李兆進　張金鎖　閆曉霞(.西安科技大學能源與經(jīng)濟管理研究中心,陜西省西安市,70054; .延安大學管理學院,陜西省延安市,76000)

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新常態(tài)下陜西省煤炭消費量預(yù)測及政策建議?

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

摘 要為預(yù)測陜西省未來煤炭消費量,篩選影響陜西省煤炭消費量的因素,使用1995－2012年間各因素及能源消費量數(shù)據(jù),采用遺傳算法和模擬退火法混合(GA－SA)方法優(yōu)化二次能源評估模型,設(shè)置基準和新常態(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,陜西省煤炭消費量為11318.40萬t標準煤;到2030年,陜西省煤炭消費量為11984.91萬t標準煤;到2050年陜西省煤炭消費量為14249.45萬t標準煤。

關(guān)鍵詞新常態(tài) GA－SA模型 能源評估 模型消費結(jié)構(gòu)

近年來,隨著陜西省經(jīng)濟的發(fā)展,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快,陜西省的煤炭消費量也快速增長。據(jù)統(tǒng)計,2012年陜西省煤炭消費總量為8372.38萬t標準煤,而2003年陜西省煤炭消費總量為2785.05萬t標準煤,在煤炭的黃金10年間,陜西省煤炭消費總量翻了近兩番。在陜西省總能源消費中,化石能源消費量占總量的絕大部分,而在化石能源消費中,僅煤炭消費量就占能源消費總量的75.47%。為了適應(yīng)新常態(tài)的經(jīng)濟環(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)型升級和能源強省建設(shè)”的能源發(fā)展方向,其中減少煤炭消費是重點。

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

盡管研究能源消費量預(yù)測的學者很多,然而多數(shù)學者通過時間序列來預(yù)測消費量,也有通過分析影響需求的因素來預(yù)測的,但是模型中多數(shù)都未考慮到變化的不確定性;再者,預(yù)測資源富集區(qū),例如晉陜蒙疆的能源消費量的文獻很少。本文以陜西省的煤炭消費量為研究對象,采用GA－SA優(yōu)化方法來研究和預(yù)測未來陜西省煤炭消費量的變化趨勢并提出政策建議。

1　煤炭消費影響因素的選取及關(guān)鍵因素篩選

國內(nèi)外許多學者對影響能源消費的因素進行了研究。林伯強、蔣竺均等認為影響能源消費的主要因素為GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平、能源效率和能源價格。范德成、王紹華、張偉認為一次能源消費的主要影響因素為能耗、碳排放、GDP、人口等。周丹丹、李蜀慶認為影響能源消費的主要因素順次為:社會投資額、交通運輸、經(jīng)濟增長、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。郭菊娥等認為能源消費的主要影響因素為經(jīng)濟增長、全國總?cè)丝诤湍茉聪慕Y(jié)構(gòu)。本文在當前已有文獻的基礎(chǔ)上,結(jié)合陜西省煤炭消費的特點,以及陜西省能源局能源研究所調(diào)研結(jié)果,對影響陜西省煤炭消費的因素進行了梳理。

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

(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的主要因素。

(4)能源效率:能源效率的高低影響煤炭消費量的多少。

(5)工業(yè)占比:陜西省的發(fā)展目前乃至今后一段相當長的時間內(nèi)主要依賴于工業(yè),而工業(yè)的發(fā)展重點是能源化工行業(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量。

(6)煤炭價格:煤炭價格是反映煤炭市場變化的風向標,煤炭價格是影響煤炭消費的個性因素。

為了避免所選取的指標之間因存在多重共線性而使模型估計失真,通過逐步回歸方法對影響煤炭消費量的因素所對應(yīng)指標間的多重共線性進行了剔除。剔除部分變量后,該模型R2＝0.980592,2＝0.976433可決系數(shù)很高,F檢驗值為235.778,相應(yīng)的P值為0.000000說明回歸方程明顯顯著,即各自變量聯(lián)合起來確實對因變量煤炭消費量有顯著影響;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)計量都通過顯著性檢驗,表明模型已排除多重共線性影響。通過逐步回歸,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量的關(guān)鍵因素。

2　模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)來源

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

式中:Y——相應(yīng)的能源消費量取對數(shù)值;

N——關(guān)鍵因素數(shù)目;

Xi和Xj——分別表示第i個和第j個影響因素;

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

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

式中:T——訓(xùn)練樣本的數(shù)目;

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

平均絕對百分比誤差為:

研究中的數(shù)據(jù)通過1995－2014年《中國統(tǒng)計年鑒》、1995－2013年《陜西統(tǒng)計年鑒》及wind資訊終端系統(tǒng)來獲得,也有部分數(shù)據(jù)通過陜西省發(fā)改委網(wǎng)站和實際調(diào)研來獲得,還有部分數(shù)據(jù)通過推算而得。陜西省GDP、總?cè)丝?、固定資產(chǎn)投資、能源效率、工業(yè)占比、以及煤炭的消費量都可直接獲得。對于煤炭價格,由于在核算過程中存在多類價格,故而選取出廠價作為指標。煤炭出廠價主要通過價格指數(shù)和某一年某種煤炭的實際價格來計算。1995－2012年的價格指數(shù)采用2012年煤炭工業(yè)PPI數(shù)據(jù),對于某一年的價格,以山西省煤炭工業(yè)廳公布2006年國有重點煤炭企業(yè)商品煤的綜合平均售價(出廠價)的數(shù)據(jù)為依據(jù),即可推算出1995－2012年煤炭平均售價(出廠價)。

3　情景設(shè)置及結(jié)果分析

3.1情景設(shè)置

為了預(yù)測未來的陜西省煤炭消費量,設(shè)置了基準情景A和新常態(tài)情景B。

3.1.1基準情景A

根據(jù)陜西省經(jīng)濟發(fā)展狀況以及調(diào)研情況為依據(jù)來設(shè)置基準情景。

(1)能源效率:2014年,全省萬元GDP能耗為0.759t標準煤,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15.5%。故此,設(shè)定固定投資的增長率為10%。

(3)工業(yè)占比:2014年陜西省的工業(yè)占比為54.8%,相對于2013年的增長率為－1.3%,目前陜西省工業(yè)化進程還未完成,工業(yè)占比不會下降太快,故設(shè)定工業(yè)占比的增長率為－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)略行動計劃(2014－2020)》、《中國可再生能源發(fā)展路線圖2050》、《中國2050能源經(jīng)濟發(fā)展路徑》等文件和報告,結(jié)合全國新常態(tài)經(jīng)濟態(tài)勢和陜西省經(jīng)濟發(fā)展狀況,以及實際調(diào)研情況來設(shè)置B情景。

(1)能源效率:我國也在2009年聯(lián)合國大會上提出,到2020年,我國的能源消耗強度要下降40%～50%。基于此,結(jié)合陜西省的實際情況,假設(shè)2015－2020年能源效率的增長率為－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GDP增長動力從投資帶動向消費帶動轉(zhuǎn)變。因此,陜西固定資產(chǎn)投資增長率下降,假設(shè)2015－2020年增長率為8%,2021－2030年為5%,2031－2050年為3%。

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

3.2預(yù)測及結(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)置中各要素的增長率代入式(2)可得A和B情景下的陜西省煤炭消費量的預(yù)測值見表1。煤炭消費量的實際值與預(yù)測值比較的相對百分誤差為: MAPE＝0.002%。

表1　陜西省煤炭消費量預(yù)測結(jié)果

從表1的預(yù)測結(jié)果來看,未來陜西省對煤炭的需求量仍然持續(xù)增加。2020年,A情景下,煤炭消費量約為1.4億t標準煤,年均增長率為4%;新常態(tài)情景下,煤炭消費量達到1.1億t標準煤,年增長率不到2%。2030年,A情景下,預(yù)測煤炭消費量為2.3億t標準煤,以年均5%的速度增長;新常態(tài)下,煤炭消費量為1.2億t標準煤,以年均不到1%的速度增長。2050年,A情景下預(yù)測煤炭消費量為7.9億t標準煤,以年均7%的速度增長。新常態(tài)下預(yù)測煤炭消費量為1.4億t標準煤,年均增長率不到1%?？梢缘贸?如果陜西省繼續(xù)以2014年各項經(jīng)濟指標的增長速度發(fā)展的話,煤炭消費的增長率在5%～7%之間,A情景下煤炭消費量增長速度很快;如果在新常態(tài)的經(jīng)濟發(fā)展形勢下,陜西省煤炭消費量的增速將會以不到1%的增長速度緩慢平穩(wěn)增長。

4　結(jié)論

(1)通過GA－SA方法對二次能源方程的優(yōu)化,計算出影響煤炭消費總量的主要因素對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。得到煤炭消費總量的預(yù)測值和實際值的平均絕對誤差為0.002%,從而驗證了GA－SA方法的精確度。

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

5　政策建議

(1)不斷降低能源強度。在全國范圍來看,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,可以通過降低能源強度來降低煤炭的消費。

(2)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。第一,嚴格控制高耗能行業(yè)的新增產(chǎn)能。增強對鋼鐵、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,對煤炭資源轉(zhuǎn)化利用的方向進行深入剖析,煤炭資源轉(zhuǎn)化利用朝三個方向發(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)支持等方式促進新能源行業(yè)的發(fā)展,大力發(fā)展太陽能和建筑一體化發(fā)展,提高風能發(fā)電效率,增加水電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),增加對生物智能技術(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“氣化陜西工程”的投資,不斷提高天然氣這種情節(jié)能源的消費比例;另一方面,加大對陜西省的風能、水能、太陽能、地熱能、生物質(zhì)能等無碳或低碳新能源投資開發(fā)。

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(責任編輯張大鵬)

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TD－9

文獻標識碼A

基金項目:?國家自然科學基金(71273206, 71273207,71303184),陜西省軟科學研究計劃項目(2015KRM085),西安科技大學哲學社會科學繁榮發(fā)展計劃(2014SY03)

作者簡介:李兆進(1991－),男,河南省臺前縣人,學術(shù)性研究生在讀,從事能源經(jīng)濟與管理研究。