★ 世界煤炭 ★
基于灰色模型的美国煤炭生产与消费预测
吴大明
(应急管理部信息研究院，北京市朝阳区，100029)
摘 要 通过对美国煤炭生产和消费发展和现状的分析，发现自2001年以来美国煤炭生产、进口和消费量整体呈逐年下降趋势，煤炭出口量呈整体逐年上升趋势。应用灰色模型，对美国煤炭生产、进口、出口、商业消费、工业消费和电力消费量进行预测，结果显示，到2025年，预计美国煤炭产量为67642万t、进口量为705万t、出口量为14171万t、商业消费量为85万t、工业消费量为3722万t、电力消费量为56389万t。
关键词 灰色模型 煤炭产量 煤炭出口量 煤炭进口量 煤炭消费
美国是世界煤炭生产和消费大国，数据显示，2018年美国煤炭的生产和消费仅次于中国和印度[1]。由于煤炭的生产和消费与经济社会发展具有一定联系，因此，研究分析美国煤炭的生产和消费趋势，对于了解和掌握美国能源经济发展具有重要意义[2-4]。此外，通过对美国煤炭生产和消费变化的研究，还可为深入分析美国煤炭安全生产管理政策变化提供一定的借鉴[5]。笔者应用灰色理论模型，结合历史数据，对美国煤炭生产和消费进行预测，可为我国政府和煤炭企业相关政策制定以及煤炭生产提供参考。
1 美国煤炭生产消费发展现状
1.1 煤炭生产与进出口现状
煤炭生产方面，2018年，美国煤炭产量为68540万t，同比减少1731万t、下降2.46%，见表1和图1。从历史数据来看，自2001年以来，美国煤炭产量在2008年出现最大值，产量为106305万t，在2016年出现最小值，产量为66076万t。与2008年的煤炭产量最高峰相比，2018年的煤炭产量下降了35.53%。
很多疾病都是因胸痛就诊而被检出发现[6]，心血管系统造成的急性胸痛是临床常见病因[7-8]，如急性肺动脉栓塞、急性主动脉夹层等疾病。急性胸痛具有较高的发病率和死亡率，临床采用X线检查、心电图诊断急性胸痛[9-10]，前者对肺实变性的显示存在不足之处，而心电图虽然空白期较为短暂，但仍会导致误诊或漏诊情况发生，因此应选择一种更加准确有效的方法明确急性胸痛的病因，便于尽早实施对症治疗。
表 1 2001-2018年美国煤炭生产与进出口量情况 万t
图1 2000-2018年美国煤炭产量变化
煤炭进出口方面，2018年，美国煤炭进口540万t，同比减少166万t、下降23.51%；煤炭出口10490万t，同比增加1695万t、增长19.27%。从历史数据来看，自2001年以来，美国煤炭进口量在2007年出现最大值，达到3297万t，2018年达到最小值；煤炭出口量在2012年出现最大值，达到11407万t，在2002年出现最小值，出口量为3593万t。整体来看，美国煤炭进口量呈逐年下降趋势，而煤炭出口量则呈逐年上升趋势。
1.2 煤炭消费现状
2018年，美国煤炭消费总量62353万t，同比减少2679万t、下降4.12%，见表2。从趋势来看，自2001年以来，煤炭消费整体呈下降趋势。从煤炭消费领域来看，电力消费始终占比最大，2018年其消费占比为92.61%。
学生对体育教学评教的有效性是教学评价中最为核心和关键的一项内容，在完善学生评教内容上，要同时强化体育教师和学生的思想意识，要明确进行教学评教的目的是为了对体育教学进行改进，尤其是学生要在评教中具有主人翁的权利意识，要意识到真实表达评价是行使权力的表现。完善评价内容还包括评教方法的丰富和多元化，由于高校体育教学具有特殊性，在评教上也要结合其特点，进行评价标准和项目的特殊设置，要结合体育教学发展的需求来收集相关的信息。
表 2 2001-2018年美国煤炭消费量情况 万t
2 研究方法与模型选取
2.1 研究方法
根据美国煤炭生产与消费的历史统计数据，笔者有针对性地选择了预测方法和预测模型。目前，数据预测的常见方法及其特点如下所述。
食品中加入香精，有辅助、稳定、补充、赋香、矫味、替代等作用。现代食品的加工过程会使食物香味散失，因此，食品添加剂中的香精成分在某些方面有着不可或缺的作用。然而作为增味剂，乙基麦芽酚之所以能对食品的不同风味进行增香，并非改变了香味物质的结构和组成，而是在于它能够改变人的生理感觉功能。如乙基麦芽酚有高度的选择性，能够使舌部和鼻部某一范围感觉细胞敏感性改变，相应地抑制了其它区域的信号，这就造成了一种或几种气味被增强而一些气味被削弱的效果[2]。若使用得当，即可增强香甜气味的信号传递，使人们对食品的风味感觉增强，从而改善了食品的口感。不过，乙基麦芽酚是不能过量使用的。
(1)定性预测法。定性预测法是依据人工观察与分析能力，加之经验判断和逻辑推理来开展的预测分析方法，它依据当前所掌握的情况和以往实践的经验对目标进行主观判断，一般也称为调查研究预测法。定性预测法侧重事物发展性质的预测，具有较大的灵活性，易于充分发挥人的主观能动性，且简单便捷，一般用于短、中、长期的数据预测，尤其是对历史统计数据较少或趋势即将发生变化的事件预测具有较大优势。
(2)回归分析预测。回归分析是当前广泛使用的定量预测方法，它是在分析历史数据变化的基础上，按照一定方法建立的反映数据关系的数学模型，然后根据自变量的发展变化来进行数据计算，从而实现对事物未来发展趋势的预测。该预测方法的关键是建立回归模型，进而开展分析和预测结果。此外，若因变量和自变量的相关性不足以建立回归方程，那么该方法不适宜应用。
(3)灰色预测法。20世纪80年代，我国学者邓聚龙教授提出了灰色系统理论[6-7]。该理论是解决信息不全面系统的数学方法，它将控制论的观点和方法延伸到复杂的大系统中，通过将自动控制与运筹学的数学方法相结合，为客观世界中具有不确定性问题预测的研究提供了更加科学的方法。一般情况下，如果研究中的部分信息已知、部分信息未知，那么采用该方法分析研究较为适宜。
2.2 模型选取
根据常见预测方法的优劣及数据选取情况，采用灰色预测法对美国煤炭生产与消费趋势进行预测[8-10]。由于煤炭生产和消费数量在时间上存在关联性，在一定时间范围内，系统发展过程中相对变化基本一致，因此，可以采用灰色模型的累加生成方式建立GM(1，1)模型，即根据已知的煤炭数据情况来预测其未来发展变化。
借助DPS统计软件，根据近年的统计数据，对煤炭生产和消费量进行预测。构建GM(1，1)模型及具体计算步骤如下：
作为大春的朋友，我很难想象成绩卓著的企业老总，何以如此慑于民间社团的“威力”。于是一次在他的邀请之下，我欣然前往陪同接待一家前来调研的社团，一探其中奥秘。
X (0)={x (0)(1),x (0)(2),…x (0)(n )}
(1)
对式(1)作一次累加生成，得到：
X (1)={x (1)(1),x (1)(2),…x (1)(n )}
(2)
其中，
(3)
(2)构造累加矩阵和常数向量：
(4)
(3)最小二乘法解灰参数：
(5)
(4)对公式(3)建立微分方程模型，并得出对应的时间响应函数，将灰参数代入该函数，得到：
(6)
(5)还原得到：
(7)
(6)模型诊断。为了分析模型的可靠性，对模型进行诊断，目前较通用的诊断方法是对模型进行后验差检验，即计算观察数据离差S 1及残差的离差S 2：
(8)
专利国际诉讼中反禁令的司法应对............................................................................................仲 春 04.88
高校固定资产信息化管理，必须执行责任到人的要求，固定资产的申购、登记入库及验收、变动处置等每个环节都明确负责人，全程透明化管理、规范性操作。通过固定资产管理平台，对固定资产从申购到销账整个生命周期进行动态管理，可以有效避免固定资产的流失，保障固定资产的安全有效。
(9)
利用ArcGIS的AverageNearest Neighbor Distance模块对大型商业综合体进行平均最近邻距离分析，结果如表2所示，计算得出大型商业综合体的最近邻指数NNI=0.79＜1，Z检验值为-2.88，表明徐州市大型商业综合体的空间集聚特征非常显著。
表 3精度检验参照表
3 预测分析
3.1 煤炭产量与进出口量预测
(2)将2001-2018年煤炭进口量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭进口量预测值如表5所示。
(2)将2001-2018年煤炭工业消费量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭工业消费量预测值如表8所示。
根据美国2001-2018年煤炭产量与进出口量数据，应用DPS数据处理系统进行灰色计算预测。
(3)将2001-2018年煤炭出口量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭出口量预测值如表6所示。
(1)原始非负序列：
3.2 煤炭消费预测
根据美国2001-2018年煤炭消费数据，应用DPS数据处理系统进行灰色计算预测。
再计算均方差比值及小误差概率：
(1)将2001-2018年煤炭商业消费量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭商业消费量预测值如表7所示。
根据C 和p 对模型进行诊断，结果见表3。
(1)将2001-2018年煤炭产量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭产量预测值如表4所示。
(3)将2001-2018年煤炭电力消费量输入DPS数据处理系统，通过软件计算，得出煤炭电力消费量预测值如表9所示。
表 4美国煤炭产量 DPS模型参数及预测
表 5美国煤炭进口量 DPS模型参数及预测
表 6美国煤炭出口量 DPS模型参数及预测
表 7美国煤炭商业消费量 DPS模型参数及预测
表 8美国煤炭工业消费量 DPS模型参数及预测
表 9美国煤炭电力消费量 DPS模型参数及预测
3.3 模型检验
(1)煤炭产量预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.6171，p =0.6667，模型精度等级介于三级和四级之间，可勉强对系统进行预测；
(2)进口量预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.7841，p =0.6667，模型精度等级为四级，不能对系统进行预测；
以集体记忆呼唤国际文化认同。侵华日军南京大屠杀遇难同胞纪念馆成立南京大屠杀史与国际和平研究院，与南京大学合作建设和平研究中心以及和平学学科。积极支持中英文《世界和平城市》丛书等和平学著作出版。以国家公祭活动为统揽，运用和平主题，积极与国际城市开展交流互鉴，把国际关注、中国方案、南京实践和建邺力量有机结合起来，提升城市文化国际影响力。
(3)出口量预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.7116，p =0.7222，模型精度等级介于三级和四级之间，可勉强对系统进行预测；
(4)商业消费预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.4441，p =0.8333，模型精度等级为二级，可对系统进行预测；
(5)工业消费预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.2736，p =0.9444，模型精度等级介于一和二级之间，可对系统进行预测；
所谓“知止”，既是自觉地节制，是在思维上将自身置身于矛盾双方所形成的平衡的平衡点。 具体表现为一种与自身超然地位相对应的宏观思维以及在此思维指导下的尽可能客观的行事方式。 通过这种思维及行为，使自身的存在成为平衡的中心点，从而把握矛盾的转化点，从而将不利于己的现实或形势导向对自己有利的方面，在保证基础不受损伤或平衡不被颠覆的前提下谋求发展，确保统治者在社会活动或政治活动中转化的主动权，实现长久不衰的统治，也就是“常”。
(6)电力消费预测的均方差比值和小误差概率为：C =0.5535，p =0.6111，模型精度等级介于三级和四级之间，可勉强对系统进行预测。
右美托嘧啶为α2肾上腺素能受体激动剂，该药对此受体具有极佳的选择性，对人体内交感神经系统兴奋抑制效果明显，主要是交感神经系统呈兴奋状态时，会分泌更多的去甲肾上腺素，并对突触后膜有着刺激作用，随之其反馈性刺激突触前膜α2受体，经此对甲肾上腺素分泌起到极佳的抑制效果[1]。并有多个研究结果显示：右美托嘧啶麻醉时，镇痛、镇静效果明显，亦不会导致患者出现较多不良反应[2]。本次研究结果显示：观察组患者不同时间点血压及血氧饱和度、心率等指标数值未见明显变化，与对照组比较存在差异，差异有统计学意义（P＜0.05）；可见右美托嘧啶对手术麻醉患者的应激反应具有极佳的抑制效果。
3.4 预测结果
根据预测，未来7年，美国煤炭产量与消费量变化趋势见表10。
表 10 2019-2025年美国煤炭生产与消费变化预测 万t
4 结论
根据计算分析，到2025年，在煤炭生产及进出口方面，美国煤炭产量将为67642万t、进口量将为705万t、出口量将为14171万t；在煤炭消费方面，美国煤炭商业消费量将为85万t、工业消费量将为3722万t、电力消费量将为56389万t。从模型检验结果来看，煤炭商业和工业消费量的预测最为可靠，其次为煤炭产量、出口量和电力消费量，煤炭进口量预测结果误差最大，在下一步研究中，将采取其他方法予以深入研究。
参考文献：
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Prediction of American coal production and consumption based on grey model
Wu Daming
(Information Institute of the Ministry of Emergency Management of the PRC, Chaoyang, Beijing 100029, China)
Abstract Based on the analysis of the development and current situation of coal production and consumption in the United States, it was found that the overall production, import and consumption of coal in the United States had been declining year by year since 2000, while the overall export of coal had been increasing year by year. The grey model was applied to forecast the coal production, import, export, commercial consumption, industrial consumption and power consumption in the United States. The results showed that by 2025, the coal production, import, export, commercial consumption, industrial consumption and electricity consumption of the United States would respectively be 676.42 million tons, 7.05 million tons, 141.71 million tons, 0.85 million tons, 37.22 million tons and 563.89 million tons.
Key words grey model, coal production, coal export, coal import, coal consumption
中图分类号 F224 F426.21
文献标识码 A
引用格式： 吴大明. 基于灰色模型的美国煤炭生产与消费预测[J]. 中国煤炭，2019，45(10)：117-123.Wu Daming.Prediction of American coal production and consumption based on grey model[J]. China Coal, 2019，45(10)：117-123.
作者简介： 吴大明(1982-)，男，汉族，辽宁盖州人，高级工程师，硕士，从事应急管理和安全生产政策理论研究。E-mail：wdm804@163.com。
(责任编辑 郭东芝)