基于灰色关联分析的煤炭价格预测研究

王迪 熊文昕

摘要：本文主要针对未来各种情况在引起煤炭价格的研究。利用灰色关联分析，时间序列，多元回归等方法，建立了影响煤炭价格因素的模型，并分析了各个影响因素对煤炭价格的影响程度。首先从数据出发，收集影响煤炭价格因素的数据，通过建立灰色关联分析模型对比分析数据得到影响煤炭价格的主要因素，再从影响因素出发，以秦皇岛港的动力煤价格为例，确定影响煤炭价格的主要因素的关联程度大小，并排序。其次将数据和影响因素预测时期内的煤炭价格，使用matlab绘制出相应的时间- 价格曲线图，采用时间序列分析的方法建立模型对未来煤炭价格进行预测，得到预测的曲线图及未来一定时期内的煤炭预测价格。最后煤炭价格与其主要影响因素的关联度的基础上，以新冠疫情为例，建立多元回归模型并改进，对比自变量系数变化分析出新冠疫情对煤炭价格影响因素在结构和重要性的改变，对煤炭价格预测并分析预测结果判断模型好坏。向有关政府部门提出建议使得煤炭市场可以平稳的发展。

关键词：煤炭价格;影响因素;灰色关联度分析;时间序列;多元回归模型

引言

煤炭作为我国能源结构的主要能源，在工业生产、日常生活有极重分量。煤炭价格的变化又受多方面影响，因此研究煤炭价格需要分析出不同因素影响。汇总出影响煤炭价格主要因素的数据，建立数学模型分析不同因素与煤炭价格之间关联程度，以秦皇岛港动力煤代替煤炭价格，分析其主要影响因素，并按影响程度从大到小排序。影响煤炭价格主要因素建立煤炭价格预测模型，分别以天、周、月为单位预测未来31天、35周、36个月的煤炭价格。综合考虑未来各种情况发生对煤炭价格影响因素产生在结构性和重要性方面的变化，建立煤炭价格综合预测模型。

1、问题分析

煤炭价格受较多因素影响，煤炭消费总量、煤进、出口量，可替代煤炭的能源的消费总量以及国民经济（用国民收入衡量），煤炭价格与影响价格的主要因素在长时期变化可看作是动态历程分析。采用灰色关联度分析法，求出煤炭价格与各主要因素关联程度。运用ARMA模型来预测煤炭未来价格，绘制出预测出的价格走势图。导出数据，对预测结果进行分析。以今年新冠病毒疫情为例，煤炭价格影响因素关联度分析，建立多元统计回归模型并改进，分析不同时期的模型系数得出新冠疫情对煤炭价格影响因素在结构和重要性方面的改变，对该年煤炭价格预测求出相对误差。煤炭市场的平稳发展即煤炭价格的稳定，该产业的正常发展，提升生产水平。对煤炭价格影响最大的是供需平衡问题，供需是煤炭市场是否稳定的主要因素影响。结合多方面的影响因素向政府提出合理的政策建议，以更好的应对突发事件。

2、模型的建立

煤炭价格，可采用时间序列分析法分析，并以天、周、月为单位预测31天、35周、36月煤炭价格。

以今年新冠病毒疫情为例，主要因素关联程度基础上，对2019年 5月至12月相关数据做多元统计回归和对疫情爆发2020年 1月至5 月相关数据做多元统计回归。

模型二中数据包含今年疫情发生之后数据，结合题意应根据初始模型中模型二进行数据预测，预测2019年 5月至2020年 4月，并计算相对误差。模型二中真实数据包括2020年疫情发生之内的数据，可以反应突发事件对影响煤炭价格影响。考虑动力煤进、出口量会对自变量产生交互作用影响，初始模型的基础上对模型做出改进。选基本模型模型中系数可以反应各影响因素与价格关系程度。

3、模型的求解

在疫情出现前，由系数绝对值大小可以看出煤炭价格与天然气产量关联程度最高，其次是动力煤出口量。煤炭价格与天然气产量（可替代能源）、动力煤出口量联系最为紧密。在疫情出现后，煤炭价格与天然气产量系数绝对值下降最多，但依旧是两者关联度最高，煤炭价格与动力煤出口量联系也稍有下降，与原煤产量关系变化很小可见。本次突发事件，改变了主要影响因素中天然气产量（可替代能源）与煤炭价格的关联程度，使其降低，并使其他因素关联程度发生变化。

对煤炭价格的预测分析，我们可以得出对煤炭价格影响的主要因素排名以及发生突发事件对主要影响因素的变化。

1.    无突发事件时，煤炭的供需对煤炭价格影响最大，产能过剩，煤炭价格就会降低;供给不足，价格就会上升。维持供需基本平衡时主要任务，防止行业垄断，哄抬煤价等行为，平时可以靠市场自我调节，当出现突发状况时，政府要出面进行管理。

2.    在发生突发事件时，影响煤炭价格的主要因素会发生变化，政府部门应尽快根据突发事件影响程度大小制定相应政策来稳定煤炭市场。例如这次疫情对我国经济发展的影响，这次疫情对我国经济影响巨大，封城，居家不聚会，使经济停止发展，外贸经济发展缓慢，对煤炭市场同样影响巨大，需求量下降，煤炭价格一路走低，对小的煤炭企业打击巨大。待到疫情结束时，就需要政府对企业进行扶持，同时刺激市场需求，让煤炭价格稳步回升到一个正常价格。

3.    随着时代的发展，我国越来越重视环境的保护，其他可替代煤炭的能源收到青睐，同时根据问题三煤炭价格与天然气产量（可替代煤炭的能源）关系紧密，当煤炭供应不足时，政府部分可通过对煤炭可替代能源的调控，使煤炭市场趋于平稳。

4.    煤矿资源的减少引起煤炭开采要求变高，企业在开采时必须考虑到开采成本，为降低成本煤炭企业可以对开采技术进行革新，这就要求企业要在开采技术上进行投资，政府部门应给予政策支持，达到宏观调控煤炭市场的作用。

结论

灰色关联度法对数据量要求不高，方法原理简单，对多个具有发展趋势的数据采用灰色关联度分析法是简单、思路清晰的方法。时间序列预测并不能考虑到其他外在因素的影响，面对重大突发影响时，预测结果往往偏离较大。本篇模型采用了灰色关联度分析、经典的时间序列模型和多元回归模型。这三个模型针对不同的问题都有不同优势，不仅适用于煤炭价格预测，对其他多因素价格预测类问题都有借鉴作用。价格预测类问题在数学建模中占很大一部分，模型不仅可以对受多因素影响的价格分析出各个因素与价格关系还可以对不同单位时间做出预测。

参考文献：

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[4]   電子资源：百度百科.中国煤炭网.未来几年我国煤炭市场走势分析