【毕业学位论文】（Word原稿）日本地震对世界原油价格影响的干预分析-统计教育学

日本地震对世界原油价格影响的干预分析 重庆工商大学 摘要 :近年来世界经济形势不稳定 ,原油价格的变动很大程度上影响着各国经济 制定宏观政策有极大的作用 型中利用时间序列的过去值预测未来值在统计预测分析中被广泛运用 纽约商品交易所交易的低硫轻质原油的一种 ,是美国石油工业的基准原油 日本发生 地震 ,在此期间 ,布伦特价格起伏 ,本文就是利用 型 就 日本地震对世界原油价格的影响进行干预分析 震日（ 2011 年 3 月 11 日）前 60 日的 格和布伦特价格赋权平均后作为 世界原油价格 建立 型 ,预测出地震后 60 日的 世界原油价格 ,再与实际后 60 日的 格和布伦特价格赋权平均后的价格进行比较 ,得出数据 ,再进行深入分析日本地震对原油价格的干预 . 关键词： 型 干预分析 模型 日本地震 世界原油价格 一、问题的提出 2011 年 3 月 11 日日本发生 地震 ,这场地震引起全世界的关注 ,各国也针对日本地震对经济形势的影响作出相应的预测分析 世界原油价格作为现今测量经济形势一大重要指标并且与日本地震的关联度最强 ,被经济学家和普通百姓争相关注 中国石化协会专门召开了一次针对日本地震可能给石化行业造成何种影响的评估会 ,并邀请了一些日本石化企业参加 ,给各方关注者解决了许多疑问 大原油进口国 ,此次约有三分之一的产能受到影响 ,短期的需求锐减将打压国际油价 ,而地震导致的 核电站关闭估计会推高其他能源在震后重建中的需求 ,国际油价可能先降后升 日本地震的消息会成为国际油价最有力的主导因素：很多投资者 担心严重的地震灾害令日本经 济的活力显著丧失 ,对原油的需求也相应下降 ,其造成的需求缩水幅度 ,足以对冲地缘政治局势动荡造成的供应短缺风险 界原油价格 带来何种影响 ,以及其带来的影响程度 ,我们从统计学的角度 就日本地震对原油价格的干预进行深 1 层次研究 ,依靠准确的数据 ,进行干预分析 ,得到更科学的分析结果 . 二、研究现状及存在的问题 近段时间以来 ,国内外学者和相关部门采用了多种方法对日本地震带来的经济影响进行了大量的探索 ,其中也不乏对 世界原油价格 影响的研究 于选取的指标、研究的时点以及采取的方法不同 ,得出的结论也不 尽相同 . 从国内学者的研究内容可以看出 ,对日本地震给石油价格带来的影响的探索集中在对某几个因素的研究上、缺乏综合考虑 ,或以定性分析为主、缺少统计模型的有力支撑 ,或仅对影响的成因进行分析、没有对这种影响的未来走向进行定量判断 .（ 马登科 , 张昕 , 世界原油价格决定的四个新特点 ） 三、日本地震对国际油价的影响 日本地震引发海啸 ,造成巨大损失 ,对石油需求的长期和短期影响有不同的表现 . 短期内 ,由于日本部分炼油厂和其他石油行业相关的基础设施被地震和海啸破坏 ,许多工厂停产 ,短期经济的暂时停滞可能将使日本石油需求放缓 ,对于日本石油需求增长的预期下降 ,往往会有 “应声而降 ”的作用 ,使得国际原油价格快速下挫 地震灾害对石油的需求也不一定减少 东京电力公司位于福岛县的核电在受到重创 ,同时日本境内所有核电站全部关闭 ,日本将失去近 1/3 的电力供应 ,火力发电和水力发电的功能也部分受损 电力供应难以满足需求 日本可能会增加火力发电 ,而柴油发电机由于其灵活简便 ,往往在自然灾害中起重要作用 日本对柴油的需求可能增加 ,对煤炭和油气发电的需求也将增 加 . 中长期 ,日本灾后重建过程需要增加 ,则可能对国际油价产生上升压力 导致能源需求增加 核事故引发的核安全问题再次引起国际社会对核电站安全的担忧 ,这将可能影响全球核能的应用 ,至少减缓核电发展进程 ,一些核项目可能被推迟或取消 ,各国对核电项目将更加审慎 中长期各国对非核能源 ,特别是对油气的依赖可能会加强 ,从而也或导致国际油气价格的上浮 .（短期和长期表现不同 日本地震影响油价）（钟晶晶 ,日本强震致全球石油价格下挫） 四、模型建立前得准备 （一）数据来源的说明 2 布 伦特即 出产于北大西洋北海布伦特地区的轻质低硫原油 ,是基准品质 ,而且被广泛交易 敦 洲际交易所和 美国 商品交易所均有他的期货交易 ,是市场油价的标杆 . 美国 西德 克 萨斯 轻质原油 ,是北美地区较为通用的一类原油 目前 油已经成为全球 原油定价的基准 就短期来看 ,美元一样 ,支配地位不可撼动 . 油多数时间内跟随 油走势 ,少数时间出现背离或影响 价 还有 油 ,亚洲 非洲 油 ,都是地区性基准原油 ,但因影响力较小 ,且多数时间跟随 油走势 ,故而较少作为参考 . 2011年 3月 11 日日本大地震对世界经济的冲击 ,大宗商品 价格出现调整 ,国际原油受影响强劲反弹 以 2011 年 3 月 11 日为分界线 ,前后分别选取库伦特和 60 个数据（国际石油网） ,然而 ,世界原油三分之二以上的交易量 ,是以同样轻质低硫的北海布伦特原油为基准油作价 行赋权以求得的平均值作为 世界原油价格 ,即 = 3 + 4 T 原 油 价 格 布 伦 特 期 货 价 格 期 货 价 格（二）模型的介绍 1、 型 型全称为自回归移动平均模型 (记 是由 博克思 ( 詹金斯 ( 70 年代初提出的一著名 时间序列预测方法 ,所以又称为 型、博克思 其中 p,d,q）称为差分自回归移动平均模型 ,自回归 , p 为自回归项 ; 移动平均 ,q 为移动平均项数 ,d 为时间序列成为平稳时所做的差分次数 . 型的基本思想是：将预测对象随时间推移而形成的数据序列视为一个随机序列 ,用一定的 数学模型 来近似描述这个序列 现代统计方法、 计量经济模型 在某种程度上已经能够帮助企业对未来进行预测 . 型预测的基本程序是： 1、根据时间序列 图 、自相关函数和偏自相关函数图以位根检验其 方差 、趋势及其季节性变化规律 ,对序列的平稳性进行识别 经济运行的时间序列都不是平稳序列 . 2、对非平稳序列进行平稳化处理 并存在一定的增长或下降趋势 ,则需要对数据进行差分处理 ,如果数据存在异方差 ,则需对数据 3 进行技术处理 ,直到处理后的数据的自 相关函数值和偏相关函数值无显著地异于零 . 3、根据时间序列模型的识别规则 ,建立相应的模型 而自相关函数是拖尾的 ,可断定序列适合 型；若平稳序列的偏相关函数是拖尾的 ,而自相关函数是截尾的 ,则可断定序列适合 型；若平稳序列的偏相关函数和自相关函数均是拖尾的 ,则序列适合 型 . 4、进行 参数估计 ,检验是否具有统计意义 . 5、进行 假设检验 ,诊断残差序列是否为白噪声 . 6、利用已通过检验的模型进行 预测分析 . 图 1 2、干预分析模型 时间序列经常会受到特殊事件及态势的影响 ,诸如国内 ,国际经济政策或经济规则的变更 ,以及罢工、促销之类事件的影响等等 ,学者们称这类外部事件为干预 当不存在影响时 ,这两种模型没有本质上的区别 . 研究干预分析模型的目的：从定量分析的角度来评估政策干预或突发事件对经济环境和经济过程的具体影响 干预分析模型是与时间序列模型结合起来进行研究的 在干预事件发生后序列是否存在任 何事实上的变化？若有影响 ,其影响程度又如何？这就是干预分析模型所要解决的问题 . 干预变量的形式 ：干预分析模型的基本变量是干预变量 ,有两种常见的干预变量 . 一种是持续性的干预变量 ,表示 T 时刻发生以后 , 一直有影响 ,这时可以用阶跃函数表示 , 4 形式是： 0,1, 干 预 事 件 发 生 之 前 （ ）干 预 事 件 发 生 之 后 （ ）第二种是短暂性的干预变量 ,表示在某时刻发生 , 仅对该时刻有影响 , 用单位脉冲函数表示 ,形式是： 1,0, 干 预 事 件 发 生 时 （ ）其 它 时 间 （ ）干预事件的形式 ：干预事件虽然多种多样 ,但按其影响的形式 ,归纳起来基本上有四种类型： a. 干预事件的影响突然开始 ,长期持续下去 从某一时刻 T 开始 ,但影响的程度是未知的 ,即因变量的大小是未知的 表示干预影响强度的未知参数 平稳时可以通过差分化为平稳序列 ,则干预模型可调整为： (1 ) S,其中 B 为后移算子 如 b 个时期 ,那么干预模型可进一步调整为 ： S b. 干预事件的影响逐渐开始 ,长期持续下去 并不能立刻产生完全的影响 ,而是随着时间的推移 ,逐渐地感到这种影响的存在 , 0 11 更一般的模型是 ： 1 , 0 11 . . tt c. 干预事件突然开始 ,产生暂时的影响 0 11 b 时 ,干预的影响只存在一个时期 ,当 1 时 ,干预的影响将长期存在 . d. 干预事件逐渐开始 ,产生暂时的影响 在某个时刻到达高峰 ,然后又逐渐减弱以至消失 011 . . . 综合上述 ,不管经济系统受到的干预影响多么复杂 ,都可以用上述四种形式或者是它们的某种组合来表达 也可以用这种组合去拟合多个干预事件所产生的影响 . 干预分析模型建模的思路和具体建 模步骤包括以下几点： 1、利用干预影响产生前 的 数 5 据建立一个单变量的时间序列模型 ,然后利用此模型进行外推 ,得到的预测值作为不受干预影响的数值 实际值减去预测值 ,得到受干预影响的具体结果 ,利用这些结果求估干预影响的参数 用排除干预影响后的全部数据 ,识别与估计出一个单变量的时间序列模型 出总的干预分析模型 .（徐国祥 ,统计预测与决策 干预分析模型预测法） 五、 世界原油价格 型的构建、检验及预测 （一）序列的检验及处理 对于建立 型要求时间序列数据 是 平稳的（所谓平稳时间序列是 指随机时间序列 的统计特征不随时间的 推移而变化） 观察其走势和 然该时间序列不是平稳序列 ,而是随着时间的增加而不断增大的 ,而且波动幅度较大的序列 . 世界石油价格时间序列图8590951001051101151 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58世界石油价格图 2 原始序列相关图 图 3 为了得到平稳 时间序列 ,对该时间序列通过做差分进行平稳化处理 ,经平稳化处理后的二阶差分的时间序列相关图 ,可以看出新的 时间 序列已经平稳化了 ,为了保险还需要对二阶差分序列进行 位根检验 变量二阶差分序列的 位根检验对应的统计量 的 P 值均小于 5%,表示在 5%的显著水平下 ,二阶差分序列存在单位根的原 假设被拒绝 ,即二阶差分序列是平稳的 ,可以对其建立 型 . 6 图 4 二阶差分序列相关图 图 5 % % 0% 位根检验 表 1 世界原油价格二阶差分后的序列图 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 二阶差分序列 7 （二）模型的识别与定阶 根据图 5,我们可以看到其自相关系数拖尾 ,偏自相关系数 2 阶截尾 ,由此可以初步判断p,d,q）模型中的 2p , 2d , 0q ,即使用 2,2,0） 通过直接观察来确定模型的阶数显然是不够准确的 我们可以利用阶数外扩法及最小则来识别模型的类型和阶数 件的反复计算比较 ,获得 最后 的模型形式为 4,2,0） . 模型比较 表 2 （三）模型的参数估计和假设检验 从表 3 可以看出 3）是不显著的 ,因此将其从模型中剔除 ,根据 出数据建立 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 从中可以看出参数的估计值都是符合统计意义的 从残差序列相关图可以看出自相关系数趋于 0,落入一个随机区间 ,与 0 无显著性差异 ,而起 P 值多大于 差为白噪声序列 ,因此诊断该模型是可靠的 ,可预测的 . C R(1) ) R(3) R(4) 数估计 表 3 P 2 3 4 Q 0 0 0 8 残差序列相关图 图 6 （四）模型的预测 根据式 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 个世界原油价格 的预测值 ,世界原油价格 拟合及预测效果图见图 7 世界原油价格 拟合及预测效果图 图 7 9 六、日本地 震干预分析模型的建立和预测 （一）分离出干预影响的具体数据 ,求估干预模型的参数 . 运用模型估计出来的数据得到日本地震的效益值 t t tZ x x 由于日本地震的发生并不是立刻产生完全的影响 ,而是随着时间的推移 ,逐渐的感到这种影响的存在 ,因此干预模型选取以下形式： 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 后对模型进行参数估计 ,得到的结果如下： 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 显 著 ）,模型系数的 t 检验也是显著的 ,说明模型的拟合效果好 . （二）计算净化序列 ,建立相应的时间序列模型 净化序列是指消除了日本地震影响的时间序列 ,是由原始序列 去干预影响值 到 ,即： 0 . 7 7 6 0 8 9y , 6 1 , 1 , 2 ? 1201 0 . 8 7 6 8 9 2 Tt t T ， ， 利用净化序列 ,再次建立 型进行拟合 ,经过二阶差 分后 ,净化序列可以建立2,2,1） 通过检验得到残差序列为白噪声序列 ,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 显 著 ）,模型系数的 t 检验也是显著的 ,说明模型的拟合效果好 . （三）组建干预分析模型并进行预测 结合 拟合模型与干预参数 ,的估计值 ,得到所求的干预分析预测模型：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 石油天然气 综合 分析综述 附录 附录 1： 布伦特和 赋权平均后的 数据 序列号 日期 布伦特 界原油价 格 序列号 日期 布伦特 界原油价格 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