绪论

第一节　研究背景及意义

一、研究背景

能源资源是我国经济社会可持续发展的重要物质保证。我国是一个发展中国家，能源的可持续发展对一个国家的农业现代化、工业化以及城市化等都起着决定性的作用。自1978年改革开放以来，我国的经济建设取得了巨大的成就，GDP由1978年的3645亿元增长到2014年的636463亿元，年均增长率保持在15.4%左右。经济高速增长的背后必然要有大量的能源消费作为支撑，我国能源消费总量从1978年的5.7亿吨标准煤增长到2014年的42.6亿吨标准煤，年均增长速度为5.7%。也就是说，我国以年均5.7%的能源消费拉动了年均15.4%的经济增长。由此可见，能源资源在我国社会经济发展中具有不可替代的重要作用。[1]

能源需求预测直接影响着国家未来社会经济发展和能源供给的重要决策，而这些决策又会逆向对未来的能源发展产生重大影响，因此，科学、合理地预测能源需求就显得尤为重要。众所周知，能源需求预测涉及社会学、经济学、管理学、自然科学等多学科领域知识，它是一个需要多学科交叉融合才能解决的典型难题，所以，能源需求预测是一个复杂的系统工程。从能源需求预测模型的角度来说，预测工作的展开通常是基于预测模型实现的。因此，模型是能源需求预测的重要内在信息变量。模型不同，占有的信息也不同。由于现有能源需求预测模型所反映的信息有限，缺乏整合各类预测信息的认知能力，会增加预测过程中单一信息源对能源需求预测影响的不确定性。另外，从能源需求影响因素的角度来说，由于能源系统是一个复杂的非线性系统，能源需求的非线性混合趋势是在多种因素的交织影响下形成的。现有能源需求预测模型考虑了较为全面的影响因素，如经济增长、人口发展、产业结构、能源消费结构等，因此在一定程度上提高了预测精度。[2]然而，能源需求的短期波动性是由金融危机、战争、自然灾害、政变等突发性不规则事件所引起的，而这些不规则事件具有不可量化、不确定性的特征，往往无法被纳入传统数学模型，因此，不管如何改进能源需求预测模型，或调整影响因素，预测效果都很难有根本性的改善，能源需求预测理论也难以有较大的突破。鉴于此，有必要在现有能源需求预测模型研究的基础上，构建一个将各类有用信息融合起来的能源需求预测模型，以提高现有预测模型的精度。多源信息融合技术为构建这样的能源需求预测模型提供了新思路。早在第二次世界大战末期，国外就出现了一个综合利用雷达和光学两种信息的简单信息融合系统。之后，信息融合技术作为一门独立的学科，主要运用于军事领域。随着信息融合技术在军事领域应用中可行性和有效性的证实，它被逐渐运用到工业工程监视、遥感、交通管制系统、火灾报警等领域。多源信息融合的基本原理是充分利用多个信息源所提供的信息，通过对这些信息源及其提供信息的合理支配和使用，把多个信息源在空间或时间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获得对被测对象的一致性解释或描述，使该信息系统由此获得比它的各组成部分所构成的系统更优越的性能。其中，信息源所提供的信息分为同类信息和异类信息。同类信息是指物理特性相同的量测信息。异类信息则相反，是指物理特性不同的量测信息，也就是信息源提供的性质不同的信息。[3]从我国能源需求预测模型中可以发现，不管是不同的单一模型还是组合模型，它们涵盖的信息均是有限的，均可被视为不同的信息源。为了减少预测过程中单一信息源对能源需求预测影响的不确定性，可以运用多源信息融合的基本原理，采用信息融合的算法对其进行融合，从而通过融合多个信息源的方式增加现有能源需求预测模型的信息，进一步改善预测效果。由我国能源需求的影响因素可以发现，由于不规则事件的不可量化、不确定性特征，无法量化和可量化的影响因素同时被纳入传统的数学模型，因此，亦可以采用多源信息融合的基本原理，将其视为异类信息，在融合可量化影响因素的基础上，将不规则事件对我国能源需求预测的影响进行融合，从而进一步提高预测精度。

因此，针对我国能源需求预测问题，在充分、综合考虑影响能源需求变动各类信息变量的基础上，从信息源的角度出发，本书提出将“基于多源信息融合的我国能源需求预测”作为研究对象。

二、研究意义

在能源需求预测中，影响能源需求变动的各类信息变量较多，而信息量是决定预测效果好坏的重要因素。但是，现有能源需求预测模型所考虑的信息源有限。为了减少单一信息源对能源需求预测影响的不确定性，本书采用多源信息融合的方法，对解决我国能源需求预测问题具有重要的理论和实际意义。采用多源信息融合方法预测我国能源需求具有重要的理论意义。针对我国能源需求预测问题，本书构建了基于多源信息融合的我国能源需求预测的总体框架，不仅为我国能源需求预测理论提供新的思路，而且进一步丰富了能源系统分析学科体系，促进了我国能源需求预测理论的应用研究。

采用多源信息融合方法预测我国能源需求具有重要的实际意义。一方面，有助于科学规划产能，以及制定能源发展规划。能源供应系统内的供应、需求和分配设施不仅相互适配，而且相互独立。能源的生产规划总是以需求规划为引导，而能源供应系统的建立和运行又以能源的生产规划为基础。也就是说，相对能源需求而言，能源的供应在时间上总是存在一个滞后期。因此，科学、合理地预测能源需求是保障能源供应的重要前提。否则，产能大幅减少，会影响经济社会的正常运行。而产能不合理地扩张，则会促进能源需求快速攀升，从而导致能源供应紧张；同时也使环境承载负荷加重，加剧生态环境污染。因此，必须了解未来到底需要多少能源能保障国民经济的发展，这样才能合理地规划产能，并科学地制定能源发展规划。另一方面，有助于引导投资方向和制定投资规模。在我国经济持续、快速发展的趋势下，能源需求会在未来很长一段时间内以较高的速度增长，而能源供应系统的建立需要高强度的投资。预测是投资决策的先导，过高地预测能源需求量，会导致大量资金积压于能源供应系统，从而造成积压浪费，因此，科学、合理地预测未来的能源需求，才能正确引导能源领域的投资方向和投资规模的制定。由此可见，采用多源信息融合方法科学、合理地预测能源需求，不仅对加强我国能源需求预测理论和丰富能源系统的学科体系具有重要的理论意义，而且对我国社会经济可持续发展和能源系统发展建设具有重要的实际意义。