[發明專利]基于“S”形模型的能源需求預測方法

有效

• 申請號: 201110041497.8
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102646216A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 王安建;王高尚;陳其慎;于汶加;閆強
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院礦產資源研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明系一種定量的能源需求預測方法，是基于人均GDP與人均能源消費間“S”形物理模型，運用雙曲正切函數等數學方法構建的預測技術，用于中長期能源需求預測，直接應用于能源勘查、開發、生產、利用、運輸、貿易等領域。

背景技術：

目前能源需求預測方法總體可分為定性預測和定量預測兩大類。

定性預測通常依據主觀經驗判斷給出未來能源需求，最具代表性的有德爾菲法和類比法兩種。德爾菲法是通過專家打分賦值來判斷和確定未來能源需求；類比法則通過與發展方式類似的發達國家或地區類比，抽取其相同發展階段能源消費指標，并以此為依據得出預測對象的能源需求。定性預測具有較強的主觀性，缺乏嚴謹性和科學性，其準確性和可靠性難以保證。

定量預測依據預測選取的途徑不同可分為部門預測法、能源消費強度法、彈性系數法、投入產出法、能源總量數學模擬法等幾種主要方法。(1)部門預測法是在系統總結不同部門能源消費歷史數據和部門發展間相互關系的基礎上，通過對各部門未來發展趨勢的判定，預測部門乃至國家能源需求。目前國際主要能源機構多采用這一方法。其主要缺陷表現在一方面涉及的資料數據龐雜，極易產生統計性偏差；其二，對部門未來發展的判斷往往流于從以往歷史數據的推演，缺乏對部門能源消費基本規律的把握，從而產生預測偏差；另外，從終端部門到一次能源轉換過程中涉及的能源品種和部門眾多，轉換效率千差萬別，也增加了產生預測偏差的風險。對IEA和EIA使用這一方法得出的歷史預測結果檢驗表明，其對典型發展中國家和地區的預測大多存在10％以上誤差；(2)能源消費強度法是依據能源消費強度指標的歷史變化，推演和判斷未來變化趨勢，給出預測期消費強度指標量值，進而得出相應的能源需求。這一方法對未來強度指標的變化多依據主觀判斷或歷史趨勢的推演，缺乏對其內在規律的把握，預測中往往出現很大偏差。(3)彈性系數法與強度法類似，通過確定預測期彈性系數量值間接預測未來能源需求。由于彈性系數指標的預測值為認為設定，具有較強的主觀性且難于精確賦值，而其微小的變化都會引起需求總量較大變動，因此其預測結構的準確性難以保證。(4)投入產出法是研究經濟體系(國民經濟、地區經濟、部門經濟、公司或企業經濟單位)中各個部分之間投入與產出相互依存關系的計量經濟學方法。使用該方法的前提是整個系統較為穩定，同時系統內各單元之間的關系是固定不變的，這一方法的前提決定了其用于中長期需求預測存在系統不確定性。(5)能源需求總量數學模擬法是指運用數學方法模擬能源消費歷史軌跡，得出模型方程，并以此預測未來需求，主要方法有灰色預測、回歸分析等，這些方法用于不斷演進的復雜的能源與經濟社會發展系統，常限于有限的歷史數據，從時間序列或因果關系出發，難以全面、正確反映事物之間的內在聯系，預測結果往往存在很大的誤差。

上述這些方法存在的共同缺陷是缺乏對能源需求與經濟發展間長尺度定量關系的把握，僅用以往數據模擬、推演或類比未來，預測缺乏科學性和準確性，結果偏差大。提高中長期能源需求預測的準確性、客觀性對科學制定國家規劃以及未來能源行業和相關企業的發展均具有非常重要的意義。

發明內容：

本發明針對現有技術的不足，依據構建的人均能源消費與人均GDP間的“S”形物理模型，運用雙曲正切函數等數學方法，形成了全新定量預測技術，從根本上解決了以往預測缺乏理論支撐、結果偏差大、可信度低的問題。

本發明具體包括以下步驟和內容：

1)建立人均能源消費與人均GDP間的“S”形物理模型

首先，確立人均能源消費與人均GDP之間“S”形相關關系；

系統總結英、美、日等眾多發達國家150年來，從農業社會—工業社會—后工業化社會能源消費歷程，揭示出人均能源消費與人均GDP呈現全周期“S”形變化關系，即農業社會人均能源消費呈低緩增長趨勢，工業化發展階段呈快速增長趨勢，之后隨著經濟結構的轉變、社會財富積累水平不斷提高和基礎設施日趨完善，人均能源需求陸續達到頂點，其后趨于下降。

其次，厘定人均能源消費“S”形三個關鍵點——起飛點、轉折點、零增長點定量指標；能源消費的起飛點是需求進入高增長期的起始點；而轉折點處需求增速則開始減緩；零增長點則是能源需求的頂點。三個關鍵點具有相對固定的人均GDP數值，起飛點處人均GDP集中在2500-3000美元(蓋凱，下同)，轉折點對應人均GDP10000-12000美元，零增長點處人均GDP則集中于20000-22000美元之間；

第三，三個關鍵點將“S”形曲線分為四段，對應于不同發展階段的能源需求趨勢。