本發(fā)明具體涉及一種交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法及其預測系統(tǒng)。
背景技術：
：隨著國家經濟技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，環(huán)境問題日益突出，因此綠色經濟理念和可持續(xù)發(fā)展理念已經廣泛深入人心。能源是經濟發(fā)展的基礎動力，與經濟總體及各部門穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展密切相關，交通運輸業(yè)能源消耗增長迅速，并且其油品消耗占比顯著，關系到能源的戰(zhàn)略發(fā)展與城市環(huán)境建設。交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法包括時間序列模型、灰色預測法、趨勢分析法、回歸分析法等，其中時間序列模型如ARIMA模型以歷史期能源消耗量為基礎，并考慮隨機誤差項進行預測。趨勢分析法同樣是從歷史數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，使用線性、曲線等模型進行擬合預測。灰色預測法也僅使用歷史數(shù)據(jù)預測能源消耗量。與前三種方法不同的是，回歸分析法將影響能源消耗量的諸多因素納入模型，構建回歸分析方程進行預測。上述研究方法預測所利用的外部信息較少，導致相應時間段內預測某區(qū)域能源消耗量的準確性低。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠綜合利用各類數(shù)據(jù)信息，從而進行精確預測的交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法。本發(fā)明的目的之二在于提供一種實現(xiàn)所述交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法的預測系統(tǒng)。本發(fā)明提供的這種交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法，包括如下步驟：S1.根據(jù)交通運輸業(yè)部門類別、運輸方式類別和運輸設備類別將交通運輸業(yè)逐層進行分類；S2.在步驟S1得到的各個子類中，分別獲取交通運輸設備和交通運輸周轉量在樣本期內的歷史能源消耗數(shù)據(jù)，并計算各個子類的能源消耗數(shù)據(jù)；S3.根據(jù)步驟S2得到的各個子類的能源消耗數(shù)據(jù)，依據(jù)國家的發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展規(guī)劃和法律規(guī)定，計算預測期內各個子類的能源消耗增長；S4.獲取交通運輸設備和交通運輸周轉量的變化信息，依據(jù)步驟S2和步驟S3計算得到的能源消耗數(shù)據(jù)、經濟發(fā)展規(guī)劃、交通運輸業(yè)發(fā)展規(guī)劃和能源發(fā)展規(guī)劃，預測預測期內的能源消耗增長量；S5.依據(jù)步驟S2～步驟S4得到的能源消耗數(shù)據(jù)，計算預測期內交通運輸業(yè)的能源消耗量。步驟S1所述的對交通運輸業(yè)逐層進行分類，具體為首先將交通運輸業(yè)劃分為客運和貨運，所述的客運包括公路運輸、鐵路運輸、水路運輸和航空運輸；所述的貨運包括公路運輸、鐵路運輸、水路運輸和航空運輸；然后，再根據(jù)周轉量量化分配可行情況及交通運輸設備消費能源品種的多樣化程度劃分至交通運輸設備。步驟S2所述的計算能源消耗數(shù)據(jù)，具體為對于可分配能源消耗量以及交通運輸周轉量的交通運輸設備，采取分配能源消耗量和交通運輸周轉量的方式計算能源消耗量；否則，采取以該種交通運輸設備正常運營情況下的單位設備能源消耗作為其能源消耗量。所述的依據(jù)分配能源消耗量計算能源消耗量，具體為采用如下算式計算能源消耗量：Eik＝M*eik*D式中Eik為第i種交通工具平均第k中能源的全年消耗量；M為第i種交通工具的日運營里程；D為全年的總天數(shù)；eik為第i種交通工具單位運營里程下第k種能源的消耗量。所述的依據(jù)交通運輸周轉量計算能源消耗量，具體為將客運周轉量和貨運周轉量進行統(tǒng)一，并采用如下算式計算能源消耗量：G＝eh*(Gk*k+Gh)式中G為統(tǒng)一后能源消耗量；eh為單位貨運周轉量的能耗；Gk為客運周轉量；k為客運周轉量轉換為貨運周轉量的轉換系數(shù)；Gh為貨運周轉量。步驟S3所述的計算預測期內各個子類的能源消耗增長，具體為采用趨勢預測法方法進行計算。所述的趨勢預測方法為線性曲線模型、邏輯斯蒂模型和基于DEA數(shù)據(jù)包絡分析的能耗增速設定法。步驟S4所述的預測預測期內的能源消耗增長量，具體為采用一元線性回歸模型進行預測。步驟S5所述的計算預測期內交通運輸業(yè)的能源消耗量，為自底而上的計算交通運輸業(yè)的能源消耗量，具體包括如下步驟：A.依據(jù)如下公式計算某一類型交通運輸工具的能源消耗量：Eik＝eik*Si式中Eik為第i種交通工具第k種能源的全年消耗量；eik為第i種交通工具單位輛數(shù)或者單位周轉量的第k種能源的消耗量；Si為第i種交通工具車輛數(shù)或者承擔的周轉量；B.根據(jù)步驟A計算的到的某一類型交通運輸工具的能源消耗總量，按照如下公式計算各類交通運輸工具全年的能源消耗總量：式中Ek為交通運輸業(yè)第k中能源消耗總量；C.根據(jù)每種能源消耗總量，按照如下算式計算交通運輸業(yè)的能源消耗總量：式中為折標系數(shù)。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)所述交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法的預測系統(tǒng)，包括依次串接的第一獲取模塊、第二獲取模塊、第一計算模塊和預測模塊；所述第一獲取模塊用于獲取預測區(qū)域中各個交通運輸設備數(shù)量或者周轉量在樣本期內的歷史單位能源消耗數(shù)據(jù)；所述第二獲取模塊用于獲取各個交通運輸設備和周轉量在預測期內的變化信息；所述第一計算模塊用于計算預測期內各個統(tǒng)計對象的單位能源消耗變化量；所述預測模塊用于預測預測期內所述預測區(qū)域的交通運輸業(yè)能源消耗量。本發(fā)明提供的這種交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法及其預測系統(tǒng)，通過獲取預測區(qū)域中各個對象在樣本期內的歷史能源消耗數(shù)據(jù)，并獲取各個對象在預測期內的運輸設備、周轉量變化信息，并根據(jù)國家發(fā)展的規(guī)劃等外部數(shù)據(jù)計算預測期內各個統(tǒng)計對象的能源消耗變化量，再根據(jù)所述預測區(qū)域在預測期內運輸設備和周轉量變化信息、各個對象的能源消耗量計算能源消耗總量；使其在預測期內的所預測的各個對象的能源消耗量充分考慮到樣本期內的歷史數(shù)據(jù)以及由相關運輸設備刪減、更新或者增加以及經濟發(fā)展、交通運輸業(yè)發(fā)展、節(jié)能減排等因素造成的能源消耗變化量，因此本發(fā)明能夠綜合利用各類數(shù)據(jù)信息，而且可以有效提高所預測的能源消耗量的準確性。附圖說明圖1為本發(fā)明方法的方法流程圖。圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的功能模塊圖。具體實施方式如圖1所示為本發(fā)明方法的方法流程圖，以下結合一個具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。本發(fā)明提供的這種交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法，包括如下步驟：S1.根據(jù)交通運輸業(yè)部門類別、運輸方式類別和運輸設備類別將交通運輸業(yè)逐層進行分類；所述的對交通運輸業(yè)逐層進行分類，具體為首先將交通運輸業(yè)劃分為客運和貨運，所述的客運包括公路運輸、鐵路運輸、水路運輸和航空運輸；所述的貨運包括公路運輸、鐵路運輸、水路運輸和航空運輸；然后，再根據(jù)周轉量量化分配可行情況及交通運輸設備消費能源品種的多樣化程度劃分至交通運輸設備，比如，可以將公路客運劃分為城市公交、公路班線運營及出租車；最后，根據(jù)運營交通運輸工具消耗能源品種不同劃分至運輸設備，如城市公交劃分為柴油公交、混動公交、天然氣公交、電動公交，鐵路運輸劃分為柴油機車、電力機車；S2.在步驟S1得到的各個子類中，分別獲取交通運輸設備和交通運輸周轉量在樣本期內的歷史能源消耗數(shù)據(jù)，并計算各個子類的能源消耗數(shù)據(jù)；對于可分配能源消耗量以及交通運輸周轉量的交通運輸設備，采取分配能源消耗量和交通運輸周轉量的方式計算能源消耗量：對于依據(jù)分配能源消耗量計算能源消耗量，具體為采用如下算式計算能源消耗量：Eik＝M*eik*D式中Eik為第i種交通工具平均第k中能源的全年消耗量；M為第i種交通工具的日運營里程；D為全年的總天數(shù)；eik為第i種交通工具單位運營里程下第k種能源的消耗量。而對于依據(jù)交通運輸周轉量計算能源消耗量，具體為將客運周轉量和貨運周轉量進行統(tǒng)一，并采用如下算式計算能源消耗量：G＝eh*(Gk*k+Gh)式中G為統(tǒng)一后能源消耗量；eh為單位貨運周轉量的能耗；Gk為客運周轉量；k為客運周轉量轉換為貨運周轉量的轉換系數(shù)；Gh為貨運周轉量。以下以城市公交車能源消耗量與航空運輸單位周轉量能耗估算為例說明兩種思路的實現(xiàn)過程：城市公交車在能源消耗品種上種類多樣，包括柴油、燃氣、混合動力以及純電動，要估算公交車能源消耗需要掌握公交車輛數(shù)與公交車的一般運營能耗情況。樣本期內的公交車一般運營能耗情況根據(jù)相關資料查閱估算，如公交車日行里程約210公里，再結合每種類型公交車的單位運營里程能耗計算每種公交車一般運營情況下的全年能耗：Eik＝M*eik*D式中，Eik為第i種公交車平均每輛第k種能源的全年消耗量，M為公交車一般運營情況下的日行里程，D為全年天數(shù)，eik為第i種公交車單位運營里程第k種能源的消耗量。則根據(jù)上述思路，估算2014年各種類型公交車的能耗情況如下表1所示。表1各種類型公交車能耗車輛類型能耗單位柴油公交車22247.5kg/車*年油電混動公交車(柴油)14720.6kg/車*年油電混動公交車(電)3832.5kwh/車*年燃氣公交車30660立方米/車*年電動公交車91980kwh/車*年航空運輸單位周轉量能耗計算則需要將客運周轉量與貨運周轉量統(tǒng)一單位，如將客運周轉量的單位億人公里按照換算系數(shù)0.07折算成貨運周轉量的單位億噸公里，如此一來，即可根據(jù)航空煤油的消耗量計算單位貨運周轉量的能耗，并進一步計算獲得單位客運周轉量的能耗：G＝eh*(Gk*k+Gh)式中G為統(tǒng)一后能源消耗量；eh為單位貨運周轉量的能耗；Gk為客運周轉量；k為客運周轉量轉換為貨運周轉量的轉換系數(shù)；Gh為貨運周轉量；根據(jù)上述思路計算2014年航空運輸單位周轉量能耗如下表2所示：表2航空運輸單位運輸周轉量能耗單位貨運周轉量能耗(g/噸公里)446.32單位客運周轉量能耗(g/人公里)32.14而對于不適用于可分配能源消耗量以及交通運輸周轉量的交通運輸設備，則采取以該種交通運輸設備正常運營情況下的單位設備能源消耗作為其能源消耗量；S3.根據(jù)步驟S2得到的各個子類的能源消耗數(shù)據(jù)，依據(jù)國家的發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展規(guī)劃和法律規(guī)定，計算預測期內各個子類的能源消耗增長；具體為采用趨勢預測法方法進行計算。趨勢預測方法包括線性曲線模型、邏輯斯蒂模型和基于DEA數(shù)據(jù)包絡分析的能耗增速設定法。所述的線性曲線模型可以看做以時間序列為自變量，以研究對象為因變量的一元線性回歸模型，具體表現(xiàn)形勢如下：yt＝at+b式中yt為某種設備單位周轉量能耗或單位設備單位運營里程能耗，t為時間序列變量。而邏輯斯蒂模型形式為：對上式兩端取倒數(shù)，就可以轉化成非齊次指數(shù)曲線模型，所以系數(shù)的估計可以借助非齊次指數(shù)曲線模型的方法，即先對yt取倒數(shù)，再將1/yt分成個數(shù)相等的三段，記每段數(shù)據(jù)的和分別為S1，S2，S3，則邏輯斯諦模型的系數(shù)a,b,c的估計值為：b＝lnb1其中固定增速的設定理論基礎來源于區(qū)域性DEA數(shù)據(jù)包絡分析，選取與H省地理位置毗鄰或較之經濟發(fā)展領先的省域集合，采用DEA分析方法測算區(qū)域交通運輸業(yè)能源技術效率前沿，進一步根據(jù)該集合的能源技術效率前沿計算某省的行業(yè)節(jié)能潛力。該節(jié)能潛力被認為是H省長期內可實現(xiàn)的節(jié)能潛力，也是固定增速的設定依據(jù)。如根據(jù)DEA測算H省交通運輸業(yè)能耗較能源技術效率前沿具備15％左右的節(jié)能潛力，那么則認為H省在較長的預測期如到2030年能夠實現(xiàn)15％左右的單位周轉量或單位設備能耗下降幅度。DEA數(shù)據(jù)包絡分析模型最為主要的特點即投入產出之間無確定性生產函數(shù)，僅根據(jù)已有的投入與產出數(shù)據(jù)集合確定其生產技術前沿。研究采用單要素能源效率，以能源作為投入、以周轉量作為產出的簡單模型：Y＝f(X)當存在n個決策單元時，其投入產出即構成集合T＝x，y：x≥0,y≥0，集合中的每個點x，y代表一個決策單元的投入與產出。對所有決策單元進行排序，分別依次提取x、y，得到n×1的投入產出向量：X＝(x1，x2，x3，……xn)’Y＝(Y1，Y2，Y3……Yn)’其中，θ是一個n×1的一個常數(shù)矢量，μ的值就是第i個決策單元的技術效率，要滿足μ≤1，μ＝1即位于技術前沿上的點。拓展CRS模型至規(guī)模報酬可變情形(VRS)，通過增加N1’θ＝1約束即得到VRS模型：N1是所有的n×1的矩陣，VRS模型相當于將CCR模型計算的技術效率分解成為純技術效率與規(guī)模效率，顯然，VRS計算的純技術效率比CCR計算的技術效率要高或者相等。模型研究主要參考DEA數(shù)據(jù)包絡分析的VRS模型測算結果。S4.獲取交通運輸設備和交通運輸周轉量的變化信息，依據(jù)步驟S2和步驟S3計算得到的能源消耗數(shù)據(jù)、經濟發(fā)展規(guī)劃、交通運輸業(yè)發(fā)展規(guī)劃和能源發(fā)展規(guī)劃，預測預測期內的能源消耗增長量；具體地，以公交車輛數(shù)與航空運輸周轉量預測為例，預測期內公交車輛數(shù)增長通常與交通運輸部門對城市交通的發(fā)展規(guī)劃密切相關，從多省域的公交車輛數(shù)增長情況來看，其增速通常是較為穩(wěn)定的，研究認為H省現(xiàn)階段仍處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，短期內公交車輛數(shù)增長將延續(xù)近年來的增長趨勢，長期將隨著公共交通的逐步完善而逐漸減速增長。公交車的能源消費結構則根據(jù)近年來結構的變化趨勢以及節(jié)能減排發(fā)展方向設定，如應節(jié)能減排要求，柴油公交車份額將逐步減少，而燃氣、電動公交車將逐步替代柴油公交車，份額擴大。根據(jù)上述思路預測H省公交車輛數(shù)及結構如下表3所示：表3公交車輛數(shù)與結構變化航空運輸?shù)闹苻D量則依據(jù)航空運輸周轉量與影響因素的相關性研究并基于一元線性回歸模型進行預測。具體地，H省航空客運周轉量與影響因素城鎮(zhèn)居民人均可支配收入之間存在較高的相關性，相關系數(shù)計算公式如下：其中，Xt為城鎮(zhèn)居民人均可支配收入序列，Yt為航空客運周轉量序列，N為序列樣本點，|r|≤1，|r|越接近于1，相關性越高，根據(jù)樣本期數(shù)據(jù)計算H省城鎮(zhèn)居民人均可支配收入與航空運輸客運周轉量之間的相關系數(shù)為0.993，即城鎮(zhèn)居民人均可支配收入與航空運輸客運周轉量正相關，并且具備較好的相關性。如此一來，根據(jù)對經濟發(fā)展的判斷預測城鎮(zhèn)居民人均可支配收入增長，再由城鎮(zhèn)居民人均可支配收入與航空客運周轉量之間的一元線性模型預測航空客運周轉量增長，預測情況見下表4所示：表4H省航空客運軸轉量預測S5.依據(jù)步驟S2～步驟S4得到的能源消耗數(shù)據(jù)，計算預測期內交通運輸業(yè)的能源消耗量，具體包括如下步驟：A.依據(jù)如下公式計算某一類型交通運輸工具的能源消耗量：Eik＝eik*Si式中Eik為第i種交通工具第k種能源的全年消耗量；eik為第i種交通工具單位輛數(shù)或者單位周轉量的第k種能源的消耗量；Si為第i種交通工具車輛數(shù)或者承擔的周轉量；B.根據(jù)步驟A計算的到的某一類型交通運輸工具的能源消耗總量，按照如下公式計算各類交通運輸工具全年的能源消耗總量：式中Ek為交通運輸業(yè)第k中能源消耗總量；C.根據(jù)每種能源消耗總量，按照如下算式計算交通運輸業(yè)的能源消耗總量：式中為折標系數(shù)。根據(jù)上述思路計算H省交通運輸業(yè)能源消耗總量如下表5所示：表5交通運輸業(yè)能源消耗總量如圖2所示為本發(fā)明系統(tǒng)的功能模塊圖：本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)所述交通運輸業(yè)能源消耗量預測方法的預測系統(tǒng)，包括依次串接的第一獲取模塊、第二獲取模塊、第一計算模塊和預測模塊；所述第一獲取模塊用于獲取預測區(qū)域中各個交通運輸設備數(shù)量或者周轉量在樣本期內的歷史單位能源消耗數(shù)據(jù)；所述第二獲取模塊用于獲取各個交通運輸設備和周轉量在預測期內的變化信息；所述第一計算模塊用于計算預測期內各個統(tǒng)計對象的單位能源消耗變化量；所述預測模塊用于預測預測期內所述預測區(qū)域的交通運輸業(yè)能源消耗量。當前第1頁1 2 3