基于GM(1,1)模型的内蒙古能源消耗与经济增长的关联度分析与预测

摘 要：利用灰色关联度方法，运用内蒙古自治区2009年-2013年的能源消耗数据，采用能源消费指标与经济增长指标，建立了内蒙古能源消费与经济增长之间的灰色关联模型。通过能源消耗与经济增长灰色关联分析显示，内蒙古经济发展对煤炭的依赖性依然很强，而其他清洁能源与经济增长关联度不大；其原因归结为目前内蒙古地区经济发展仍然是高能耗的粗放型的增长模式，原煤消费总量仍然是影响经济增长的关键因素。因此内蒙古应该转变经济增长方式，调整能源消耗结构，确立多样化的能源战略，并避免因为过度消耗能源而引起的环境问题。

关键词：能源消耗；经济增长；灰色关联分析；马尔科夫预测

1 引言

能源是经济发展和社会进步所必需的重要物质基础，人类社会发展与进步的历史与人类认识和利用能源的历史息息相关，而且，能源利用的不断变革就成为人类社会进步的重要发展标志之一。能源与经济发展之间存在着十分密切的联系，一方面经济增长对能源需求存在依赖性，另一方面能源作为经济发展促进因素的同时也会成为一种制约因素，这是由于能源的稀缺性以及能源的利用会给生态环境带来负面影响，从而给经济增长带来负产出。

内蒙古自治区是一个能源消费大省，能源对内蒙古经济持续增长做出了不可磨灭的贡献，但高度依赖能源推动的经济增长与可持续发展战略是相悖的。随着地区经济社会的深入发展，气候问题、节能减排、能源消耗与经济增长等问题已成为大家众所瞩目的问题。

2 实证分析

2.1 内蒙古能源消耗与经济增长的灰色关联度分析

2.1.1 指标的选取、数据来源

论文选取2009年-2013年内蒙古地区生产总值GDP作为经济增长指标，记为参考序列X0。能源消耗指标由煤炭、石油、天然气、水电核电和其他能发电4个指标作为比较序列 。经济增长与能源消耗相应指标见表1。数据来源于《内蒙古统计年鉴》，《内蒙古能源统计年鉴》。

表1 能源消耗与经济增长灰色关联指标

2.1.2 能源消耗与经济增长的灰色关联度分析

第一步：初始化，即将该序列所以数据分布除以第一个数据。得到：

第二步：求序列差

第三步：求量极差

第四步：计算关联系数

取 ，有：

从而：

第五步：求关联度

计算结果表明：煤炭消耗总量与经济增长关联度最高，为0.74，其次是石油消耗和水电核电消耗与经济增长的关联度，天然气消耗总量与经济增长关联度最低，为0.54，排列顺序为 。

2.2 能源消耗与经济增长的灰色模型GM（1，1）

以原煤为例，对原煤原始序列作一次累加得到序列

原序列如下：

一次累加序列如下：

均值序列如下：

用灰色系统理论建模软件计算得 。所以基

于GM（1，1）理论计算的方程为 。

由于-a≤0.3，此时GM（1，1）可用于中长期预测。由次可以得到GM（1，1）的时间响应序列为 。

累减还原，得 的预测模型为： ，得预测模拟值为：

只有预测数列与原始数列高度拟合，才能对未来数据进行准确预测。在建模后，须经残差修正后模型的准确性才能得到提高。得出模拟值后进行误差检验，下表为误差检验表。

表2 误差检验表

后验差检验：C=0.0443

关联度检验：关联度r=0.62354>0.57，通过检验。由表2可以看出，模拟误差较小，进一步计算残差平方和。

平均相对误差：

通过灰色关联度软件，我们可以预测2014-2016年的消费数据为

。

3 小结

通过能源消耗与经济增长灰色关联分析显示，内蒙古经济发展对煤炭的依赖性依然很强，煤炭消费在自治区能源消费中仍占主导地位，而其他的清洁能源与经济增长之间的灰色关联度较小，这表明内蒙古经济的发展高耗能问题还是较为突出，同时煤炭的消费对环境污染所带来的负面影响也与所倡导的绿色GDP理念相悖，鉴于此，内蒙古应积极调整以煤炭为主的不合理的产业结构，坚持节能减排是推动自治区经济健康发展的当务之急。

内蒙古是全国重要的能源输出基地和消费大区，能源将近由煤炭供给，这种过度依赖化石燃料的能源消费结构已经给地区环境、经济和社会造成了很大的负面影响。大量的煤炭开采、运输及燃烧，对自治区环境、气候已经造成了极大破坏。综合前几部分的研究分析结果也可以看出，能源消费结构单一仍然是内蒙古可持续发展未来很长一段时间面临的主要问题。目前内蒙古自治区经济正处于高速增长时期，工业经济高能耗的粗放增长方式必然导致能源短缺。这种能源短缺反过来又会制约经济的增长。尤其是像内蒙古自治区这样的缺乏战略资源的西部省份，能源消耗的策略依旧是“一煤独大”，缺乏合理的消耗结构。能源的合理开发与利用成为发展经济的瓶颈因素，一直以来由于内蒙古长期处于工业化中期阶段，工业的发展主要集中在大耗能、大排放的粗放型经济增长。因此要求转变经济增长方式，提高能源利用效率，坚持能源开发与节约并举，确立多样化能源战略。■