中國煤炭市場現狀剖析與國際煤價走勢研究

摘要 近年來我國已成為世界第一煤炭生產國、消費國和進口國。2013年實施電煤價格并軌后，我國國內煤價與國際煤價的波動趨勢也將日趨一致。在國內煤炭供給過剩的情況下，我國煤炭進口卻仍在大幅增加，對我國煤炭市場造成了較大影響。因此，準確預測國際煤炭價格既有利于擇機進口煤炭，也有助于進一步完善國家煤炭應急儲備機制。通過整體經驗模態分解（EEMD），非平穩煤價序列被分解重組為正常市場波動、重大事件影響、長期趨勢等具有不同經濟含義的時間序列。這三項時間序列被用于支持向量機（SVM）組合建模對國際煤價進行了一年內短期預測。研究發現：2013年國際煤炭價格將呈整體下跌趨勢，趨向長期趨勢線，并處于低位小幅波動。

關鍵詞煤炭市場；整體經驗模態分解；支持向量機；價格預測

中圖分類號F764.1文獻標識碼A文章編號1002-2104（2013）10-0127-07

黨的十八大報告明確提出要“完善宏觀調控體系，更大程度更廣范圍發揮市場在資源配置中的基礎性作用，完善開放型經濟體系，推動經濟更有效率、更加公平、更可持續發展”[1]。而煤炭是我國的基礎能源，煤炭工業更是關系國家經濟命脈和能源安全的重要基礎產業[2]。

我國煤電行業緊密相連，有50%以上的煤用于發電。據國家統計局統計，2012年在41個全國規模以上工業大類行業中，石油和天然氣開采業下降2.2%，而電力、熱力生產和供應業增長率高達69.1%，其中只有電力行業由同期虧損轉為盈利。由于電煤占電力企業營業成本高達70%，2011年受到電煤價格快速上漲的影響，電力行業全面虧損，其中火電企業全年虧損312億元，同比增虧約60%。當然，除國家發改委多次上調電價外，2012年電力行業由虧轉盈主要得益于2012年電煤價格大幅下跌。據中國煤炭工業協會統計，截止2012年12月21日，5 500大卡、6 000大卡和5 000卡動力煤平倉價格同比分別大幅下降23%、24.3%和23.6%。

目前，我國經濟增長已經進入能源依賴型經濟發展階段。作為主要的動力燃料及工業生產原料，我國80%以上的煤炭（包括進口煤）應用于電力、鋼鐵、建材和化工等影響國民經濟運行的基礎性行業。與國家目前指定原油和成品油進口主要由四家企業專營和對成品油實行政府指導價不同，我國煤炭的進口權完全放開，2013年起我國電煤價格也不再受政府干預。此外，我國對煤炭進口也沒有許可證和配額的數量限制，且2013年煤炭進口關稅已由3%-6%暫定為“零”。因此，我國國內煤價與國際煤價的波動趨勢將日趨一致。國際煤炭價格的波動會對我國煤炭市場造成較大影響，并直接影響我國各行業的資源配置和生產經營活動，從而影響我國經濟可持續發展。所以，科學分析和研究國際煤炭價格走勢，對于我國煤電企業規避價格風險和調整經營策略、政府推進煤炭價格市場化改革和完善煤電價格聯動機制以及國民經濟可持續發展顯得尤為重要。

本文在對我國煤炭市場運行情況以及國內外煤價波動關系進行分析的基礎上，使用EEMDSVM技術對國際煤炭價格走勢進行實證研究。

1我國煤炭市場現狀剖析1.1我國煤炭市場概述

近年來我國已成為世界第一煤炭生產國和消費國，煤炭生產量和消費量占世界生產量和消費量均為50%左右[3]。煤炭是我國的主體能源，占一次能源生產總量和消費總量均為70%左右。我國煤炭資源分布呈現“北富南貧、西多東少”的特點，集中分布在內蒙古、山西、陜西、寧夏、新疆等省（區）。鑒于我國“富煤、缺油、少氣”的能源特征，在未來相當長時期內，煤炭作為主體能源的地位不會改變。

徐進亮等：中國煤炭市場現狀剖析與國際煤價走勢研究中國人口·資源與環境2013年第10期同時，我國也已成為世界第一煤炭進口國。近年來我國通過提高煤炭出口關稅、減少煤炭出口配額等方式，推行緊縮的煤炭出口貿易政策，2009 年我國首次成為煤炭凈進口國。據中國海關總署統計，2009年我國累計進口煤炭（含褐煤）1.26億t，同比增長211.9%；2011年我國累計進口煤炭（含褐煤）1.824億t，同比增長11%，超越日本1.752億t的煤炭進口量，躍居世界第一；2012年我國累計進口煤炭（含褐煤）2.9億t，同比增長29.8%，超第二名的日本近億噸，達到歷史最高水平；而2012年我國出口煤炭（含褐煤）僅928萬t，同比下降36.7%，達到1986年以來最低水平，也是1987年以來煤炭年出口量首次不足1 000萬t。

全球經濟持續低迷、美國頁巖氣等替代能源快速增長等一系列因素導致國際煤炭價格持續下跌，我國煤炭進口隨之不斷增加。2011年以來國際原油價格（此處選擇塔皮斯原油價格作為國際原油的參考價格）不斷上漲并高位波動的同時，國際煤炭價格卻持續大幅下降，再加上國內煤炭運輸成本過高，從而導致進口煤更具成本優勢，其價格低于國內煤價。據中國煤炭工業協會統計，澳大利亞BJ動力煤現貨價格從2012年初112.3美元/t下跌至12月底93.4美元/t（11月8日為80.35美元/t，而后上漲），而同期環渤海動力煤平均價格達到634元/t。

1.2我國煤炭市場運行情況分析

2008年世界金融危機后，我國政府開始實施4萬億元人民幣投資計劃以拉動內需，煤炭供需、價格及產能快速增長。2011年第四季度至2012年第三季度，由于歐債危機深化蔓延和美國經濟復蘇乏力，我國經濟增長持續減緩，煤炭供需關系發生轉變，呈現“買方市場”特征[4]。

據國家統計局、中國電力企業聯合會和中國煤炭工業協會統計，2012年我國國內生產總值（GDP）為519 322億元，同比增長7.8%，2012年前三個季度GDP增速分別為8.1%、7.6%、7.4%；2012年我國全社會用電量達4.96萬億千瓦時，同比增長5.5%，增速同比下降6.51百分點，2012年前三個季度用電量增速分別為6.8%、4.3%、3.9%；煤炭市場需求尤其是火電煤需求增速也隨之從2012年第二季度開始大幅放緩，我國煤炭消費增速由2011年底6.3%及2012年第一季度6.4%，快速下滑至2012年前三個季度2.8%的增速，增幅同比下降7.5百分點。

在產能持續釋放等一系列因素影響下，2012年1至9月煤炭產量和凈進口量超過消費量近1億t，煤炭供給過剩和社會庫存不斷增加，煤炭價格隨之降低。但隨著宏觀經濟企穩回升和冬季用煤高峰拉動，2012年第四個季度GDP同比增長7.9%，煤炭需求有所好轉，煤炭進口和社會庫存卻仍在不斷增加。據中國電力企業聯合會統計，截止2012年11月底，全社會存煤繼續維持高位，達2.9億t左右。截止2012年12月底，煤炭企業存煤8 500萬t，同比增加3 120萬t，增長58%；重點發電企業存煤8 113萬t，同比減少52萬t，下降0.6%，可用19天以上，仍處于較高水平[5]。

近年來國際和國內煤炭價格波動情況如圖1所示。此處，鑒于秦皇島港口是世界上最大的煤炭輸出港之一、也是我國對外貿易的綜合性大港的實際情況，本文選擇秦皇島港口具有代表性的山西大同優混煤（>6 000千卡）平倉價作為我國煤炭價格的參考價格（其中，“優混”是指全部或部分經過洗選加工的動力煤混煤，發熱量較高）。

1.3我國煤炭價格與國際煤炭價格波動關系分析

李曉明等使用GRACH模型對澳大利亞BJ動力煤現貨價格和秦皇島大同優混煤（>6 000大卡）的價格時間序列進行了實證分析，發現我國煤炭價格與澳洲煤炭價格的波動具有一致性，表現出相同的市場特征；且由于澳洲煤炭價格不受類似于我國宏觀政治因素的干擾，可將澳大利亞BJ動力煤現貨價格作為國內煤炭價格走勢的風向標[15]。本文通過處理與計算，得出2003年3月至2013年1月我國秦皇島大同優混煤月平均價格與澳大利亞BJ動力煤現貨月平均價格的相關系數高達0.907。從圖1也可以看出，我國大同優混煤價格與澳大利亞BJ動力煤現貨價格的波動趨勢基本一致。這是國際煤炭市場對我國煤炭市場不斷造成沖擊的必然結果，也是我國煤炭市場國際化程度正逐漸提高的價格表現。

與原油和成品油進口權壟斷且對成品油實行政府指導價不同，我國煤炭的進口權和進口數量完全放開。從2013年起我國也已完全放開電煤市場，電煤價格開始完全由市場決定，所以不會形成國內煤價與國際煤價波動趨勢背離的局面。隨著我國煤炭價格市場改革不斷深入推進，國外煤炭價格波動也將以更快速度、更大影響傳遞給國內煤炭市場，國內煤炭價格波動給予國外煤炭市場的反饋及反作用也將不斷增強，最終形成煤炭領域“國內市場國際化”與“國際市場國內化”并存的開放型格局。

目前，大量具有價格優勢的進口煤對我國煤炭市場形成巨大的沖擊，煤炭價格競爭越來越激烈。研究國際煤炭價格走勢、準確把握煤炭進口時機，對于我國煤電企業穩健可持續發展顯得尤為重要。2012年12月底，國務院發布了《關于深化電煤市場化改革的指導意見》，指出“電煤

是煤炭消費的主體，占消費總量的一半以上”，并決定自2013年起取消重點電煤合同，實施電煤價格并軌，充分發揮市場在資源配置中的基礎性作用，逐步形成合理的電煤運行和調節機制。

所以，在當前我國政府不斷推動深化煤炭價格市場化改革、國內煤炭價格開始完全由市場決定的情況下，準確預測國際煤價對于煤電企業規避價格風險和調整經營策略、政府推進煤炭價格市場化改革和完善煤電價格聯動機制具有重要的理論與實踐意義。

2基于EEMDSVM技術的國際煤炭價格走勢研究本文使用EEMDSVM技術對國際煤價走勢進行一年內短期預測的假定前提：一是相信歷史會重現，也就是相信煤價波動特征會再次規律性出現；二是在短期內無特殊政策和無突發事件影響，如全球性金融危機等。

2.1EMD及EEMD模型介紹

經驗模態分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）本質上是對非平穩信號進行平穩化處理，根據信號內在特性，將信號分解成一系列頻率從高到低的信號分量（Intrinsic Mode Function，IMF）和一個反應信號長期變化趨勢的殘余分量（RES），這種逐層分解過程稱為“篩分”過程。但IMF必須滿足兩個條件：①在整個數據序列中，局部極值點和過零點的數目必須相等（或最多相差1）；②在任一點，局部最大值的上包絡線和局部最小值的下包絡線均值必須為0[6-13]。

EMD分解步驟包括：

（1）對于輸入信號X（t），確X（t）所有極值點。用三次樣條函數對極大點和極小點分別進行擬合得到X（t）的上下包絡線，再用原始數據序列減去上下包絡線的均值m（t），得：

s1（t）=X（t）-m1（t）（1）

（2）檢查S1（t）是否滿足IMF 的條件。如果不滿足，則需重復進行以上步驟，進行迭代處理，得：

s11（t）=s1（t）-m11（t）（2）

s1k（t）=s1（k-1）（t）-m1k（t）（3）

其中，m11（t）是s1（t）的平均包絡線。直至s1k（t）滿足IMF條件后，得到第一個IMF分量c1，迭代停止。迭代停止條件為0.2≤SD≤0.3。其中，

SD=∑T5t=0|s1，k-1（t）-s1，k（t）|25∑T5t=0|s1，k-1（t）|2（4）

（3）使用原信號減去c1，得到第一階剩余信號r1（t）為：

r1（t）=s（t）-c1（5）

（4）將剩余信號r1（t）重復上述3步，直至rn（t）不能再進行篩分。則原信號可以表示為：

X（t）=∑n5i=1ci+rn（t）（6）

其中，n為IMF的個數，c1為IMF分rn（t）量為殘余分量。

整體經驗模態分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）是針對EMD不足進行改進的一種噪聲輔助數據分析方法，實際上是噪聲分析法和EMD的有效結合，能夠有效抑制模態混疊（同一個IMF包含不同頻率的多個信號）。

EEMD分解步驟包括：

（1）向原信號加入隨機正態分布白噪聲nm（t），得到信號xm（t）：

Xm（t）=X（t）+k×nm（t）（7）

其中，m表示EMD執行次數，k表示白噪聲幅值。

（2）使用EMD方法將信號Xm（t）分解成i個IMF 分量Cj，m（j=1，2，...，i）。其中，cj，m表示第m次EMD分解出的第j個IMF。

（3）如果m

（4）將每次得到的IMF 集成均值作為最終結果，得：

cj=∑M5m-1cj，m5M（j=1，2，...，i， m=1，2，...M）（8）

其中，cj為EEMD分解得第j個IMF（j=1，2，...i）。

2.2SVM模型介紹

支持向量機（Support Vector Machine，SVM）是一種建立在統計學習理論的VC 維理論和結構風險最小原理基礎上的可訓練的機器學習方法。使用SVM進行回歸分析實質上就是通過將信號非線性映射x到一個高維的特征空間，在這個特征空間中建立一個線性模型來訓練回歸函數y=f（x）[14]。公式如下：

f（x）=w·x+b（9）

其中，w為權向量，b為閾值。

對于給定的訓練數據序列，支持向量機通過對以下目標函數極小化確定回歸函數：

min（152‖w‖2+C∑n5i=1（ξ*i+ξi）（10）

yi-（w·xi+b）≥ε+ξ*i（11）

（w·xj+b）-yi≥ε+ξi（12）

ξi，ξ*i≥0（13）

其中：C 為用于平衡模型復雜項和訓練誤差項的權重參數，ξ為松弛因子，ε為不敏感損失函數。

經過調試，本文進行SVM建模時選用了徑向核函數（RBF），即K（x，y）=exp〔-λ‖x-xi‖2〕。其余參數（錯誤懲罰因子c等）均在調試后選用訓練精度最佳參數。

2.3樣本數據選取說明及其統計描述

綜合本文第一部分內容分析，鑒于我國煤炭主要從澳大利亞、印尼等國進口的現狀以及澳大利亞BJ動力煤現貨價格及其指數的權威性，本文僅選取1999年5月27日至2013年1月3日澳大利亞BJ動力煤現貨價格作為樣本數據（共計682個數據），即可通過對2013年國際煤炭價格走勢進行分析和預測，從而間接對2013年國內煤價趨勢進行預測。樣本數據統計描述如表1所示。