第三節(jié) 能源系統(tǒng)的預(yù)測和規(guī)劃

一、能源系統(tǒng)預(yù)測

對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各類事態(tài)的發(fā)展作出預(yù)測，不僅是制定社會(huì)經(jīng)濟(jì)政策的需要，而且也是一種控制社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的手段。預(yù)測一般是根據(jù)過去和現(xiàn)在，運(yùn)用某些數(shù)學(xué)方法定性或定量地尋求有關(guān)的客觀發(fā)展規(guī)律，借以推測未來的發(fā)展情況。預(yù)測的方法有很多，最基本的可以分為定性法、定量法和混合法。定性法應(yīng)用直接而簡便，特別是對那些很難單純以具體數(shù)據(jù)來描述的系統(tǒng)的發(fā)展預(yù)測更是如此。定量法基本上依靠建立各種類型的預(yù)測數(shù)學(xué)模型，然后推導(dǎo)出預(yù)測結(jié)果。這兩類方法對短期和中期預(yù)測比較有效。對于更為復(fù)雜的系統(tǒng)作長期的預(yù)測，通常就需要采用定量和定性相結(jié)合的混合法。

預(yù)測在能源系統(tǒng)中有許多運(yùn)用，按照其應(yīng)用不同大致可分為能源需求預(yù)測、能源供應(yīng)預(yù)測、能源新技術(shù)發(fā)展預(yù)測、世界能源宏觀發(fā)展預(yù)測四種。

能源是世界緊張物資之一。每個(gè)國家、每個(gè)地區(qū)都必須搞清在今后一段時(shí)期內(nèi)為保證其本身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所必需的能源量，以及每年的能源需求量，每類能源(每種一次能源和二次能源)的需求量。所以，能源需求預(yù)測包括能源需求總量的預(yù)測、能源需求構(gòu)成的預(yù)測(即各類能源需求量的預(yù)測)和在不同范圍內(nèi)(全國、全地區(qū)、本部門等)的需求預(yù)測。

能源需求總量預(yù)測常用能源消費(fèi)彈性系數(shù)法，它實(shí)質(zhì)上是一種回歸分析法。最簡單的方法則是所謂“人均能量消費(fèi)法”.即采用世界上發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與歷史經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展中國家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)相對比的辦法，找出能耗與人均國民生產(chǎn)總值間的關(guān)系，再具體用到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平時(shí)和人均國民生產(chǎn)總值達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)來求相應(yīng)的能源需求。

(一)能源需求預(yù)測

在進(jìn)行能源規(guī)劃時(shí)首先會(huì)遇到一個(gè)問題：為了滿足發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平的需要，究竟需要多少能源呢?這就是說，對能源需求量必須進(jìn)行預(yù)測，它是制定能源規(guī)劃乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的重要組成部分。

能源需求預(yù)測就是從研究一個(gè)國家或地區(qū)能源消費(fèi)的歷史和現(xiàn)狀開始，分析影響能源消費(fèi)的因素，找出能源消費(fèi)需求量和這些因素的關(guān)系，并根據(jù)這些關(guān)系對未來能源需求發(fā)展趨勢作出估計(jì)和評(píng)價(jià)。一般的說，影響能源需求的因素有人口數(shù)、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度及其結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)技術(shù)水平、能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成等。

進(jìn)行能源需求預(yù)測時(shí)，可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：首先確定預(yù)測的具體目標(biāo)，其次收集并分析有關(guān)資料，然后構(gòu)造能源需求預(yù)測模型，最后進(jìn)行預(yù)測及誤差分析。

能源需求預(yù)測的方法主要有以下幾種。

1.能源彈性系數(shù)法

(1)能源消費(fèi)彈性系數(shù)。能源需求預(yù)測中的能源消費(fèi)彈性系數(shù)法實(shí)際上是回歸分析法的特例。要預(yù)測某個(gè)地區(qū)將來某個(gè)時(shí)期(近期)的能源需求，可以根據(jù)某個(gè)地區(qū)歷史上能源消費(fèi)及其影響因素的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，作回歸分析，找出合適的回歸方程和回歸系數(shù)，再用此方程外推。

能源彈性系數(shù)反映是能源消費(fèi)增長率與國民經(jīng)濟(jì)增長率之間的美系，其數(shù)值為某一時(shí)期能源消費(fèi)量的年平均增長率與同期國民經(jīng)濟(jì)年平均增長率之比，即

國民經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)一般是指工業(yè)總產(chǎn)值、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、國民收入和社會(huì)總產(chǎn)品等。能源彈性系數(shù)法實(shí)際上是一個(gè)很粗略的宏觀經(jīng)濟(jì)能源模型，它以綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)M表明由各物質(zhì)生產(chǎn)部門、生產(chǎn)性服務(wù)部門、商業(yè)部門、消費(fèi)部門組成的一個(gè)綜合經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量，而以能源消費(fèi)量E表明各種不同的能源種類(煤、油、電等)的消費(fèi)總量。以往歷年的能源彈性系數(shù)p可以利用歷年的統(tǒng)計(jì)資料得到;對于未來，則可以由M和E的預(yù)測值得到。當(dāng)然也可以根據(jù)計(jì)劃期基年的能源彈性系數(shù)p和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總量指標(biāo)M，反過來預(yù)測能源的消費(fèi)量，即需求量。

能源彈性系數(shù)法簡單易行，但是過于粗糙，只能提供一個(gè)粗略的近似值，因而其預(yù)測結(jié)果只能看作是一個(gè)趨勢和參考值。

(2)影響能源彈性系數(shù)聲值的因素。聲值與國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值有關(guān)，其主要影響因素有：

1)國民經(jīng)濟(jì)各部門結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化。國民經(jīng)濟(jì)各部門結(jié)構(gòu)是指各經(jīng)濟(jì)部門在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比例，如果去年和今年的國民經(jīng)濟(jì)部門結(jié)構(gòu)相同，各部門都按照一個(gè)增長率在發(fā)展，而各部門的生產(chǎn)工藝技術(shù)和管理水平都沒有變，那么能源需求量也按照同一個(gè)比例在增長，即p為1;如果在某一間歇期，耗能的重工業(yè)相對發(fā)展較快，所占的比例一年比一年大，那么，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值同樣的增長率情況下，由于重工業(yè)發(fā)展較快，因而能源的需求量也相應(yīng)增長較快，結(jié)果p值就會(huì)變得大于1，反之亦然。如果達(dá)到這個(gè)新的比例后，這個(gè)比例不再變動(dòng)，則p值又會(huì)恢復(fù)為1。在各部門中生產(chǎn)產(chǎn)品比例改變，都會(huì)影響到p值。

2)科學(xué)技術(shù)水平和管理水平。能源生產(chǎn)和使用的科學(xué)技術(shù)水平以及能源的管理水平會(huì)明顯地影響到能耗。例如，家庭炊事用燃煤以煤氣代替直接燃煤，或者是一個(gè)城市用集中供暖或余汽供熱來代替分散的小鍋爐供熱都會(huì)起到節(jié)能作用，相應(yīng)地聲值也會(huì)下降。工廠在生產(chǎn)過程中采用銜接工藝和提高能源管理水平，都可以使產(chǎn)品能耗下降，那么相應(yīng)的p值也會(huì)下降，同樣，當(dāng)能源使用效率達(dá)到一定值后不再繼續(xù)提高，則p值又回到1。

3)人民生活水平提高。一般來說，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的消費(fèi)水平將更迅速地增長，對物質(zhì)和精神生活的享受要求將會(huì)更多，每元消耗值中所需能耗也將會(huì)增加，因此，p值也會(huì)變大，這對于發(fā)展中國家來說更是如此，對于發(fā)達(dá)國家，它將趨向飽和，甚至有減緩的趨勢。

4)經(jīng)濟(jì)管理和政策因素。經(jīng)濟(jì)管理和政策因素對≠值的影響也很大，我國有許多項(xiàng)目，由于管理不善，投人大量的資金和能源，但是長期不能生產(chǎn)，形不成新的生產(chǎn)能力，不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，使得p值降低。自20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)以來，許多國家用經(jīng)濟(jì)政策來緩和能源問題，努力促使能源消費(fèi)量減少，使得p值減小。

2.相關(guān)法

相關(guān)法又叫做回歸分析法。由于能源的需求量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長均有密切關(guān)系，因此可以建立它們之間的回歸方程，并檢驗(yàn)其相關(guān)的顯著性，從而可以深入研究到底哪些因素與能源消費(fèi)量的關(guān)系最為密切，由此預(yù)測在各種經(jīng)濟(jì)、人口或其他因素發(fā)展變化的條件下，對能源的需求量。

回歸分析法是以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種應(yīng)用性很強(qiáng)的科學(xué)方法，是現(xiàn)代應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的一種重要分支，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門以及各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域都得到了廣泛的運(yùn)用。對回歸問題的研究最初是起源于生物學(xué)，一般來說，回歸分析法研究一個(gè)變量或一組變量(即自變量)之變動(dòng)對另一個(gè)變量(因變量)之變動(dòng)的影響程度，其目的在于根據(jù)已知的自變量的變異來估計(jì)或預(yù)測因變量的變異情況。

回歸分析法比彈性系數(shù)法復(fù)雜，但是它可以分析多種因素對能源消費(fèi)的影響，有助于抓住主要矛盾。

3.投入產(chǎn)出分析法

前面兩種方法反映丁宏觀經(jīng)濟(jì)與能源需求量之間的總量關(guān)系，但是沒能反映各部門的發(fā)展以及結(jié)構(gòu)變化對能源需求的影響。而投入產(chǎn)出分析法可以用來分析和研究國民經(jīng)濟(jì)各部門的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，能源消費(fèi)量的變化，因而能更精細(xì)地預(yù)測能源消費(fèi)量。

值得注意的是，投入產(chǎn)出表中技術(shù)反映的是目前的生產(chǎn)技術(shù)水平(原材料消耗水平)，而在預(yù)測時(shí)要用到5年或10年后的系數(shù)進(jìn)行預(yù)測，顯然這本身就是一個(gè)相當(dāng)棘手的問題，目前常用的是估計(jì)與專家評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。

4.部門分析綜合預(yù)測法

部門分析綜合預(yù)測法是編制能源規(guī)劃時(shí)常用的預(yù)測方法，是大多數(shù)計(jì)劃人員熟悉的。基本思路是，通過各部門能源消耗水平的現(xiàn)狀分析，根據(jù)計(jì)劃期內(nèi)各部門生產(chǎn)發(fā)展水平和能耗下降的可能，并依據(jù)各部門之間的比例變化來綜合預(yù)測能源需求量。

部門的劃分可以從現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)口徑出發(fā)，并可根據(jù)規(guī)劃中可以提供的國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系而定。一般的說，部門劃分得越細(xì)，預(yù)測的準(zhǔn)確性越高。分部門的產(chǎn)值增長率可按照計(jì)劃要求而定，分部門的節(jié)能率則應(yīng)該根據(jù)各部門在規(guī)劃期內(nèi)可能達(dá)到的節(jié)能量來計(jì)算。一般來說，節(jié)能率由兩個(gè)部分組成：①由于管理水平和技術(shù)水平提高所取得的技術(shù)節(jié)能率;②由于調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)少用能源所取得的結(jié)構(gòu)節(jié)能率。

(二)能源供應(yīng)預(yù)測

1.意義

能源供應(yīng)預(yù)測是指預(yù)測一定期限內(nèi)將來的世界、一個(gè)國家或一個(gè)地區(qū)的能源供應(yīng)情況。預(yù)測整個(gè)世界較長期的能源供應(yīng)是一個(gè)全球性的戰(zhàn)略研究工作，它是難度較大但具有重要意義的一項(xiàng)研究，這項(xiàng)工作國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所已完成，取得了有價(jià)值的成果。在以市場經(jīng)濟(jì)為主的國家，能源供應(yīng)預(yù)測則是對將來一定期限內(nèi)各種能源的供應(yīng)和價(jià)格作出預(yù)估，叫做趨勢預(yù)測，作為國家制定能源政策的依據(jù)，或?yàn)楦髌髽I(yè)作為確定經(jīng)營方針和政策的參考。在我國，能源預(yù)測是一種條件預(yù)測。它是研究在我國能源資源、現(xiàn)有能源生產(chǎn)供應(yīng)能力和運(yùn)輸分配能力等已知條件下，再加上何種投資、技術(shù)引進(jìn)成技術(shù)改革、管理經(jīng)營改革，以及再加上何種有關(guān)開發(fā)和節(jié)能的條件，在一定期限內(nèi)，可以供應(yīng)多少不同種類的能源的問題。這類預(yù)測和人們一般理解的預(yù)測有所不同。后者是指對一種自然發(fā)生或發(fā)展的事物變化的趨勢或演變作純化預(yù)測，就是在不同條件下，作一些最優(yōu)化的安排，預(yù)計(jì)事情將如何發(fā)展。

2.能源供應(yīng)預(yù)測的基本方法

能源供應(yīng)預(yù)測通常采用的方法有以下幾種：

(1)趨勢預(yù)測法。對能源供應(yīng)作趨勢預(yù)測所用的基本思想是，把能源供應(yīng)的將來發(fā)展當(dāng)作過去的演變的自然延續(xù)。按這種思想作預(yù)測的方法很多，通常采用的是指數(shù)平滑法和回歸分析法。

1)指數(shù)平滑法。指數(shù)平滑法是對歷史數(shù)據(jù)分輕重緩急來給予不同的處理，認(rèn)為最近的數(shù)據(jù)對今后的影響最大，而越陳舊的數(shù)據(jù)所起作用越小，然后對具有線性趨勢的發(fā)展過程采用二次平滑法。

2)回歸分析法。回歸分析法就是首先建立與能源供應(yīng)有關(guān)的各主要因素的回歸方程，通過對回歸參數(shù)的估計(jì)與顯著性試驗(yàn)，就可以對能源供應(yīng)的能力進(jìn)行預(yù)測。與能源開發(fā)供應(yīng)有關(guān)的主要因素，如目前能源的生產(chǎn)情況、發(fā)展趨勢、投資、資源條件、在建規(guī)模、計(jì)劃新建能力、技術(shù)裝備條件等，均可以在回歸分析中加以考慮和研究。

指數(shù)平滑法的精度不如回歸分析法，但它對長期數(shù)據(jù)處理有明顯優(yōu)點(diǎn)，對一次和二次指數(shù)平滑值都可以遞推計(jì)算，十分方便，且無需儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

(2)投入產(chǎn)出預(yù)測法。如果其地區(qū)的能源需求量已由各種方法確定，則從該地區(qū)的能源生產(chǎn)技術(shù)水平和單位能耗，即可列出能源的投入產(chǎn)出表，并由該表推算出實(shí)際必需的能源生產(chǎn)量。

(3)最優(yōu)化預(yù)測法。人們在開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸各種能源時(shí)，總是力圖使投資最省、運(yùn)營費(fèi)用最小。因此可以模擬這種趨勢，利用最優(yōu)方法來預(yù)測能源供應(yīng)量。

在能源供應(yīng)預(yù)測的最優(yōu)化方法中，常采用折現(xiàn)后的能源開發(fā)投資和運(yùn)營費(fèi)用之和作為目標(biāo)函數(shù)，而以資源、需求、能流平衡、勞動(dòng)力等作為約束條件，對全國或某一地區(qū)的能源供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)化處理，以求出在各種不同能源需求的情況下，能源供應(yīng)為最優(yōu)的可能方案。這種最優(yōu)化預(yù)測方案還可以模擬決策者的意圖，對各種供應(yīng)和需求預(yù)測值進(jìn)行分析比較，以便從中選取較為合理的預(yù)測值。

二、能源系統(tǒng)規(guī)劃

能源規(guī)劃是在經(jīng)濟(jì)理論的指導(dǎo)下，在對目前及歷史上的能源生產(chǎn)和消費(fèi)狀況進(jìn)行調(diào)查和分析研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對能源的需求，制定能源發(fā)展的長遠(yuǎn)規(guī)劃和一定時(shí)期內(nèi)的具體計(jì)劃。

(一)目的

(1)確定社會(huì)對能源系統(tǒng)的需要和能源系統(tǒng)發(fā)展的方向。

(2)合理調(diào)整能源部門和其他部門之間的關(guān)系以及能源系統(tǒng)內(nèi)部各部門、各環(huán)節(jié)的增長速度、比例和結(jié)構(gòu)。

(3)合理、有效地使用能源資源和國家給予能源系統(tǒng)的投資。

(二)原則

(1)能源規(guī)劃必須把整個(gè)能源系統(tǒng)作為整體來掌握，以便使各部門能協(xié)調(diào)一致地發(fā)展，并服從于整個(gè)能源系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)。

(2)能源規(guī)劃應(yīng)該以長期規(guī)劃為主。

(3)合理的規(guī)劃應(yīng)該充分估價(jià)到規(guī)劃的可執(zhí)行性，在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)應(yīng)該把需求與可能的供給相結(jié)合。能源系統(tǒng)活動(dòng)的目標(biāo)是為了通過它的活動(dòng)滿足國民經(jīng)濟(jì)對于能源的需求。這就決定了能源規(guī)劃應(yīng)該從需求出發(fā)，從預(yù)測國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對于能源的總需求量人手。由于能源系統(tǒng)自身的特定性以及它與國民經(jīng)濟(jì)的緊密聯(lián)系，使得能源系統(tǒng)難以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行改造和發(fā)展，短時(shí)間內(nèi)不可能使其活動(dòng)水平(即能源可供給量)有很大提高。這就要求在能源規(guī)劃中，必須把需求與可能的能源供應(yīng)能力相結(jié)合。

(4)合理的規(guī)劃應(yīng)該從多種可能的方案中選擇最佳方案。

(三)內(nèi)容

能源系統(tǒng)規(guī)劃從內(nèi)容上講有能源開發(fā)規(guī)劃、能源節(jié)約規(guī)劃、能源運(yùn)輸規(guī)劃等;從地域上講有國家能源規(guī)劃、地區(qū)能源規(guī)劃、企業(yè)能源規(guī)劃等。

(四)注意事項(xiàng)

在進(jìn)行能源系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)首先要明確規(guī)劃的目標(biāo)，例如，對能源開發(fā)規(guī)劃而言，其目標(biāo)可能是在保證滿足國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)所需的能源需求的前提下，以最少的可能的投資，開發(fā)我國的能源工業(yè);也可能是在一定的投資限額下使能源生產(chǎn)最大限度地滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的能源消費(fèi)量。由于規(guī)劃的目標(biāo)不同，得到的結(jié)果也不一樣。另外在作能源開發(fā)規(guī)劃時(shí)通常還需要對不同種類能源，根據(jù)其需求做出開發(fā)規(guī)劃，如規(guī)劃石油、煤炭、天然氣、核能、新能源的發(fā)展比例。

其次，要確定規(guī)劃的期限，即規(guī)劃是短期的、中期的還是長期的。總的來說，中期規(guī)劃要和長期規(guī)劃相結(jié)舍，在中期規(guī)劃下面再制定短期規(guī)劃。長期規(guī)劃是一種指導(dǎo)性戰(zhàn)略規(guī)劃，應(yīng)當(dāng)有一定的靈活性。

(五)步驟

能源規(guī)劃的步驟通常包括調(diào)查研究、建立數(shù)學(xué)模型、計(jì)算模型、規(guī)劃方案及評(píng)價(jià)。調(diào)查研究主要是收集數(shù)據(jù)和信息。在統(tǒng)計(jì)制度完善的情況下，只需對所缺資料作補(bǔ)充調(diào)查，對重要問題作定性分析，就可以確定所建模型的結(jié)構(gòu)和大小。

通過調(diào)查如果已得到規(guī)劃期內(nèi)的各種預(yù)測數(shù)據(jù)，就可以著手建立數(shù)學(xué)模型，如對預(yù)測值作分析研究，確定其置信度或其可實(shí)現(xiàn)的概率分布。如果缺少必需的預(yù)測，就需要先構(gòu)造相應(yīng)的預(yù)測模型作預(yù)測，同時(shí)也建立規(guī)劃本身所需的數(shù)學(xué)模型，或把預(yù)測模型作為規(guī)劃模型中的一個(gè)子模型。

模型建成并經(jīng)過檢查以后，就可在所建的模型上作運(yùn)算。規(guī)劃模型大多是優(yōu)化模型，其運(yùn)算結(jié)果是在一定的目標(biāo)下，滿足多約束條件時(shí)的尋優(yōu)。在運(yùn)算此類模型時(shí)可以作靈敏度分析，即稍稍變動(dòng)約束條件或有關(guān)參數(shù)，看其結(jié)果如何變化，以觀察各種約束條件和各有關(guān)參數(shù)對優(yōu)化結(jié)果的影響程度，從而可以確定某些約束條件和參數(shù)可以放寬的程度，并作為各種備選方案的評(píng)比內(nèi)容。

規(guī)劃方案是把多種計(jì)算結(jié)果及其計(jì)算條件、采用目標(biāo)、特定約束條件等同時(shí)列出，以備多方案備選。通常對規(guī)劃方案中的各方案還需附有對該方案的評(píng)價(jià)，對某些方案中的突出特點(diǎn)也有必要加以詳細(xì)說明，最后還需有各方案的比較。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)把有關(guān)方案的計(jì)算軟件、所用模型與數(shù)掘存人數(shù)據(jù)庫、模型庫，以便決策時(shí)進(jìn)行查詢對比。在某些情況下各備選方案均不理想時(shí)，從方案比較中可以分析應(yīng)修改哪些條件或目標(biāo)，修改模型，重新做起。