程倩倩， 朱家明，房 勇

（安徽財經(jīng)大學(xué)a.管理科學(xué)與工程學(xué)院；b.統(tǒng)計與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院；c.金融學(xué)院，安徽 蚌埠　233030）

我國能源消費現(xiàn)狀控制與實施的定量分析

程倩倩a， 朱家明，b房 勇c

（安徽財經(jīng)大學(xué)a.管理科學(xué)與工程學(xué)院；b.統(tǒng)計與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院；c.金融學(xué)院，安徽 蚌埠233030）

摘要：本文針對能源總量控制，綜合使用多元線性回歸分析、層次分析、加權(quán)C均值聚類等方法，分別構(gòu)建各省市自治區(qū)的能源消費特征、各省市自治區(qū)能源消費總量分配、能源總量控制等模型.運用M atlab7編程研究了各省市自治區(qū)的能源消耗的特征.根據(jù)經(jīng)濟指標完成的情況，提出我國能源消費總量在下一個發(fā)展期各省市自治區(qū)的分配方案以及我國各個省份能源消耗總量控制的實施方案.

關(guān)鍵詞：能源總量控制；多元回歸分析；加權(quán)C均值聚類；方差分析；M atlab7

能源是推動經(jīng)濟社會發(fā)展必要的物質(zhì)動力，經(jīng)濟發(fā)展離不開能源的可靠供應(yīng)。經(jīng)濟快速發(fā)展雖會提高人民生產(chǎn)生活水平，但過快會導(dǎo)致能源過度消耗，資源和環(huán)境無法承受，不利于實現(xiàn)經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展.因此，經(jīng)濟發(fā)展速度不能過快也不能過慢，必須保持在一個相對合理的水平.當全國總的能源消費量在某個給定水平時，管理部門需要制定一個相對合理的方案將這有限的資源配置給各個地區(qū)，使得各地在合理均衡發(fā)展的基礎(chǔ)上，充分利用有限資源提升發(fā)展質(zhì)量.為此，找出一個有效合理的能源分配方案，是當前經(jīng)濟發(fā)展的重中之中.

1　各省市自治區(qū)的能源消費特征分類

1.1研究思路

針對各省市自治區(qū)的能源消費的特征分類，首先將產(chǎn)業(yè)分為第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)，并作為準則層，然后建立能源消耗的評價指標，將評價指標——煤炭比重、電力比重、汽油比重、天然氣比重、單位GDP能耗和單位GDP電耗的數(shù)據(jù)作為方案層.最后根據(jù)層次分析法得到目標層能源消耗對方案層評價指標的關(guān)系，并運用加權(quán)C均值聚類［1］的方法對各省市自治區(qū)的能源消耗進行分類，得到不同類別的能源消耗的特征.

1.2數(shù)據(jù)處理

分別求出第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的煤炭比重、電力比重、汽油比重、天然氣比重、單位GDP能耗和單位GDP電耗的數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1　能源消耗評價指標值

為了從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對各省市自治區(qū)的能源消耗特征進行分類，本文選擇在2010年各省市自治區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上運用層次分析法和加權(quán)C均值聚類的方法對該問題進行了處理.2010年能源消耗特征評價指標如下表2所示：

表2　 2010年能源消耗評價指標的值

依據(jù)2010年各省市自治區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及層次分析法，可以得到各省市自治區(qū)的評價指標相對于目標層能源消耗的值，并對數(shù)據(jù)進行無量綱化［3］得到相應(yīng)的部分結(jié)果如下表3所示.

表3　各省市自治區(qū)能源消耗評價指標無量綱化后數(shù)據(jù)

1.3結(jié)果分析

對表3中的數(shù)據(jù)運用加權(quán)C均值聚類的方法對各省市自治區(qū)的能源消耗進行分類，結(jié)果如下表4所示：

表4　各省市自治區(qū)的能源消耗的分類的結(jié)果

依照無量綱化后的數(shù)據(jù)，每一類的能源消耗特征為：

第一類的能源消費特征為：單位GDP能耗和單位GDP電耗是很低的，能源的利用效率相對較高，經(jīng)濟的發(fā)展對能源的依賴程度相對較低.對煤炭、汽油和電力的依賴不強.

第二類的能源消費特征為：經(jīng)濟的發(fā)展對能源的依賴程度很大，單位GDP能耗和電耗的數(shù)值相對較大，對煤炭、電力和汽油的依賴性較強，經(jīng)濟的發(fā)展依賴于能源.

第三類的能源消費特征為：經(jīng)濟的發(fā)展對能源的依賴程度是很大的，經(jīng)濟的發(fā)展幾乎是取決于煤炭、電力和汽油，是以能源為支撐的經(jīng)濟發(fā)展.

2　下一個發(fā)展期的各省市自治區(qū)的能源分配方案

2.1研究思路

針對下一個發(fā)展期的各省市自治區(qū)的能源分配方案，首先建立評價能源消耗總量的指標包括煤炭、原油、汽油、柴油、天然氣、電力和GDP，然后運用多元線性擬合的方法擬合能源消費總量和各個指標之間的關(guān)系式.最后根據(jù)歷年的各省市自治區(qū)的煤炭、原油、汽油、柴油、天然氣、電力和GDP的消耗量的值，運用插值和擬合的方法對各省市自治區(qū)的評價指標在下一個發(fā)展期的值進行預(yù)測，并將預(yù)測值帶入能源消費總量和各個指標之間的關(guān)系式中，從而得到了下一個發(fā)展期的各省市自治區(qū)的能源分配總量.

2.2數(shù)據(jù)的處理

1）不同地區(qū)、不同年份的煤炭（萬噸），原油（萬噸）、汽油（萬噸）、柴油（萬噸）、天然氣（億立方米）、電力（億千瓦小時）和GDP（億元）的部分值如下表5所示：

表5　能源消耗總量評價指標的值

2）運用插值和擬合的方法對各個省份的煤炭、原油、汽油、柴油、天然氣、電力和GDP的下一個發(fā)展期的消耗量進行預(yù)測，得到各個省份下一個發(fā)展期每年能源消耗總量評價指標的值.

2.3研究方法

經(jīng)過模型準備階段對數(shù)據(jù)的處理，在此基礎(chǔ)上可以建立多元線性回歸模型［2］，即

其中βo、β1、β2、β3、β4、β5、β6、β7是多元擬合回歸方程中的回歸系數(shù).

在Matlab編程中，運用regress命令，得到回歸系數(shù)完成回歸方程為：

Y=0.8127m+1.8611y+4.0856q-0.8666c+13.1072t+0.7254d+0.0371G-34.4983

為了驗證擬合的效果，對擬合后的數(shù)值和原數(shù)值進行方差分析［4］，得到結(jié)果如下表6所示：

表6　方差分析

從分析的數(shù)據(jù)中可以得知F=1.36E-07小于F的臨界值Fcrit=4.061706，所以在顯著性水平0.05下接受原假設(shè)，認為這兩組數(shù)據(jù)不存在差異性。故可認為擬合效果較好.

2.4結(jié)果分析

將各省市自治區(qū)下一個發(fā)展期每年能源消耗總量評價指標的值帶入回歸方程，即可得到下一個發(fā)展期的各省市自治區(qū)的能源分配，結(jié)果如下表7所示：

表7　 2011～2015年各省市自治區(qū)的能源分配總量的預(yù)測值

從分析的過程中可知，通過對各省市自治區(qū)每年的煤炭、原油、汽油、柴油、天然氣、電力和GDP的預(yù)測，由多元回歸方程即可定量得出各省市自治區(qū)每年的能源消耗總量的值，從而得到各省市自治區(qū)的能源分配方案.

3　我國各省市自治區(qū)能源消耗總量控制的實施方案

3.1研究思路

針對各省市自治區(qū)能源消耗總量控制的實施方案，為了提高方案實施的可操作性，建立第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重、GDP總量和平均工資水平這五個評價指標，通過對這個五個指標的分析和控制，從而間接達到對能源消費總量控制的目的，結(jié)構(gòu)模型如下圖1所示：

圖1　能源消費總量控制結(jié)構(gòu)模型圖

3.2研究方法

能源消耗總量用Y（億噸/標準煤）來表示，能源消耗總量用GDP總量G（億元）、平均工資水平z（萬元）、第一產(chǎn)業(yè)比重k1、第二產(chǎn)業(yè)比重k2和第三產(chǎn)業(yè)比重k3這五個指標來衡量.選用多組數(shù)據(jù)運用Matlab軟件對能源消耗總量和GDP總量、平均工資水平、第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重和第三產(chǎn)業(yè)比重進行擬合.

經(jīng)過模型準備階段對數(shù)據(jù)的處理，在此基礎(chǔ)上可以建立多元線性回歸模型，即：

在Matlab7編程中，運用regress命令，得到回歸系數(shù)完成回歸方程，同時運用t-檢驗來驗證擬合效果.

3.3結(jié)果分析

運用Matlab7可得到多元回歸方程為：

做出殘差與殘差置信區(qū)間的圖2所示：

圖2　殘差與分析圖

從圖2可知，此時不存在異常點，用Matlab7軟件，由jbtest檢驗，h=0表明殘差服從正態(tài)分布，進而由t檢驗可知h1=0，p1=1，故殘差服從均值為零的正態(tài)分布.

為了驗證擬合的效果，對擬合后的數(shù)值和原數(shù)值進行t-檢驗［4］，得到結(jié)果如下表8所示：

表8　 t-檢驗:雙樣本異方差假設(shè)

由t-檢驗:雙樣本異方差假設(shè)得，t的統(tǒng)計量的觀測值t Stat=-4.54357E-05小于t雙尾臨界2.015367547，所以在顯著性水平0.05下接受原假設(shè)，認為這兩組數(shù)據(jù)不存在差異性.故認為擬合的效果較好.

由分析可知，為了監(jiān)督和考核各省份能源消費總量控制目標的完成情況，可以通過對GDP總量、平均工資水平、第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重和第三產(chǎn)業(yè)比重這五個指標的監(jiān)控，間接計算得出能源消費總量，從而達到監(jiān)督和考核能源消費總量控制目標的完成情況.

4　總結(jié)

通過各省市自治區(qū)能源消費總量的分配模型和利用各省市自治區(qū)歷年的煤炭、原油、汽油、柴油、天然氣、電力和GDP這七個指標的值來完成各省市自治區(qū)的能源分配.使得當全國總的能源消費量在某個給定水平時，可以利用該能源分配方案將這有限的資源配置給各個地區(qū)，使得各地在合理均衡發(fā)展的基礎(chǔ)上，充分利用有限資源提升發(fā)展質(zhì)量.同時由能源總量控制模型，利用GDP總量、平均工資水平、第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重和第三產(chǎn)業(yè)比重這五個指標來監(jiān)督和考核能源消費總量控制目標的完成情況，使能源分配方案更好的落實在各個地區(qū)，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展.

參考文獻：

［1］中國國家統(tǒng)計局網(wǎng):http://www.stats.gov.cn/.

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［7］郭馨.能源消費總量控制的必要性及其實現(xiàn)手段［J］.中國科技投資，2011，（11）:22-25.

責(zé)任編輯：張隆輝

中圖分類號：F206

文獻標識碼：A

文章編號：1672-2094（2015）02-0033-05

收稿日期:2015-03-03

基金項目：國家自然科學(xué)項目（11301001），安徽財經(jīng)大學(xué)教研項目（acjyzd201429），安徽財經(jīng)大學(xué)大學(xué)生科研創(chuàng)新基金項目（XSKY1531）.

作者簡介：程倩倩（1993-），女，安徽長豐人，安徽財經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院2012級本科生.朱家明（1973-），男，安徽泗縣人，安徽財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院副教授，碩士.研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)建模.