基于ARMA分析模型的江蘇終端能源消費預測研究

陳振宇 阮文駿 朱宇翀 樊麗君 胡彩紅

1.國網江蘇省電力有限公司；2.北京成和能源咨詢有限公司

一、引言

隨著我國人口與經濟水平的發展，能源消耗與日俱增，由此帶來嚴重的能源供應安全、環境污染、氣候變化和生態文明等一系列問題。當前我國正處于工業化中后期，促進能源消費轉型升級、建設節約型社會成為長期的重要話題。因此，分析預測終端能源消費指標可為經濟社會可持續健康發展提供決策參考。

文1研究結果表明，受供給側結構性改革深入推進及生態環境治理行動不斷升級的共同作用,2010—2016年中國終端能耗呈現出階段性企穩的”臺階”特征,且電氣化率穩步上升,能源結構持續清潔化。文2核算了我國30個省市2005-2014年的終端能源消費數據,并采用一般回歸、隨機效應和固定效應模型研究了該數據與諸多經濟發展指標的關系。模型結果表明,市場化率、FDI比重、進出口比重和研發比重對能源消費有正向的促進作用,而城鄉結構和財政比重與終端能源消費呈現反向關系。上述研究對地方經濟和能源消費關系的特點、因素考慮不足，且缺乏中長期預測，不利于地方政府和企業從大格局上部署能源工作。

本文根據地方經濟社會發展特點、終端能源消費現狀和未來發展趨勢，綜合考慮終端能源消費替代和轉型升級情況，提出基于ARMA分析模型的終端能源消費預測方法，并針對江蘇省應用上述方法進行終端能源消費預測，案例表明所提方法的可行性。

二、預測模型

首先，根據經濟社會發展形勢，預測未來GDP增長趨勢。其次，預測各行業終端能源消費彈性系數。第三，建立終端能源消費分品種預測模型，分析不同品種終端能源消費與能源消費彈性系數的關系，由終端能源消費預測模型得出不同品種的終端能源消費預測值。

ARMA模型的基本形式：

（一）自回歸模型AR(p)：

（二）移動平均模型MA(q) ：

服從q階移動平均模型MA(q )。

（三）自回歸移動平均模型ARMA(p,q)：

服從（p,q）階自回歸移動平均模型ARMA(p,q)。

最后，計算終端能源消費總量，模型如下：

三、案例分析

2018年江蘇省實現生產總值9.26萬億元人民幣，同比增長6.7%；工業運行總體穩定，服務業增加值占比達到51%；投資結構持續優化，民間投資占比達到71%；全省居民人均可支配收入同比增長8.8%。新舊動能接續轉換，民生福祉持續改善。全社會用電量6128億千瓦時。從各行業用電量反推終端能源消費量，預計2018年江蘇終端能源消費量約為2.38億噸標準煤，其中，煤炭、石油、天然氣分別約2.6億噸，4200萬噸和265億立方米。終端能源消費現狀計算步驟如下：1.在《中國能源統計年鑒2018》中找出江蘇省各品種終端能源消費的實物量。2.在《中國能源統計年鑒2018》中找出各品種能源折標準煤系數。3.以分品種終端能源消費的實物量乘以各品種能源折標準煤系數，得到江蘇省2017年各品種終端能源消費的標準量。4.分品種終端能源消費的標準量加總，得到江蘇省2017年終端能源消費總量的標準量。5.根據2015-2018年江蘇GDP增速、終端能源消費彈性系數，按比例推算2018年江蘇終端能源消費量。

未來江蘇經濟發展將按照穩中求進工作總基調，統籌好速度、結構、質量和效益的協調性關系，更加注重經濟結構調整、質量效益提升、新舊動能轉換，提升國民經濟整體性水平。預計2035年江蘇GDP將達到19.5萬億元，未來15-20年GDP增速將處于4%-6.5%，GDP增速與全國平均速度基本持平。從中長期來看，江蘇經濟社會發展水平（如人均GDP等）將持續大幅超過全國平均水平，而我國經濟新常態下的GDP增速將保持中速增長態勢，因而江蘇GDP增速可能略低于全國平均速度。

未來江蘇用能領域結構優化，能源消費轉型升級加速。農業領域，規模化、集約化、機械化、電氣化、信息化將成為未來農業發展的方向。工業領域，隨著我國經濟進入高質量增長階段，新型工業化、信息化將成為工業轉型發展的典型特征。在中高端消費、創新引領、綠色低碳、共享經濟、現代供應鏈、人力資本服務等領域將形成增長新動能。建筑領域，與城市可持續發展相關的生態城市、智慧城市、綠色建筑、低碳建筑等迅速興起，建筑領域將從建筑規模擴張轉向合理規劃、提升建筑綜合質量和運行狀態、滿足公共建筑需求等方向發展。交通領域，交通電氣化趨勢已經成為全球共識，綠色交通和智慧交通將成為未來交通發展的方向。預計2035年江蘇終端能源消費規模將達到2.65億噸標準煤，終端能源消費增速將不斷下降。

四、結論

終端能源消費為經濟社會發展提供基礎支撐活動，是綠色低碳發展的關鍵。本文綜合考慮地方經濟社會發展特點，根據分品種的終端能源消費現狀，提出基于ARMA分析模型的終端能源消費預測方法，并針對江蘇省應用上述方法進行終端能源消費預測，為江蘇能源消費轉型升級提供數據支持。研究表明江蘇省2035年GDP將達到19.5萬億元，相應的，終端能源消費總量將達到2.65億噸標準煤，GDP增速和終端能源消費增速將不斷下降。