【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）日本地震對世界原油價格影響的干預(yù)分析-統(tǒng)計教育學(xué)

日本地震對世界原油價格影響的干預(yù)分析 重慶工商大學(xué) 摘要 :近年來世界經(jīng)濟形勢不穩(wěn)定 ,原油價格的變動很大程度上影響著各國經(jīng)濟 制定宏觀政策有極大的作用 型中利用時間序列的過去值預(yù)測未來值在統(tǒng)計預(yù)測分析中被廣泛運用 紐約商品交易所交易的低硫輕質(zhì)原油的一種 ,是美國石油工業(yè)的基準原油 日本發(fā)生 地震 ,在此期間 ,布倫特價格起伏 ,本文就是利用 型 就 日本地震對世界原油價格的影響進行干預(yù)分析 震日（ 2011 年 3 月 11 日）前 60 日的 格和布倫特價格賦權(quán)平均后作為 世界原油價格 建立 型 ,預(yù)測出地震后 60 日的 世界原油價格 ,再與實際后 60 日的 格和布倫特價格賦權(quán)平均后的價格進行比較 ,得出數(shù)據(jù) ,再進行深入分析日本地震對原油價格的干預(yù) . 關(guān)鍵詞： 型 干預(yù)分析 模型 日本地震 世界原油價格 一、問題的提出 2011 年 3 月 11 日日本發(fā)生 地震 ,這場地震引起全世界的關(guān)注 ,各國也針對日本地震對經(jīng)濟形勢的影響作出相應(yīng)的預(yù)測分析 世界原油價格作為現(xiàn)今測量經(jīng)濟形勢一大重要指標并且與日本地震的關(guān)聯(lián)度最強 ,被經(jīng)濟學(xué)家和普通百姓爭相關(guān)注 中國石化協(xié)會專門召開了一次針對日本地震可能給石化行業(yè)造成何種影響的評估會 ,并邀請了一些日本石化企業(yè)參加 ,給各方關(guān)注者解決了許多疑問 大原油進口國 ,此次約有三分之一的產(chǎn)能受到影響 ,短期的需求銳減將打壓國際油價 ,而地震導(dǎo)致的 核電站關(guān)閉估計會推高其他能源在震后重建中的需求 ,國際油價可能先降后升 日本地震的消息會成為國際油價最有力的主導(dǎo)因素：很多投資者 擔(dān)心嚴重的地震災(zāi)害令日本經(jīng) 濟的活力顯著喪失 ,對原油的需求也相應(yīng)下降 ,其造成的需求縮水幅度 ,足以對沖地緣政治局勢動蕩造成的供應(yīng)短缺風(fēng)險 界原油價格 帶來何種影響 ,以及其帶來的影響程度 ,我們從統(tǒng)計學(xué)的角度 就日本地震對原油價格的干預(yù)進行深 1 層次研究 ,依靠準確的數(shù)據(jù) ,進行干預(yù)分析 ,得到更科學(xué)的分析結(jié)果 . 二、研究現(xiàn)狀及存在的問題 近段時間以來 ,國內(nèi)外學(xué)者和相關(guān)部門采用了多種方法對日本地震帶來的經(jīng)濟影響進行了大量的探索 ,其中也不乏對 世界原油價格 影響的研究 于選取的指標、研究的時點以及采取的方法不同 ,得出的結(jié)論也不 盡相同 . 從國內(nèi)學(xué)者的研究內(nèi)容可以看出 ,對日本地震給石油價格帶來的影響的探索集中在對某幾個因素的研究上、缺乏綜合考慮 ,或以定性分析為主、缺少統(tǒng)計模型的有力支撐 ,或僅對影響的成因進行分析、沒有對這種影響的未來走向進行定量判斷 .（ 馬登科 , 張昕 , 世界原油價格決定的四個新特點 ） 三、日本地震對國際油價的影響 日本地震引發(fā)海嘯 ,造成巨大損失 ,對石油需求的長期和短期影響有不同的表現(xiàn) . 短期內(nèi) ,由于日本部分煉油廠和其他石油行業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施被地震和海嘯破壞 ,許多工廠停產(chǎn) ,短期經(jīng)濟的暫時停滯可能將使日本石油需求放緩 ,對于日本石油需求增長的預(yù)期下降 ,往往會有 “應(yīng)聲而降 ”的作用 ,使得國際原油價格快速下挫 地震災(zāi)害對石油的需求也不一定減少 東京電力公司位于福島縣的核電在受到重創(chuàng) ,同時日本境內(nèi)所有核電站全部關(guān)閉 ,日本將失去近 1/3 的電力供應(yīng) ,火力發(fā)電和水力發(fā)電的功能也部分受損 電力供應(yīng)難以滿足需求 日本可能會增加火力發(fā)電 ,而柴油發(fā)電機由于其靈活簡便 ,往往在自然災(zāi)害中起重要作用 日本對柴油的需求可能增加 ,對煤炭和油氣發(fā)電的需求也將增 加 . 中長期 ,日本災(zāi)后重建過程需要增加 ,則可能對國際油價產(chǎn)生上升壓力 導(dǎo)致能源需求增加 核事故引發(fā)的核安全問題再次引起國際社會對核電站安全的擔(dān)憂 ,這將可能影響全球核能的應(yīng)用 ,至少減緩核電發(fā)展進程 ,一些核項目可能被推遲或取消 ,各國對核電項目將更加審慎 中長期各國對非核能源 ,特別是對油氣的依賴可能會加強 ,從而也或?qū)е聡H油氣價格的上浮 .（短期和長期表現(xiàn)不同 日本地震影響油價）（鐘晶晶 ,日本強震致全球石油價格下挫） 四、模型建立前得準備 （一）數(shù)據(jù)來源的說明 2 布 倫特即 出產(chǎn)于北大西洋北海布倫特地區(qū)的輕質(zhì)低硫原油 ,是基準品質(zhì) ,而且被廣泛交易 敦 洲際交易所和 美國 商品交易所均有他的期貨交易 ,是市場油價的標桿 . 美國 西德 克 薩斯 輕質(zhì)原油 ,是北美地區(qū)較為通用的一類原油 目前 油已經(jīng)成為全球 原油定價的基準 就短期來看 ,美元一樣 ,支配地位不可撼動 . 油多數(shù)時間內(nèi)跟隨 油走勢 ,少數(shù)時間出現(xiàn)背離或影響 價 還有 油 ,亞洲 非洲 油 ,都是地區(qū)性基準原油 ,但因影響力較小 ,且多數(shù)時間跟隨 油走勢 ,故而較少作為參考 . 2011年 3月 11 日日本大地震對世界經(jīng)濟的沖擊 ,大宗商品 價格出現(xiàn)調(diào)整 ,國際原油受影響強勁反彈 以 2011 年 3 月 11 日為分界線 ,前后分別選取庫倫特和 60 個數(shù)據(jù)（國際石油網(wǎng)） ,然而 ,世界原油三分之二以上的交易量 ,是以同樣輕質(zhì)低硫的北海布倫特原油為基準油作價 行賦權(quán)以求得的平均值作為 世界原油價格 ,即 = 3 + 4 T 原 油 價 格 布 倫 特 期 貨 價 格 期 貨 價 格（二）模型的介紹 1、 型 型全稱為自回歸移動平均模型 (記 是由 博克思 ( 詹金斯 ( 70 年代初提出的一著名 時間序列預(yù)測方法 ,所以又稱為 型、博克思 其中 p,d,q）稱為差分自回歸移動平均模型 ,自回歸 , p 為自回歸項 ; 移動平均 ,q 為移動平均項數(shù) ,d 為時間序列成為平穩(wěn)時所做的差分次數(shù) . 型的基本思想是：將預(yù)測對象隨時間推移而形成的數(shù)據(jù)序列視為一個隨機序列 ,用一定的 數(shù)學(xué)模型 來近似描述這個序列 現(xiàn)代統(tǒng)計方法、 計量經(jīng)濟模型 在某種程度上已經(jīng)能夠幫助企業(yè)對未來進行預(yù)測 . 型預(yù)測的基本程序是： 1、根據(jù)時間序列 圖 、自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)圖以位根檢驗其 方差 、趨勢及其季節(jié)性變化規(guī)律 ,對序列的平穩(wěn)性進行識別 經(jīng)濟運行的時間序列都不是平穩(wěn)序列 . 2、對非平穩(wěn)序列進行平穩(wěn)化處理 并存在一定的增長或下降趨勢 ,則需要對數(shù)據(jù)進行差分處理 ,如果數(shù)據(jù)存在異方差 ,則需對數(shù)據(jù) 3 進行技術(shù)處理 ,直到處理后的數(shù)據(jù)的自 相關(guān)函數(shù)值和偏相關(guān)函數(shù)值無顯著地異于零 . 3、根據(jù)時間序列模型的識別規(guī)則 ,建立相應(yīng)的模型 而自相關(guān)函數(shù)是拖尾的 ,可斷定序列適合 型；若平穩(wěn)序列的偏相關(guān)函數(shù)是拖尾的 ,而自相關(guān)函數(shù)是截尾的 ,則可斷定序列適合 型；若平穩(wěn)序列的偏相關(guān)函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)均是拖尾的 ,則序列適合 型 . 4、進行 參數(shù)估計 ,檢驗是否具有統(tǒng)計意義 . 5、進行 假設(shè)檢驗 ,診斷殘差序列是否為白噪聲 . 6、利用已通過檢驗的模型進行 預(yù)測分析 . 圖 1 2、干預(yù)分析模型 時間序列經(jīng)常會受到特殊事件及態(tài)勢的影響 ,諸如國內(nèi) ,國際經(jīng)濟政策或經(jīng)濟規(guī)則的變更 ,以及罷工、促銷之類事件的影響等等 ,學(xué)者們稱這類外部事件為干預(yù) 當不存在影響時 ,這兩種模型沒有本質(zhì)上的區(qū)別 . 研究干預(yù)分析模型的目的：從定量分析的角度來評估政策干預(yù)或突發(fā)事件對經(jīng)濟環(huán)境和經(jīng)濟過程的具體影響 干預(yù)分析模型是與時間序列模型結(jié)合起來進行研究的 在干預(yù)事件發(fā)生后序列是否存在任 何事實上的變化？若有影響 ,其影響程度又如何？這就是干預(yù)分析模型所要解決的問題 . 干預(yù)變量的形式 ：干預(yù)分析模型的基本變量是干預(yù)變量 ,有兩種常見的干預(yù)變量 . 一種是持續(xù)性的干預(yù)變量 ,表示 T 時刻發(fā)生以后 , 一直有影響 ,這時可以用階躍函數(shù)表示 , 4 形式是： 0,1, 干 預(yù) 事 件 發(fā) 生 之 前 （ ）干 預(yù) 事 件 發(fā) 生 之 后 （ ）第二種是短暫性的干預(yù)變量 ,表示在某時刻發(fā)生 , 僅對該時刻有影響 , 用單位脈沖函數(shù)表示 ,形式是： 1,0, 干 預(yù) 事 件 發(fā) 生 時 （ ）其 它 時 間 （ ）干預(yù)事件的形式 ：干預(yù)事件雖然多種多樣 ,但按其影響的形式 ,歸納起來基本上有四種類型： a. 干預(yù)事件的影響突然開始 ,長期持續(xù)下去 從某一時刻 T 開始 ,但影響的程度是未知的 ,即因變量的大小是未知的 表示干預(yù)影響強度的未知參數(shù) 平穩(wěn)時可以通過差分化為平穩(wěn)序列 ,則干預(yù)模型可調(diào)整為： (1 ) S,其中 B 為后移算子 如 b 個時期 ,那么干預(yù)模型可進一步調(diào)整為 ： S b. 干預(yù)事件的影響逐漸開始 ,長期持續(xù)下去 并不能立刻產(chǎn)生完全的影響 ,而是隨著時間的推移 ,逐漸地感到這種影響的存在 , 0 11 更一般的模型是 ： 1 , 0 11 . . tt c. 干預(yù)事件突然開始 ,產(chǎn)生暫時的影響 0 11 b 時 ,干預(yù)的影響只存在一個時期 ,當 1 時 ,干預(yù)的影響將長期存在 . d. 干預(yù)事件逐漸開始 ,產(chǎn)生暫時的影響 在某個時刻到達高峰 ,然后又逐漸減弱以至消失 011 . . . 綜合上述 ,不管經(jīng)濟系統(tǒng)受到的干預(yù)影響多么復(fù)雜 ,都可以用上述四種形式或者是它們的某種組合來表達 也可以用這種組合去擬合多個干預(yù)事件所產(chǎn)生的影響 . 干預(yù)分析模型建模的思路和具體建 模步驟包括以下幾點： 1、利用干預(yù)影響產(chǎn)生前 的 數(shù) 5 據(jù)建立一個單變量的時間序列模型 ,然后利用此模型進行外推 ,得到的預(yù)測值作為不受干預(yù)影響的數(shù)值 實際值減去預(yù)測值 ,得到受干預(yù)影響的具體結(jié)果 ,利用這些結(jié)果求估干預(yù)影響的參數(shù) 用排除干預(yù)影響后的全部數(shù)據(jù) ,識別與估計出一個單變量的時間序列模型 出總的干預(yù)分析模型 .（徐國祥 ,統(tǒng)計預(yù)測與決策 干預(yù)分析模型預(yù)測法） 五、 世界原油價格 型的構(gòu)建、檢驗及預(yù)測 （一）序列的檢驗及處理 對于建立 型要求時間序列數(shù)據(jù) 是 平穩(wěn)的（所謂平穩(wěn)時間序列是 指隨機時間序列 的統(tǒng)計特征不隨時間的 推移而變化） 觀察其走勢和 然該時間序列不是平穩(wěn)序列 ,而是隨著時間的增加而不斷增大的 ,而且波動幅度較大的序列 . 世界石油價格時間序列圖8590951001051101151 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58世界石油價格圖 2 原始序列相關(guān)圖 圖 3 為了得到平穩(wěn) 時間序列 ,對該時間序列通過做差分進行平穩(wěn)化處理 ,經(jīng)平穩(wěn)化處理后的二階差分的時間序列相關(guān)圖 ,可以看出新的 時間 序列已經(jīng)平穩(wěn)化了 ,為了保險還需要對二階差分序列進行 位根檢驗 變量二階差分序列的 位根檢驗對應(yīng)的統(tǒng)計量 的 P 值均小于 5%,表示在 5%的顯著水平下 ,二階差分序列存在單位根的原 假設(shè)被拒絕 ,即二階差分序列是平穩(wěn)的 ,可以對其建立 型 . 6 圖 4 二階差分序列相關(guān)圖 圖 5 % % 0% 位根檢驗 表 1 世界原油價格二階差分后的序列圖 4 2 4 6 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 二階差分序列 7 （二）模型的識別與定階 根據(jù)圖 5,我們可以看到其自相關(guān)系數(shù)拖尾 ,偏自相關(guān)系數(shù) 2 階截尾 ,由此可以初步判斷p,d,q）模型中的 2p , 2d , 0q ,即使用 2,2,0） 通過直接觀察來確定模型的階數(shù)顯然是不夠準確的 我們可以利用階數(shù)外擴法及最小則來識別模型的類型和階數(shù) 件的反復(fù)計算比較 ,獲得 最后 的模型形式為 4,2,0） . 模型比較 表 2 （三）模型的參數(shù)估計和假設(shè)檢驗 從表 3 可以看出 3）是不顯著的 ,因此將其從模型中剔除 ,根據(jù) 出數(shù)據(jù)建立 4,2,0）模型 ,即： 2 4 21 0 . 6 6 3 0 1 1 0 . 4 5 4 1 7 6 0 . 2 3 1 9 6 5 ( 1 ) B B x 從中可以看出參數(shù)的估計值都是符合統(tǒng)計意義的 從殘差序列相關(guān)圖可以看出自相關(guān)系數(shù)趨于 0,落入一個隨機區(qū)間 ,與 0 無顯著性差異 ,而起 P 值多大于 差為白噪聲序列 ,因此診斷該模型是可靠的 ,可預(yù)測的 . C R(1) ) R(3) R(4) 數(shù)估計 表 3 P 2 3 4 Q 0 0 0 8 殘差序列相關(guān)圖 圖 6 （四）模型的預(yù)測 根據(jù)式 2 4 21 0 . 6 6 3 0 1 1 0 . 4 5 4 1 7 6 0 . 2 3 1 9 6 5 ( 1 ) B B x 得到日本地震后 的 60 個世界原油價格 的預(yù)測值 ,世界原油價格 擬合及預(yù)測效果圖見圖 7 世界原油價格 擬合及預(yù)測效果圖 圖 7 9 六、日本地 震干預(yù)分析模型的建立和預(yù)測 （一）分離出干預(yù)影響的具體數(shù)據(jù) ,求估干預(yù)模型的參數(shù) . 運用模型估計出來的數(shù)據(jù)得到日本地震的效益值 t t tZ x x 由于日本地震的發(fā)生并不是立刻產(chǎn)生完全的影響 ,而是隨著時間的推移 ,逐漸的感到這種影響的存在 ,因此干預(yù)模型選取以下形式： 1 ,其中 , 0 , 2 0 1 1 3 1 11 , 2 0 1 1 3 1 1 年 月 日 以 前年 月 日 及 以 后對模型進行參數(shù)估計 ,得到的結(jié)果如下： t t - 1 = 0 . 7 7 6 0 8 9 , = 0 . 8 7 6 8 9 20 . 8 7 6 8 9 2 0 . 7 7 6 0 8 9其中 2 0 . 7 8 9 4 9 5 , F = 2 1 3 . 7 7 6 8 ( 0 . 0 0 0 0 0 0 顯 著 ）,模型系數(shù)的 t 檢驗也是顯著的 ,說明模型的擬合效果好 . （二）計算凈化序列 ,建立相應(yīng)的時間序列模型 凈化序列是指消除了日本地震影響的時間序列 ,是由原始序列 去干預(yù)影響值 到 ,即： 0 . 7 7 6 0 8 9y , 6 1 , 1 , 2 ? 1201 0 . 8 7 6 8 9 2 Tt t T ， ， 利用凈化序列 ,再次建立 型進行擬合 ,經(jīng)過二階差 分后 ,凈化序列可以建立2,2,1） 通過檢驗得到殘差序列為白噪聲序列 ,得到的模型如下： 221 0 . 3 7 0 7 1 9 B 0 . 3 6 9 8 6 2 ( 1 ) ( 1 0 . 9 8 8 2 7 6 B ) y 其中 2 0 . 6 8 0 2 3 9 , F = 7 9 . 4 2 0 7 0 ( 0 . 0 0 0 0 0 0 顯 著 ）,模型系數(shù)的 t 檢驗也是顯著的 ,說明模型的擬合效果好 . （三）組建干預(yù)分析模型并進行預(yù)測 結(jié)合 擬合模型與干預(yù)參數(shù) ,的估計值 ,得到所求的干預(yù)分析預(yù)測模型：1 2 3 4 1 0 . 7 7 6 0 8 91 . 6 2 9 2 8 1 0 . 6 2 8 4 2 4 0 . 3 6 9 0 0 5 0 . 3 6 9 8 6 2 0 . 9 8 8 2 7 61 0 . 8 7 6 8 9 2 Tt t t t t t t tx y y y y 其中0 , 2 0 1 1 3 1 11 , 2 0 1 1 3 1 1年 月 日 以 前 (t 石油天然氣 綜合 分析綜述 附錄 附錄 1： 布倫特和 賦權(quán)平均后的 數(shù)據(jù) 序列號 日期 布倫特 界原油價 格 序列號 日期 布倫特 界原油價格 1 20101213 1 20110311 20101214 2 20110314 20101215 3 20110315 20101216 4 20110316 20101217 5 20110317 20101220 6 20110318 20101221 7 20110321 12 8 20101222 8 20110322 04 20101223 9 20110323 0 20101227 1 0 20110324 1 20101228 1 20110325 2 20101229 2 20110328 3 20101230 3 20110329 4 20101231 4 20110330 5 20110103 5 20110331 6 20110104 6 20110401 7 20110105 7 20110404 8 20110106 8 20110405 9 20110107 9 20110406 0 20110110 0 20110407 1 20110111 1 20110408 2 20110112 2 20110411 3 20110113 3 20110412 4 20110114 4 20110413 5 20110118 5 20110414 6 20110119 6 20110415 7 20110120 7 20110418 8 20110121 8 20110419 9 20110124 9 20110420 0 20110125 0 20110421 1 20110126 1 20110422 2 20110127 2 20110425 3 20110128 3 20110426 4 20110131 4 20110427 5 20110201 5 20110428 6 20110202 6 20110429 7 20110203 7 20110502 8 20110204 8 20110503 9 20110207 9 20110504 0 20110208 00 20110505 1 20110209 01 20110506 2 20110210 02 20110509 3 20110211 03 20110510 4 20110214 04 20110511 5 20110215 05 20110513 6 20110216 06 20110513 7 20110218 07 20110516 8 20110222 08 20110517 9 20110223 09 20110518 13 50 20110224 10 20110519 1 20110225 11 20110520 2 20110228 12 20110523 07 53 20110301 13 20110524 4 20110302 14 20110525 5 20110303 15 20110526 6 20110304 16 20110527 7 20110307 17