基于R語言的中國煤炭產量ARIMA預測分析

【摘 要】 煤炭在中國一次性能源生產和消費中均占主導位置，同時，我國煤炭生產和消費量均居世界第一位。隨著中國經濟發展進入新常態，煤炭行業發展趨勢及其周期性波動特征成為關注的熱點。本文基于R語言以國家統計局1980-2017年的煤炭產量數據為基礎，對我國煤炭產業進行高度擬合，并通過回歸方式對未來6年，即，2019-2024年的煤炭產業進行精準預測。從煤炭行業周期波動特征的研究來看，全面深化改革，加快結構調整，把握發展機遇，拓展對外合作，運用好金融因素，防范過渡金融化風險，主動適應經濟發展新常態成為我國煤炭行業健康有序發展的重要任務。

【關鍵詞】 R語言軟件 煤炭產量 ARIMA模型 預測

一、引言

（一）研究背景

煤炭在中國一次性能源生產和消費中占主導位置，2013年煤炭在能源生產總量中的比重為75.6%，在能源消費總量中的比重為66%。多年來，我國煤炭消費量占全球煤炭消費總量的一半，與世界其他國家煤炭消費總和持平。自1978年改革開放以來，我國大力發展經濟，將經濟重心放至重工業，為此，我國的煤炭產量與消費在中國占主導地位，且居世界第一位。眾所周知，2002-2012年是煤炭行業的黃金時期，然而，從2014年至今，我國經濟重心由第二產業成功轉型至第三產業的服務業，且為大力改善環境，我國開始降低煤炭產量與消費。本文對煤炭產量進行精準擬合，通過線性回歸方法對未來煤炭產量進行精準預測。對煤炭生產趨勢進行預測，把握市場供求關系，為煤炭上下游企業生產提供借鑒和指導，有利于的市場經濟良好的運營和宏觀經濟的穩定。本文通過監測煤炭行業發展趨勢，進一步對煤炭產量進行預測，為提前防范和應對產業風險及產能過剩提供更有針對性的依據，推動我國煤炭產業的健康發展。

（二）我國煤炭行業的發展現狀

我國煤炭資源豐富，品種齊全，分布廣泛，除上海外，我國其他省份均有煤炭分布，且其分布呈現出西多東少，北富南貧，煤炭資源分布不均。自1978年改革開放以來，為加快我國四個現代化建設，我國制定了多個優惠政策，各個行業開始迅速發展，對于煤炭的需求量也大大增加，這使得我國煤炭產量與消費飛速增長，成為世界煤炭生產與消費大國之一。 此時，我國煤炭出現了供不應求的狀態，影響到了我國經濟的發展。為此，國家放寬了對煤炭行業的管理制度。直至1997年，由于大力開采煤炭，放寬制度導致煤炭行業出現供過于求。2001年開始煤炭行業又有所好轉，煤炭產量逐步上漲。自1978年至20世紀初期，我國大力發展重工業，對煤炭的需求總體呈逐步上升趨勢，這是經濟發展的必然結果。然而，如今的中國已成功的轉型，第二產業的比重逐步下降，現已以第三產業-服務業以及高新產業為主導，再者，煤炭的大量使用將導致環境污染嚴重，為此，煤炭產量與消費在2014年至2016年有所下降，2017年開始回升。在未來6年內，我堅信煤炭產量持續上漲。

二、研究的理論基礎

（一）模型預測理論及實現

在我國學者對所有能源進行研究的文獻中，有關煤炭供給量需求量的預測占了絕大多數。許多學者運用不同的研究方法—時間序列預測法、人工神經網絡預測法、灰色預測法、部分析法、消費彈性系數法和回歸分析法等，對我國不同地區的煤炭在未來不同時期 內的供給 量與需求量進 行了分析與預測。其中，灰色系統法和神經網絡法在中長期趨勢預測上較為準確，對短期波動的預測概率不高。多元回歸模型主要用來分析多個因素對研究對象綜合影響程度。時間序列模型既考慮了時間序列數據之間的依存性，又考慮到了隨機波動的干擾性影響，預測的準確度比較高，是近年應用比較廣泛的方法之一[2]。由于各種因素的相對穩定性，采用時間序列預測方法在較短時期內，大致可認為相關因素對預測對象的影響及其自身的變化趨勢是規律性的，利用歷史數據進行預測就可以保證預測的精度。

三、模型建立

本文根據國家統計局1980—2017年間我國歷年煤炭產量統計數據建立模型。

（一）模型的確定過程

通過給定1980-2017年煤炭產量數據，繪出其時間序列圖1：

通過對圖1的觀察可發現從1980年至1997年煤炭產量大致成線性增長，且增長速率較低;自1998年至2001年，煤炭產量逐步下降;2002年開始到2013年，煤炭產量仍成線性增長，且增長速率較大;2014年又開始下降。將煤炭產量數據進行一階差分，但一階差分序列非平穩。

由于原時序圖與一階差分序列圖均非平穩，為此，本文對數據進行二階差分，通過對二階差分后的序列進行單位根檢驗，結果顯示該序列平穩。如上述圖2：

結果顯示：煤炭產量二階差分后序列平穩，其滯后階數為3階，且其p值為0.04815。

進一步需要尋找合適的ARIMA模型，即估計ARIMA（p，d，q）中的p和q值。為了得到精確的數值，需要做該序列的自相關圖和偏自相關圖。結果如下：

自相關圖顯示滯后11階自相關值基本沒有超過邊界值，而且我們可以期望 1 到 20 之間的會偶爾超出95%的置信邊界。偏自相關圖在11階后拖尾，因此基本確定ARIMA模型為（11，2，11）。

（二）預測未來趨勢

預測后6年鋼鐵的產量，取置信水平為80%，預測結果如下：

四、結束語

在我國所有的能源中，煤炭在我國能源生產總量和消費總量中所占的比例均在以上，因此煤炭在我國能源中占有非常重要的地位。同時，煤炭作為經濟發展和社會進步的重要物質基礎，影響著我們的生存環境，也直接影響著我國國民經濟的的健康發展。從煤炭產量的預測結果來看，未來6年，煤炭產量仍將持續增長，這將進入煤炭產量的新一輪增長，增長速率將不低于1998年到2013年的增長速率。這說明煤炭產量的發展具有十幾年一次循環增長的趨勢。雖我國煤炭產量在未來幾年仍將增長，但其發展與生產能力建設面臨諸多問題：一、我國煤炭資源總量豐富，但人均占有量遠低于世界水平;二是煤炭資源主要分布在水資源，生態環境脆弱的中西部地區，不利于開采;三、煤炭產能受行業投資的影響而迅速增長，未來產能過剩的趨勢尤為突出。為此，我們要合理開采煤炭，將其利用最大化。

【參考文獻】

[1] 馮梅，陳鵬.中國鋼鐵產業產能過剩程度的量化分析與預警[J]中國軟科學2013.5

[2] 郝小玲等.基于R語言的我國甘蔗產量ARIMA模型建立與預測分析[J]2015.2

[3] 吳喜之，劉苗.應用實踐序列分析R軟件陪同[M]機械工業出版社50頁.

[4] Jonathan D.Cryer，Kung-Sik Chan.Time Series Analysis with Applications in R.[M]潘紅宇譯.機械工業出版社63-66頁.

作者簡介：常玲芳? ，出生年份：1994-08-12，性別：女，學歷：碩士研究生，單位：西北師范大學，研究方向：統計與管理研究