基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的我國(guó)銅礦產(chǎn)資源需求情景分析

龔婷， 鄭明貴

（江西理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江西 贛州 341000）

銅行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，銅廣泛地用在輕工、電氣、建筑、國(guó)防、能源、機(jī)械制造等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域[1]，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中無(wú)可替代的重要原料.銅不僅消費(fèi)面廣，而且與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)密切相關(guān).因此，分析我國(guó)銅礦產(chǎn)資源未來(lái)的需求情景對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用國(guó)內(nèi)外銅礦產(chǎn)資源具有重要的戰(zhàn)略意義.

1 世界銅礦產(chǎn)資源概況

世界銅礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)有：總量豐富，但分布集中，主要分布在北美、拉丁美洲和中非三地[2]；成礦類(lèi)型多樣化；儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)總體成增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)[3]；潛力巨大，保證程度較高[4].美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局公布，截至2012年底，全球銅儲(chǔ)量為6.80億t.儲(chǔ)量最多的國(guó)家依次是智利、澳大利亞、秘魯、墨西哥、美國(guó)；再次是中國(guó)、俄羅斯、印度尼西亞、波蘭、剛果、贊比亞、加拿大和哈薩克斯坦.見(jiàn)表1.

表1 2012年世界銅礦資源儲(chǔ)量分布

2 我國(guó)銅礦產(chǎn)資源概況及需求情景分析

2.1 我國(guó)銅礦產(chǎn)資源概況及供需現(xiàn)狀分析

2.1.1 我國(guó)銅礦產(chǎn)資源概況

根據(jù)2009年全國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量通報(bào)，截止2009年底，中國(guó)有1 607個(gè)銅礦區(qū).我國(guó)銅礦產(chǎn)資源分布不均勻，主要集中在江西、西藏和云南，其總查明的銅資源儲(chǔ)量占全國(guó)的51%.截至2011年底，我國(guó)已探明銅資源儲(chǔ)量3 000萬(wàn)t，占全球儲(chǔ)量的4.37%.我國(guó)大多數(shù)銅礦山儲(chǔ)量已大幅度減少，有的甚至接近枯竭.我國(guó)銅礦品位較低，均值在0.87%左右，而主要的斑巖型銅礦平均品位僅為0.55%，遠(yuǎn)低于智利和秘魯?shù)?%和1.6%的水平[5].因此，我國(guó)銅礦產(chǎn)資源并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，銅礦品位較低，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力較弱，給我國(guó)銅產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了困難.

2.1.2 我國(guó)銅礦產(chǎn)資源供需現(xiàn)狀分析

2000年以前，我國(guó)精煉銅基本保持產(chǎn)銷(xiāo)平衡.2001年以后，產(chǎn)銷(xiāo)缺口就逐年增大[6].1991年到2012年間，產(chǎn)銷(xiāo)差從順差10.4萬(wàn)t增大到逆差263.5萬(wàn)t，增大了26倍多，見(jiàn)表2.我國(guó)銅資源一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài).根據(jù)2012年中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告，2011年銅的對(duì)外依存度仍然居高不下，達(dá)到了71.4%[7].我國(guó)銅供需變化總體規(guī)律見(jiàn)圖1.

圖1 1991～2012年中國(guó)精煉銅供需走勢(shì)圖

（1）我國(guó)銅礦產(chǎn)資源生產(chǎn)現(xiàn)狀分析.我國(guó)生產(chǎn)精煉銅的主要省區(qū)有江西、山東、安徽、甘肅、湖北、云南、浙江、江蘇、內(nèi)蒙古和河北，2010年這10個(gè)省區(qū)的總產(chǎn)量達(dá)到了407.65萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的89.78%[8].1991~2012年間，我國(guó)精煉銅的生產(chǎn)量幾乎呈持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì).尤其是2009年同比年增長(zhǎng)了6.4%，首次突破400萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)量的22.1%.2012年精煉銅的產(chǎn)量達(dá)到了606.0萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)17.9%.2000~2012年間中國(guó)精煉銅產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率為14.9%.見(jiàn)表2.

（2）我國(guó)銅礦產(chǎn)資源消費(fèi)現(xiàn)狀分析.中國(guó)銅消費(fèi)量總體呈現(xiàn)跳躍式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì).在1998~2012年的15年期間，中國(guó)精煉銅消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為14.8%，見(jiàn)表2.近20年來(lái)我國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快致使銅需求量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)銅供給的增速[9].因此，在我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化之前，精煉銅消費(fèi)的快速增長(zhǎng)還將持續(xù)，我國(guó)對(duì)銅的需求仍有很大的增長(zhǎng)空間，國(guó)內(nèi)銅工業(yè)原料的保障問(wèn)題仍十分嚴(yán)峻.

表2 1991～2012年中國(guó)精煉銅供需情況

2.2 我國(guó)銅礦產(chǎn)資源需求情景分析

2.2.1 影響銅礦產(chǎn)資源需求的主要因素分析

（1）全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì).2004~2007年，全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng).受2008年金融危機(jī)的影響，增速迅速放緩，2009年竟為-0.7%，出現(xiàn)了1991年以來(lái)的首次負(fù)增長(zhǎng).2010年全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇較快，增長(zhǎng)率達(dá)到了5.1%，見(jiàn)圖2.2011年金融危機(jī)繼續(xù)蔓延，使全球經(jīng)濟(jì)陷入了艱難復(fù)蘇的階段.

圖2 1991～2011年全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率

（2）我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì).改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)GDP年均增長(zhǎng)率接近10%[10].1991~2012年間GDP的年均增長(zhǎng)率為9.82%，見(jiàn)圖3.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局初步核算，2012年中國(guó)GDP增長(zhǎng)率為7.8%.長(zhǎng)期看，我國(guó)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化之前還需保持8%左右的正常增長(zhǎng)，而非10%以上的高速增長(zhǎng)，因?yàn)槲覈?guó)正處在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要轉(zhuǎn)換階段[11].我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)直接帶動(dòng)了我國(guó)對(duì)銅礦產(chǎn)資源的需求.

（3）我國(guó)銅消費(fèi)量趨勢(shì).我國(guó)目前對(duì)銅的需求量在逐年的增加，即使在2008年以后增速依然明顯，見(jiàn)圖4.工業(yè)化結(jié)束之前我國(guó)銅消費(fèi)量的快速增長(zhǎng)還將持續(xù)，因此，對(duì)銅的需求仍有很大的增長(zhǎng)空間.我國(guó)未來(lái)的銅消費(fèi)量取決于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度.

（4）我國(guó)單位GDP能耗趨勢(shì).我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)帶來(lái)的主要問(wèn)題為“三高五低”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，導(dǎo)致我國(guó)過(guò)多依賴(lài)資源和能源.雖然我國(guó)單位GDP能耗總體呈下降態(tài)勢(shì)，見(jiàn)圖5，但明顯高于發(fā)達(dá)國(guó)家.單位GDP能耗只與能源消費(fèi)總量和GDP有關(guān)，而我國(guó)能源消費(fèi)總量與我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度有強(qiáng)烈的相關(guān)性.

圖3 1991～2011年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率

圖4 1991～2011年我國(guó)精煉銅消費(fèi)量

圖5 1991～2011年單位GDP能耗

（5）國(guó)際銅價(jià)趨勢(shì).2003年以前國(guó)際銅價(jià)較低，2003年以后因全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇而飆升，2009年因國(guó)際金融危機(jī)而下降，2010年因危機(jī)緩解而上升，見(jiàn)圖6[12-14].需求方面，中國(guó)依然是世界銅需求的主力，其他國(guó)家對(duì)中國(guó)的資源和能源消費(fèi)存在抗拒，近年來(lái)全球幾乎所有的資源性產(chǎn)品的價(jià)格都成倍增長(zhǎng)，因此國(guó)際銅價(jià)和我國(guó)對(duì)銅資源的總需求在某種程度上相互影響；供給方面，部分項(xiàng)目的產(chǎn)能增速在未來(lái)將上升[12].全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇程度和全球銅資源供需等是影響國(guó)際銅價(jià)的重要因素.

2.2.2 銅礦需求情景定義

將以上分析的5個(gè)因素作為銅礦需求情景定義的主要驅(qū)動(dòng)變量，設(shè)置以下3個(gè)情景：

情景A（高情景）：未來(lái)十幾年全球經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，對(duì)銅的需求量遠(yuǎn)大于其產(chǎn)量.我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)銅的需求快速增長(zhǎng)，資源使用效率明顯提高，單位GDP能耗明顯下降.

情景B（基礎(chǔ)情景）：未來(lái)十幾年全球經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)，但幅度不大，銅的需求與供給基本保持平衡.我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展，對(duì)銅的需求持續(xù)增長(zhǎng)，資源的使用效率有所提高，單位GDP能耗也有所下降.

情景C（低情景）：未來(lái)十幾年全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，全球銅供給大于需求.我國(guó)經(jīng)濟(jì)減速增長(zhǎng)，但幅度不大，對(duì)銅的需求增長(zhǎng)穩(wěn)定，資源的使用效率提高的不明顯，單位GDP能耗下降也不明顯.

圖6 1991～2012年國(guó)際銅價(jià)走勢(shì)圖

2.2.3 銅礦需求宏觀情景設(shè)定

（1）全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)的設(shè)定.全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的情景設(shè)置見(jiàn)表3.

表3 全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的情景設(shè)置/%

（2）我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)設(shè)定.我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的情景設(shè)置見(jiàn)表4.

表4 我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的情景設(shè)置/%

（3）我國(guó)銅消費(fèi)量趨勢(shì)設(shè)定.據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公告，我國(guó)2012年GDP為519 322億元.以2012年為基準(zhǔn)年，根據(jù)表4算出的我國(guó)GDP情景設(shè)置見(jiàn)表5.

根據(jù)1991年到2011年我國(guó)GDP和我國(guó)銅消費(fèi)量的歷史數(shù)據(jù)，利用Eview 3.1對(duì)我國(guó)銅消費(fèi)量和GDP進(jìn)行了回歸，修正后的方程如下：

式（1）中：Y為我國(guó)銅消費(fèi)量；X為我國(guó)GDP.

根據(jù)表5和式（1）得出我國(guó)銅消費(fèi)量的情景設(shè)置見(jiàn)表6.

表5 我國(guó)GDP情景設(shè)置（以2012年為基準(zhǔn)年）

表6 我國(guó)銅消費(fèi)量情景設(shè)置

（4）我國(guó)單位GDP能耗趨勢(shì)設(shè)定.根據(jù)1991年到2011年我國(guó)GDP和我國(guó)能源消費(fèi)總量的歷史數(shù)據(jù)，利用Eview 3.1對(duì)我國(guó)能源消費(fèi)總量和GDP進(jìn)行了回歸，修正后的方程如下：

式（2）中：Y為我國(guó)能源消費(fèi)總量；X為我國(guó)GDP.

根據(jù)表5和式（2）得出我國(guó)能源消費(fèi)總量的情景設(shè)置見(jiàn)表7.

根據(jù)表5和表7得出我國(guó)銅消費(fèi)量的情景設(shè)置見(jiàn)表8.

表7 我國(guó)能源消費(fèi)總量的情景設(shè)置

表8 我國(guó)單位GDP能耗情景設(shè)置/（t標(biāo)準(zhǔn)煤·萬(wàn)元-1）

（5）國(guó)際銅價(jià)趨勢(shì)設(shè)定.根據(jù)相關(guān)的測(cè)算得出，國(guó)際銅價(jià)在近年的增長(zhǎng)率見(jiàn)表9.

根據(jù)圖6和表9得出國(guó)際銅價(jià)的情景設(shè)置見(jiàn)表10.

表9 近年國(guó)際銅價(jià)增長(zhǎng)率

表10 國(guó)際銅價(jià)情景設(shè)置

2.2.4 需求情景分析模型與測(cè)算

（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu).利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)未來(lái)我國(guó)銅礦產(chǎn)資源需求情景進(jìn)行測(cè)算[15]，構(gòu)造一個(gè)3層的多輸出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：

（a）輸入神經(jīng)元：全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率（Ⅰ1）、我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率（Ⅰ2）、我國(guó)銅消費(fèi)量（Ⅰ3）、我國(guó)單位 GDP 能耗（Ⅰ4）、國(guó)際銅價(jià)（Ⅰ5）.

（b）輸出神經(jīng)元：銅礦進(jìn)口需求量（O1）、銅礦需求總量（O2）.

（c）隱蔽層神經(jīng)元數(shù)目n=5.其確定原則是：小于輸入與輸出神經(jīng)元數(shù)目之和，大于輸入與輸出神經(jīng)元數(shù)目之和的一半.

（2）原始數(shù)據(jù)及其初始化.在進(jìn)行測(cè)算前，要把輸入和輸出的原始數(shù)據(jù)（見(jiàn)表11）進(jìn)行初始化，使數(shù)值在[0,1]之間[16].初始化后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表12.

（3）模型測(cè)算與結(jié)果分析.根據(jù)表 3、表 4、表 6、表8和表10，利用BP軟件分別對(duì)各個(gè)情景進(jìn)行計(jì)算，得出 的中國(guó)未來(lái)銅礦的需求情景見(jiàn)表13.

表11 原始數(shù)據(jù)

表12 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練值

表13 中國(guó)未來(lái)銅礦的需求情景/萬(wàn)t

由表13可知，在未來(lái)的十幾年內(nèi)我國(guó)對(duì)銅礦產(chǎn)資源的需求是有增無(wú)減的，進(jìn)口依存度將達(dá)到近50%，國(guó)內(nèi)銅供給無(wú)法滿(mǎn)足巨大的銅需求.因此，積極合理地開(kāi)發(fā)利用海外銅礦產(chǎn)資源，建立海外銅礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，是保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)健康發(fā)展的必然選擇.

3 結(jié) 論

通過(guò)上述的研究，得出的主要結(jié)論如下：

（1）分析了世界銅礦產(chǎn)資源概況和我國(guó)銅礦產(chǎn)資源供需現(xiàn)狀，得出我國(guó)持續(xù)增長(zhǎng)的銅產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足巨大的銅消費(fèi)量，銅礦長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，供需矛盾十分嚴(yán)峻.

（2）分析了影響銅礦需求的因素，以全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率、我國(guó)銅消費(fèi)量、我國(guó)單位GDP能耗和國(guó)際銅價(jià)作為銅礦需求情景定義的驅(qū)動(dòng)變量，并設(shè)置了3個(gè)情景.

（3）建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的銅礦需求情景分析模型，測(cè)算結(jié)果表明：中國(guó)未來(lái)銅礦產(chǎn)資源的進(jìn)口依存度將接近50%，國(guó)內(nèi)銅供給無(wú)法與巨大的銅需求相匹配.

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