基于指數平滑模型的我國天然氣消費量預測

[摘 要]指數平滑法是眾多預測模型中比較方便、快捷的方法之一。本文以我國天然氣消費量數據為基礎，結合我國天然氣市場的實際情況，建立我國天然氣消費量的二次指數平滑模型，并運用該模型對2012年我國天然氣消費量進行預測，指導我國天然氣供應系統的建設和天然氣氣源儲備。

[關鍵詞]指數平滑 天然氣消費量 預測

隨著中國天然氣產業的快速發展，天然氣的生產和消費環節呈快速增長的態勢。目前，國內天然氣消費量由2002年的292億方增至2011年的1313億方，年均增長85億方，年均增長率為16%，天然氣消費在我國一次能源消費中所占比例由2002年的2.4%增長到2011年的4.6%，且有快速增大的趨勢。因此，合理預測我國天然氣消費量對于保證天然氣供應、供氣基礎建設和工業發展的合理布局與調整具有重大的積極意義。

一、指數平滑模型基本原理

指數平滑模型是美國學者羅伯特.G.布朗于1959年提出的，是眾多預測方法中最為常見的。該模型簡單明了，對所需數據要求不多，在天然氣預測領域得到了大范圍的應用，并經過相關改進，，且對實際問題變化反應迅速，預測效果得到了很大的改善，相比其他方法較好。

1.指數平滑模型

對于時間序列比較穩定的呈水平趨勢變化的數據，可采用一次指數平滑法，其基本思想是以第期的一次指數平滑值作為第期的預測值。

一次指數平滑的預測模型：

(1)

其中， ：第t+1期的預測值；y(t)：第t期的實際值； ：第t期的預測值；α：平滑系數， 。上式表明，第t+1期的預測值是第t期的實際值與第t期的預測值的加權平均。

在應用指數平滑法進行預測時，對于有明顯線性趨勢的時間序列，不宜用一次指數平滑法進行預測。為減少誤差，使預測值更好地接近實際值，可采用二次指數平滑法預測模型。

二次指數平滑的計算公式為：

(2)

其中，at=2St(1)-St(2)，at為平滑系數； ，bt為平滑系數；St(1)=αyt+(1-α)S(1)t-1，St(1)為第t期的一次指數平滑值；St(2)=αS(1)t+(1-α)S(2)t-1，St(2)為第期二次指數平滑值。

2. 的取值及初始值的確定

加權系數α的取值體現了新觀察值與原平滑值之間的比例關系。根據實際數據序列的特點和經驗，當時間序列波動不大，長期趨勢較穩定時，α一般在0.05～0.2之間選取。當時間序列波動較大，具有迅速明顯的變動傾向時，α一般在0.3～0.9之間選取。通常，要針對不同的數據序列，選取幾個不同的α值加以試算比較，求得使 最小的α。

對于初始值的確定，一般根據以下原則來確定：⑴若序列數較大，如T＞15時，用y1作為初始值就行了；⑵若序列數T＜15時可以選用最初三期的數據，用適當方法求平均數作為初始值。

二、我國天然氣消費量預測

1. 資料來源 國家統計局數據

表1 我國2002～2011年天然氣消費量

圖1 我國2002年～2011年天然氣消費量

由圖1可知，我國逐年的天然氣消費量雖然并非嚴格線性關系，但可以認為是近似線性關系，故可應用二次指數平滑法來預測下一年的天然氣消費量。

2.確定修正系數α值

修正系數α在指數平滑模型中有著非常重要的作用，它體現了在實際預測中各期數據的影響程度。在預測中，預測值與實際值越接近，則預測效果越好。對α值的確定，在應用中可根據實際情況選擇。

由表1，觀察序列｛292，339，397，468，561，705，813，895，

1090，1313｝，該序列具有明顯增長的趨勢，根據α的選取原則，α應在0.3～0.9之間選取，即α=0.3，0.5，0.7，0.9。

其中初始值 為2002～2011年消費量的平均數342.67，

由公式(2)求得，根據公式分別計算α=0.3，0.5，0.7，0.9時，S的值。由下面的表2經過比較分析可知在α=0.9時，S的值最小，所以修正系數α=0.9。

表2 計算修正系數的取值

3. 二次指數平滑法預測天然氣消費量

表3 我國天然氣消費量預測

由公式（3）可知，應用二次指數平滑法預測的數據與實際值進行比較，誤差均在許可范圍內，由此預測得到2012年的預測值。

當T=1時，可計算出我國2012年天然氣消費量為1527.13億方。

根據表3繪制出我國天然氣消費量圖如下：

圖2 中國天然氣消費量預測

三、結論

在本文中，采用二次指數平滑模型對我國天然氣消費量未來趨勢進行預測，可得出以下結論：⑴采用二次指數平滑模型進行預測，預測結果較為準確，制約因素較少，而且計算簡單；⑵采用二次指數平滑模型對某一事件進行預測時，平滑系數的確定直接影響到預測結果的準確性；⑶指數平滑模型是以歷史數據為依據，預測的前提是過去存在的各種因素的影響和發展趨勢將在今后繼續下去，但社會經濟現象的發展變化是復雜的，當經濟發展趨勢保持較長時間的穩定后，出現突然上升或下降的趨勢時，指數平滑模型就難以適應，故指數平滑模型應用于中、短期預測誤差較小、效果較好；⑷采用二次指數平滑模型，可以為我們的經濟建設發展提供有效可靠的依據。

參考文獻：

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