第三節 能源系統的預測和規劃

一、能源系統預測

對于社會經濟系統中各類事態的發展作出預測，不僅是制定社會經濟政策的需要，而且也是一種控制社會和經濟發展的手段。預測一般是根據過去和現在，運用某些數學方法定性或定量地尋求有關的客觀發展規律，借以推測未來的發展情況。預測的方法有很多，最基本的可以分為定性法、定量法和混合法。定性法應用直接而簡便，特別是對那些很難單純以具體數據來描述的系統的發展預測更是如此。定量法基本上依靠建立各種類型的預測數學模型，然后推導出預測結果。這兩類方法對短期和中期預測比較有效。對于更為復雜的系統作長期的預測，通常就需要采用定量和定性相結合的混合法。

預測在能源系統中有許多運用，按照其應用不同大致可分為能源需求預測、能源供應預測、能源新技術發展預測、世界能源宏觀發展預測四種。

能源是世界緊張物資之一。每個國家、每個地區都必須搞清在今后一段時期內為保證其本身的經濟發展所必需的能源量，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，能源需求預測包括能源需求總量的預測、能源需求構成的預測(即各類能源需求量的預測)和在不同范圍內(全國、全地區、本部門等)的需求預測。

能源需求總量預測常用能源消費彈性系數法，它實質上是一種回歸分析法。最簡單的方法則是所謂“人均能量消費法”.即采用世界上發達國家經濟發展與歷史經驗和發展中國家的發展經驗相對比的辦法，找出能耗與人均國民生產總值間的關系，再具體用到我國經濟發展到一定水平時和人均國民生產總值達到一定標準時來求相應的能源需求。

(一)能源需求預測

在進行能源規劃時首先會遇到一個問題：為了滿足發展國民經濟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行預測，它是制定能源規劃乃至整個國民經濟規劃的重要組成部分。

能源需求預測就是從研究一個國家或地區能源消費的歷史和現狀開始，分析影響能源消費的因素，找出能源消費需求量和這些因素的關系，并根據這些關系對未來能源需求發展趨勢作出估計和評價。一般的說，影響能源需求的因素有人口數、國民經濟發展速度及其結構、生產技術水平、能源生產和消費構成等。

進行能源需求預測時，可以按照以下幾個步驟進行：首先確定預測的具體目標，其次收集并分析有關資料，然后構造能源需求預測模型，最后進行預測及誤差分析。

能源需求預測的方法主要有以下幾種。

1.能源彈性系數法

(1)能源消費彈性系數。能源需求預測中的能源消費彈性系數法實際上是回歸分析法的特例。要預測某個地區將來某個時期(近期)的能源需求，可以根據某個地區歷史上能源消費及其影響因素的統計數據，作回歸分析，找出合適的回歸方程和回歸系數，再用此方程外推。

能源彈性系數反映是能源消費增長率與國民經濟增長率之間的美系，其數值為某一時期能源消費量的年平均增長率與同期國民經濟年平均增長率之比，即

國民經濟綜合指標一般是指工業總產值、工農業總產值、國民收入和社會總產品等。能源彈性系數法實際上是一個很粗略的宏觀經濟能源模型，它以綜合經濟指標M表明由各物質生產部門、生產性服務部門、商業部門、消費部門組成的一個綜合經濟結構的經濟發展總量，而以能源消費量E表明各種不同的能源種類(煤、油、電等)的消費總量。以往歷年的能源彈性系數p可以利用歷年的統計資料得到;對于未來，則可以由M和E的預測值得到。當然也可以根據計劃期基年的能源彈性系數p和經濟發展的總量指標M，反過來預測能源的消費量，即需求量。

能源彈性系數法簡單易行，但是過于粗糙，只能提供一個粗略的近似值，因而其預測結果只能看作是一個趨勢和參考值。

(2)影響能源彈性系數聲值的因素。聲值與國民經濟生產總值有關，其主要影響因素有：

1)國民經濟各部門結構和產品結構的變化。國民經濟各部門結構是指各經濟部門在國民經濟中所占的比例，如果去年和今年的國民經濟部門結構相同，各部門都按照一個增長率在發展，而各部門的生產工藝技術和管理水平都沒有變，那么能源需求量也按照同一個比例在增長，即p為1;如果在某一間歇期，耗能的重工業相對發展較快，所占的比例一年比一年大，那么，在國民經濟生產總值同樣的增長率情況下，由于重工業發展較快，因而能源的需求量也相應增長較快，結果p值就會變得大于1，反之亦然。如果達到這個新的比例后，這個比例不再變動，則p值又會恢復為1。在各部門中生產產品比例改變，都會影響到p值。

2)科學技術水平和管理水平。能源生產和使用的科學技術水平以及能源的管理水平會明顯地影響到能耗。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起到節能作用，相應地聲值也會下降。工廠在生產過程中采用銜接工藝和提高能源管理水平，都可以使產品能耗下降，那么相應的p值也會下降，同樣，當能源使用效率達到一定值后不再繼續提高，則p值又回到1。

3)人民生活水平提高。一般來說，隨著國民經濟的發展，人民的消費水平將更迅速地增長，對物質和精神生活的享受要求將會更多，每元消耗值中所需能耗也將會增加，因此，p值也會變大，這對于發展中國家來說更是如此，對于發達國家，它將趨向飽和，甚至有減緩的趨勢。

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

2.相關法

相關法又叫做回歸分析法。由于能源的需求量與經濟發展、人口增長均有密切關系，因此可以建立它們之間的回歸方程，并檢驗其相關的顯著性，從而可以深入研究到底哪些因素與能源消費量的關系最為密切，由此預測在各種經濟、人口或其他因素發展變化的條件下，對能源的需求量。

回歸分析法是以概率論與數理統計為基礎發展起來的一種應用性很強的科學方法，是現代應用統計學的一種重要分支，在社會經濟各部門以及各個學科領域都得到了廣泛的運用。對回歸問題的研究最初是起源于生物學，一般來說，回歸分析法研究一個變量或一組變量(即自變量)之變動對另一個變量(因變量)之變動的影響程度，其目的在于根據已知的自變量的變異來估計或預測因變量的變異情況。

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

3.投入產出分析法

前面兩種方法反映丁宏觀經濟與能源需求量之間的總量關系，但是沒能反映各部門的發展以及結構變化對能源需求的影響。而投入產出分析法可以用來分析和研究國民經濟各部門的結構發生變化時，能源消費量的變化，因而能更精細地預測能源消費量。

值得注意的是，投入產出表中技術反映的是目前的生產技術水平(原材料消耗水平)，而在預測時要用到5年或10年后的系數進行預測，顯然這本身就是一個相當棘手的問題，目前常用的是估計與專家評價相結合的方法。

4.部門分析綜合預測法

部門分析綜合預測法是編制能源規劃時常用的預測方法，是大多數計劃人員熟悉的。基本思路是，通過各部門能源消耗水平的現狀分析，根據計劃期內各部門生產發展水平和能耗下降的可能，并依據各部門之間的比例變化來綜合預測能源需求量。

部門的劃分可以從現有的統計口徑出發，并可根據規劃中可以提供的國民經濟指標體系而定。一般的說，部門劃分得越細，預測的準確性越高。分部門的產值增長率可按照計劃要求而定，分部門的節能率則應該根據各部門在規劃期內可能達到的節能量來計算。一般來說，節能率由兩個部分組成：①由于管理水平和技術水平提高所取得的技術節能率;②由于調整工業結構和產品結構少用能源所取得的結構節能率。

(二)能源供應預測

1.意義

能源供應預測是指預測一定期限內將來的世界、一個國家或一個地區的能源供應情況。預測整個世界較長期的能源供應是一個全球性的戰略研究工作，它是難度較大但具有重要意義的一項研究，這項工作國際應用系統分析研究所已完成，取得了有價值的成果。在以市場經濟為主的國家，能源供應預測則是對將來一定期限內各種能源的供應和價格作出預估，叫做趨勢預測，作為國家制定能源政策的依據，或為各企業作為確定經營方針和政策的參考。在我國，能源預測是一種條件預測。它是研究在我國能源資源、現有能源生產供應能力和運輸分配能力等已知條件下，再加上何種投資、技術引進成技術改革、管理經營改革，以及再加上何種有關開發和節能的條件，在一定期限內，可以供應多少不同種類的能源的問題。這類預測和人們一般理解的預測有所不同。后者是指對一種自然發生或發展的事物變化的趨勢或演變作純化預測，就是在不同條件下，作一些最優化的安排，預計事情將如何發展。

2.能源供應預測的基本方法

能源供應預測通常采用的方法有以下幾種：

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

1)指數平滑法。指數平滑法是對歷史數據分輕重緩急來給予不同的處理，認為最近的數據對今后的影響最大，而越陳舊的數據所起作用越小，然后對具有線性趨勢的發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有關的各主要因素的回歸方程，通過對回歸參數的估計與顯著性試驗，就可以對能源供應的能力進行預測。與能源開發供應有關的主要因素，如目前能源的生產情況、發展趨勢、投資、資源條件、在建規模、計劃新建能力、技術裝備條件等，均可以在回歸分析中加以考慮和研究。

指數平滑法的精度不如回歸分析法，但它對長期數據處理有明顯優點，對一次和二次指數平滑值都可以遞推計算，十分方便，且無需儲存數據。

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

(3)最優化預測法。人們在開發、生產、運輸各種能源時，總是力圖使投資最省、運營費用最小。因此可以模擬這種趨勢，利用最優方法來預測能源供應量。

在能源供應預測的最優化方法中，常采用折現后的能源開發投資和運營費用之和作為目標函數，而以資源、需求、能流平衡、勞動力等作為約束條件，對全國或某一地區的能源供應系統進行最優化處理，以求出在各種不同能源需求的情況下，能源供應為最優的可能方案。這種最優化預測方案還可以模擬決策者的意圖，對各種供應和需求預測值進行分析比較，以便從中選取較為合理的預測值。

二、能源系統規劃

能源規劃是在經濟理論的指導下，在對目前及歷史上的能源生產和消費狀況進行調查和分析研究的基礎上，根據國民經濟和社會發展對能源的需求，制定能源發展的長遠規劃和一定時期內的具體計劃。

(一)目的

(1)確定社會對能源系統的需要和能源系統發展的方向。

(2)合理調整能源部門和其他部門之間的關系以及能源系統內部各部門、各環節的增長速度、比例和結構。

(3)合理、有效地使用能源資源和國家給予能源系統的投資。

(二)原則

(1)能源規劃必須把整個能源系統作為整體來掌握，以便使各部門能協調一致地發展，并服從于整個能源系統要達到的目標。

(2)能源規劃應該以長期規劃為主。

(3)合理的規劃應該充分估價到規劃的可執行性，在進行規劃時應該把需求與可能的供給相結合。能源系統活動的目標是為了通過它的活動滿足國民經濟對于能源的需求。這就決定了能源規劃應該從需求出發，從預測國民經濟系統對于能源的總需求量人手。由于能源系統自身的特定性以及它與國民經濟的緊密聯系，使得能源系統難以在短時間內進行改造和發展，短時間內不可能使其活動水平(即能源可供給量)有很大提高。這就要求在能源規劃中，必須把需求與可能的能源供應能力相結合。

(4)合理的規劃應該從多種可能的方案中選擇最佳方案。

(三)內容

能源系統規劃從內容上講有能源開發規劃、能源節約規劃、能源運輸規劃等;從地域上講有國家能源規劃、地區能源規劃、企業能源規劃等。

(四)注意事項

在進行能源系統規劃時首先要明確規劃的目標，例如，對能源開發規劃而言，其目標可能是在保證滿足國家經濟發展戰略目標所需的能源需求的前提下，以最少的可能的投資，開發我國的能源工業;也可能是在一定的投資限額下使能源生產最大限度地滿足國民經濟發展所需的能源消費量。由于規劃的目標不同，得到的結果也不一樣。另外在作能源開發規劃時通常還需要對不同種類能源，根據其需求做出開發規劃，如規劃石油、煤炭、天然氣、核能、新能源的發展比例。

其次，要確定規劃的期限，即規劃是短期的、中期的還是長期的。總的來說，中期規劃要和長期規劃相結舍，在中期規劃下面再制定短期規劃。長期規劃是一種指導性戰略規劃，應當有一定的靈活性。

(五)步驟

能源規劃的步驟通常包括調查研究、建立數學模型、計算模型、規劃方案及評價。調查研究主要是收集數據和信息。在統計制度完善的情況下，只需對所缺資料作補充調查，對重要問題作定性分析，就可以確定所建模型的結構和大小。

通過調查如果已得到規劃期內的各種預測數據，就可以著手建立數學模型，如對預測值作分析研究，確定其置信度或其可實現的概率分布。如果缺少必需的預測，就需要先構造相應的預測模型作預測，同時也建立規劃本身所需的數學模型，或把預測模型作為規劃模型中的一個子模型。

模型建成并經過檢查以后，就可在所建的模型上作運算。規劃模型大多是優化模型，其運算結果是在一定的目標下，滿足多約束條件時的尋優。在運算此類模型時可以作靈敏度分析，即稍稍變動約束條件或有關參數，看其結果如何變化，以觀察各種約束條件和各有關參數對優化結果的影響程度，從而可以確定某些約束條件和參數可以放寬的程度，并作為各種備選方案的評比內容。

規劃方案是把多種計算結果及其計算條件、采用目標、特定約束條件等同時列出，以備多方案備選。通常對規劃方案中的各方案還需附有對該方案的評價，對某些方案中的突出特點也有必要加以詳細說明，最后還需有各方案的比較。與此同時，還應當把有關方案的計算軟件、所用模型與數掘存人數據庫、模型庫，以便決策時進行查詢對比。在某些情況下各備選方案均不理想時，從方案比較中可以分析應修改哪些條件或目標，修改模型，重新做起。