基于多元逐步回歸的煤炭價(jià)格預(yù)測(cè)研究

周紫祥 孫英楠

摘要：本文主要針對(duì)煤炭價(jià)格的主要因素綜合預(yù)測(cè)的研究，利用spss對(duì)煤炭價(jià)格相關(guān)數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性檢驗(yàn)等處理分析，建立了基于定性和定量相結(jié)合研究的多元線性逐步回歸模型、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤炭價(jià)格預(yù)測(cè)模型以及采用AMRA時(shí)間序列的干預(yù)分析綜合預(yù)測(cè)模型，從而為我國煤炭市場(chǎng)的平穩(wěn)發(fā)展提供了較為合理的指導(dǎo)建議。首先我們根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的查閱，通過定性與定量相結(jié)合的方式，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性分析以驗(yàn)證合理性，進(jìn)而建立初始回歸模型。其次查找候選變量的相關(guān)數(shù)據(jù)，為避免偽回歸，我們采用ADF檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)及差分處理。最后我們運(yùn)用spss進(jìn)行向后淘汰逐步回歸來篩選出主要因素，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)以驗(yàn)證模型的可行性，進(jìn)而我們確定了影響煤炭價(jià)格的5 個(gè)主要因素：煤炭生產(chǎn)量、下游行業(yè)的煤炭需求量、煤炭進(jìn)口量、煤炭出口量以及國際石油價(jià)格。

關(guān)鍵詞：多元逐步回歸;定性與定量;ADF

引言

隨著的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，煤炭價(jià)格是煤炭市場(chǎng)上的重要指標(biāo)，不僅可以直接反映煤炭市場(chǎng)的供需狀況，也間接作用著資源配置，影響著人們的生產(chǎn)和生活。所以，在我國的供給側(cè)改革和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的重要時(shí)期，研究煤炭價(jià)格的各個(gè)影響因素就顯得尤為重要。同時(shí)，煤炭價(jià)格受到產(chǎn)能問題，供需關(guān)系，能源的革命性政策，氣候變化、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)等多方面因素的影響，具有一定的波動(dòng)性。因此，在變幻莫測(cè)的環(huán)境中，分析中國煤炭價(jià)格的影響因素，把握煤炭行業(yè)的發(fā)展方向，預(yù)測(cè)未來煤炭的價(jià)格來調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)，明確我國煤炭行業(yè)優(yōu)勢(shì)及短處，對(duì)當(dāng)前中國的煤炭革命戰(zhàn)略順利實(shí)施和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行更為重要。

1、問題分析

收集國內(nèi)外煤炭產(chǎn)品以及秦皇島當(dāng)?shù)孛禾慨a(chǎn)業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型量化分析影響煤炭的價(jià)格的主要因素，并在此基礎(chǔ)上以秦皇島的動(dòng)力煤價(jià)格為例，比較各因素的影響大小。得到的各主要因素與煤炭價(jià)格的映射關(guān)系，并對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)帶入建立的煤炭價(jià)格預(yù)測(cè)模型，得到未來31日、35周以及36月的煤炭價(jià)格。綜合考慮未來的突發(fā)狀況對(duì)于煤炭價(jià)格的影響因素的作用，進(jìn)而作用于煤炭價(jià)格。這需要我們思考可以會(huì)產(chǎn)生哪些情況，對(duì)自變量如何影響，如何量化影響，從而建立煤炭價(jià)格的綜合預(yù)測(cè)模型，以實(shí)現(xiàn)更有效的預(yù)測(cè)。針對(duì)未來的突發(fā)狀況帶來的影響，提供有效的建議，以便政府部門進(jìn)行決策。

2、模型的建立

我們建立模型來量化分析影響煤炭價(jià)格的主要因素，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)實(shí)例比較因素的影響大小。中國煤炭價(jià)格是多種因素共同作用的結(jié)果，我們希望從中挑選出影響顯著的自變量，這就涉及到變量選擇的問題，于是我們想到利用多元逐步回歸分析法。查找候選變量的相關(guān)數(shù)據(jù)，為避免偽回歸，我們先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)和差分處理。然后，我們運(yùn)用spss進(jìn)行逐步回歸來篩選出顯著因素，通過對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)與分析比較，我們發(fā)現(xiàn)向后淘汰回歸分析法結(jié)果更合理，煤炭價(jià)格主要受市場(chǎng)條件下供求關(guān)系的影響，此處，我們不考慮特異性沖擊如國家政策的強(qiáng)制干預(yù)等因素的影響。根據(jù)題目提示及有關(guān)文獻(xiàn)[6]的綜合分析，結(jié)合經(jīng)濟(jì)理論，我們初步確定的煤炭價(jià)格影響因素及其可視化替代變量如圖。我們通過中國煤炭市場(chǎng)網(wǎng)和國家統(tǒng)計(jì)局等相關(guān)網(wǎng)站，查找有關(guān)定性分析出的影響因素的數(shù)據(jù)，考慮到煤炭價(jià)格的眾多影響因素之間關(guān)系復(fù)雜，單一的時(shí)間序列分析法難以更好地處理各個(gè)變量之間的非線性特征[11]，所以我們建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來對(duì)煤炭價(jià)格進(jìn)行非線性研究，從而提高所建立的模型的預(yù)測(cè)精度，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供科學(xué)有效的參考依據(jù)。

3、模型的求解

在利用已知的煤炭價(jià)格數(shù)據(jù)構(gòu)建模型之前，我們需要對(duì)煤炭價(jià)格及其重要影響因素的數(shù)據(jù)用MATLAB進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以降低數(shù)據(jù)不同量綱之間影響。然后進(jìn)行模型的建立。根據(jù)煤炭價(jià)格的影響因素，我們將問題一得到五個(gè)重要影響因素作為輸入向量，以煤炭預(yù)測(cè)價(jià)格作為輸出向量，得到輸入層單元數(shù)為5，輸出層單元數(shù)為1.相關(guān)研究表明，在隱節(jié)點(diǎn)足夠多的條件下，一個(gè)隱層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)足以以任意精度逼近一個(gè)非線性函數(shù)。所以我們采用的是含有一個(gè)隱層的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，隱層神經(jīng)元的數(shù)目也同為重要。隱層神經(jīng)元數(shù)目過多會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)時(shí)間過長，且易形成過度擬合;隱層神經(jīng)元數(shù)目過少會(huì)降低學(xué)習(xí)能力，達(dá)不到預(yù)期的效果。所以參照經(jīng)驗(yàn)公式[12]估計(jì)隱層神經(jīng)元數(shù)目。

其中m為輸入層單元數(shù)，n為輸出層單元數(shù)，l為隱層神經(jīng)元數(shù)目。我們選取了雙曲型函數(shù)和對(duì)數(shù)S型函數(shù)分別作為隱含層和輸出層的傳遞函數(shù)，以便更好地為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)定義一個(gè)倍數(shù)放大的線性結(jié)構(gòu)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練函數(shù)為trainscg函數(shù)，具有時(shí)間較短、學(xué)習(xí)速度較快，適合大型學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。我們建立的BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為：輸入層單元數(shù)為5;隱含層單元數(shù)為10;輸出層單元數(shù)為1;隱含層傳遞函數(shù)為雙曲型函數(shù);輸出層的傳遞函數(shù)為對(duì)數(shù)S型函數(shù);網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)為trainscg函數(shù);訓(xùn)練的最大迭代次數(shù)為2600;設(shè)置的學(xué)習(xí)率為0.25;目標(biāo)誤差為e-4。我們對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行預(yù)測(cè)，考慮到各影響因素的時(shí)序性，我們建立了ARMA時(shí)間序列模型，來探究各個(gè)影響因素與時(shí)間的關(guān)系，從而達(dá)到預(yù)測(cè)效果。

結(jié)論

面對(duì)今年疫情所導(dǎo)致的煤炭企業(yè)的不平衡發(fā)展和共需關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)的局勢(shì)。政府應(yīng)該調(diào)整供給方的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對(duì)產(chǎn)能過剩的問題，有效得抑制煤價(jià)上漲。一方面，疫情導(dǎo)致的國民對(duì)煤炭的需求不足;另一方面，供給方的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革使得共需矛盾突出。就目前的形勢(shì)，五月煤炭供應(yīng)十分充足，庫存過剩，經(jīng)濟(jì)受疫情影響未恢復(fù)正常。國家管控實(shí)行“三去一降一補(bǔ)”的政策，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤炭產(chǎn)量的的有效調(diào)控，注重煤炭開采的質(zhì)量而非數(shù)量，合理得淘汰清退落后產(chǎn)能，從而控制價(jià)格的波動(dòng)，保證煤炭產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。到目前為止，煤炭貿(mào)易正在逐漸有效的恢復(fù)中，我國國內(nèi)疫情穩(wěn)定后，煤炭的出口量明顯增加，雖然沒有能回到正常水平。

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