緒論

第一節　研究背景及意義

一、研究背景

能源資源是我國經濟社會可持續發展的重要物質保證。我國是一個發展中國家，能源的可持續發展對一個國家的農業現代化、工業化以及城市化等都起著決定性的作用。自1978年改革開放以來，我國的經濟建設取得了巨大的成就，GDP由1978年的3645億元增長到2014年的636463億元，年均增長率保持在15.4%左右。經濟高速增長的背后必然要有大量的能源消費作為支撐，我國能源消費總量從1978年的5.7億噸標準煤增長到2014年的42.6億噸標準煤，年均增長速度為5.7%。也就是說，我國以年均5.7%的能源消費拉動了年均15.4%的經濟增長。由此可見，能源資源在我國社會經濟發展中具有不可替代的重要作用。[1]

能源需求預測直接影響著國家未來社會經濟發展和能源供給的重要決策，而這些決策又會逆向對未來的能源發展產生重大影響，因此，科學、合理地預測能源需求就顯得尤為重要。眾所周知，能源需求預測涉及社會學、經濟學、管理學、自然科學等多學科領域知識，它是一個需要多學科交叉融合才能解決的典型難題，所以，能源需求預測是一個復雜的系統工程。從能源需求預測模型的角度來說，預測工作的展開通常是基于預測模型實現的。因此，模型是能源需求預測的重要內在信息變量。模型不同，占有的信息也不同。由于現有能源需求預測模型所反映的信息有限，缺乏整合各類預測信息的認知能力，會增加預測過程中單一信息源對能源需求預測影響的不確定性。另外，從能源需求影響因素的角度來說，由于能源系統是一個復雜的非線性系統，能源需求的非線性混合趨勢是在多種因素的交織影響下形成的。現有能源需求預測模型考慮了較為全面的影響因素，如經濟增長、人口發展、產業結構、能源消費結構等，因此在一定程度上提高了預測精度。[2]然而，能源需求的短期波動性是由金融危機、戰爭、自然災害、政變等突發性不規則事件所引起的，而這些不規則事件具有不可量化、不確定性的特征，往往無法被納入傳統數學模型，因此，不管如何改進能源需求預測模型，或調整影響因素，預測效果都很難有根本性的改善，能源需求預測理論也難以有較大的突破。鑒于此，有必要在現有能源需求預測模型研究的基礎上，構建一個將各類有用信息融合起來的能源需求預測模型，以提高現有預測模型的精度。多源信息融合技術為構建這樣的能源需求預測模型提供了新思路。早在第二次世界大戰末期，國外就出現了一個綜合利用雷達和光學兩種信息的簡單信息融合系統。之后，信息融合技術作為一門獨立的學科，主要運用于軍事領域。隨著信息融合技術在軍事領域應用中可行性和有效性的證實，它被逐漸運用到工業工程監視、遙感、交通管制系統、火災報警等領域。多源信息融合的基本原理是充分利用多個信息源所提供的信息，通過對這些信息源及其提供信息的合理支配和使用，把多個信息源在空間或時間上的冗余或互補信息依據某種準則進行組合，以獲得對被測對象的一致性解釋或描述，使該信息系統由此獲得比它的各組成部分所構成的系統更優越的性能。其中，信息源所提供的信息分為同類信息和異類信息。同類信息是指物理特性相同的量測信息。異類信息則相反，是指物理特性不同的量測信息，也就是信息源提供的性質不同的信息。[3]從我國能源需求預測模型中可以發現，不管是不同的單一模型還是組合模型，它們涵蓋的信息均是有限的，均可被視為不同的信息源。為了減少預測過程中單一信息源對能源需求預測影響的不確定性，可以運用多源信息融合的基本原理，采用信息融合的算法對其進行融合，從而通過融合多個信息源的方式增加現有能源需求預測模型的信息，進一步改善預測效果。由我國能源需求的影響因素可以發現，由于不規則事件的不可量化、不確定性特征，無法量化和可量化的影響因素同時被納入傳統的數學模型，因此，亦可以采用多源信息融合的基本原理，將其視為異類信息，在融合可量化影響因素的基礎上，將不規則事件對我國能源需求預測的影響進行融合，從而進一步提高預測精度。

因此，針對我國能源需求預測問題，在充分、綜合考慮影響能源需求變動各類信息變量的基礎上，從信息源的角度出發，本書提出將“基于多源信息融合的我國能源需求預測”作為研究對象。

二、研究意義

在能源需求預測中，影響能源需求變動的各類信息變量較多，而信息量是決定預測效果好壞的重要因素。但是，現有能源需求預測模型所考慮的信息源有限。為了減少單一信息源對能源需求預測影響的不確定性，本書采用多源信息融合的方法，對解決我國能源需求預測問題具有重要的理論和實際意義。采用多源信息融合方法預測我國能源需求具有重要的理論意義。針對我國能源需求預測問題，本書構建了基于多源信息融合的我國能源需求預測的總體框架，不僅為我國能源需求預測理論提供新的思路，而且進一步豐富了能源系統分析學科體系，促進了我國能源需求預測理論的應用研究。

采用多源信息融合方法預測我國能源需求具有重要的實際意義。一方面，有助于科學規劃產能，以及制定能源發展規劃。能源供應系統內的供應、需求和分配設施不僅相互適配，而且相互獨立。能源的生產規劃總是以需求規劃為引導，而能源供應系統的建立和運行又以能源的生產規劃為基礎。也就是說，相對能源需求而言，能源的供應在時間上總是存在一個滯后期。因此，科學、合理地預測能源需求是保障能源供應的重要前提。否則，產能大幅減少，會影響經濟社會的正常運行。而產能不合理地擴張，則會促進能源需求快速攀升，從而導致能源供應緊張；同時也使環境承載負荷加重，加劇生態環境污染。因此，必須了解未來到底需要多少能源能保障國民經濟的發展，這樣才能合理地規劃產能，并科學地制定能源發展規劃。另一方面，有助于引導投資方向和制定投資規模。在我國經濟持續、快速發展的趨勢下，能源需求會在未來很長一段時間內以較高的速度增長，而能源供應系統的建立需要高強度的投資。預測是投資決策的先導，過高地預測能源需求量，會導致大量資金積壓于能源供應系統，從而造成積壓浪費，因此，科學、合理地預測未來的能源需求，才能正確引導能源領域的投資方向和投資規模的制定。由此可見，采用多源信息融合方法科學、合理地預測能源需求，不僅對加強我國能源需求預測理論和豐富能源系統的學科體系具有重要的理論意義，而且對我國社會經濟可持續發展和能源系統發展建設具有重要的實際意義。