基于EMD方法对中国能源消耗的分析与预测能源管理专业.docx

摘 要 中国社会文化生活在有质有量的提升的同时，带来了能源消耗总量水平的不断提高，虽然近几年来能源消耗总量的增长速度开始变缓，但是社会生产和生活带来的高能耗所引起的社会资源消耗和社会环境污染的问题一直没有得到根本性的解决。一直以来中国的经济建设在减少能源消耗总量和实现社会资源可持续发展的基础上不断地努力，国家为了能够有效改善因为社会需求而导致的能源浪费，提出了落实节能减排的政策。然而我国要进行节能减排的压力却比全球上任何一个国家都要大，因此中国不得不走上了新兴的工业化社会生产的道路，只有通力合作打造资源节约型、环境友好型的社会，才有可能完成节能减排这一伟大的目标。为了达成节能减排的目标，我们眼下最首要的任务就是做到减少能源消耗。本文主要通过使用EMD方法（经验状态分解）来对中国能源消耗总量、能源生产总量以及人口总量这三方面数据的分解来预测未来的发展趋势，进而达到对现阶段的能源消耗分析和预测，为了保证最后结果的正确性，本篇论文在使用EMD方法分解预测后，通过使用R语言进行编码来进行相同的预测操作以达到检验的效果，最终检验结果说明EMD方法分解预测的结论是可取的。而本文的分解预测的结论指明了，中国能源消耗总量处在快速上升的状态，因此为了保证社会生产与生态环境的和谐共存，节能减排这一道路将是我们必须始终坚持贯彻执行的重大举措。 关键字：人口；EMD；能源消耗；节能减排 Abstract While China's social and cultural life has been qualitatively and qualitatively promoted, the total amount of energy consumption has been raised continuously. Although the growth rate of the total energy consumption has slowed down in recent years, the problems of social resources consumption and social environment pollution caused by the high energy consumption of social production and life have been all along. There is no fundamental solution. China's economic construction has been working hard on the basis of reducing the total amount of energy consumption and realizing the sustainable development of social resources. In order to effectively improve the energy waste caused by the social demand, the country has put forward the policy of implementing energy saving and emission reduction. However, the pressure on energy conservation and emission reduction in China is larger than any other country in the world. Therefore, China has to take a new road to industrial production. Only by working together to create a resource-saving and environment-friendly society, it is possible to achieve the great goal of energy saving and reduction. In order to achieve the goal of energy conservation and emission reduction, our most important task at present is to reduce energy consumption. This paper mainly uses the EMD method (empirical state decomposition) to predict the future development trend of the three aspects of the total energy consumption, the total energy production and the total population of China, and then to the analysis and prediction of the energy consumption at the present stage. In order to ensure the correctness of the final results, this paper is in this paper. After using the EMD method to decompose the prediction, the same prediction operation is performed by using the R language to perform the same prediction operation. The final test results show that the conclusion of the EMD method decomposition prediction is advisable. The conclusion of this paper indicates that the total amount of energy consumption in China is in a fast rising state. Therefore, in order to ensure the harmonious coexistence of social production and ecological environment, the road of energy saving and emission reduction will be a major measure that we must always adhere to. Keywords: population; EMD; energy consumption; energy conservation and emission reduction. 第1章 绪论 1.1背景 2010年7月，国际能源署发布统计研究结果，表明中国在2009年消耗了22．52亿吨石油总量，相比美国石油消耗总量21．70亿吨高出4％，中国成为了全球第一能源消耗大国。此项能源消费统计报告包含了原油、核能、煤炭、天然气和水电等可再生和不可再生能源。能源署同时研究了未来，2035年中国的能源消耗总量将在从现在的全球的能源消耗使用比例从17％上升至22％，继续成为全球的能源消耗大国的首位。 目前中国正处在城镇化和工业化快速演变的时期，能源消耗总量依旧处在增长状态。而近年来，中国政府为了降低能源消耗对经济增长的影响，加大力度去推行各种调控和修改的政策措施来达到节能减排的效果，积极调整能源结构，加速更新替换掉落后的产能方式，使能源消耗总体的增加速度呈一年一年变缓的趋势，能源消费强度不断降低。 但由于中国是个人口基数十分大、人口密度十分密集的国家，如果我们用1800亿吨左右的煤炭可采储量，去除以13亿的人口总数，那么我们的人均资源占有量就显得非常的少了。以我国的石油资源为例，石油的对外贸易依存度通过近年来研究人员的统计可以得知是处于不断攀升的状态，现在其依存度已经突破了60%。当前我国已经探明了大约60亿吨的石油储量，这仅仅够我国开采利用大约20年的时间，这差不多是全球能够使用的年限的一半，从这里就可以看出节能减排的重要性。 还需要特别注意的是中国不仅仅是能源强度高，中国在能源使用上面也是存在相当严重的浪费现象。有相关研究者研究到2020年，中国将会拥有接近15亿的庞大人口基数，如果以美国一样的标准来衡量我国，也就是每人每年需要消耗接近3吨的石油量，那么我国每年单以石油的需求量来说就要消耗近45亿吨。而去年全球的石油全部的产量不过只有40亿吨，其中石油贸易量只有16亿吨，再加上已经做工成了成品20亿吨的贸易量，全部加起来有36亿吨的贸易量，就算全部供给给我国使用都还不足以满足需求。 根据以上的各项研究数据表明，我国在节能减排这上面的难度要比世界上任何一个国家都要高出不少，因此中国不得不走上一条积极整改的道路，有效正确地策划中国工业产业的社会生产。从各个领域去寻找能源消耗增加的关键影响因素，再根据这些影响因素分析得到既不影响社会进步的实施方针政策。把国家高层研究得出的能源整改政策准确地安排到各个领域里头，只有找准问题出现的方向，才能推动我国的整体社会生产造成的资源损耗情况的减少。 1.2研究意义 政府领导曾多次强调，要坚决做到既能完成节能减排总目标，也能照顾到中国的社会进步发展。然而在中国人文社会迅速进步，以及在各项社会主义经济目标取得巨大成功的同时，我国的社会资源和自然资源也遭受着巨大的损耗。随着中国人口一年比一年的增多，经济社会的进步迅猛，这也将会造成中国能源消耗总量一年比一年增多，而一年比一年增多的能源消耗总量对环境所带来的生态压力也一年比一年加大。社会的进步与自然生态的矛盾越来越尖锐，这种状况与社会生产的能源结构不合理有着一定且直接的关系。因此我们需要及时研究预测出能源消耗的未来趋势。 能源已成为了社会进步和成长不可或缺的基本条件。国内外众多学者研究分析能源消费与经济增长的关系，他们认为，首先是社会进步对能源的使用存在一定的依赖性，即能源推动了社会生产，进而促进了经济的快速增长；接着是，能源使用也得以社会进步为前提。学者们对于两者关系的判断是很多国家用来制定有效的能源政策的重要依据，通过实施后来宏观调控社会经济的平稳发展，因此对于能源消耗的研究有着不同寻常的现实意义和理论价值，而能源消耗这问题也已经成为了一个人人都不可忽视的问题了。有关两者之间关系的研究在20世纪70年代就引起全世界的注意。于是学者们对两者之间的关系做了无数的论证性研究工作。但是由于学者们用来研究的模型的不同、研究地域和社会因素不同、假设检验方法不同等问题的存在，因此学术界至今也没能得出一个人人认同的结果，也没能得出让所有人接受的研究说明。也正是因为这种种原因，这一研究也受到国内外学者的青睐。 目前用来研究能源消耗未来发展的理论主要有灰色预测法、趋势外推法、主观推断法、指数平滑法等。但是这些研究理论方法的结论产生的偏差相对较大。本篇论文采用的研究方法是EMD方法，此方法的全称为经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition),虽然EMD方法的原理是处理信号，但是经过了学者们多年来对这个方法的研究和应用，它的众多优势开始渐渐为人们所知晓，特别是运用EMD方法在处理非平稳的信号时，以往研究时遇到的约束性问题就再也不成问题。目前，学者们开始在越来越多的领域去使用这个方法，如诊断机器故障的原因、通讯雷达信号的分解等各个领域，可见这个方法正在被学者们积极地开发出它的新用处，以便运用到