基于BP神经网络的我国铜矿产资源需求情景分析

龚婷， 郑明贵

（江西理工大学经济管理学院，江西 赣州 341000）

铜行业是国民经济的基础产业，铜广泛地用在轻工、电气、建筑、国防、能源、机械制造等各个工业领域[1]，是我国经济发展中无可替代的重要原料.铜不仅消费面广，而且与国民经济的增长密切相关.因此，分析我国铜矿产资源未来的需求情景对合理开发利用国内外铜矿产资源具有重要的战略意义.

1 世界铜矿产资源概况

世界铜矿产资源的特点有：总量丰富，但分布集中，主要分布在北美、拉丁美洲和中非三地[2]；成矿类型多样化；储量和储量基础总体成增长态势[3]；潜力巨大，保证程度较高[4].美国地质调查局公布，截至2012年底，全球铜储量为6.80亿t.储量最多的国家依次是智利、澳大利亚、秘鲁、墨西哥、美国；再次是中国、俄罗斯、印度尼西亚、波兰、刚果、赞比亚、加拿大和哈萨克斯坦.见表1.

表1 2012年世界铜矿资源储量分布

2 我国铜矿产资源概况及需求情景分析

2.1 我国铜矿产资源概况及供需现状分析

2.1.1 我国铜矿产资源概况

根据2009年全国矿产资源储量通报，截止2009年底，中国有1 607个铜矿区.我国铜矿产资源分布不均匀，主要集中在江西、西藏和云南，其总查明的铜资源储量占全国的51%.截至2011年底，我国已探明铜资源储量3 000万t，占全球储量的4.37%.我国大多数铜矿山储量已大幅度减少，有的甚至接近枯竭.我国铜矿品位较低，均值在0.87%左右，而主要的斑岩型铜矿平均品位仅为0.55%，远低于智利和秘鲁的1%和1.6%的水平[5].因此，我国铜矿产资源并没有优势，铜矿品位较低，国际竞争力较弱，给我国铜产业带来了困难.

2.1.2 我国铜矿产资源供需现状分析

2000年以前，我国精炼铜基本保持产销平衡.2001年以后，产销缺口就逐年增大[6].1991年到2012年间，产销差从顺差10.4万t增大到逆差263.5万t，增大了26倍多，见表2.我国铜资源一直处于供不应求的状态.根据2012年中国矿产资源报告，2011年铜的对外依存度仍然居高不下，达到了71.4%[7].我国铜供需变化总体规律见图1.

图1 1991～2012年中国精炼铜供需走势图

（1）我国铜矿产资源生产现状分析.我国生产精炼铜的主要省区有江西、山东、安徽、甘肃、湖北、云南、浙江、江苏、内蒙古和河北，2010年这10个省区的总产量达到了407.65万t，占全国总产量的89.78%[8].1991~2012年间，我国精炼铜的生产量几乎呈持续增长的态势.尤其是2009年同比年增长了6.4%，首次突破400万t，占世界总产量的22.1%.2012年精炼铜的产量达到了606.0万t，同比增长17.9%.2000~2012年间中国精炼铜产量年均增长率为14.9%.见表2.

（2）我国铜矿产资源消费现状分析.中国铜消费量总体呈现跳跃式增长态势.在1998~2012年的15年期间，中国精炼铜消费量年均增长率为14.8%，见表2.近20年来我国工业化、城市化进程的加快致使铜需求量的增长速度远远超过国内铜供给的增速[9].因此，在我国实现工业化之前，精炼铜消费的快速增长还将持续，我国对铜的需求仍有很大的增长空间，国内铜工业原料的保障问题仍十分严峻.

表2 1991～2012年中国精炼铜供需情况

2.2 我国铜矿产资源需求情景分析

2.2.1 影响铜矿产资源需求的主要因素分析

（1）全球经济增长趋势.2004~2007年，全球经济持续高速增长.受2008年金融危机的影响，增速迅速放缓，2009年竟为-0.7%，出现了1991年以来的首次负增长.2010年全球经济复苏较快，增长率达到了5.1%，见图2.2011年金融危机继续蔓延，使全球经济陷入了艰难复苏的阶段.

图2 1991～2011年全球经济增长率

（2）我国经济增长趋势.改革开放以来，中国GDP年均增长率接近10%[10].1991~2012年间GDP的年均增长率为9.82%，见图3.国家统计局初步核算，2012年中国GDP增长率为7.8%.长期看，我国在实现工业化之前还需保持8%左右的正常增长，而非10%以上的高速增长，因为我国正处在经济增长的重要转换阶段[11].我国经济的高速增长直接带动了我国对铜矿产资源的需求.

（3）我国铜消费量趋势.我国目前对铜的需求量在逐年的增加，即使在2008年以后增速依然明显，见图4.工业化结束之前我国铜消费量的快速增长还将持续，因此，对铜的需求仍有很大的增长空间.我国未来的铜消费量取决于我国经济的发展程度.

（4）我国单位GDP能耗趋势.我国经济的持续高速增长带来的主要问题为“三高五低”的经济发展方式，导致我国过多依赖资源和能源.虽然我国单位GDP能耗总体呈下降态势，见图5，但明显高于发达国家.单位GDP能耗只与能源消费总量和GDP有关，而我国能源消费总量与我国经济发展程度有强烈的相关性.

图3 1991～2011年我国经济增长率

图4 1991～2011年我国精炼铜消费量

图5 1991～2011年单位GDP能耗

（5）国际铜价趋势.2003年以前国际铜价较低，2003年以后因全球经济复苏而飙升，2009年因国际金融危机而下降，2010年因危机缓解而上升，见图6[12-14].需求方面，中国依然是世界铜需求的主力，其他国家对中国的资源和能源消费存在抗拒，近年来全球几乎所有的资源性产品的价格都成倍增长，因此国际铜价和我国对铜资源的总需求在某种程度上相互影响；供给方面，部分项目的产能增速在未来将上升[12].全球经济复苏程度和全球铜资源供需等是影响国际铜价的重要因素.

2.2.2 铜矿需求情景定义

将以上分析的5个因素作为铜矿需求情景定义的主要驱动变量，设置以下3个情景：

情景A（高情景）：未来十几年全球经济快速增长，对铜的需求量远大于其产量.我国经济快速发展，对铜的需求快速增长，资源使用效率明显提高，单位GDP能耗明显下降.

情景B（基础情景）：未来十几年全球经济稳定增长，但幅度不大，铜的需求与供给基本保持平衡.我国经济平稳发展，对铜的需求持续增长，资源的使用效率有所提高，单位GDP能耗也有所下降.

情景C（低情景）：未来十几年全球经济持续低迷，全球铜供给大于需求.我国经济减速增长，但幅度不大，对铜的需求增长稳定，资源的使用效率提高的不明显，单位GDP能耗下降也不明显.

图6 1991～2012年国际铜价走势图

2.2.3 铜矿需求宏观情景设定

（1）全球经济增长趋势的设定.全球经济增长的情景设置见表3.

表3 全球经济增长率的情景设置/%

（2）我国经济增长趋势设定.我国经济增长率的情景设置见表4.

表4 我国经济增长率的情景设置/%

（3）我国铜消费量趋势设定.据国家统计局公告，我国2012年GDP为519 322亿元.以2012年为基准年，根据表4算出的我国GDP情景设置见表5.

根据1991年到2011年我国GDP和我国铜消费量的历史数据，利用Eview 3.1对我国铜消费量和GDP进行了回归，修正后的方程如下：

式（1）中：Y为我国铜消费量；X为我国GDP.

根据表5和式（1）得出我国铜消费量的情景设置见表6.

表5 我国GDP情景设置（以2012年为基准年）

表6 我国铜消费量情景设置

（4）我国单位GDP能耗趋势设定.根据1991年到2011年我国GDP和我国能源消费总量的历史数据，利用Eview 3.1对我国能源消费总量和GDP进行了回归，修正后的方程如下：

式（2）中：Y为我国能源消费总量；X为我国GDP.

根据表5和式（2）得出我国能源消费总量的情景设置见表7.

根据表5和表7得出我国铜消费量的情景设置见表8.

表7 我国能源消费总量的情景设置

表8 我国单位GDP能耗情景设置/（t标准煤·万元-1）

（5）国际铜价趋势设定.根据相关的测算得出，国际铜价在近年的增长率见表9.

根据图6和表9得出国际铜价的情景设置见表10.

表9 近年国际铜价增长率

表10 国际铜价情景设置

2.2.4 需求情景分析模型与测算

（1）神经网络的结构.利用BP人工神经网络对未来我国铜矿产资源需求情景进行测算[15]，构造一个3层的多输出神经网络：

（a）输入神经元：全球经济增长率（Ⅰ1）、我国经济增长率（Ⅰ2）、我国铜消费量（Ⅰ3）、我国单位 GDP 能耗（Ⅰ4）、国际铜价（Ⅰ5）.

（b）输出神经元：铜矿进口需求量（O1）、铜矿需求总量（O2）.

（c）隐蔽层神经元数目n=5.其确定原则是：小于输入与输出神经元数目之和，大于输入与输出神经元数目之和的一半.

（2）原始数据及其初始化.在进行测算前，要把输入和输出的原始数据（见表11）进行初始化，使数值在[0,1]之间[16].初始化后的数据见表12.

（3）模型测算与结果分析.根据表 3、表 4、表 6、表8和表10，利用BP软件分别对各个情景进行计算，得出 的中国未来铜矿的需求情景见表13.

表11 原始数据

表12 神经网络训练值

表13 中国未来铜矿的需求情景/万t

由表13可知，在未来的十几年内我国对铜矿产资源的需求是有增无减的，进口依存度将达到近50%，国内铜供给无法满足巨大的铜需求.因此，积极合理地开发利用海外铜矿产资源，建立海外铜矿产资源战略储备，是保障我国经济建设健康发展的必然选择.

3 结 论

通过上述的研究，得出的主要结论如下：

（1）分析了世界铜矿产资源概况和我国铜矿产资源供需现状，得出我国持续增长的铜产量无法满足巨大的铜消费量，铜矿长期处于供不应求的状态，供需矛盾十分严峻.

（2）分析了影响铜矿需求的因素，以全球经济增长率、我国经济增长率、我国铜消费量、我国单位GDP能耗和国际铜价作为铜矿需求情景定义的驱动变量，并设置了3个情景.

（3）建立了基于BP神经网络的铜矿需求情景分析模型，测算结果表明：中国未来铜矿产资源的进口依存度将接近50%，国内铜供给无法与巨大的铜需求相匹配.

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