新型灰色多变量预测模型下我国产业能源强度预测

刘潇彤

摘 要：应用传统GM（1，N）模型、IGM（1，N）模型、新型灰色多变量预测模型（TIGM（1，N）模型），分别对我国三大产业能源强度进行预测，发现TIGM（1，N）模型模拟误差最小。另外，第三产业能源强度预测模型误差较小，优于第一产业和第二产业。在此基础上，结合国家经济发展规划和走势，对未来5年的各产业能源强度进行预测。

关键词：交互效应;TIGM（1，N）模型;灰色预测;三大产业能源强度

文章编号：1004-7026（2020）10-0018-02         中国图书分类号：F062        文献标志码：A

1  研究背景

能源强度等于能耗量与国内生产总值之比，其理论上处于不断下降的趋势，侧面反映了能源利用率的提高。韩松（2016）[1]、刘洪涛（2017）[2]通过多元回归法对能源强度进行预测，预测出了我国“十三五”的能源强度总体趋势。由于传统计量经济学方法不能很好地对其进行预测，而灰色預测模型能够在不确定条件下准确揭示系统变化趋势，对小样本数据尤为适用。GM（1，N）模型作为灰色多变量预测模型[3]，所需数据量少，运算简单且预测精度高，近年来被广泛应用于各个领域。

随着GM（1，N）模型研究不断深入，国内外学者就优化模型参数、改善模型精度、拓展模型的应用范围等问题进行了深入探讨[4-5]，而应用灰色预测模型预测能源强度的现有文献十分缺乏。因此，优化传统的灰色多变量预测模型，创新性地考虑到影响因素之间的交互作用，并引入趋势项和常数项，创建新型灰色多变量预测模型（TIGM（1，N）模型），旨在提高模拟预测精度，从而对我国2018—2022年的产业能源强度进行更精准的预测，具有重要意义。

2  模型构建

2.1  传统GM（1，N）模型

3  实证分析

3.1  指标选取

选取指标如下。①产业能源强度=产业能源消费总量/产业国内生产总值。②人口因素。③技术进步=产业生产的增加值/产业消耗的能源增加值。④产业结构=各产业的产值/GDP。

3.2  中国三大产业能源强度模拟预测实证分析

由于三大产业能源强度的样本数据少，而且其影响因素的变量特点和时间序列样本数据，适应于灰色多变量预测模型。选取三大产业能源强度（X1）作为主系统行为序列，人口因素（X2）、技术进步（X3）、产业结构（X4）作为驱动变量。

通过表1的灰色关联度检验，发现3个影响因素存在相互关联，共同对能源强度产生影响，因此可以构建交互效应的灰色多变量预测模型。

分别使用GM（1，N）、IGM（1，N）和TIGM（1，N）3种模型对我国三大产业能源强度进行模拟预测，利用2001—2014年的样本数据进行模拟，对2015—2017年数据进行样本外模拟预测，模拟预测的平均误差如表2所示。

总的来说，具有交互效应的TIGM（1，N）模型模拟预测误差较小，显著优于传统GM（1，N）模型和IGM（1，N）模型。另外，第三产业能源强度的模拟预测误差较小，优于第一产业和第三产业。

3.3  我国2018—2022年产业能源强度预测

利用TIGM（1，N）模型良好的模拟预测性能，对我国2018—2022年的产业能源强度预测进行预测。

2018—2022年，我国平均能源强度为0.451 7，其中第一产业平均能源消费强度为0.101 2，第二产业为0.709 3，第三产业为0.333 8。到2022年，我国能源强度为0.391 5，其中第一产业能源消费强度为0.089 4，第二产业为0.621 3，第三产业为0.313 4。未来5年我国三大产业能源强度都有下降趋势，到2022年，第一产业、第二产业和第三产业能源消费强度分别比2005年下降67.89%、68.21%和59.60%。

我国能源强度总体上呈现下降趋势，三大产业能源强度从2005年以来下降幅度比较大，说明随着产业升级，我国能源效率逐步提升，第二产业耗能逐步减少。

4  结论

运用2001—2017年的数据，应用经典的GM（1，N）模型、IGM（1，N）模型、TIGM（1，N）模型对三大产业能源强度分别进行模拟预测，得出对各产业拟合度高的能源强度预测模型。在此基础上，对未来5年（2018—2022年）的各产业能源强度进行预测。主要研究结论如下。

（1）具有交互效应的TIGM（1，N）模型模拟预测误差较小，显著优于传统GM（1，N）模型和IGM（1，N）模型。对于新型灰色多变量预测模型，第三产业能源强度预测模型误差较小，样本内模拟误差为1.77%，样本外预测误差为1.43%，优于第一产业和第二产业。

（2）未来5年我国三大产业能源强度都有下降趋势，且到2022年，我国第一产业、第二产业和第三产业能源强度分别比2005年下降67.89%、68.21%和59.60%。下降幅度为第二产业>第一产业>第三产业，说明我国三大产业能源效率逐步提升，而且第二产业耗能大幅减少，一定程度上反映出我国节能减排政策正在发挥良好的作用。

我国在制订能源强度预期目标时，应该紧密结合各产业自身发展水平、产业结构、就业人口数量、技术进步水平，根据我国三大产业的能源消耗情况和能源利用效率趋势，有的放矢地出台一系列节能减排政策，不断降低能源强度，优化产业结构，提升技术进步率，进一步提高三大产业的能源利用效率，实现我国可持续发展目标。

参考文献：

[1]韩松.基于正交试验的“十三五”中国能源强度情景预测与分析[J].技术经济，2016，35（12）：97-104.

[2]刘洪涛.“十三五”时期中国能源强度预测[J].价值工程，2017，36（27）：233-237.

[3]刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，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.基于驱动变量增长趋势的TGM（1，N）预测模型[J].系统工程，2015，33（3）：149-153.