基于ARMA分析模型的江苏终端能源消费预测研究

陈振宇 阮文骏 朱宇翀 樊丽君 胡彩红

1.国网江苏省电力有限公司；2.北京成和能源咨询有限公司

一、引言

随着我国人口与经济水平的发展，能源消耗与日俱增，由此带来严重的能源供应安全、环境污染、气候变化和生态文明等一系列问题。当前我国正处于工业化中后期，促进能源消费转型升级、建设节约型社会成为长期的重要话题。因此，分析预测终端能源消费指标可为经济社会可持续健康发展提供决策参考。

文1研究结果表明，受供给侧结构性改革深入推进及生态环境治理行动不断升级的共同作用,2010—2016年中国终端能耗呈现出阶段性企稳的”台阶”特征,且电气化率稳步上升,能源结构持续清洁化。文2核算了我国30个省市2005-2014年的终端能源消费数据,并采用一般回归、随机效应和固定效应模型研究了该数据与诸多经济发展指标的关系。模型结果表明,市场化率、FDI比重、进出口比重和研发比重对能源消费有正向的促进作用,而城乡结构和财政比重与终端能源消费呈现反向关系。上述研究对地方经济和能源消费关系的特点、因素考虑不足，且缺乏中长期预测，不利于地方政府和企业从大格局上部署能源工作。

本文根据地方经济社会发展特点、终端能源消费现状和未来发展趋势，综合考虑终端能源消费替代和转型升级情况，提出基于ARMA分析模型的终端能源消费预测方法，并针对江苏省应用上述方法进行终端能源消费预测，案例表明所提方法的可行性。

二、预测模型

首先，根据经济社会发展形势，预测未来GDP增长趋势。其次，预测各行业终端能源消费弹性系数。第三，建立终端能源消费分品种预测模型，分析不同品种终端能源消费与能源消费弹性系数的关系，由终端能源消费预测模型得出不同品种的终端能源消费预测值。

ARMA模型的基本形式：

（一）自回归模型AR(p)：

（二）移动平均模型MA(q) ：

服从q阶移动平均模型MA(q )。

（三）自回归移动平均模型ARMA(p,q)：

服从（p,q）阶自回归移动平均模型ARMA(p,q)。

最后，计算终端能源消费总量，模型如下：

三、案例分析

2018年江苏省实现生产总值9.26万亿元人民币，同比增长6.7%；工业运行总体稳定，服务业增加值占比达到51%；投资结构持续优化，民间投资占比达到71%；全省居民人均可支配收入同比增长8.8%。新旧动能接续转换，民生福祉持续改善。全社会用电量6128亿千瓦时。从各行业用电量反推终端能源消费量，预计2018年江苏终端能源消费量约为2.38亿吨标准煤，其中，煤炭、石油、天然气分别约2.6亿吨，4200万吨和265亿立方米。终端能源消费现状计算步骤如下：1.在《中国能源统计年鉴2018》中找出江苏省各品种终端能源消费的实物量。2.在《中国能源统计年鉴2018》中找出各品种能源折标准煤系数。3.以分品种终端能源消费的实物量乘以各品种能源折标准煤系数，得到江苏省2017年各品种终端能源消费的标准量。4.分品种终端能源消费的标准量加总，得到江苏省2017年终端能源消费总量的标准量。5.根据2015-2018年江苏GDP增速、终端能源消费弹性系数，按比例推算2018年江苏终端能源消费量。

未来江苏经济发展将按照稳中求进工作总基调，统筹好速度、结构、质量和效益的协调性关系，更加注重经济结构调整、质量效益提升、新旧动能转换，提升国民经济整体性水平。预计2035年江苏GDP将达到19.5万亿元，未来15-20年GDP增速将处于4%-6.5%，GDP增速与全国平均速度基本持平。从中长期来看，江苏经济社会发展水平（如人均GDP等）将持续大幅超过全国平均水平，而我国经济新常态下的GDP增速将保持中速增长态势，因而江苏GDP增速可能略低于全国平均速度。

未来江苏用能领域结构优化，能源消费转型升级加速。农业领域，规模化、集约化、机械化、电气化、信息化将成为未来农业发展的方向。工业领域，随着我国经济进入高质量增长阶段，新型工业化、信息化将成为工业转型发展的典型特征。在中高端消费、创新引领、绿色低碳、共享经济、现代供应链、人力资本服务等领域将形成增长新动能。建筑领域，与城市可持续发展相关的生态城市、智慧城市、绿色建筑、低碳建筑等迅速兴起，建筑领域将从建筑规模扩张转向合理规划、提升建筑综合质量和运行状态、满足公共建筑需求等方向发展。交通领域，交通电气化趋势已经成为全球共识，绿色交通和智慧交通将成为未来交通发展的方向。预计2035年江苏终端能源消费规模将达到2.65亿吨标准煤，终端能源消费增速将不断下降。

四、结论

终端能源消费为经济社会发展提供基础支撑活动，是绿色低碳发展的关键。本文综合考虑地方经济社会发展特点，根据分品种的终端能源消费现状，提出基于ARMA分析模型的终端能源消费预测方法，并针对江苏省应用上述方法进行终端能源消费预测，为江苏能源消费转型升级提供数据支持。研究表明江苏省2035年GDP将达到19.5万亿元，相应的，终端能源消费总量将达到2.65亿吨标准煤，GDP增速和终端能源消费增速将不断下降。