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2001年廣州市管道煤氣年用氣量的預(yù)測和分析
摘要：管道煤氣年用氣量預(yù)測和分析，能為進(jìn)行合理的生產(chǎn)調(diào)度，資源配置提供幫助。首先通過長期趨勢分析，預(yù)測明年管道煤氣外供量，再進(jìn)行相關(guān)分析和回歸預(yù)測進(jìn)行對預(yù)測量檢測，通過結(jié)構(gòu)分析，計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
歷年來管道煤氣年用氣量是呈增長趨勢方向發(fā)展，通過對增長值的分析，確定采用折扣最小二乘法配合直線方程進(jìn)行趨勢預(yù)測。因預(yù)測值是統(tǒng)計的平均值，只考慮了增長趨勢，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、管道煤氣價格等等，因而有必要通過相關(guān)分析，計算相關(guān)系數(shù)，選取影響其變化的主要因素進(jìn)行回歸預(yù)測。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、液化氣和氮氣是由廣州油制氣廠提供。因而需進(jìn)一步計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)測值，預(yù)測各氣源所需量，為合理組織生產(chǎn)提供幫助。
2預(yù)測方法的確定
2.1 2000年全年用氣量估算
因進(jìn)行分析時是2000年9月初，要進(jìn)行2001年有預(yù)測分析需要用到2000年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對2000年9~12月的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計，估計的方法是根據(jù)1997年。2000年1~8月總氣量占全年總氣量的比重，計算5年來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m3。
2.2模型的確定
(1)根據(jù)1995年。2000年歷年來煤氣外供量數(shù)值繪出以時間年份為X軸，管道煤氣外供量為Y軸的管道煤氣外供量趨勢圖。
(2)繪出煤氣外供量趨勢圖進(jìn)行判斷，煤氣外供量的發(fā)展趨勢大致成一條直線，適合用線性模型進(jìn)行擬合。
圖1 管道煤氣外供量趨勢
煤氣外供量的波動不大，對其長期趨勢分析，就是對其在長期過程中的均勻連續(xù)變動進(jìn)行分析，從而作趨勢預(yù)測，趨勢預(yù)測一般有兩種方法，一種是數(shù)學(xué)曲線擬合法，二是移動平均法。根據(jù)圖1知道管道煤氣年外?氣量的時間序列為直線，如采用簡單移動平均容易產(chǎn)生誤差，加權(quán)移動平均的權(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，也沒有考慮誤差的任何性質(zhì)，它僅僅是一個直線擬合公式。進(jìn)行預(yù)測時，假定趨勢變化的因素，到預(yù)測年份仍然起作用。
(3)采用折扣最小二乘法配合直線方程進(jìn)行趨勢預(yù)測，直線方程為
為了預(yù)測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)測模型。建立模型之前關(guān)鍵的問題是選擇折扣系數(shù)，由于管道煤氣外供量受外界影響因素較多，我們選擇幾個不同折扣系數(shù)分別建立多個模型。輔之以經(jīng)驗判斷，(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)列表計算
并計算各項從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)測模型為:
預(yù)計2001年煤氣外供量的趨勢值時,按1995年的序號為1,則2001年序號為7,即Xt=7
故
3相關(guān)分析和回歸預(yù)測
通過折扣最小二乘法對煤氣外供量的預(yù)測，只考慮了在增長趨勢基礎(chǔ)上的趨勢分析，沒有考慮其它影響因素，為了進(jìn)一步解釋各年外供量變動的原因，探索影響各年煤氣外供量的主要因素，有必要對管道煤氣外供量進(jìn)行相關(guān)分析和回歸預(yù)測。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，然后通過建立回歸方程來反映相關(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)代入計算Y2，X2，XY，并計算其合計值。將表三數(shù)據(jù)代入上公式，得：
3.2 線性關(guān)系檢測和回歸方程得確定
(1)線性關(guān)系預(yù)測:
由資料,可計算得
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
(2)回歸預(yù)測值確定：
歷年的回歸預(yù)測值是將表中數(shù)據(jù)代入方程y＝a+bx，計算所得。
從以上散點圖可以看出，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)測誤差是歷年管道煤氣外供量與歷年來的回歸預(yù)測值之差平方。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
假設(shè)2001年的管網(wǎng)用氣戶數(shù)比2000年增加4.5萬戶，即X0＝38.5，則2001年煤氣外供氣量的回歸預(yù)測值
但是,按回歸線方程預(yù)測,得出的煤氣外供氣量為平均值，有必要計算其估計區(qū)間，設(shè)置信概率為95％，則2001年煤氣外供氣量的估計區(qū)間為：
可以看出，當(dāng)X0＝38.5時，按回歸線預(yù)測的煤氣外供氣量符合按趨勢線預(yù)測的趨勢值。
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、氮氣，因油制氣、液化氣和氮氣是經(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。)
通過數(shù)據(jù)計算從1995年至2000年總氣量、油制氣、弛放氣、煉廠氣、液化氣、氮氣的簡單算術(shù)平均值。然后計算各種氣源在總氣量的比例相對指標(biāo)SI，利用上面的預(yù)測量Tt＝12240萬m3，計算
6討論
(1)本方法采用“折扣最小二乘法”來預(yù)測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。這就要求我們在做預(yù)測時，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)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)在進(jìn)行相關(guān)分析時，從計算結(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)，我們在做預(yù)測時，是假設(shè)2001年用戶數(shù)比2000年增加4，5萬戶，若實際發(fā)展的用戶數(shù)與此數(shù)據(jù)不符，應(yīng)以實際數(shù)為準(zhǔn)，但應(yīng)相應(yīng)調(diào)整估計區(qū)間,根據(jù)公式：
(3)在進(jìn)行氣源結(jié)構(gòu)分析時，我們根據(jù)2001年預(yù)測的管道煤氣用氣總量，計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)測值為12240萬m3(波動范圍在11857.02~13870.3萬m3)，隨著廣州市煤氣公司油改氣工程的實施，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m3，2001年日最大外供氣量為54萬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，滿足日益增長的用氣需求。
參考文獻(xiàn)
[1]統(tǒng)計基礎(chǔ)理論及相關(guān)知識，中國統(tǒng)計出版社，1998年．
[2]統(tǒng)計工作實務(wù)，中國統(tǒng)計出版社，1998年．
[3]統(tǒng)計學(xué)，中山大學(xué)出版社，1999年．
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