基于信息熵理论的我国能源消费结构研究
【摘要】能源对一个国家的重要性是不言而喻的，对它的研究一直
是个热点。本着优化我国能源消费结构的目的，作者引入了信息熵理论。通过计算不同种类能源的结构熵，了解当前能源消费结构的现状及优化空间并分别对原煤、原油、天然气、电力四种主要能源给出了消费比重调整的方向。
【关键词】信息熵 能源消费 均衡度
一、我国能源结构的熵值定义
能源消费系统是一个非线性开放系统，它具有非线性开放系统共同的特点:它与外界的交换体现在物质、能量和信息三个方面上;它的演化特征具有自发性和不可逆性;它不是静止不动的而是会随着时间发生变动。近10年来，我国经济高速发展，社会制度逐渐健全，环境问
题
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日益受到关注，能源消费结构在这些因素的影响下，自发的和不可逆的进行演替和变化。这些都
表
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明能源消费结构系统是一个耗散结构系统。因此，其结构变化特征可以用信息熵来描述。定义能源消费结构的信息熵为: S=-pi1npi(1)。其中为各种能源占总量比重。在对耗散系统的复杂程度的描述中，定义均衡度和优势度。其表达式为:E=-pi1npi/1nn(2);D=1-E(3)。
二、我国能源消费结构的信息熵研究
(一)能源消费分项熵值
分析
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。
对比我国主要能源分项熵值的计算结果，可发现各类能源消费熵值变化与所占消费比重的变化存在一定联系，通过对公式的进一步推导论证，同时结合计算所得数据，最终将该分界点确定为0.35，即:当Pi值大于基准值0.35时，Si值随Pi值逆势变化，Pi值增大则Si值减小;当Pi值小于基准值0.35时，Si值变化与Pi值变化相同，Pi值增大则Si值增大。
2003年-2012年，原煤消费比重Pi值始终大于基准值0.35，期间原煤熵值随原煤消费比重逆势变化，消费比重增加，原煤熵值减少。2003年到2007年原煤消费比重增高，对应的原煤熵值逐年减小，至2007年原煤消费比重达到最大值0.7110，此时原煤熵亦降为最低点0.2425，随后比重降低又引起了熵值的增加。对于原油、天然气和电力的熵值研究同样符合上述结论。
2003年-2012年中，我国原煤消费比重呈现先增加后下降的趋势，近10年的平均比重保持在0.6970以上。由于原煤消费比重远远高于基准值，数量的增加将直接导致原煤熵值的降低;数量的降低将导致原煤熵值得增加。我国原油消费比重，天然气消费比重和电力消费比重均小于基准值0.35.原油的消费比重一直小幅降低，最高年降幅为0.0050，最大比重值为21.3%;天然气消费比重一直处于小幅增高，最高年增幅仅为0.6%，最大比重也仅为5.31%，近10年的平均比重为3.61%;电力消费比重也是处于基准线以下，近10年的年均比重为7.31%，最高年增幅仅为0.9%。
由结构熵的公式可知:我国主要能源消费结构的总熵值由原煤熵、原油熵、天然气熵和电力熵的加总求和得来的。也就是说，四类能源消费分
项熵值的大小影响和控制着总熵值的大小。所以，要想从根本上改进我国能源消费结构的合理性，必须先实施有效措施来调整各分项熵。
(二)能源消费结构总熵值及均衡度分析。
2003年-2012年我国能源结构的总熵值呈先降后增的趋势，其中2009年-2010年增幅最大，累计达到0.0457，检查分项熵变动情况得知，天然气熵和电力熵的共同作用导致了整体趋势的上升;原煤熵和原油熵下降的影响被抵消。2003年-2012年，我国主要能源消费结构的均衡度保持在0.6-0.7之间，增幅较大的年份分别是2008年和2010年，与结构总熵值大幅上升趋势吻合。分析2003年-2012年我国能源消费比重，不难发现，原煤消费比重明显高于其他能源，近10年年平均比重为0.6970，超过其他三类能源消费比重的总和。
(三)提高分项熵调整措施。
因为各类能源消费熵值变化与所占消费比重的变化存在联系，所以各类能源消费熵值可以通过增减其消费比重来调整。如下:
1.原煤熵值调整。原煤消费比重始终高于基准线0.35，此时Si与Si值逆向变化，因此欲提高原煤熵可通过适当减少原煤消费比重实现，有较大调整空间，以2012年为例，减少空间约为0.33左右。
2.原油熵值调整。原油消费比重始终低于基准线0.35，此时Si与Pi值同向变化，因此欲提高原油熵可通过适当增加原油消费比重实现，有较大调整空间，以2012年为例，增加空间约为0.16左右。
3.天然气熵值调整。天然气消费比重始终低于基准线0.35，此时Si与Pi值同向变化，因此欲提高天然气熵可通过适当增加原油消费比重实
现，有较大调整空间，以2012年为例，增加空间约为0.30左右。
4.电力熵值调整。电力消费比重始终低于基准线0.35，此时Si与Pi值同向变化，因此欲提高电力熵可通过适当增加电力消费比重实现，有较大调整空间，以2012年为例，增加空间约为0.27左右。
三、结论与建议
我国能源消费结构信息熵2003年,2012年基本上处于持续上升的趋势，均衡度也从2003年的0.6129上升为2012年的0.6783 。2012年总熵值为0.9404，离我们的理想状态熵值1.3863还有很大的差离，但是相比于2003年的0.8497还是有较为明显的变化。以上数据表明:第一，我国能源消费市场总体上还是有序良好的，但是还有很大的优化提升空间。第二，近十年来，经济的发展、人民能源消费观念的改变、政府政策的调控等外在的和内在的影响对我国能源结构的发展总体是成正的效应。第三，我国能源消费中原煤所占比重依然偏高，能源消费结构单一仍是目前乃至今后相当长一段时间需要面临的问题，这方面还需要政府努力去逐步降低原煤的消费比重，努力使我国的能源消费结构逐渐在向多元化、合理化的方向发展。
参考文献:
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[2]邱立新，雷仲敏，周田君.中国能源结构优化的多目标决策[J].青岛科技大学学报(社会科学版)，2006.
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