常軍乾，徐 凱，任 翔，安海崗

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （北京），北京100083；2.西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng)621000）

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)能源消費(fèi)速度開(kāi)始加快，并逐步超過(guò)了同期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度，能源高消耗期來(lái)臨。三大主要能源煤炭、石油、天然氣消耗量巨大，在最近的一些年，曾經(jīng)一度出現(xiàn)煤荒、油荒、氣荒等局面。全國(guó)耗能總量，從2000年的138552.58萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，增加到2007年的265582.99萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，翻了近一番。從全國(guó)分行業(yè)來(lái)看，不同的行業(yè)呈現(xiàn)出不同耗能特點(diǎn)，但是耗能量都在快速增加。對(duì)我國(guó)各行業(yè)的含能情況做出分析，可以更好地掌握不同能源的消耗情況，得到能源消耗的主要影響因素及其影響程度。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主要能源的科學(xué)規(guī)劃，避免不合理能耗，提高能源使用效率，達(dá)到節(jié)能的目的，以保障能源的長(zhǎng)期安全。

灰色系統(tǒng)理論由華中科技大學(xué)鄧聚龍教授創(chuàng)立，重點(diǎn)解決貧信息情況下的不確定性系統(tǒng)問(wèn)題，當(dāng)尋求不到系統(tǒng)的明確隸屬特性時(shí)，灰色理論具有很大的優(yōu)勢(shì)。它通過(guò)對(duì)部分已知信息的處理，來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行行為和演化規(guī)律?；疑P(guān)聯(lián)分析方法，在樣本量多少和有無(wú)典型的分布規(guī)律條件下，都可應(yīng)用，計(jì)算簡(jiǎn)單，一般不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不相符的情況。因此，灰色關(guān)聯(lián)理論為研究解決能源消費(fèi)系統(tǒng)分析，提供了有效的工具。

1 我國(guó)能源消費(fèi)分行業(yè)因素說(shuō)明

按照各種統(tǒng)計(jì)年鑒對(duì)行業(yè)的分類(lèi)方法，加上人們?nèi)粘Ｉ畹哪茉聪M(fèi)，本文將能源消費(fèi)的行業(yè)分為7類(lèi)，分別為：①農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)；②工業(yè)；③建筑業(yè)；④交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)；⑤批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)；⑥其他行業(yè)；⑦生活消費(fèi)。

2 灰色關(guān)聯(lián)分析

2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析原理

灰色關(guān)聯(lián)分析是研究系統(tǒng)中各因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)和現(xiàn)象進(jìn)行分析時(shí)，首先要選準(zhǔn)反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列，間接地表征系統(tǒng)行為。通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)因素變量的數(shù)據(jù)序列和系統(tǒng)特征變量數(shù)據(jù)序列的灰色關(guān)聯(lián)度，做出各個(gè)序列的圖形，然后進(jìn)行分析并得出結(jié)果。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)分析模型及步驟

（1）確定因變量序列和自變量序列

因變量序列記為 x0，記 為：x0= ｛x0（1），x0（2），…，x0（n）｝。

自變量序列xi記為：xi= ｛xi（1），xi（2），…，xi（n）｝，i為因素的數(shù)量。

（2）原始數(shù)據(jù)變換

原始數(shù)據(jù)變換方法很多，主要有初值化處理和均值化處理。本文采用初值化處理方法。初值化處理，就是用每一個(gè)數(shù)列的首位數(shù)去除其它數(shù)，得到新的數(shù)列，記為：

得到的新數(shù)列就是不同時(shí)刻的值相對(duì)于第1個(gè)時(shí)刻值的百分比 （%）。

（3）求兩極最大差M和最小差m

（4）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

式中，θ—為分辨系數(shù)，通常取θ=0.5。

（5）計(jì)算關(guān)聯(lián)度

（6）關(guān)聯(lián)度排序、優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)φi進(jìn)行排序，得到影響因素的重要程度，并進(jìn)行優(yōu)勢(shì)分析。

2.3 實(shí)證分析

根據(jù)21世紀(jì)以來(lái)2000～2007年8年的能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分別為綜合能源消費(fèi)量 （將煤電氣油等各種能源統(tǒng)一折算為萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤后的能源量）以及主要的能源煤炭、石油、天然氣消費(fèi)量，見(jiàn)表1～4（數(shù)據(jù)來(lái)自 《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》），以消費(fèi)量作為確定因變量序列，以各行業(yè)消費(fèi)的能源量作為自變量序列。

表1 綜合能源消費(fèi)量 （萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤）

表2 煤炭消費(fèi)量（萬(wàn)t）

表3 原油消費(fèi)量（萬(wàn)t）

表4 天然氣消費(fèi)量 （億m3）

2.3.1 綜合能源消費(fèi)關(guān)聯(lián)分析

首先，根據(jù)上述第 （2）步，進(jìn)行無(wú)量綱化處理，原始數(shù)據(jù)變換后用矩陣表示為：

其次，根據(jù)上述第 （3）、 （4）步，進(jìn)行綜合能源消費(fèi)總量X0同各行業(yè)能源消費(fèi)量Xi的灰色關(guān)聯(lián)計(jì)算。以綜合能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)X0= （1，1.03，1.1，1.26，1.47，1.62，1.78，1.92）作為參考序列，經(jīng)式 （2）計(jì)算，差序列見(jiàn)表5。

表5 差序列

由表5可知，M=0.56，m=0，θ=0.5，根據(jù)第 （4）步，計(jì)算X0與Xi的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi（k），見(jiàn)表6。

表6 關(guān)聯(lián)系數(shù)

根據(jù)上文第 （5）步，計(jì)算X0與Xi的關(guān)聯(lián)度，如下：

可見(jiàn)，工業(yè)對(duì)能源消費(fèi)的影響程度最大，其次為交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)，第三為建筑業(yè)。其他為：批發(fā)、零售業(yè)住宿、餐飲業(yè)，生活消費(fèi)，其他行業(yè)，農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)的影響最小。2.3.2 煤炭、石油、天然氣消費(fèi)關(guān)聯(lián)分析

用同樣的方法，以煤炭、石油、天然氣數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為參考序列，計(jì)算X0與Xi的關(guān)聯(lián)度。

煤炭消費(fèi)關(guān)聯(lián)度為：

排序大小依次為：工業(yè)，農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)，其他行業(yè)，建筑業(yè)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，生活消費(fèi)，交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)。

石油消費(fèi)關(guān)聯(lián)度為：

天然氣消費(fèi)關(guān)聯(lián)度為：

排序大小依次為：工業(yè)，交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)，建筑業(yè)，生活消費(fèi)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，其他行業(yè)。

2.3.3 煤炭、石油、天然氣消費(fèi)優(yōu)勢(shì)分析

將煤炭消費(fèi)、石油消費(fèi)、天然氣消費(fèi) （分別用字母M、Y、Q代表）與Xi的關(guān)聯(lián)度寫(xiě)成矩陣的形式為：

其中，每行數(shù)字表示M、Y、Q與因素Xi的關(guān)聯(lián)度，將每個(gè)因素Xi與M、Y、Q的關(guān)聯(lián)度求平均值，即可得到各影響因素的敏感度系數(shù)。

其中M2最大，即工業(yè)對(duì)煤油氣消費(fèi)的影響最大，其次是建筑業(yè)，生活消費(fèi)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)，交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)，其他行業(yè)影響最小。

3 結(jié)果分析

本文通過(guò)對(duì)各個(gè)行業(yè)消費(fèi)能源的情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，明確了進(jìn)入21世紀(jì)后我國(guó)能源消費(fèi)的一些特點(diǎn)，得到如下結(jié)論：

（1）能源消費(fèi)增速加快。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，對(duì)能源的消耗出現(xiàn)了史無(wú)前例的增長(zhǎng)。主要的不可再生能源煤炭、石油、天然氣的消費(fèi)量大大加快。這就要求我們必須加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少低附加值、高能耗、高污染的工業(yè)，調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，大幅度降低能源消耗。

（2）三種主要能源消費(fèi)呈現(xiàn)不同特點(diǎn)。無(wú)論從總的綜合能源消費(fèi)還是從三種主要的高碳能源來(lái)看，工業(yè)都占消費(fèi)量的首位。傳統(tǒng)的工業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)與煤炭消費(fèi)關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)，工業(yè)和交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、郵政業(yè)等行業(yè)與原油消費(fèi)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，工業(yè)和交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、郵政業(yè)與天然氣消費(fèi)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。

（3）分析表明，我國(guó)應(yīng)發(fā)展低耗能、高附加值的高新產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，加快服務(wù)業(yè)發(fā)展。加快科技進(jìn)步，調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低煤炭消耗，提高天然氣消費(fèi)比例。提高能源利用效率，走集約發(fā)展的道路。