GM（1，1）模型對我國能源消費(fèi)量的預(yù)測及分析

寇愛青 周偉 胡巧珍

[摘 要]能源問題是我國長久以來需要關(guān)注的主要問題之一，對我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有著重要的制約作用。由于該數(shù)據(jù)具有樣本少、信息不確定等特性，文章運(yùn)用GM（1，1）模型對其進(jìn)行預(yù)測。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行一次累加、生成緊鄰均值序列和構(gòu)建灰色白化方程等過程，選取近6年我國能源消費(fèi)量的數(shù)據(jù)為樣本，對能源消費(fèi)量進(jìn)行擬合與預(yù)測，以證實(shí)該項(xiàng)目的可行性與準(zhǔn)確性。

[關(guān)鍵詞]GM（1，1）模型；能源消費(fèi)量；預(yù)測

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2018.16.015

1 引 言

能源問題是我國長久以來關(guān)注的重要問題之一，充足的能源保障能推動中國的快速發(fā)展。在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化大背景下，了解能源消費(fèi)量的趨勢有重要意義。

在能源方面，許多學(xué)者進(jìn)行了具體的研討與探索：如通過能源投入產(chǎn)出表對外向型經(jīng)濟(jì)等進(jìn)行實(shí)證研究（徐盈之等，2010）；如運(yùn)用VEC模型分析了我國三個產(chǎn)業(yè)的能源利用與經(jīng)濟(jì)增長的相關(guān)數(shù)據(jù)（邵慶龍，2017）以及采用LMDI分解與計(jì)量模型對我國能源強(qiáng)度變動進(jìn)行實(shí)證研究（張瑞等，2018）。

由于我國的能源消費(fèi)情況在不同的時期的增長情況有很大的差異性，體現(xiàn)為幾年會有一個新的趨勢，歷年的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)屬于不確定性的小樣本數(shù)據(jù)，故可以利用GM（1，1）模型來做預(yù)測研究。

中國學(xué)者創(chuàng)建的灰色系統(tǒng)理論，是一種分析少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法（鄧聚龍，1986）。它的主要分析對象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”“貧信息”不確定系統(tǒng)，通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)等措施，提取有價值的信息，從而完成對系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)行為、演變規(guī)律等的正確描繪和有效監(jiān)控，GM（1，1）模型是其基礎(chǔ)和核心。第一方面，一些學(xué)者通過灰色模型對生活中的活動、趨勢等進(jìn)行研究。如通過灰色模型探索出一種新方法在無約束室外環(huán)境下增強(qiáng)HoG檢測行人（Cootes and Taylor，1994）以及用灰色建模對廢舊汽車回流進(jìn)行預(yù)測（Ene and ztürk，2017）。第二方面，一些學(xué)者將灰色模型應(yīng)用到運(yùn)輸預(yù)測中，如Bezuglov and Comert（2016）通過灰色模型對短期高速公路交通參數(shù)進(jìn)行預(yù)測。第三方面，一些學(xué)者將灰色模型系統(tǒng)與其他數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，對灰色模型進(jìn)行改進(jìn)，從而提高其預(yù)測的準(zhǔn)確性：如Xu等（2011）結(jié)合最小二乘法改進(jìn)灰色模型并通過例子驗(yàn)證其可行性。

雖然很多人對我國的能源消費(fèi)情況做過一些研究，GM（1，1）模型也被廣泛地運(yùn)用在各個領(lǐng)域，但是幾乎沒有人將二者結(jié)合做過相應(yīng)的預(yù)測。由于優(yōu)化后的GM（1，1）模型和經(jīng)典的GM（1，1）模型預(yù)測最終結(jié)果相差不大，故文章主要采用經(jīng)典GM（1，1）模型對我國能源消費(fèi)狀況進(jìn)行研究。

2 研究方法

經(jīng)典的GM（1，1）預(yù)測模型適用于小樣本數(shù)據(jù)且具有計(jì)算簡單等特點(diǎn)，本節(jié)將具體講述GM（1，1）預(yù)測模型及其詳細(xì)的運(yùn)算步驟。

2.1 GM（1，1）預(yù)測模型

傳統(tǒng)灰色預(yù)測模型是基于一定樣本進(jìn)行的一次性預(yù)測。其認(rèn)為，系統(tǒng)的行為現(xiàn)象雖然是朦朧的，數(shù)據(jù)是復(fù)雜的，但它畢竟是有序的，是有整體性能的?；疑Ｐ陀腥缦乱恍﹥?yōu)點(diǎn)：不需要大量的樣本；樣本不需要有規(guī)律性分布；計(jì)算工作量小；定量分析結(jié)果與定性分析結(jié)果不會不一致；可用于近期、短期和中長期預(yù)測；灰色預(yù)測精準(zhǔn)度高等。

2.2 GM（1，1）模型運(yùn)算步驟

下面介紹鄧聚龍教授所提出的GM（1，1）模型的具體運(yùn)算步驟。

3 案例分析

將經(jīng)典的GM（1，1）預(yù)測模型運(yùn)用在我國能源消費(fèi)量的預(yù)測是非常合適的，下面將具體講述GM（1，1）模型在該項(xiàng)目的應(yīng)用。

3.1 數(shù)據(jù)獲取和模型計(jì)算

我國能源消費(fèi)總量及其詳細(xì)的消費(fèi)總量數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計(jì)局（見表1）。選取2011—2015年我國能源消費(fèi)總量為建模數(shù)據(jù)，2011年為起始年，2016年數(shù)據(jù)為模型檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見下表。

文章基于GM（1，1）模型對我國能源消費(fèi)量進(jìn)行預(yù)測，通過該模型可以得到2016年我國能源消費(fèi)量預(yù)測值為442109.0萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。由于2016年實(shí)際值為436000.0萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可以看出，該GM（1，1）模型對于我國能源消費(fèi)量的預(yù)測有一定的可行性，預(yù)測結(jié)果較為準(zhǔn)確。

4 結(jié) 論

文章通過GM（1，1）模型對我國能源消費(fèi)總量進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果有一定的可行性與準(zhǔn)確性。我國能源消費(fèi)總量情況長久以來也有很大的變化，所以對于我國能源消費(fèi)總量若選取太長的歷史階段反而預(yù)測效果不好。因此，文章選取近幾年的數(shù)據(jù)做預(yù)測。

從預(yù)測結(jié)果來看，我國對于2016年的能源消費(fèi)總量會稍有上升，和實(shí)際值相差不多，故此模型對該項(xiàng)目的研究具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。同時需要指出的是，該模型只適用于短期或中長期的預(yù)測，想要對一些長期的問題做預(yù)測還有一定的限制。

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