《基于scgm (1, h) 的我国工业生产水耗和能耗预测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于scgm (1, h) 的我国工业生产水耗和能耗预测（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于 SCGM (1, h) 的我国工业生产水耗和能耗预测 舒服华 武汉理工大学机电工程学院 摘 要： 能源和水资源是重要的生产要素。节能降耗、发展循环经济是我国工业化道路的必由之路。科学预测我国单位产值的能耗和水耗, 对深化经济体制改革, 调整产业结构, 制定资源开发和利用规划, 保持国民经济和社会持续健康发展具有重要意义。灰色系统云 SCGM (1, h) 模型是灰色理论最有力的发展, 适用于对相互联系的多个时间序列的预测, 是解决复杂的不确定系统问题的有力工具。文中运用 SCGM (1, h) 模型预测我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量, 取得了较为理想的效果, 不仅比单独运
2、用 GM (1, 1) 模型预测的精度高, 而且预测结果更加合理和可信。关键词： 单位产值; 耗能量; 耗水量; 预测; SCGM (1, h) 模型; 作者简介：舒服华 (1964-) , 男, 湖北武汉人, 武汉理工大学机电工程学院教授, 博士, 研究方向为系统工程。收稿日期：2017-10-26Received： 2017-10-26改革开放以来, 我国经济经历了三十多年的持续快速发展, 取得了举世瞩目的成就, 目前经济总量位居全球第二。同时, 经济的发展也加重了资源环境的负担, 给我国经济可持续发展形成制约。能源和水资源是工业生产不可缺少的生产要素, 也是居民日常生活离不开的基本物质。
3、随着我国经济的快速发展和人口的增加, 能源和水资源的需求量不断增长, 供求矛盾日益突出。为了解决这一问题, 国家实施了南水北调、西电东送、西气东输, 大力发展可再生能源等重大措施, 有效缓解了这一矛盾。显然, 仅仅依靠这些外围的政策和措施是不够的, 解决问题的根本方法在于挖掘潜力和强化管理, 节约利用资源、有效利用资源。要实现这一目标必须加快转变经济发展方式、加快产业转型升级、加快技术进步, 以思想创先、制度创新、方法创新引领绿色发展。目前, 我国正在积极创建资源节约型、环境友好型社会, 坚持走循环发展和可持续发展之路, 工业生产的单位能耗和水耗逐年下降, 经济发展的新理念取得了初步成效, 为
4、国民经济和社会的可持续发展奠定了坚实的基础。科学预测我国工业生产能耗和水耗, 对深化经济改革, 调整产业结构, 制定重要资源开发和利用规划, 保持国民经济和社会健康发展具有重要意义。灰色系统云 SCGM (1, h) 模型是灰色理论的重要发展和突破, 对预测互相关联的时间序列具有良好的效果, 不像其他灰色预测模型那样, 对数据要求苛刻, 允许数据有一定的波动1, 特别适合对具有关联的多个时间序列进行联合预测, 比单独运用 GM (1, N) 模型进行分别预测的精度要高, 只是由于计算相对复杂, 使其应用受到了一定的限制, 国内相关的研究和文献比较少。随着计算机技术的发展, 灰色系统云 SCGM
5、 (1, h) 模型计算不再成为问题, 相信其应用会逐步得到推广。文中运用灰色系统云 SCGM (1, h) 模型预测我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量, 以期提高预测的精度。1. 灰色系统云 SCGM (1, h) 预测模型灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度, 预测事物未来发展趋势的状况。GM (1, 1) 模型是灰色预测模型最早和最有代表性的模型, 以成功而广泛地应用于各行各业预测问题之中, 但 GM (1, 1) 模型只适合于对单一时间序列的预测, 而且应用条件有许多限制, 要求数据序列具有单调性、平滑性, 而对
6、于不具备这些条件的波动时间序列, 预测效果不够理想。灰色系统云 SCGM (1, h) 预测模型是GM (1, 1) 模型最有力的发展的形式, 它适用于具有关联多因子的灰色系统预测建模, 并且对数据的要求比 GM (1, 1) 模型要低, 与 GM (1, 1) 相比, 具有更高的预测精度。灰色系统云 SCGM (1, h) 预测模型方法如下2:设 X (k) =xi (k) (k=1, 2, , n, i=1, 2, , h) 为原始时间序列, h为时间系列变量个数, k 为时间系列的期数。由此得到参数 A 的估计为3:其中, 参数 B 的估计为:则灰色系统云 SCGM (1, h) 预测模
7、型为4:式中, X (k) =x i (k) (k=1, 2, , n, i=1, 2, , h) 为原始时间序列 X (k) 第 k 期的预测值。2. 我国工业生产单位产值能耗和水耗预测图 1 为 2006 年2016 年我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量统计数据。从图 1 知, 我国万元 GDP 耗能量和耗水量呈逐年下降的趋势, 说明我国实施节能降耗措施的效果显著。由于工业生产耗能量和耗水量之间存在一定的相关性, 并且虽然数据具有单调性的特性, 但每年下降的幅度相差很大, 尤其是万元工业增加值耗水量, 前些年下降的幅度很大, 近几年下降幅度较小, 数据及其不平滑, 因此采用灰色
8、系统云模型预测更为有效。由于我国万元工业增加值耗水量数据序列波动较大, 故首先对其进行平滑性处理。设我国万元工业增加耗水量数据系列为 y2 (k) , 则令 x2 (k) =log (y2 (k) ) , 故设我国万元 GDP 耗能量数据系列为 x1 (k) , 则图 1 我国万元 GDP 耗能量和耗水量统计数据 下载原图以 x1 (k) 、x 2 (k) 为样本建立灰色系统云 SCGM (1, 2) 模型。于是, 按式 (1) 和式 (2) 计算得到参数 A 和 B 的值为:表 1 预测结果及对比 下载原表 为了证明系统云模型的优越性, 运用 GM (1, 1) 模型对我国万元 GDP 耗能
9、量和万元工业增加值耗水量进行预测, 即以 x1 (k) 、x 2 (k) 为样本分别建立两个GM (1, 1) 模型对原始数据序列进行预测。求得序列 x1 (k) 的参数为:得到 x1 (k) 序列的时间响应式为:进行一次累减还原得到 x1 (k) 的预测值 x1 (k) , 结果如表 2 所示。求得序列 x2 (k) 的参数为:得到 x2 (k) 序列的时间响应式为:进行一次累减还原及指数变化得到 x2 (k) 的预测值 x2 (k) , 结果如表 2 所示。从表 1 看, 运用灰色 GM (1, 1) 模型预测我国万元 GDP 耗能量平均预测误差为2.7852%;万元工业增加值耗水量的平均
10、误差为 5.9113%, 而运用灰色系统云SCGM (1, 2) 模型联合预测我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量的平均误差分别为 2.2253%和 5.8147%, 分别比灰色 GM (1, 1) 模型的减小了20.1027%和 1.634%。万元工业增加值耗水量的平均误差看起来减小不大, 但最近两期的减小幅度较大, 2015 年和 2016 年分别减小 51.1819%和 55.8470%, 而预测模型的价值是对事物未知的发展趋势进行预测, 后期的预测误差才是真正反映模型优劣的指标, 从这点看灰色系统云模型要比 GM (1, 1) 模型优越得多。再看未来的预测结果, GM (1,
11、 1) 模型预测得到 2017 年我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量分别为 0.6209 吨标准煤和 43.624 吨, 显然这一结果不合理, 我国这两项指标下降很快, 基数越低, 下降越难, 在这样短的时间要降到这一水平不可能实现, 特别是万元工业增加值耗水量, 在一年内要下降十吨, 根本无法办到。而 SCGM (1, 2) 模型预测得到 2017 年我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量分别为 0.6530 吨标准煤和 47.026 吨, 看起来要合理一些, 也更实际一些, 经过努力这一目标是有可能实现的。两种模型的预测曲线对比如图 2、图 3 所示。图 2 我国万元
12、GDP 耗能量预测曲线 下载原图3. 结语能源和水资源是国民经济的命脉, 也是人类赖以发展的基本物质, 尽管我国能源和水资源储量丰富, 但我国人口众多, 人均能耗和水资源占有量在世界上属于较低水平, 经济发展与资源短缺的矛盾日益突出, 特别是工业生产对能源和水资源需求的大幅增加, 加重了环境的负担和承载力。此外我国工业生产的能源和水资源利用率不高, 浪费较大也是一大问题, 使本来资源紧缺的状况雪上加霜。虽然近些年在国家大力推行低碳经济、绿色经济、循环经济, 加强生态建设, 环境保护的形势下, 单位产值的能耗和水耗逐年呈下降趋势, 但与西方发达国家相比, 还有不少差距。解决中国经济发展和资源紧张
13、的瓶颈主要靠体制和技术, 关键是节约和高效利用资源。要创新资源利用机制, 改进生产技术和工艺, 节约利用资源, 提高资源利用率。减少对化石能源的消耗比例, 积极利用清洁能源、可再生资源, 积极推广废热利用, 减少废水排放, 加强污水处理, 防止对水资源的污染, 积极推行水资源循环再利用。节能减排、绿色发展是中国经济发展的必由之路。灰色系统云 SCGM (1, h) 预测模型能深入挖掘关联多因子之间的内在联系, 比单独运用 GM (1, 1) 模型预测更加贴近客观实际, 也具有更高的预测精度, 是解决复杂的多变量不确定系统问题的有力工具。文中运用灰色系统云 SCGM (1, h) 模型预测我国万
14、元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量, 预测得到 2017 年我国万元 GDP 耗能量和万元工业增加值耗水量分别为 0.6530 吨标准煤和 47.026 吨。图 3 我国万元工业增加值耗水量预测曲线 下载原图参考文献1陈绵云, 尹平, 林熊辉.SCGM (l, h) c 残差修正预测模型及其在柳州市总体规划中的应用J.华中理工大学学报, 1993 (3) . 2熊鹰飞, 陈绵云, 熊和金.系统云 SCGM (1, h) 模型仿真及应用J.武汉交通科技大学报, 1999 (3) . 3熊和金, 熊鹰飞, 陈绵云.灰色系统 SCGM (1, h) c 模型的拓广J.华中理工大学学报, 1999 (1) . 4周晓贤.修正后的 SCGM (1, h) c 模型在大坝安全监控中的应用J.水电自动化与大坝测, 2002 (2) .
