基于Lasso-Arima-GM的碳足迹情景分析

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1、基于Lasso—Arima—GM的碳足迹情景分析口唐建荣邓林(江南大学商学院，江苏无锡214122)[摘要]结合运用Arima—GM(1，1)组合预测和Lass模拟了碳足迹走势，并据此提出推动能源绿色转型、有序推进碳预算、发展智慧经济等控制碳足迹的政策建议。[关键词]组合预测；Lasso；碳足迹；情景模拟[中图分类号]F205[文献标识码]A[文章编号]1003—1154(2014)05—0066—03一、引言碳足迹(CarbonFootprint)是构成人类生态足迹的重要元素，它源于人类生产、消费与流通等活动。全球气候问题日趋严重，温室

2、气体，特别是CO，的排放对气候产生的消极影响，在国际社会已形成广泛共识。中国作为最大的发展中国家，经济发展日新月异，碳足迹水平亦随着GDPTIC涨船高，国际社会的减排呼声给中国带来了巨大的减排压力。我们不能因噎废食，阻碍自身发展，减排目标的实现只能有赖于技术进步与政策指导。当前有关碳足迹预测的研究文献主要集中于B璐申经网络、灰色系统和时间序列预测等方法。宋杰鲲’1o借鉴STIRPAT模型，选取了8项因素作为自变量，运用偏最小二乘回归方法构建了我国碳排放预测的STIR—PAT模型，指明了碳减排应重点关注的因素；杜强等㈦基于“碳排放量与能源消

3、费成正比”的假设，构建了碳排放量增长的Logistic预测模型，对2011～2020年中国各省区碳排放进行了预测，为中国各省未来碳排放政策的制定提供了方法与数据支持；黄飞。3o引入动态自适应粒子群算法改进的GM(1，1)灰色模型对碳排放进行预测，并结合DAP—SOGM模型来预测碳排放。通过对相关文献的研究可以发现，纯粹的回归分析只能反映简单的因果关系，难以实现碳足迹未来趋势的预测，而单纯的时间序列预测，不能反映碳足迹系统内部复杂的因果关系，因此本文综合运用时间序列的组合优化预测与回归分析方法，运用Ari—ilia—GM组合预测法对解释变量

4、时间数列进行预测，再根据Lasso模型和引入的政策控制变量，模拟了2012～2030年间碳足迹在不同情景下的发展趋势，进而为国家控制碳足迹政策的制定提供理论依据。二、指标选择及预测(一)碳足迹核算本文以三大主要能源的一次能源消费总量为基准，按其碳排系数折合为碳排放量来核算全国的碳足迹(CFP)，具体核算公式为：CCFP=∑C。=ZE。×詈=∑E。x8。Ii■IE。=Ⅲ。xE其中，i=1，2，3，分别代表三大能源中的煤炭、石油、天然气，E为能源消费总量，W，为第i种一次能源消费所占比例，E，为第i种一次能源的消费量，6。为第i类一次能源碳排

5、系数，其中煤炭6，=0．7329，石油6。=0．5574，天然气6。=0．4226。(二)驱动因素分析本文从经济、人口和科技水平三个方面分析碳[基金项目]国家自然科学基金“小样本非等距灰色预测模型建模及其应用研究”(71301061)；教育部人文社科基金“区域性碳交易平台的系统研究”(1IYJAZH084)．囝管理现代化足迹的影响因素，构建指标体系如表1。表1影响因素一览表分类变量影响因素数据描述A1经济规模GDP(百亿元)经济A2产业结构第二产业拉动GDP率(％)因素A3碳足迹转移状况工业制成品出口额(亿美元)Ad经济发展速度GDP指数

6、(1978=100，按不变价格计算)P1人口数量人口总量(万人)人口P2城市化水平城市人口比重(％)因素P3居民消费水平城市居民恩格尔系数匕人口结构合适劳动人口(15—64岁)口比重(％)技术T11能源结构煤炭消费所占比重(％)T12清洁能源比重风电、核电、水电能源消费比重(％)因素T13能源强度单位GDP能耗(吨标准煤／亿元)公共交通政府因素T2每万人拥有公交车辆(辆／万人)发展水平(三)解释变量预测1．GM(1，1)预测对数据进行预处理后，调用R软件的GM(1，1)算法包，得到各解释变量的检验参数，如表2所示。表2GM(1，1)检验参

7、数检验A1A2A3A4P1P2P3P4T11T12T13T2002001002001000001000000000001—001001C006053009003005005023013040035014050P99％92％99％100％99％100％97％99％94％拟合基本优度优良优良合格观察表2数据，各变量的发展系数一仪均小于0．8，GM(1，1)预测对12个解释变量均适用，拟合优度也均通过检验。2．Arima预、狈0由于Arima更适合线性模型，故为了消除趋势影响，对数据先取对数，再调用ArimaiN法包，以最小A—IC准则给模型定

8、阶，得到的模型参数如表3所示。表3Arima变量参数(p，d，q)A1A2A3A4P1P2P3P4T11T12T13T2l自回归阶数010101差分阶数2012101l移动平均阶数010进一X