石油资源的开发与储备

石油资源的开发与储备姓名：贝兴鑫专业：11地信学院：资源与环境石油资源的开发与储备摘要在当今国际舞台上石油领域的竞争超出了纯商业的范围已成为世界大国经济、军事、政治斗争的武器。面临越来越严峻的石油资源环境，必须从战略高度重视并加快建立石油发展战略体系。因此针对石油资源的开发与储备研究是一个很实际的课题，。针对题目中提出的问题，分析给出解答：对问题1：首先给出了石油储量、生产量、使用量、出口量趋势变化图，然后用语言描述了其发展规律变化，使得直观清晰地表达。然后根据搜集到的数据特点，以及其具有较强的规律性选择使用灰色系统预测法较为适宜，利用(1)(0)(1)((1))akbbxkxeaa模型，预测了未来五年石油储量、使用量。考虑到灰色系统预测法在进行动态预测时的优越性，使得预测得到的数据与实际有较强的吻合效应的结果。对问题2：选择石油储量、生产量、使用量、出口量作为评价指标，应用层次分析法单层排序计算各指标权重，并且通过一致性检验。结果表明，其石油储量应该作为我国石油资源开发与储备的一个重要参考指标。根据过去数据及其相应的预测值，对中国石油配置的一些主要问题进行分析和总结，有针对性地提炼出解决这些问题的对策，希望对中国石油的合理配置有一定的指导和帮助，使中国石油能够更加科学地发展。关键词：趋势权重灰色预测科学的发展11问题重述1.1基本情况随着全球经济的持续、快速的增长，石油作为一种关系到国家经济命脉和国家经济安全的战略性物资，发挥着越来越重要的作用。我国近年来随着经济的增长对石油的需求与日俱增，成为了世界石油进口大国，石油供需矛盾日益严重。我国目前在全球石油需求中所占比例持续增长，已成为驱动全球石油需求增长的主要动力来源。但是由于受到自然资源的限制，石油开采量已不能满足自身的需求，国内原油供需缺口逐年增大。因此，针对严峻的石油资源开发利用形势，我们必须建立完善的石油战略。1.2提出问题问题1:请搜集我国2000年以来石油储量、生产量、使用量、出口量、外汇收入等相关数据。并且根据所收集到的数据，建立相应的数学模型，对我国未来五年的石油储量和使用量进行预测。问题2:根据我国的未来需要，通过建立数学模型，说明我国应该如何管理和开发石油资源。2问题分析石油作为一种不可再生的资源，不仅深刻影响着世界经济的发展，而且直接牵动着世界政治、军事格局的演变，石油资源问题已成为影响世界各国国家战略安全和社会稳定的重大问题。针对石油资源的开发与储备研究是一个很实际的课题，将可以为政府对于石油的合理管理及开发、资源可持续发展等提供理论依据。对问题1的分析:首先搜集关于石油的数据，包括石油储量、开采量、本国使用量、出口量、外汇收入等相关数据，做出石油储量、生产量、使用量、出口量的时间趋势变化图，从直观上去简单分析出石油储量、生产量、使用量、出口量等从2000年以来的大概趋势变化，为下面的分析预测结果奠定了基础。对于搜集到的数据，很清楚的看到数据量不是很大，然而所搜集的数据都是些统计数据，没有绝对的零误差，所以应用灰色系统理论，建立常用的灰模型(1,1)GM模型，通过过去10年的统计数据预测未来5年的石油储量、使用量。对问题2的分析:通过应用层次分析法计算权重,分析各个因素权重的值,并且需满足一致性检验要求,使其结果具有一定的准确性，说明评价指标权重的确定具有极其重要的意义，从而方便为能够做出资源合理管理和开发奠定了基础。23模型的假设及符号说明3.1模型的假设（1）所搜集的石油储量、生产量、使用量、出口量等的数据真实有效，能够客观反映实际情况。（2）我国石油储量、使用量的发展趋势基本上是按照过去的发展规律发展变化的。（3）石油储量与石油使用量之间存在相关关系。（4）模型建立所求得的数据处理得当，误差小。3.2符号说明ic：石油储量、生产量、使用量、出口量(0)x：参考数列，即石油储量、使用量的原始统计数据；(1)x：石油储量、使用量的累加生成数列；(1)()xk：石油储量、使用量的均值数列；(1)(1)xk：石油储量、使用量的预测；4模型的建立及求解模型一：石油储量、生产量、使用量、出口量等的趋势模型通过对搜集到关于石油的数据，分别给出我国石油储量、生产量、使用量、出口量等从2000年以来的趋势变化图。1.石油储量石油储量数据表单位：亿吨年份20022003200420052006200720082009201020112012储量24.2524.3224.9124.9027.5928.3328.9029.4931.7432.4033.33石油储量趋势图32.石油生产量量石油生产量数据表单位：亿吨年份200020012002200320042005200620072008200920102011储量1.631.641.671.701.761.811.851.861.901.892.032.03石油生产量趋势图3.石油使用量石油使用量数据表单位：亿吨年份2000200120022003200420052006200720082009201020112012储量3.233.283.563.904.554.674.995.275.335.496.176.476.80石油使用量趋势图44.石油出口量石油出口量数据表单位：亿吨年份200020012002200320042005200620072008200920102011储量0.220.200.210.250.220.290.260.270.290.390.410.41石油出口量趋势图对给出的我国石油储量、生产量、使用量、出口量等从2000年以来的趋势变化图中可以清晰地看到均处于上升趋势。其中，我国石油的使用量的变化趋势较大，说明自2000年以来我国综合方面对石油的需求利用率持续增大；然而石油出口量波动较大，总体处于上升趋势，在08年突然剧增，这很有可能与全球市场经济的发展有关系；石油储量和生产量相对变化趋势比较平稳。备注：以上数据均来源于中华人民共和国国家统计局54.2灰色预测模型1.模型理论设参考数据为：(0)(0)(0)(0)((1)(2)())xxxxn，，，，为了保证建模方法的可行性，需要对已知数列做必要的检验处理。计算数列的级比：(0)(0)(1)()()xkkxk2,3,kn级比范围：2212(,)nnee对参考数列做累加（AGO）生成数列：(1)(1)(1)(0)(1)(0)((1)(1)(2)(1)())xxxxxnxn，，，即：(1)(1)(1)(1)((1)(1)())xxxxn，，，其中：(1)(0)1()()kixkxiｋ＝２，３，，ｎ求均值数列：(1)(1)(1)()0.5()0.5(1)zkxkxk2,3,,kn则：(1)(1)(1)(1)((2),(3),,())zzzzn建立灰微分方程：(0)(1)()()xkazkb2,3,,kn相应的白化微分方程：(1)(1)()dxaxtbdt运用最小二乘法解上述方程，得到预测模型为：(1)(0)(1)((1))akbbxkxeaa1,2,,1kn2.模型求解通过上述建立的模型，根据所搜集到的数据，利用MATLAB编程得到我国未来五年的石油储量、使用量进行预测，通过给出的预测数据与原始数据的比较图，灵活的处理检验了模型的误差。Matlab程序：clc,clearsymsab;c=[a,b]';A=[············];%搜集到的石油储量、使用量数据n=length(A);6lamda=A(1:n-1)./A(2:n);%计算数列的级比range=minmax(lamda)[exp(-2/(n+1)),exp(2/(n+2))]%级比范围B=cumsum(A);%将原始数据累加fori=1:(n-1);C(i)=(B(i)+B(i+1))/2;%生成累加矩阵end%计算待定参数的值D=A;D(1)=[];D=D';E=[-C;ones(1,n-1)];c=inv(E*E')*E*D;c=c';a=c(1);b=c(2);%预测后续数据F=[];F(1)=A(1);fori=2:(n+5)F(i)=(A(1)-b/a)/exp(a*(i-1))+b/a;endG=[];G(1)=A(1);fori=2:(n+5)G(i)=F(i)-F(i-1);%得到预测出来的数据endt1=2002:2012;t2=2002:2017;G,a,b%输出预测值、发展关系和灰色作用量plot(t1,A,'o',t2,G)%原始数据与预测数据的比较在MATLAB上运行上述程序，最终得到石油储量未来五年（2013-2017）的数量分别为34.83、36.14、37.49、38.90、40.37；石油使用量未来五年（2013-2017）的数量分别为7.17、7.58、8.01、8.46、8.94。（单位：亿吨）我国未来五年的石油储量、使用量的预测数据与原始数据的比较图：74.3权重计算模型1.模型理论根据我国未来的需要，通过上述已经搜集到的石油储量1c、生产量2c、使用量3c、出口量4c数据确定为其评价指标，并且建立构造判断矩阵为：81234123413351/31531/31/5111/51/311ijAcccccAaccc其中：判断矩阵ijAa应为正互反矩阵，ija的确定如下：ic比jc相等较强强很强绝对强ija13579单层排序及一致性检验(Ⅰ)单层排序求解判断矩阵A的最大特征值max，再由maxA求出max对应的特征向量，将标准化，即为同一层各元素相对于上一层的权重，根据此权重大小便可确定同一层各元素的排序。（Ⅱ）一致性检验取一致性指标max1nCIn（n为A的阶数）取随机性指标RI，其值如下：n34567891011RI0.580.91.21.241.321.411.451.491.51令CICRRI，若0.1CR，则认为A具有一致性；否则对A进行调整，直到具有满意的一致性为止。2.模型求解Matlab程序：a=[1335;1/3153;1/31/511;1/51/311];[x,y]=eig(a);%求特征向量和特征值lamda=max(diag(y));%求最大特征值9w0=x(:,1)/sum(x(:,1))%所计算的权重n=length(a);h=[000.580.901.121.241.321.411.45];form=1:9RI=h(n);endCR0=((lamda-n)/(n-1))/RI%一致性检验在MATLAB上运行上述程序，其得到的结果为：w0=0.510.290.100.09CR0=0.08即石油储量1c、生产量2c、使用量3c、出口量4c等四个指标的权重分别为0.51,0.29,0.10,0.09，并且计算出CR的值为0.08，通过了一致性检验，其计算出的结果具有一定的可信度，可以作为其它应用领域的参考依据。通过上述计算的结果我们可以很清晰的看到石油储量1c的权重占有很大的权重系数，因为石油是一种不可再生的战略资源，它对一个国家经济发展及其社会稳定具有不可或缺的作用，说明石油储量是一个国家合理管理和开发石油资源的一个重要参考指标；而生产量2c的权重系数大于使用量3c和出口量4c，针对目前我国石油需求所占比例持续增长，应该考虑提高石油的生产效率，满足现在的市场需要；对于使用量3c应该从现代社会可持续发展的角度出台相关性政策；然而出口量的权重系数处于最低，也符合实际情况。5模型评价5.1模型的优点1、模型1石油储量、生产量、使用量、出口量等的趋势模型容易于表现各参量的变化趋势，使得对参量的变化一目了然，直观清晰地表达，也对后面的预测法的选定奠定了基础；。2、模型2灰色预测模型是灰色数列模型，该模型对样本含量和概率分布没有严格的要求,且本身已考虑到其它多种因素的影响,加之数据单纯、运算简便,具有简单易行的特点。103、对于灰色预测给出了我国未来五年的石油储量、使