能源消费与经济发展的多尺度分析和反演

论文摘要

对能源消费和经济增长关系的判断是制定和实施能源政策的重要依据,进而关系到宏观经济的平稳运行,因此具有十分重要的现实意义和理论价值。本文利用经验模态分解法和反演建模等方法对不同国家和地区、不同产业类型的经济发展和能源消费关系进行分析,研究结果表明：(1)中国GDP分解后得到的IMF分量蕴含着5.44年的准波动周期,能源消费量分解后得到两个IMF分量,分别蕴含5.10年和11.75年两个准波动周期。通过对比波动周期和方差贡献律,发现二者具有波动性、阶段性和非对称性的特点。对GDP和能源消费量进行反演,通过系数分析发现二者呈非线性关系。(2)对50多年来中国煤炭、石油、天然气、电力消费数据进行分解分析,煤炭消费量分解后的IMF分量显示4.64年和11.75年两个准波动周期；石油消费量分解后的IMF分量显示石油消费存在5.26年的准波动周期；天然气消费量分解后得到三个IMF分量,分别蕴含着3.06年、9.40年、21.50年准波动周期；电力消费量分解后得到一个IMF分量,蕴含着6.53年准波动周期。通过对比GDP与各能源类型的波动周期和方差贡献率,发现它们均具有波动性、阶段性和非对称性的特点。分别对GDP和不同能源类型进行反演,发现GDP与各能源类型也是呈非线性关系。(3)对三次产业GDP和能源消费量进行分解分析,结果显示第一产业GDP蕴含3.47年的准波动周期,第一产业能源消费蕴含2.71年和7.50年两个准波动周期；第二产业GDP蕴含一个4.16年准波动周期,第二产业能源消费蕴含一个7.20年准波动周期；第三产业GDP蕴含一个4.00年准波动周期,第三产业能源消费蕴含一个3.64年准波动周期。通过对比各产业GDP与能源消费量的波动周期和方差贡献率,发现均具有波动性、阶段性和非对称性的特点。分别对各产业GDP与能源消费量进行反演分析,发现各产业GDP与能源消费量都呈非线性关系。(4)运用EMD方法对辽宁省、新疆维吾尔自治区经济发展和能源消费总量及不同能源类型进行多尺度分析,通过对比IMF分量相应的波动周期和方差贡献率,结果显示两省GDP和能源消费总量、各能源类型均具有波动性、非对称性、阶段性特征。分别对GDP和能源消费总量及不同类型能源消费量进行反演分析,发现它们均是非线性关系。(5)通过对美国、日本和英国等发达国家经济发展和能源消费进行EMD分析,发现经济发展的趋势项方差贡献率都比较大,说明发达国家经济都具有不断增长的趋势。能源消费的趋势项方差贡献率则存在较大差异。结果显示发达国家经济发展和能源消费量之间是波动性、阶段性、非对称性的特点。同样对印度和巴西进行分解分析,发现印度和巴西的经济发展与能源消费也具有波动性、阶段性、非对称性的特征。采用反演程序对以美国、日本和英国为代表的发达国家和以印度、巴西为代表的发展中国家经济发展和能源消费量进行反演,结果显示不同发展水平的国家经济发展和能源消费量之间都是非线性的。(6)根据数据的EMD分解图像和方差贡献率进行统计动力建模,提出长时间序列建模、短时间序列建模、指数型增长建模三种预测模型。通过分析发现,如果时间序列后期增长率变化不大,长时间序列建模效果较好。如果后期增长率变化较大,则后两种形式建模较好。如果趋势项方差贡献率相对较低,而且IMF分量波动幅度较大的话,后两种形式建模误差值往往高于5%,模拟精度较低,只能采取长时间序列建模的形式。另外,短时间序列建模、指数型增长建模的模拟结果和预测值基本相似,短期内的预测建立指数型增长模型是相对简洁易行的。本文采用的EMD方法和反演建模对不同区域经济发展和能源消费关系进行分析,不仅丰富了相关的研究方法,而且对指导未来可持续发展有一定的借鉴意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究理由与意义
• 1.2 国内外研究现状与趋势
• 1.2.1 不同的研究方法
• 1.2.2 研究要素
• 1.3 研究趋势
• 1.4 论文研究思路、结构、论文创新点
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 论文结构
• 1.4.3 论文主要创新点
• 第二章 理论基础和研究方法
• 2.1 论文研究的理论基础
• 2.1.1 经济周期理论
• 2.1.2 非线性科学理论
• 2.1.3 能源经济学
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 经验模态分解（EMD）法
• 2.2.1.1 传统时间序列周期波动测度方法的局限性
• 2.2.1.2 EMD方法
• 2.2.2 反演方法
• 2.2.3 因子分析
• 第三章 中国经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 3.1 中国经济与能源消费多尺度分析和反演
• 3.1.1 中国经济与能源消费总量的多尺度分析和反演
• 3.1.1.1 中国经济多尺度分析
• 3.1.1.2 中国能源消费总量多尺度分析
• 3.1.1.3 中国经济发展和能源消费总量的关系反演
• 3.1.2 中国经济发展与煤炭消费量的多尺度分析和反演
• 3.1.2.1 中国煤炭消费量的多尺度分析
• 3.1.2.2 中国经济发展和煤炭消费量关系反演
• 3.1.3 中国经济发展与石油消费量的多尺度分析和反演
• 3.1.3.1 石油消费量的多尺度分析
• 3.1.3.2 中国经济发展与石油消费量反演
• 3.1.4 中国经济发展与天然气消费量的多尺度分析和反演
• 3.1.4.1 中国天然气消费量的多尺度分析
• 3.1.4.2 中国经济发展与天然气消费量关系反演
• 3.1.5 中国经济发展与电力消费量的多尺度分析和反演
• 3.1.5.1 中国电力消费量的多尺度分析
• 3.1.5.2 中国经济发展与电力消费量反演
• 3.2 不同产业发展与能源消费量的多尺度分析和反演
• 3.2.1 第一产业发展与能源消费量的多尺度分析和反演
• 3.2.1.1 第一产业发展多尺度分析
• 3.2.1.2 第一产业能源消费量的多尺度分析
• 3.2.1.3 第一产业发展和能源消费量反演
• 3.2.2 第二产业发展与能源消费量的多尺度分析和反演
• 3.2.2.1 第二产业发展多尺度分析
• 3.2.2.2 第二产业能源消费量的多尺度分析
• 3.2.2.3 第二产业发展和能源消费量关系反演
• 3.2.3 第三产业发展与能源消费量的多尺度分析和反演
• 3.2.3.1 第三产业经济发展多尺度分析
• 3.2.3.2 第三产业能源消费量的多尺度分析
• 3.2.3.3 第三产业发展和能源消费量反演
• 3.3 经济发展和能源消费影响要素因子分析
• 3.3.1 经济发展影响要素因子分析
• 3.3.2 能源消费影响要素因子分析
• 3.3.3 讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 中国区域经济发展、能源消费多尺度分析与反演
• 4.1 辽宁省经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 4.1.1 辽宁省经济发展与能源消费总量多尺度分析和反演
• 4.1.1.1 辽宁省经济发展多尺度分析
• 4.1.1.2 辽宁省能源消费总量多尺度分析
• 4.1.1.3 辽宁省经济发展和能源消费的关系反演
• 4.1.2 辽宁省经济发展与煤炭消费量的多尺度分析和反演
• 4.1.2.1 辽宁省煤炭消费多尺度分析
• 4.1.2.2 辽宁省经济发展与煤炭消费量反演
• 4.1.3 辽宁省经济发展与石油消费的多尺度分析和反演
• 4.1.3.1 辽宁省石油消费多尺度分析
• 4.1.3.2 辽宁省经济发展和石油消费量的反演分析
• 4.1.4 辽宁省经济发展与电力消费的多尺度分析和反演
• 4.1.4.1 辽宁省电力消费与其多尺度分析
• 4.1.4.2 辽宁省经济发展与电力消费量关系反演
• 4.2 新疆经济发展、能源消费多尺度分析与反演
• 4.2.1 新疆经济发展与能源消费总量的多尺度分析和反演
• 4.2.1.1 新疆经济发展与其多尺度分析
• 4.2.1.2 新疆能源消费总量与其多尺度分析
• 4.2.1.3 新疆经济发展与能源消费总量反演分析
• 4.2.2 新疆经济发展与煤炭消费多尺度分析和反演
• 4.2.2.1 新疆煤炭消费量与其多尺度分析
• 4.2.2.2 新疆经济发展与煤炭消费反演分析
• 4.2.3 新疆经济发展与石油消费多尺度分析和反演
• 4.2.3.1 新疆石油消费与其多尺度分析
• 4.2.3.2 新疆经济发展与石油消费关系反演分析
• 4.2.4 新疆经济发展与电力消费多尺度分析和反演
• 4.2.4.1 新疆电力消费与其多尺度分析
• 4.2.4.2 新疆经济发展与电力消费关系反演分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 世界经济与能源消费多尺度分析和反演
• 5.1 发达国家经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.1.1 美国经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.1.1.1 美国经济发展与其多尺度分析
• 5.1.1.2 美国能源消费与其多尺度分析
• 5.1.1.3 美国经济发展与能源消费反演分析
• 5.1.2 日本经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.1.2.1 日本经济发展与其多尺度分析
• 5.1.2.2 日本能源消费与其多尺度分析
• 5.1.2.3 日本经济发展与能源消费反演
• 5.1.3 英国经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.1.3.1 英国经济发展与其多尺度分析
• 5.1.3.2 英国能源消费与其多尺度分析
• 5.1.3.3 英国经济发展与能源消费反演
• 5.2 发展中国家经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.2.1 印度经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.2.1.1 印度经济发展与其多尺度分析
• 5.2.1.2 印度能源消费与其多尺度分析
• 5.2.1.3 印度经济发展与能源消费反演
• 5.2.2 巴西经济发展与能源消费多尺度分析和反演
• 5.2.2.1 巴西经济与其多尺度分析
• 5.2.2.2 巴西能源消费与其多尺度分析
• 5.2.2.3 巴西经济发展与能源消费量反演
• 5.3 本章小结
• 第六章 经济与能源消费统计动力建模分析
• 6.1 经济与能源消费统计动力建模
• 6.1.1 中国经济统计-动力预测分析
• 6.1.1.1 长时间序列建模预测
• 6.1.1.2 短时间序列建模
• 6.1.1.3 指数形式建模
• 6.1.1.4 讨论
• 6.1.2 中国能源消费总量统计-动力预测分析
• 6.1.2.1 长时间序列建模预测
• 6.1.2.2 短时间序列建模
• 6.1.2.3 指数型增长建模
• 6.1.2.4 讨论
• 6.1.3 中国煤炭消费量预测
• 6.1.3.1 长时间序列建模预测
• 6.1.3.2 短时间序列建模
• 6.1.3.3 指数形式建模
• 6.1.3.4 讨论
• 6.1.4 中国石油消费量预测
• 6.1.4.1 长时间序列建模预测
• 6.1.4.2 短时间序列建模
• 6.1.4.3 指数型增长建模
• 6.1.4.4 讨论
• 6.1.5 中国天然气消费量建模预测
• 6.1.5.1 长时间序列建模预测
• 6.1.5.2 讨论
• 6.1.6 中国电力消费建模预测
• 6.1.6.1 长时间序列建模
• 6.1.6.2 短时间序列建模
• 6.1.6.3 指数型增长建模
• 6.1.6.4 讨论
• 6.1.7 美国GDP预测
• 6.1.7.1 长时间序列建模预测
• 6.1.7.2 短时间序列建模预测
• 6.1.7.3 指数型建模
• 6.1.7.4 讨论
• 6.1.8 美国能源消费预测
• 6.1.8.1 长时间序列建模预测
• 6.1.8.2 讨论
• 6.1.9 印度GDP预测
• 6.1.9.1 长时间序列建模
• 6.1.9.2 短时间序列建模
• 6.1.9.3 指数型增长建模
• 6.1.9.4 讨论
• 6.1.10 印度能源消费预测
• 6.1.10.1 长时间序列建模
• 6.1.10.2 短时间序列建模
• 6.1.10.3 指数型增长建模
• 6.1.10.4 讨论
• 6.2 结论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 博士在读期间发表论文
• 致谢