433可決系數(shù)很高,F檢驗(yàn)值為235.778,相應(yīng)的P值為0.000000說(shuō)明回歸方程明顯顯著,即各自變量聯(lián)合起來(lái)確實(shí)對(duì)因變量煤炭消費(fèi)量有顯著影響;給定顯著性水平α＝0.05,解釋變量能源效率、固定資產(chǎn)投資、第二產(chǎn)業(yè)占比系數(shù)的t統(tǒng)計(jì)量都通過(guò)顯著性檢驗(yàn),表明模型已排除多重共線性影響。通過(guò)逐步回歸,最后選取能源效率,固定資產(chǎn)投資以及第二產(chǎn)業(yè)占比為影響煤炭消費(fèi)量的關(guān)鍵因素。

2　模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)來(lái)源

構(gòu)建能源需求二次函數(shù)來(lái)確定需求函數(shù)中各項(xiàng)的系數(shù):

式中:Y——相應(yīng)的能源消費(fèi)量取對(duì)數(shù)值;

N——關(guān)鍵因素?cái)?shù)目;

Xi和Xj——分別表示第i個(gè)和第j個(gè)影響因素;

w0、wi、wij、wii——分別表示函數(shù)中各項(xiàng)的系數(shù)。

為確定系數(shù)w,使用GA－SA優(yōu)化方法用式(2)進(jìn)行優(yōu)化:

式中:T——訓(xùn)練樣本的數(shù)目;

s——當(dāng)函數(shù)f(x)達(dá)到某一最小值或滿足算法中之條件時(shí)所獲得的最優(yōu)二次方程模型的系數(shù)值。

平均絕對(duì)百分比誤差為:

研究中的數(shù)據(jù)通過(guò)1995－2014年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、1995－2013年《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》及wind資訊終端系統(tǒng)來(lái)獲得,也有部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)陜西省發(fā)改委網(wǎng)站和實(shí)際調(diào)研來(lái)獲得,還有部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)推算而得。陜西省GDP、總?cè)丝?、固定資產(chǎn)投資、能源效率、工業(yè)占比、以及煤炭的消費(fèi)量都可直接獲得。對(duì)于煤炭?jī)r(jià)格,由于在核算過(guò)程中存在多類價(jià)格,故而選取出廠價(jià)作為指標(biāo)。煤炭出廠價(jià)主要通過(guò)價(jià)格指數(shù)和某一年某種煤炭的實(shí)際價(jià)格來(lái)計(jì)算。1995－2012年的價(jià)格指數(shù)采用2012年煤炭工業(yè)PPI數(shù)據(jù),對(duì)于某一年的價(jià)格,以山西省煤炭工業(yè)廳公布2006年國(guó)有重點(diǎn)煤炭企業(yè)商品煤的綜合平均售價(jià)(出廠價(jià))的數(shù)據(jù)為依據(jù),即可推算出1995－2012年煤炭平均售價(jià)(出廠價(jià))。

3　情景設(shè)置及結(jié)果分析

3.1情景設(shè)置

為了預(yù)測(cè)未來(lái)的陜西省煤炭消費(fèi)量,設(shè)置了基準(zhǔn)情景A和新常態(tài)情景B。

3.1.1基準(zhǔn)情景A

根據(jù)陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及調(diào)研情況為依據(jù)來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)情景。

(1)能源效率:2014年,全省萬(wàn)元GDP能耗為0.759t標(biāo)準(zhǔn)煤,同比下降3.58%,故此,設(shè)定能源效率的增速為－4%。

(2)固定資產(chǎn)投資:2014年陜西省的固定投資為17192.14億元,同比增長(zhǎng)15.5%。故此,設(shè)定固定投資的增長(zhǎng)率為10%。

(3)工業(yè)占比:2014年陜西省的工業(yè)占比為54.8%,相對(duì)于2013年的增長(zhǎng)率為－1.3%,目前陜西省工業(yè)化進(jìn)程還未完成,工業(yè)占比不會(huì)下降太快,故設(shè)定工業(yè)占比的增長(zhǎng)率為－1.5%。

3.1.2新常態(tài)情景B

參照“十二五”規(guī)劃,根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020)》、《中國(guó)可再生能源發(fā)展路線圖2050》、《中國(guó)2050能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑》等文件和報(bào)告,結(jié)合全國(guó)新常態(tài)經(jīng)濟(jì)態(tài)勢(shì)和陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,以及實(shí)際調(diào)研情況來(lái)設(shè)置B情景。

(1)能源效率:我國(guó)也在2009年聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出,到2020年,我國(guó)的能源消耗強(qiáng)度要下降40%～50%。基于此,結(jié)合陜西省的實(shí)際情況,假設(shè)2015－2020年能源效率的增長(zhǎng)率為－5%,2021 －2030年為－4%,2031－2050年為－2%。

(2)固定資產(chǎn)投資:新常態(tài)下要求我國(guó)GDP增長(zhǎng)動(dòng)力從投資帶動(dòng)向消費(fèi)帶動(dòng)轉(zhuǎn)變。因此,陜西固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)率下降,假設(shè)2015－2020年增長(zhǎng)率為8%,2021－2030年為5%,2031－2050年為3%。

(3)工業(yè)占比:陜西省預(yù)計(jì)“十三五”期間會(huì)保證工業(yè)化進(jìn)程的完成,另外,也要實(shí)施工業(yè)部門的轉(zhuǎn)型升級(jí)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化。假設(shè)2015－2020年工業(yè)占比的增長(zhǎng)率為－1.5%,2021－2030年為－1%,2031－2050年－1%。

3.2預(yù)測(cè)及結(jié)果分析

GA－SA算法中參數(shù)值得設(shè)置為:遺傳迭代次數(shù)為5000,退火起始溫度為500,運(yùn)行得Minfs( )為2.03×10－3,確定出式(1)中的系數(shù)w0、wi、wij、wii,并將(1)中系數(shù)值和情景設(shè)置中各要素的增長(zhǎng)率代入式(2)可得A和B情景下的陜西省煤炭消費(fèi)量的預(yù)測(cè)值見(jiàn)表1。煤炭消費(fèi)量的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值比較的相對(duì)百分誤差為: MAPE＝0.002%。

表1　陜西省煤炭消費(fèi)量預(yù)測(cè)結(jié)果

從表1的預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看,未來(lái)陜西省對(duì)煤炭的需求量仍然持續(xù)增加。2020年,A情景下,煤炭消費(fèi)量約為1.4億t標(biāo)準(zhǔn)煤,年均增長(zhǎng)率為4%;新常態(tài)情景下,煤炭消費(fèi)量達(dá)到1.1億t標(biāo)準(zhǔn)煤,年增長(zhǎng)率不到2%。2030年,A情景下,預(yù)測(cè)煤炭消費(fèi)量為2.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤,以年均5%的速度增長(zhǎng);新常態(tài)下,煤炭消費(fèi)量為1.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤,以年均不到1%的速度增長(zhǎng)。2050年,A情景下預(yù)測(cè)煤炭消費(fèi)量為7.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤,以年均7%的速度增長(zhǎng)。新常態(tài)下預(yù)測(cè)煤炭消費(fèi)量為1.4億t標(biāo)準(zhǔn)煤,年均增長(zhǎng)率不到1%?？梢缘贸?如果陜西省繼續(xù)以2014年各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的增長(zhǎng)速度發(fā)展的話,煤炭消費(fèi)的增長(zhǎng)率在5%～7%之間,A情景下煤炭消費(fèi)量增長(zhǎng)速度很快;如果在新常態(tài)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下,陜西省煤炭消費(fèi)量的增速將會(huì)以不到1%的增長(zhǎng)速度緩慢平穩(wěn)增長(zhǎng)。

4　結(jié)論

(1)通過(guò)GA－SA方法對(duì)二次能源方程的優(yōu)化,計(jì)算出影響煤炭消費(fèi)總量的主要因素對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。得到煤炭消費(fèi)總量的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的平均絕對(duì)誤差為0.002%,從而驗(yàn)證了GA－SA方法的精確度。

(2)新常態(tài)下,控制陜西省煤炭消費(fèi)量的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的,這就需要提高能源效率,合理地規(guī)劃固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)速度,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),才能合理控制煤炭消費(fèi)。

5　政策建議

(1)不斷降低能源強(qiáng)度。在全國(guó)范圍來(lái)看,陜西省的能源利用效率處在較低水平,因此能源效率的提升有較大的空間,可以通過(guò)降低能源強(qiáng)度來(lái)降低煤炭的消費(fèi)。

(2)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。第一,嚴(yán)格控制高耗能行業(yè)的新增產(chǎn)能。增強(qiáng)對(duì)鋼鐵、水泥、有色金屬冶煉等傳統(tǒng)高耗能行業(yè)的低碳化技術(shù)改造,不斷增加其產(chǎn)出投入比。第二,對(duì)煤炭資源轉(zhuǎn)化利用的方向進(jìn)行深入剖析,煤炭資源轉(zhuǎn)化利用朝三個(gè)方向發(fā)展,即縱向精深加工轉(zhuǎn)化、橫向綜合利用轉(zhuǎn)化及耦合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。第三,政府采用政策引導(dǎo)、投資扶持、技術(shù)支持等方式促進(jìn)新能源行業(yè)的發(fā)展,大力發(fā)展太陽(yáng)能和建筑一體化發(fā)展,提高風(fēng)能發(fā)電效率,增加水電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),增加對(duì)生物智能技術(shù)研發(fā)的投入。積極發(fā)展新能源,不斷提高新能源在陜西能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例。

(3)合理規(guī)劃固定資產(chǎn)投資方向。一方面,繼續(xù)加大對(duì)“氣化陜西工程”的投資,不斷提高天然氣這種情節(jié)能源的消費(fèi)比例;另一方面,加大對(duì)陜西省的風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等無(wú)碳或低碳新能源投資開(kāi)發(fā)。

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(責(zé)任編輯張大鵬)

Shaanxiprovince＇scoalconsumptionforecastandpolicysuggestionsunder thenewnormal

LiZhaojin1,ZhangJinsuo1,2,YanXiaoxia1
(1.ResearchCenterforEnergyEconomyandManagement,Xi＇anUniversity ofScienceandTechnology,Xi＇an,Shaanxi710054,China; 2.SchoolofManagement,Yan＇anUniversity,Yan＇an,Shaanxi716000,China)

AbstractToforecastthecoalconsumptioninShaanxiprovinceinthefuture,thepaperuse factsandenergyconsumptiondatafromyear1995to2012toscreeningofinfluencefactorsofcoal consumptioninShaanxiprovinceanduseGA-SA method(GeneticAlgorithm-SimulatedAnnealing)tooptimizationsecondaryenergyevaluationmodel,itsetsupbaselineandthenewnormal scenes,obtainedthecoalconsumptionofShaanxiprovinceandputforwardpolicysuggestions. Theresultsaysthat,underthenewnormalscene,by2020,thecoalconsumptionofShaanxi provinceis11318.40tonsofstandardcoal,by2030,thecoalconsumptionofShaanxiprovinceis 11984.91tonsofstandardcoal,by2050,thecoalconsumptionofShaanxiprovinceis14249.45 tonsofstandardcoal.

Keywordsnewnormal,GA-SA model,energyevaluationmodel,consumptionstructure

中圖分類號(hào)TD－9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

基金項(xiàng)目:?國(guó)家自然科學(xué)基金(71273206, 71273207,71303184),陜西省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015KRM085),西安科技大學(xué)哲學(xué)社會(huì)科學(xué)繁榮發(fā)展計(jì)劃(2014SY03)

作者簡(jiǎn)介:李兆進(jìn)(1991－),男,河南省臺(tái)前縣人,學(xué)術(shù)性研究生在讀,從事能源經(jīng)濟(jì)與管理研究。