新型灰色多變量預測模型下我國產業能源強度預測

劉瀟彤

摘 要：應用傳統GM（1，N）模型、IGM（1，N）模型、新型灰色多變量預測模型（TIGM（1，N）模型），分別對我國三大產業能源強度進行預測，發現TIGM（1，N）模型模擬誤差最小。另外，第三產業能源強度預測模型誤差較小，優于第一產業和第二產業。在此基礎上，結合國家經濟發展規劃和走勢，對未來5年的各產業能源強度進行預測。

關鍵詞：交互效應;TIGM（1，N）模型;灰色預測;三大產業能源強度

文章編號：1004-7026（2020）10-0018-02 ? ? ? ? 中國圖書分類號：F062 ? ? ? ?文獻標志碼：A

1 ?研究背景

能源強度等于能耗量與國內生產總值之比，其理論上處于不斷下降的趨勢，側面反映了能源利用率的提高。韓松（2016）[1]、劉洪濤（2017）[2]通過多元回歸法對能源強度進行預測，預測出了我國“十三五”的能源強度總體趨勢。由于傳統計量經濟學方法不能很好地對其進行預測，而灰色預測模型能夠在不確定條件下準確揭示系統變化趨勢，對小樣本數據尤為適用。GM（1，N）模型作為灰色多變量預測模型[3]，所需數據量少，運算簡單且預測精度高，近年來被廣泛應用于各個領域。

隨著GM（1，N）模型研究不斷深入，國內外學者就優化模型參數、改善模型精度、拓展模型的應用范圍等問題進行了深入探討[4-5]，而應用灰色預測模型預測能源強度的現有文獻十分缺乏。因此，優化傳統的灰色多變量預測模型，創新性地考慮到影響因素之間的交互作用，并引入趨勢項和常數項，創建新型灰色多變量預測模型（TIGM（1，N）模型），旨在提高模擬預測精度，從而對我國2018—2022年的產業能源強度進行更精準的預測，具有重要意義。

2 ?模型構建

2.1 ?傳統GM（1，N）模型

3 ?實證分析

3.1 ?指標選取

選取指標如下。①產業能源強度=產業能源消費總量/產業國內生產總值。②人口因素。③技術進步=產業生產的增加值/產業消耗的能源增加值。④產業結構=各產業的產值/GDP。

3.2 ?中國三大產業能源強度模擬預測實證分析

由于三大產業能源強度的樣本數據少，而且其影響因素的變量特點和時間序列樣本數據，適應于灰色多變量預測模型。選取三大產業能源強度（X1）作為主系統行為序列，人口因素（X2）、技術進步（X3）、產業結構（X4）作為驅動變量。

通過表1的灰色關聯度檢驗，發現3個影響因素存在相互關聯，共同對能源強度產生影響，因此可以構建交互效應的灰色多變量預測模型。

分別使用GM（1，N）、IGM（1，N）和TIGM（1，N）3種模型對我國三大產業能源強度進行模擬預測，利用2001—2014年的樣本數據進行模擬，對2015—2017年數據進行樣本外模擬預測，模擬預測的平均誤差如表2所示。

總的來說，具有交互效應的TIGM（1，N）模型模擬預測誤差較小，顯著優于傳統GM（1，N）模型和IGM（1，N）模型。另外，第三產業能源強度的模擬預測誤差較小，優于第一產業和第三產業。

3.3 ?我國2018—2022年產業能源強度預測

利用TIGM（1，N）模型良好的模擬預測性能，對我國2018—2022年的產業能源強度預測進行預測。

2018—2022年，我國平均能源強度為0.451 7，其中第一產業平均能源消費強度為0.101 2，第二產業為0.709 3，第三產業為0.333 8。到2022年，我國能源強度為0.391 5，其中第一產業能源消費強度為0.089 4，第二產業為0.621 3，第三產業為0.313 4。未來5年我國三大產業能源強度都有下降趨勢，到2022年，第一產業、第二產業和第三產業能源消費強度分別比2005年下降67.89%、68.21%和59.60%。

我國能源強度總體上呈現下降趨勢，三大產業能源強度從2005年以來下降幅度比較大，說明隨著產業升級，我國能源效率逐步提升，第二產業耗能逐步減少。

4 ?結論

運用2001—2017年的數據，應用經典的GM（1，N）模型、IGM（1，N）模型、TIGM（1，N）模型對三大產業能源強度分別進行模擬預測，得出對各產業擬合度高的能源強度預測模型。在此基礎上，對未來5年（2018—2022年）的各產業能源強度進行預測。主要研究結論如下。

（1）具有交互效應的TIGM（1，N）模型模擬預測誤差較小，顯著優于傳統GM（1，N）模型和IGM（1，N）模型。對于新型灰色多變量預測模型，第三產業能源強度預測模型誤差較小，樣本內模擬誤差為1.77%，樣本外預測誤差為1.43%，優于第一產業和第二產業。

（2）未來5年我國三大產業能源強度都有下降趨勢，且到2022年，我國第一產業、第二產業和第三產業能源強度分別比2005年下降67.89%、68.21%和59.60%。下降幅度為第二產業>第一產業>第三產業，說明我國三大產業能源效率逐步提升，而且第二產業耗能大幅減少，一定程度上反映出我國節能減排政策正在發揮良好的作用。

我國在制訂能源強度預期目標時，應該緊密結合各產業自身發展水平、產業結構、就業人口數量、技術進步水平，根據我國三大產業的能源消耗情況和能源利用效率趨勢，有的放矢地出臺一系列節能減排政策，不斷降低能源強度，優化產業結構，提升技術進步率，進一步提高三大產業的能源利用效率，實現我國可持續發展目標。

參考文獻：

[1]韓松.基于正交試驗的“十三五”中國能源強度情景預測與分析[J].技術經濟，2016，35（12）：97-104.

[2]劉洪濤.“十三五”時期中國能源強度預測[J].價值工程，2017，36（27）：233-237.

[3]劉思峰.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2004：123-127.

[4]Wang Z. An improved grey multivariable model for predicting industrial energy consumption in China [J].Applied Mathematical Modeling，2016，40（11）：5745-5758.

[5]丁松.基于驅動變量增長趨勢的TGM（1，N）預測模型[J].系統工程，2015，33（3）：149-153.