基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型在我國天然氣消費預(yù)測中的應(yīng)用研究

【摘要】：天然氣消費的準確預(yù)測對天然氣生產(chǎn)管理、優(yōu)化調(diào)度及管理輸送系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計等非常重要。因此,根據(jù)天然氣的消費趨勢,建立合適的預(yù)測模型對其進行預(yù)測具有重要意義。目前,天然氣的消費預(yù)測通常采用回歸分析法、灰色預(yù)測法、ARMA預(yù)測法及趨勢外推預(yù)測法等,這些預(yù)測方法都存在一定的局限性。例如:回歸分析方法的預(yù)測精度會受到影響因素選取的影響,在回歸模型中需抓住主要影響因素的同時,適當?shù)囊肫渌绊懸蛩?但這樣不僅會增加計算量,降低模型的穩(wěn)定性,還容易將不可靠的影響因素引入模型,從而影響預(yù)測精度?；疑A(yù)測方法的局限性在于由于模型本身存在的缺陷,使其僅適用于原始數(shù)據(jù)按速度不是很快的指數(shù)規(guī)律變化,且當系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)折變化時,利用GM(1,1)模型進行預(yù)測的預(yù)測精度較低,其預(yù)測誤差會隨原始數(shù)據(jù)的離散程度的增加而增大。ARMA預(yù)測法的局限性是由于模型的平滑作用,會自動清除原始數(shù)據(jù)序列中的隨機波動,使得該預(yù)測方法在預(yù)測存在一定隨機波動的消費數(shù)據(jù)時誤差較大。 通過分析天然氣消費趨勢,發(fā)現(xiàn)天然氣消費過程基本符合創(chuàng)新擴散過程,且有外國學(xué)者已采用創(chuàng)新擴散模型研究天然氣消費預(yù)測,如Guseo等采用Bass擴展模型對美國、挪威等國家以及世界天然氣和原油消費進行擬合和預(yù)測,且得到了較好的預(yù)測效果。Bass及其擴展模型雖然能夠?qū)μ烊粴庀M進行預(yù)測,但其僅能從宏觀層面對其擴散過程進行總體的分析和描述,沒有考慮擴散過程中的波動性和不確定性以及可能存在的重復(fù)購買現(xiàn)象。而天然氣的消費需求量雖總體呈高速遞增趨勢的,但由于受到天然氣價格、工業(yè)產(chǎn)值、政府政策、人口數(shù)量以及國內(nèi)、國際政治、經(jīng)濟形勢等因素影響,天然氣的消費趨勢會出現(xiàn)一定的波動性和不確定性。因此,為了更準確的預(yù)測我國天然氣消費水平,本文將天然氣的消費看作是一種創(chuàng)新擴散的過程,應(yīng)用一種基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型對天然氣的消費趨勢進行擬合和預(yù)測。 本文所應(yīng)用的一種基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型是元胞自動機模型的一個拓展模型,它是通過這個擴展模型與一種分離的非自治黎卡提方程之間的聯(lián)系,所得到的一種攝動的元胞自動機擴展模型。采用這種基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型對天然氣消費進行預(yù)測的優(yōu)勢在于:1)模型中的攝動函數(shù)和變量能夠考慮了各種不確定性因素和重復(fù)購買現(xiàn)象對天然氣消費預(yù)測的影響,適用于擬合和預(yù)測存在一定波動性和不確定性的創(chuàng)新擴散過程,克服了傳統(tǒng)預(yù)測方法存在的局限性;2)該模型從微觀層面建模,考慮了消費者的異質(zhì)性、個體采納行為及其交互作用機制,它能夠揭示創(chuàng)新擴散的微觀市場機制,克服了Bass類宏觀創(chuàng)新擴散模型存在的缺陷;3)該模型不僅具有封閉解,而且能夠利用宏觀統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行實證研究,從而克服了傳統(tǒng)微觀復(fù)雜系統(tǒng)仿真模型只能通過計算機仿真技術(shù)對創(chuàng)新擴散的過程和結(jié)果進行仿真模擬的缺陷。 本文首先對我國天然氣消費市場進行分析,具體介紹了我國天然氣消費的現(xiàn)狀、影響天然氣消費的因素及我國天然氣消費的特點,在此基礎(chǔ)上介紹了天然氣消費預(yù)測的基本方法及模型,分析了幾種天然氣消費預(yù)測方法及模型存在的局限性,并說明采用基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型預(yù)測天然氣消費原因及優(yōu)勢;然后簡要介紹了元胞自動機,并在此基礎(chǔ)上介紹了基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型建模思路及具體模型;最后,以我國天然氣消費預(yù)測為應(yīng)用研究對象,應(yīng)用研究中首先采用回歸分析方法和趨勢外推預(yù)測預(yù)測法兩種傳統(tǒng)的預(yù)測方法對天然氣消費預(yù)測,然后采用攝動的元胞自動機擴展模型對其進行預(yù)測,并將擬合及預(yù)測結(jié)果與經(jīng)典的Bass模型和Bass擴展模型進行比較,最后,綜合分析比較采用傳統(tǒng)預(yù)測方法和創(chuàng)新擴散模型對天然氣消費預(yù)測的結(jié)果,說明基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型更適用于我國天然氣的消費預(yù)測。 【關(guān)鍵詞】：創(chuàng)新擴散 元胞自動機 天然氣 消費預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：F224;F426.22
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述13-15
• 1.3 本文所做的主要工作及創(chuàng)新點15-17
• 2 我國天然氣消費市場分析17-22
• 2.1 我國天然氣消費市場的現(xiàn)狀分析17-18
• 2.2 我國天然氣消費的特點18-19
• 2.2.1 消費量增長速度快18
• 2.2.2 消費結(jié)構(gòu)欠合理18-19
• 2.2.3 消費市場尚待發(fā)展19
• 2.3 影響我國天然氣消費的因素分析19-22
• 2.3.1 國民經(jīng)濟因素19-20
• 2.3.2 人口因素20
• 2.3.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)20
• 2.3.4 能源消費結(jié)構(gòu)因素20-22
• 3 天然氣消費預(yù)測的基本方法及模型22-27
• 3.1 天然氣消費預(yù)測的基本方法介紹22-24
• 3.1.1 回歸分析法22-23
• 3.1.2 灰色預(yù)測法23-24
• 3.1.3 時間序列法24
• 3.2 基本的創(chuàng)新擴散模型24-27
• 3.2.1 Bass 模型24-25
• 3.2.2 Bass 擴展模型25-27
• 4 基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型27-34
• 4.1 元胞自動機介紹27-29
• 4.2 基于元胞自動機的非攝動創(chuàng)新擴散模型29-31
• 4.2.1 基本的元胞自動機模型29-31
• 4.2.2 基于元胞自動機的非攝動創(chuàng)新擴散模型31
• 4.3 基于元胞自動機的攝動創(chuàng)新擴散模型31-34
• 4.3.1 分離的非自治黎卡提方程31-32
• 4.3.2 基于元胞自動機的攝動創(chuàng)新擴散模型32-34
• 5 實證研究——以我國天然氣消費預(yù)測為例34-46
• 5.1 數(shù)據(jù)的選取34-36
• 5.2 預(yù)測模型及預(yù)測評價方法36-38
• 5.2.1 預(yù)測模型36-37
• 5.2.2 預(yù)測評價方法37-38
• 5.3 基本預(yù)測方法對我國天然氣消費預(yù)測38-40
• 5.3.1 回歸分析方法對我國天然氣消費預(yù)測38-39
• 5.3.2 趨勢外推預(yù)測方法對我國天然氣消費預(yù)測39-40
• 5.3.3 預(yù)測能力比較40
• 5.4 基于元胞自動機的創(chuàng)新擴散模型對我國天然氣消費預(yù)測40-44
• 5.4.1 模型的參數(shù)估計40-42
• 5.4.2 預(yù)測能力比較42-44
• 5.5 實證評述44-46
• 6 結(jié)論與展望46-48
• 6.1 結(jié)論46
• 6.2 展望46-48
• 參考文獻48-51
• 附錄：作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況51-52
• 致謝52

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