不具有所要求的稳定性,在稍长的时间内, 希望的直线关系并不存在。提高经验公式稳定性的方法是将大黑箱化为一系列小黑箱, 这就是当前进行能源需求预测主要使用的部门分析模型。
由于影响弹性系数的因素很多, 因此用历史的弹性系数作为预测未来能源需求量可信度差。但基于此法简单、快捷, 人们往往用以快速粗略的估算, 或用以校核其他方法所得的能源需求量。在进行粗略估算时, 能源弹性系数的取值, 往往是分析本国历史上弹性系数的变化情况及其影响因素, 如节能率、产业结构等, 再参考国际相应的弹性系数值, 通过专家想定加以估计。
从总体上来讲,发展中国家的弹性系数一般都大于发达国家,而且大于1。这是因为发展中国家经济处于发展阶段, 技术相对落后, 虽然其节能潜力不小, 但开展节能工作的能力与资金有限,且经济发展对能源需求大幅度提高,而发达国家已处于后工业化阶段,经济发展缓慢。自1973年石油危机后注意节能,故弹性系数都较低。
4.3.3 部门活动分析模型
由于人们广泛地接受了自然资源合理利用的新概念和逐渐提高了环境意识, 在研究能源问题时, 开始从经济-能源-环境系统的整体优化角度来考虑问题。在这个系统中采用部门活动分析模型进行能源系统需求分析是承上启下的中心环节。
采用部门活动分析模型一般将经济部门按研究问题的目的、经济活动的管理程序和数据可获性分类,对不同的生产部门和生活部门的活动水平及能源消费水平的历史状况进行分析,研究未来活动水平变化及能源消费水平变化的可能及影响因素, 预测能源需求状况。分部门的原则一般为历史上消费行为大致一样, 未来消费行为变化仍在一个范畴之内的部门划分为一个单元(或生产同一类产品的工艺过程也可划为一个单元)。对单元的活动水平可采用产值(附加值)、产量、保有量、社会经济技术参数(如人口、人均居住面积) 和其他参数表征。对划分好的能源单元分析过去的消费行为,给出消费水平如单位产值(附加值) 能耗、(总量或分品种)、单位产品能耗( 总量或分品种)、人均能源消费量、汽车吨公里耗柴油等等,用各种数学方法分析未来消费行为可能的变化及趋势。上述两方面的重要工作便是部门活动分析模型的基础。
部门活动分析模型按目前我国经济运行体制一般可采用分解法及综合法。 第一种方法---分解法
根据国民经济发展速度及三产业比例预测和历史状况,采用层层分解方法, 计算目标年产业与行业附加值,对部门的技术发展进行分析,给出可能的节能趋势,预测综合能耗及分品种能耗。分解法中要求基础数据一般是由上到下,由宏
观至微观,视预测范围和数据可获性而定,下面介绍基础数据及算法。 ①经济结构与能源消费基年概况及消费行为分析选定基期与目标期;
基年一、二、三产业构成及三产业内部构成; 基年, 各能源单元消费状况( 数量、品种) ;
历史期各能源单元( 数量、品种) 消费行为变化分析(节能率、能源替代趋势等) ;
测算基年各能源单元单耗。
②经济发展的想定方案和产业结构调整(经济发展规划外生变量
国民生产总值增长率; 三产业结构调整;
第二产业中工业、建筑业结构调整;
第三产业中商业、交通和非物质部门结构调整; 第二产业中工业各子部门结构调整;
对重点行业增长率的控制( 如原材料行业、能源工业必须加快发展) 。 由以上规划指标的给定, 测算其附加值, 使其符合宏观调控。 ③未来能源消费变化三产业节能率;
三产业内部节能率控制( 考虑能源替代可能及行业技术进步) ; 重点行业节能率控制( 高耗能行业和高附加值行业) 。 ④数学描述
V——附加值 C——三产业比例 E —— 能源消费量 P —— 人口 D—— 单耗 T —— 基年到预测年年限 R—— 增长率 r —— 节能率 f —— 预测期 h —— 历史期 s—— 基年 t—— 预测年
i—— 能源品种角标( 1, 2, ?,18) q—— 实物量换算标煤系数 j —— 三产业及生活消费角标( 1, 2, 3, 4) ru —— 农村角标 k—— 某部中分部门角标( 1, 2, ?, k) ur —— 城镇角标 算法1:已知预测期国民经济增长率Rf, 求出预测年国民生产总值
Vt?Vs(1?Rf)
T已知预测年三产业比例调整为C1,C2,C3,求三产业附加值及增长率
Vj,t?Vt?Cj (j?1,2,3)
Rj,f?(Vj,tVj,s)1T?1
(注:第二三产业内部结构调整同上)
算法2:已知预测期三产业节能率调整为r (如果分品种则为ri,j,f、预测年能源
强度D及人口总数和结构,求预测年能源消费量
18Djt??qDii?118i,j,s(1?rij,f)TEjt?DjtVjt18E4t?Et??i?14j?1qiD4,i,ru,tPru,t??i?1qiD4,i,ur,tPur,t
?Ej,t算法3: 已知某部门Rh,Rf,Vs,Vt,对部门中分部门附加值分解, 求分部门增长
率和附加值Rk,f,Vk,t,选择迭代控制变量?、?,令初始迭代量为
?(0)?RfRh,?(0)?0
则
Rk,f?Rk,h?(n)(n)n
(n)TVk,t?Vk,s(1?Rk,f)(k?1,2,3...,K)
K(n)Vt??Vk?1(n)k,t (n?1,2,3,...,N)
迭代满足条件:Vt(n)?Vt?给定值
如满足条件,则迭代停止;如不满足上述条件,当Vt(n)?Vt时
????(n?1)??(n)??(n)??2(n)??(n)??2(n)(n?1)??????(n)(n)(n)(n)(n)(n?1)(n)????2?3???2
(n?1)(n) 重新迭代。
算法4:已知某部门rh,rf,Et,,分部门的rk,h,Dk,s,Vkt
求出分部门的rk,f,Dk,t, 采用同算法3 方法,令?(0)?rf(n)rh,?(0)?0
rk,f?rk,h?(n)
Dk,t?Dk,s(1?rk,t)K(n)(n)TE(n)t??Dk?1(n)k,t
Vk,t 迭代满足条件Et(n)?Et?给定值
其余算法同算法3。如果考虑分品种能源,则按不同品种用同样方法分解。 分解法的优点在于适合宏观规划、计划调节工作人员,是一种自上而下比较笼统,但是快捷的方法,可以迅速地将各种经济规划方案,各种可能节能效果方案付之数学运算,得出很多不同方案进行比较选择,给规划工作提供很大的调整余地。但是此方法由于用数学迭代方法将部门情况分解,因此要求对子部门能源消费状况及各种能源消费趋势变化有所了解,才能提供原始的外生变量及以后的预测值,并且对子部门具体的技术经济参数变化及能源替代情况、各种高新技术的采用没有分门别类地加以分析,所以对子部门的分析将有一定误差。 第二种方法---综合法
根据各最小能源单元的活动水平及耗能标志量,采用层层归纳的方法,给
出能源消费量的变化趋势。综合法中要求基础数据一般是自下而上的, 由子部门和产品出发, 视预测范围和数据可获取性,层层综合一直到宏观总量。
国民经济可以分成不同的行业,对各行业进行能源消费单元分解,得到下表: 表4-1 能源消费单元分解 部门 消费单元 灌溉 农业 农业机械 温室、炉灶及其他 黑色金属加工 化学工业 工业 建材工业 高附加值部门 其他部门 货运 客运 交通 管道 通讯 建筑业 旅游 商业 服务业与商业 市政 餐饮业 炊事 居民消费(城市和农村) 供暖 照明、电器 具体部门综合算法举例如下: 算法1:对一般工业部门中子部门,已知基年多种产品产量(一般产品附加值约占子部门总附加值的60%—80% )、产品单耗、其他产品附加值及附加值单耗、预测期产量变化、单耗变化及其他产品附加值及附加值单耗变化,求子部门能耗。
E——能源消费量 V——除指定产品外其他产品附加值
PP——产品产量 D——产品单耗 T——基年到预测年年限 A——除指定产品外其他产品附加值单耗 R——增长率 r——节能率 f——预测期 s——基年 t——预测年 a——其他产品角标
i——能源品种角标( i= 1,2,?,18) k——不同产品角标( k= 1,2?,K)
l——子部门角标( l = 1,2,?,L )
18 q——实物量核算标煤系数
Tf)TEl,k?El,a????qPPii?118l,k,s(1?Rl,k,f)?Di,l,k,s(1?ri,l,k,?????qVii?1Ki?1l,a,sTT(1?Rl,a,f)Ai,l,a,s(1?ri,l,a,f)??
El?El,a??El,k算法2: 交通部门在今后经济发展中占重要地位, 耗能较大,技术变化很快, 预测该部门能源消费所涉及的参数方法很多。
①已知交通部门基年通讯、管道子部门附加值情况及交通本身的技术经济参数及未来发展状况,,求交通部门能耗。
tr1——蒸汽机车角标 tr2——内燃机车角标 tr3——电动机车角标 C1——柴油车保有量 C2——汽油车 C3——其他新型车( Sh1——远洋船 Sh2——沿海船 Sh3甲醇,电动等)
——内河船
C——公路运输 CO——通讯 ai——航空 tr——铁路运输 S h——水路运输 P——管道
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