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2001年廣州市管道煤氣年用氣量的預(yù)測(cè)和分析
摘要：管道煤氣年用氣量預(yù)測(cè)和分析，能為進(jìn)行合理的生產(chǎn)調(diào)度，資源配置提供幫助。首先通過(guò)長(zhǎng)期趨勢(shì)分析，預(yù)測(cè)明年管道煤氣外供量，再進(jìn)行相關(guān)分析和回歸預(yù)測(cè)進(jìn)行對(duì)預(yù)測(cè)量檢測(cè)，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算各種氣源的所需煤氣量，為明年生產(chǎn)決策提供參考。
1引言
歷年來(lái)管道煤氣年用氣量是呈增長(zhǎng)趨勢(shì)方向發(fā)展，通過(guò)對(duì)增長(zhǎng)值的分析，確定采用折扣最小二乘法配合直線方程進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)。因預(yù)測(cè)值是統(tǒng)計(jì)的平均值，只考慮了增長(zhǎng)趨勢(shì)，未考慮影響其變化的內(nèi)在原因，影響煤氣外供量的因素是多方面的，如管網(wǎng)用戶的發(fā)展情況、氣候原因、管道煤氣價(jià)格等等，因而有必要通過(guò)相關(guān)分析，計(jì)算相關(guān)系數(shù)，選取影響其變化的主要因素進(jìn)行回歸預(yù)測(cè)。由于管道煤氣構(gòu)成不同，弛放氣和煉廠氣是由石化總廠提供。油制氣、液化氣和氮?dú)馐怯蓮V州油制氣廠提供。因而需進(jìn)一步計(jì)算各種氣源組成比例關(guān)系，從而根據(jù)煤氣年用氣量預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)各氣源所需量，為合理組織生產(chǎn)提供幫助。
2預(yù)測(cè)方法的確定
2.1 2000年全年用氣量估算
因進(jìn)行分析時(shí)是2000年9月初，要進(jìn)行2001年有預(yù)測(cè)分析需要用到2000年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)2000年9~12月的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，估計(jì)的方法是根據(jù)1997年。2000年1~8月總氣量占全年總氣量的比重，計(jì)算5年來(lái)1~8月占全年總氣量的平均比重為63.61％。
2000年全年的管道煤氣管網(wǎng)外供氣量為2000年1~8月總供氣量除以63.61％，數(shù)值為11462.6萬(wàn)m3。
2.2模型的確定
(1)根據(jù)1995年。2000年歷年來(lái)煤氣外供量數(shù)值繪出以時(shí)間年份為X軸，管道煤氣外供量為Y軸的管道煤氣外供量趨勢(shì)圖。
(2)繪出煤氣外供量趨勢(shì)圖進(jìn)行判斷，煤氣外供量的發(fā)展趨勢(shì)大致成一條直線，適合用線性模型進(jìn)行擬合。
圖1 管道煤氣外供量趨勢(shì)
煤氣外供量的波動(dòng)不大，對(duì)其長(zhǎng)期趨勢(shì)分析，就是對(duì)其在長(zhǎng)期過(guò)程中的均勻連續(xù)變動(dòng)進(jìn)行分析，從而作趨勢(shì)預(yù)測(cè)，趨勢(shì)預(yù)測(cè)一般有兩種方法，一種是數(shù)學(xué)曲線擬合法，二是移動(dòng)平均法。根據(jù)圖1知道管道煤氣年外?氣量的時(shí)間序列為直線，如采用簡(jiǎn)單移動(dòng)平均容易產(chǎn)生誤差，加權(quán)移動(dòng)平均的權(quán)數(shù)又不易確定，圖l的曲線是直線型的，考慮擬合直線方程。這里的直線方程y＝a+bt，不涉及變量t與變量y之間任何因果關(guān)系，也沒(méi)有考慮誤差的任何性質(zhì)，它僅僅是一個(gè)直線擬合公式。進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，假定趨勢(shì)變化的因素，到預(yù)測(cè)年份仍然起作用。
(3)采用折扣最小二乘法配合直線方程進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，直線方程為
為了預(yù)測(cè)2001年管道煤氣外供量，遵守“近大遠(yuǎn)小”原則，將普通最小二乘法加以改進(jìn)為折扣最小二乘法，應(yīng)用這方法建立預(yù)測(cè)模型。建立模型之前關(guān)鍵的問(wèn)題是選擇折扣系數(shù)，由于管道煤氣外供量受外界影響因素較多，我們選擇幾個(gè)不同折扣系數(shù)分別建立多個(gè)模型。輔之以經(jīng)驗(yàn)判斷，(折扣打得稍大一些，取=0.6較為合適,因此選擇折扣系數(shù)=0.6建立線性模型。
然后將1995年至2000年管道煤氣外供量的數(shù)據(jù)列表計(jì)算
并計(jì)算各項(xiàng)從1995年~2000年的總和。
將表中的數(shù)值代入直線線性模型
解方程組得:
則得:a=4481.10 b=1108.28
預(yù)測(cè)模型為:
預(yù)計(jì)2001年煤氣外供量的趨勢(shì)值時(shí),按1995年的序號(hào)為1,則2001年序號(hào)為7,即Xt=7
故
3相關(guān)分析和回歸預(yù)測(cè)
通過(guò)折扣最小二乘法對(duì)煤氣外供量的預(yù)測(cè)，只考慮了在增長(zhǎng)趨勢(shì)基礎(chǔ)上的趨勢(shì)分析，沒(méi)有考慮其它影響因素，為了進(jìn)一步解釋各年外供量變動(dòng)的原因，探索影響各年煤氣外供量的主要因素，有必要對(duì)管道煤氣外供量進(jìn)行相關(guān)分析和回歸預(yù)測(cè)。影響管道煤氣外供氣量的因素是多方面，影響其外供量變化最密切的因素是管網(wǎng)用氣戶數(shù)，本文所提及管網(wǎng)用氣戶數(shù)是已折合實(shí)際用氣戶數(shù)，相關(guān)分析可以揭示煤氣之間數(shù)值變化關(guān)系，然后通過(guò)建立回歸方程來(lái)反映相關(guān)關(guān)系的變量之間數(shù)值變化關(guān)系，據(jù)此由一個(gè)自變量的數(shù)值推斷出因變量的可能值。
3.1相關(guān)系數(shù)的確定：
計(jì)算相關(guān)系數(shù)的公式為：
管道煤氣外供量用Y代替，管網(wǎng)用氣戶數(shù)用X代替，將數(shù)據(jù)代入計(jì)算Y2，X2，XY，并計(jì)算其合計(jì)值。將表三數(shù)據(jù)代入上公式，得：
3.2 線性關(guān)系檢測(cè)和回歸方程得確定
(1)線性關(guān)系預(yù)測(cè):
由資料,可計(jì)算得
取顯著水平α＝O.O1(即置信概率為99％)，查相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表，知r＝O.8805稍小于r0.01＝0.9，可以認(rèn)為，煤氣外供量與管網(wǎng)用氣戶數(shù)之間相關(guān)關(guān)系比較顯著，呈直線正相關(guān)。
圖2 管道煤氣外供量散點(diǎn)
(2)回歸預(yù)測(cè)值確定：
歷年的回歸預(yù)測(cè)值是將表中數(shù)據(jù)代入方程y＝a+bx，計(jì)算所得。
從以上散點(diǎn)圖可以看出，煤氣外供量與管網(wǎng)用氣戶數(shù)具有線性關(guān)系，可配合回歸線方程。
(3)剩余標(biāo)準(zhǔn)差確定：
歷年的預(yù)測(cè)誤差是歷年管道煤氣外供量與歷年來(lái)的回歸預(yù)測(cè)值之差平方。故回歸線方程為
y＝-3923.88+436.04x
剩余標(biāo)準(zhǔn)差
4 2001年管道煤氣外供量預(yù)測(cè)
假設(shè)2001年的管網(wǎng)用氣戶數(shù)比2000年增加4.5萬(wàn)戶，即X0＝38.5，則2001年煤氣外供氣量的回歸預(yù)測(cè)值
但是,按回歸線方程預(yù)測(cè),得出的煤氣外供氣量為平均值，有必要計(jì)算其估計(jì)區(qū)間，設(shè)置信概率為95％，則2001年煤氣外供氣量的估計(jì)區(qū)間為：
可以看出，當(dāng)X0＝38.5時(shí)，按回歸線預(yù)測(cè)的煤氣外供氣量符合按趨勢(shì)線預(yù)測(cè)的趨勢(shì)值。
5各種氣源的結(jié)構(gòu)分析
掌握煤氣外供氣量的發(fā)展趨勢(shì)和其影響因素后，可以決策2001年的煤氣外供氣量。但是組成煤氣外供量的氣源包括油制氣、弛放氣、煉廠氣、液化氣、氮?dú)猓蛴椭茪�、液化氣和氮�(dú)馐墙?jīng)我廠生產(chǎn)，而弛放氣和煉廠氣量是由石化總廠提供，為了進(jìn)行合理生產(chǎn)調(diào)配，有必要對(duì)煤氣外供量的組成進(jìn)行分析(因管道煤氣外供量與產(chǎn)量數(shù)值相近，下面產(chǎn)量代替管道煤氣外供量分析。)
通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算從1995年至2000年總氣量、油制氣、弛放氣、煉廠氣、液化氣、氮?dú)獾暮?jiǎn)單算術(shù)平均值。然后計(jì)算各種氣源在總氣量的比例相對(duì)指標(biāo)SI，利用上面的預(yù)測(cè)量Tt＝12240萬(wàn)m3，計(jì)算
6討論
(1)本方法采用“折扣最小二乘法”來(lái)預(yù)測(cè)2001年用氣量，主要基于以下原因：廣州市管道煤氣投產(chǎn)初期，煤氣用戶主要以居民為主，且用戶發(fā)展較為緩慢。近幾年，隨著油改氣工程的實(shí)施，現(xiàn)在的
管道煤氣既有居民用戶，又有工業(yè)、工商、公福用戶，且用氣量比前幾年大大提高。這就要求我們?cè)谧鲱A(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)把近期數(shù)據(jù)的權(quán)重加大，而遠(yuǎn)期權(quán)重減少，減少預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差。而“折扣最小二乘法”正是采用了“遠(yuǎn)小近大”這一方法，提高了預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)在進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)，從計(jì)算結(jié)果可以看出，影響管道煤氣外供量的最主要因素是管網(wǎng)用氣戶數(shù)。管道煤氣外供量和管網(wǎng)用氣戶數(shù)呈直線正相關(guān)，我們?cè)谧鲱A(yù)測(cè)時(shí)，是假設(shè)2001年用戶數(shù)比2000年增加4，5萬(wàn)戶，若實(shí)際發(fā)展的用戶數(shù)與此數(shù)據(jù)不符，應(yīng)以實(shí)際數(shù)為準(zhǔn)，但應(yīng)相應(yīng)調(diào)整估計(jì)區(qū)間,根據(jù)公式：
(3)在進(jìn)行氣源結(jié)構(gòu)分析時(shí)，我們根據(jù)2001年預(yù)測(cè)的管道煤氣用氣總量，計(jì)算出各組成氣源的需要量，主要是為生產(chǎn)調(diào)度提供參考，為合理組織生產(chǎn)提供幫助。各組成氣源的需要量是可以相應(yīng)調(diào)整的，在滿足總氣量的前提下，通過(guò)調(diào)整比例達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。
(4)2001年管道煤氣用氣量的預(yù)測(cè)值為12240萬(wàn)m3(波動(dòng)范圍在11857.02~13870.3萬(wàn)m3)，隨著廣州市煤氣公司油改氣工程的實(shí)施，2002年的管道煤氣年用氣量將更大。
(5)廣州市管道煤氣2000年日最大外供氣量為43．79萬(wàn)m3，2001年日最大外供氣量為54萬(wàn)m3(以上數(shù)值取自廣州油制氣廠生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù))，那么，2002年日最大用氣量可能突破氣源廠現(xiàn)有的最大外供能力，這就要求氣源廠增加生產(chǎn)能力，滿足日益增長(zhǎng)的用氣需求。
參考文獻(xiàn)
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[3]統(tǒng)計(jì)學(xué)，中山大學(xué)出版社，1999年．
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