基于案例推理集成的区域能源安全外生警源识别与预警研究

China's regional energy security problems are prominent at present, and regional energy interruption events happen frequently, which seriously restricted the economic and social development in the region. To solve these problems, the project puts forward the concept of external crisis origin on regional energy security, and considers the identification and early warning of external crisis origin as the research object to make a study on its theory, methods and their application. Based on the basic theory research on the connotation definition of the external crisis origin of regional energy security, basic properties and exogenous source case feature selection and expression, this project establishes the framework of the external crisis origin identification and early warning of regional energy security. In this framework, considering the characteristics on regional energy security, including the sudden, factors uncertainty, and difficulty to establish model, the project establishes the method on the external crisis origin identification and early warning on regional energy security. This framework integrates many methods, including case-based reasoning, ensemble learning and rule data mining. On this basis, taking an example as the western regions, this project makes a practical study to validate that this model is effective and practical, in order to provide the scientific and reasonable basis with the governments to formulate corresponding measures of energy security and energy strategy.

当前我国区域能源安全问题凸显，区域能源中断事件频发，严重制约了地区经济和社会的发展。项目正是针对这一现实问题提出区域能源安全外生警源的概念，并以外生警源的识别与预警为研究对象，开展外生警源的识别与预警的理论、方法及其应用研究。项目通过区域能源安全外生警源内涵界定、基础属性及外生警源案例特征选择和表达等基本理论研究，构建区域能源安全外生警源的识别与预警的整体框架。在该框架下，充分考虑区域能源安全问题的的突发性、因素不确定性、模型难以建立等特性，融合案例推理、集成学习和规则挖掘等方法，构建基于案例推理集成的区域能源安全外生警源的识别与预警方法。在此基础上，以西部地区能源安全外生警源识别及预警为例，通过实例研究，验证外生警源识别及预警模型的有效性和实际应用价值，进而为地方政府制定相应的能源安全应对措施和能源战略提供科学合理的量化依据。

当前我国区域能源安全问题凸显，区域能源供应中断突发事件频发，严重制约了地区经济和社会的发展。正是基于这一大的能源安全背景，本项目着眼于从区域能源安全的外部性视角展开研究，取得了以下原创性研究成果：（1）界定了区域能源安全及外生警源内涵，并对能源安全外生警源进行了分类，从能源价格波动、能源政策调整和外部环境变化等方面重点剖析外生警源的形成机理；（2）通过实地调研和各种信息途径，抽取了从1999年-2015年来诱发区域能源安全的外生警源事件，对外生警源事件的特征进行了分析，在此基础上，设计了能源安全外生警源案例的表达形式，构建了能源安全外生警源案例库；（3）融合模糊积分、遗传算法和神经网络等方法，构建了区域能源安全外生警源等级识别的FI-GA-NN模型，该模型具有较强的泛化映射能力，很快的收敛性以及较强的学习能力，通过测试结果分析可知，该模型识别准确率高，适合解决能源安全外生警源等级识别这类复杂问题；（4）探索了基于案例推理集成的能源安全外生警源预警方法，设计了案例推理的多种集成机制，提出了基于序关系的非完备信息案例推理集成、基于排序集成的案例推理、基于相对排序熵的案例推理等多种方法，并与经典的案例推理方法进行了比较，提高了案例推理方法准确率；（5）设计了能源安全外生警源多维关联规则挖掘模型，该模型首先基于多维属性融合的思路，通过把属性划分为事务项，将外生警源多维属性映射为一维，然后利用Apriori算法的基本原理进行规则挖掘。并将该模型应用于能源安全外生警源隐含特征分析中，研究警源属性间的关联关系，实现强关联规则输出；（6）为衡量我国区域能源安全动态变化规律，构造了融合模糊积分方法和数据包络分析方法的FI-DEA模型，并利用该模型对我国10个典型区域2012-2014年能源安全状况进行了动态评价；（7）设计开发了区域能源安全外生警源预警系统，在系统中嵌入了设计的多种案例推理方法，并进行了应用研究。