區(qū)域產(chǎn)值單耗的行業(yè)因素影響分析方法研究

楊斌　尚永濤　賀巖　婁建旻

摘 要：基于區(qū)域性的總體產(chǎn)值單耗和分行業(yè)的產(chǎn)值單耗數(shù)據(jù)，運(yùn)用逐步回歸模型建立行業(yè)數(shù)據(jù)與區(qū)域總體數(shù)據(jù)的關(guān)系，不斷篩選進(jìn)入模型方程的行業(yè)，最終選擇出對區(qū)域總體產(chǎn)值單耗產(chǎn)生顯著影響的行業(yè)，并與區(qū)域總體數(shù)據(jù)建立線性回歸方程.分析了行業(yè)對區(qū)域總體產(chǎn)值單耗產(chǎn)生的重要影響，并量化出影響系數(shù).研究結(jié)果有利于指導(dǎo)節(jié)能監(jiān)管部門加強(qiáng)主要行業(yè)的節(jié)能監(jiān)管力度，降低區(qū)域產(chǎn)值單耗，促使區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)向低能耗方向發(fā)展.

關(guān)鍵詞：區(qū)域； 產(chǎn)值單耗； 行業(yè)因素； 逐步回歸

中圖分類號： F 062.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

工業(yè)是我國主要的能源消費(fèi)領(lǐng)域，加強(qiáng)工業(yè)節(jié)能是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展的必然選擇，同時有助于促使企業(yè)提高生產(chǎn)技術(shù)水平和企業(yè)競爭力，是企業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展的重要途徑.節(jié)能監(jiān)管部門通過有效的科學(xué)管理，針對監(jiān)管區(qū)域內(nèi)的行業(yè)結(jié)構(gòu)和能耗水平，制定符合實際的節(jié)能監(jiān)管方法，能夠提高區(qū)域節(jié)能管理水平，有效降低區(qū)域內(nèi)的總體能耗水平[1-2].

國外工業(yè)節(jié)能信息化建設(shè)中有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用軟件作為支撐.國內(nèi)工業(yè)節(jié)能信息化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用還較少，數(shù)據(jù)分析結(jié)果的成功應(yīng)用還需進(jìn)一步挖掘.本文的研究即為數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在工業(yè)節(jié)能信息化中的應(yīng)用探索.

1 區(qū)域產(chǎn)值單耗

能源消耗可用產(chǎn)值單耗或產(chǎn)品單耗兩種方式表示.產(chǎn)值單耗，即單位產(chǎn)值綜合能耗，是指統(tǒng)計報告期內(nèi)，綜合能耗與期內(nèi)用能單位總產(chǎn)值或增加值的比值（本文使用單位總產(chǎn)值）.產(chǎn)品單耗，是指統(tǒng)計報告期內(nèi)，用能單位生產(chǎn)某種產(chǎn)品或提供某種服務(wù)的綜合能耗與同期該合格產(chǎn)品產(chǎn)量（工作量、服務(wù)量）的比值.對于一個區(qū)域而言，由于其包括多個行業(yè)、多個企業(yè)，并且同一企業(yè)有多種產(chǎn)品，因此產(chǎn)品單耗無法計算，但區(qū)域產(chǎn)值單耗可計算[3]，因此選取產(chǎn)值單耗作為能源消耗的計量，即

G=a1b1+a2b2+…+anbn

（1）

式中：G為區(qū)域產(chǎn)值能耗；a1、a2、an分別為行業(yè)1、行業(yè)2、行業(yè)n產(chǎn)值單耗；b1、b2、bn分別為行業(yè)1、行業(yè)2、行業(yè)n產(chǎn)值比重；n為區(qū)域內(nèi)的行業(yè)數(shù).

因此，區(qū)域產(chǎn)值單耗可反映一個區(qū)域內(nèi)的總體能耗水平，是評價區(qū)域能耗水平的重要指標(biāo).在保證區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理發(fā)展的同時，降低區(qū)域產(chǎn)值單耗是節(jié)能監(jiān)管工作的實際體現(xiàn).區(qū)域單位為省級或市級時，需考慮的重點用能單位的行業(yè)數(shù)量很多，同時由于行業(yè)之間相互影響，行業(yè)的產(chǎn)值單耗存在相關(guān)關(guān)系，因此難以發(fā)現(xiàn)哪些行業(yè)的產(chǎn)值單耗對總體產(chǎn)值單耗有顯著影響.本文運(yùn)用數(shù)學(xué)模型分析行業(yè)產(chǎn)值單耗與區(qū)域總體產(chǎn)值單耗的關(guān)系，找出對區(qū)域產(chǎn)值能耗有顯著影響的行業(yè)并進(jìn)行重點關(guān)注和監(jiān)管，逐步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu).在保證經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理條件下提高對區(qū)域產(chǎn)值單耗影響大且低于區(qū)域總體產(chǎn)值單耗的行業(yè)產(chǎn)值比重，降低區(qū)域產(chǎn)值單耗，促使區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)向低能耗方向發(fā)展.

2 逐步回歸的行業(yè)因素分析模型

2.1 模型簡介

逐步回歸模型是根據(jù)多元回歸分析法、求解求逆緊湊變換法及雙檢驗法（即引進(jìn)和剔除檢驗法）建立的能夠反映各個要素之間變化關(guān)系的最優(yōu)回歸模型.該模型僅包含對因變量有顯著影響的自變量.它實質(zhì)上是在多元線性回歸分析的基礎(chǔ)上派生出的一種研究和建立最優(yōu)多元線性回歸方程的算法.

為了得到區(qū)域內(nèi)哪些重點行業(yè)對區(qū)域總體產(chǎn)值單耗有顯著影響，本文基于產(chǎn)值單耗月度數(shù)據(jù)建立逐步回歸行業(yè)因素分析模型.當(dāng)模型中行業(yè)較多時，有的行業(yè)可能對總體產(chǎn)值單耗影響不大，而且各行業(yè)之間可能不完全獨立，存在關(guān)聯(lián).在這種情況下可使用逐步回歸分析的方法，對行業(yè)的產(chǎn)值單耗進(jìn)行篩選，最終得到與總體產(chǎn)值能耗關(guān)系較密切的重點行業(yè)，并建立這些重點行業(yè)產(chǎn)值單耗與總體產(chǎn)值單耗的回歸分析方程[4-6].

2.2 模型步驟

建立逐步回歸行業(yè)因素分析模型的步驟為：

（1） 根據(jù)各行業(yè)的產(chǎn)值單耗數(shù)據(jù)，求得初始相關(guān)系數(shù)矩陣，確定變量存在相關(guān)關(guān)系.

（2） 運(yùn)用求解求逆緊湊變換法對相關(guān)系數(shù)矩陣進(jìn)行變換，并找出偏回歸平方和最大的變量并將其引入回歸方程.

（3） 剔除變量檢驗.找到引入的所有變量的偏回歸平方和最小的變量進(jìn)行剔除檢驗（F值即F統(tǒng)計量值檢驗），確定變量是否要剔除.

（4） 重新計算相關(guān)系數(shù)矩陣，轉(zhuǎn)入第（2）步，直到再無顯著變量可引進(jìn)時終止，并求出最優(yōu)回歸模型.

根據(jù)回歸過程，最終得到部分行業(yè)組成的區(qū)域總體產(chǎn)值單耗的回歸模型為

G=a1d1+a2d2+…+andn+C（2）

式中：d1、d2、dn分別代表行業(yè)1、行業(yè)2、行業(yè)n系數(shù)；C為常數(shù)項.

少數(shù)行業(yè)的產(chǎn)值單耗可解釋區(qū)域總體產(chǎn)值單耗.加強(qiáng)有效監(jiān)管手段，促使這些行業(yè)的產(chǎn)值單耗降低，則可有效降低區(qū)域總體產(chǎn)值單耗.并且從長期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的角度來看，在保證經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理的條件下，要重點提高這些行業(yè)中產(chǎn)值單耗低于區(qū)域總體產(chǎn)值單耗的產(chǎn)值比重，抑制高于區(qū)域總體產(chǎn)值單耗的行業(yè)產(chǎn)值比重增長.

3 案例分析

3.1 區(qū)域產(chǎn)值能耗模型建立

本文選取某市22個重點用能單位行業(yè)2011年1月—2013年11月共35個月的產(chǎn)值單耗月度數(shù)據(jù)作為樣本，即為實際值.對數(shù)據(jù)作均值處理以保證數(shù)據(jù)的有效性，記為實際數(shù)據(jù)的相對值.由于回歸過程為線性分析，運(yùn)用相對值與實際值的計算效果相同，因此應(yīng)用相對值計算，建立逐步回歸的行業(yè)因素分析模型，并進(jìn)行模型驗證.

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后發(fā)現(xiàn)，2011年1月的數(shù)據(jù)為離群數(shù)據(jù)，因此剔除該月度數(shù)據(jù)，即取2011年2月—2013年11月共34個樣本進(jìn)行計算.

3.2 模型結(jié)果驗證

由于解釋變量之間存在多重共線性，故采用判定系數(shù)檢驗法檢驗多重共線性.模型中每一個被解釋變量分別以其余解釋變量為解釋變量進(jìn)行回歸計算，并計算相應(yīng)的擬合度，也稱判定系數(shù).如果判定系數(shù)較大，則說明該被解釋變量可用其它解釋變量的線性組合代替，即解釋變量之間存在共線性.

運(yùn)用樣本數(shù)據(jù)計算22個行業(yè)之間的多重共線性關(guān)系，得到各行業(yè)的擬合度如表1所示.

從表1中可看出，多個變量的擬合度均在0.9以上，說明解釋變量之間存在較強(qiáng)的共線性.因此，通過逐步回歸分析模型，消除解釋變量之間的共線性，最后選取了部分行業(yè)的產(chǎn)值單耗作為解釋變量，區(qū)域產(chǎn)值單耗為被解釋變量，建立回歸方程，即

y=0.859x4+0.118x5+0.062x13+0.393x15+

0.042x17+1.831x21+4.931x22-180.4（3）

式中：y為區(qū)域總產(chǎn)值單耗；x4為煙草制品業(yè)產(chǎn)值單耗；x5為紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)產(chǎn)值單耗；x13為電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)產(chǎn)值單耗；x15為飲料制造業(yè)產(chǎn)值單耗；x17為化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)產(chǎn)值單耗；x21為交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)產(chǎn)值單耗；x22為電氣機(jī)械及器材制造業(yè)產(chǎn)值單耗.

對回歸方程進(jìn)行驗證，得到回歸方程的擬合度為0.95，擬合度很高，表明該回歸方程可用于模型預(yù)測，并對預(yù)測誤差進(jìn)行分析.誤差分析結(jié)果如圖1所示.

從圖1中可看出，回歸方程具有很好的擬合效果.模型的方差分析結(jié)果如表2所示.從表2中可看出，對回歸方程的回歸效果進(jìn)行F值檢驗，顯著性值小于0.05.模型通過檢驗，說明利用該模型可對因變量區(qū)域總體產(chǎn)值單耗進(jìn)行解釋.

4 結(jié) 論

本文從區(qū)域節(jié)能監(jiān)管角度出發(fā)，尋找運(yùn)用科學(xué)的數(shù)學(xué)模型方法輔助節(jié)能監(jiān)管工作.運(yùn)用節(jié)能監(jiān)管信息系統(tǒng)中現(xiàn)有的能耗數(shù)據(jù)，以產(chǎn)值單耗為區(qū)域能耗水平指標(biāo)，通過逐步回歸模型建立區(qū)域總體產(chǎn)值單耗與主要影響行業(yè)產(chǎn)值單耗的關(guān)系模型，從而幫助節(jié)能監(jiān)管部門對影響區(qū)域內(nèi)能耗水平的行業(yè)有直觀的了解，以采取相應(yīng)決策有效地降低區(qū)域產(chǎn)值單耗，促使區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)向低能耗方向發(fā)展.

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