中国煤炭消费需求波动规律及成因分析
2014-05-23   来源:全球政务网  浏览次数:

摘要:把握中国煤炭消费需求波动规律,对我国煤炭产业链供需安全和应急具有重要意义。文章依据波动理论,首先利用趋势回归方程拟合年度尺度的中国煤炭消费需求整体变化趋势,发现与幂函数曲线增长的特点相似,并通过BP滤波对1953-2012年的煤炭消费需求波动曲线的变化特征做了进一步分析,得出波动周期平均在3-6年左右;随后利用季节调整手段对2008年1月至2013年5月的煤炭消费需求数据进行分析,发现月度尺度的短期波动周期在3-5月之间。进而利用回归方法,结合波动变化规律曲线,对引起中国煤炭消费需求波动的关键因素进行具体分析,认为中国煤炭消费需求的长期波动规律主要受到社会经济增长、宏观政策等因素的影响,短期变化规律主要受到电力等高耗能行业及其他因素的影响。

  关键词:煤炭消费量,波动规律,需求曲线,成因

 

  自新中国成立以来,随着经济的快速增长,煤炭消费需求总量持续攀升。煤炭消费作为我国长期以来的能源消耗主力军,在整个经济的增长过程中占据着极为重要的地位[1],也必将在今后的国民经济发展中扮演重要角色。“十一五”、“十二五”的煤炭工业发展规划都明确提出,煤炭产业的发展及产业链的延伸,将作为今后煤炭产业经济发展的主要方向来推动[2]。因此,对于煤炭消费需求波动规律的研究,为预测中国煤炭消费需求波动趋势及发展方向、保障国家能源安全,提供了重要的手段与依据。

  如何界定一个产业的发展规律,或者如何利用数学模型和时间序列量化产业的发展趋势与经济指标的协调性,是学者专家们一直关心的重点问题。在既有的研究中,刘国光[3]于1961年率先利用波动理论分析了社会经济发展的波浪式增长。此后,更多的学者开始在不同的领域尝试借鉴西方经济学的研究成果,以时间序列为基础,研究各产业及经济发展的规律、成因及周期。如王世军[4]、田秋生[5]、袁志刚[6]、王宁[7]石柱鲜[8]等以年度尺度为基础对中国社会经济活动中的各种经济波动现象进行了研究,并结合具体的需要,对不同经济周期估算方法做了延伸和验证,取得较好效果。而关于煤炭消费的相关研究,多集中需求预测、价格及成因等方面,主要有艾德春、管卫华、崔巍、刘东霖等人[9-16],对中国煤炭及需求等相关问题做了大量的分析,专门以煤炭消费需求波动规律为基础的文献,并不常见,几乎成为盲点。但关于煤炭消费需求的深入研究,对于认识整个煤炭产供销系统,或是对未来的煤炭消费需求进行预测,都是不可或缺的。

  煤炭消费需求作为社会经济活动的重要组成部分,其发展规律不可避免的伴随着周期性波动状态。本文借鉴经济波动理论,以时间序列为基础,采用长期趋势回归分析和BP滤波等方法,对中国煤炭消费需求的波动规律进行测度和分析,揭示中国煤炭消费需求的波动发展规律和主要形成原因,为煤炭产业链的供需系统稳定运行提供参考。

  1 煤炭消费需求波动规律的测度方法

  自从计量经济理论被引入我国并应用于社会经济研究以来,基于时间序列历史数据的波动规律研究方法和经济预测方法都得到极大的发展,不仅测度和预估的方式不断趋于多样和完善,在应用的领域和范围上也越来越广阔。在波动规律研究中,最为常见的有随机波动模型方法、滤波法、小波分析法等[17-19]

  在经济全球化背景下,随着我国工业化进程的日益深化,我国煤炭消费需求及其波动受到越来越多因素的直接或间接影响,而且这些因素往往具有复杂非线性和时变性,使得煤炭消费需求的测度与分析面临极大的困难[20-21]。从时间序列理论来看,很多社会经济问题都受到这样几个因素的影响[22-23]:趋势因素、季节因素、周期因素和不规则因素。由于研究理论和技术条件的限制,趋势影响因素只能在整体上做一定的粗放型测度,不规则因素和季节因素对煤炭消费需求客观发展趋势的影响又常常被其他因素所掩盖,周期影响因素也只能通过计量经济理论做较简单的模型分析处理,这给当前经济发展水平和所处环境状态的准确测度带来相当的困难。考虑上述问题,本文拟采用长期趋势回归分析方法,辅助BP滤波法和季节性调整等方法,对中国煤炭消费需求的波动规律进行测度和分析。

  在煤炭消费需求的波动规律研究中,长期趋势回归分析方法[24-25]可以有效的分析中国煤炭消费需求趋势性和周期性的长期规律性变化特征,构建较为有效的时间序列骨架,准确刻画中国煤炭消费需求的运动轨迹,便于从整体上对煤炭消费需求做全面的了解和趋势性的分析。另外,基于时间序列的波动规律一般都由不同频率的谐波叠加而成,这就需要从频率域来分析时间序列的结构特征,BP滤波法[26]对于解决这一问题具有较好的效果。而季节性调整方法[27-28]是把波动规律中的长期趋势因子、季节性影响因子、周期性因子和不规则影响因子,以乘积的形式来表达煤炭消费需求的整个波动规律。通过逐步分解并去除乘积的其他因素,最后以季节性因素为主,对中国煤炭消费需求波动规律做深一层次的分析说明,探寻中国煤炭消费需求的季节性影响和波动特征。

  2 中国煤炭消费需求波动规律分析

  2.1 指标确定和数据来源

  煤炭消费需求是一个复杂的非线性社会系统,不仅受到煤炭生产和供应的影响,还受到社会经济发展水平等很多因素的影响[29]。综合考虑指标分析的科学性、数据的可获取性、完整性及权威性,本文拟选用煤炭消费量来代表煤炭消费需求。另外,由于需要搜集的煤炭消费需求数据时间跨度较长,月度尺度的数据统计不完备等诸多因素,本文将对建国以来的年度煤炭消费数据进行波动规律的整体性和长期性分析,对2006年以来的月度煤炭消费数据特征进行周期性挖掘和处理。

  年度尺度的煤炭消费需求数据的获取,考虑统计口径、权威性、时效性、可获取性等因素,主要以统计年鉴为准。其中,煤炭消费量数据通过能源消费总量与煤炭消费占能源消费比重的乘积来计算获取,年度尺度的经济增长数据利用年度GDP和年度GDP增长率的数据来代替,1980年-2011年的数据来自《中国能源统计年鉴2012》[30],2012年的数据来源于中国人民共和国国家统计局网站(http:∥www. stats. gov. cn/tjsj/ndsj/),1953年-1979年的数据来源于《新中国六十年统计资料汇编》[31]

  月度尺度的煤炭消费需求数据的获取,考虑统计口径、数据的可获取性、权威性等因素,利用煤炭生产量来代替,并通过当期的煤炭进出口量和平衡表来辅助调整,这样一来就能获取较为真实的煤炭消费量数据,且不影响对煤炭消费需求的波动规律的把握。2006年1月到2013年5月的相关数据,均来自于中华人民共和国国家统计局网站(http:∥www. stats. gov. cn/tjsj/ndsj/),部分缺失通过线性拟合的直线方程计算,或通过统计年鉴的年度数据来加减计算而得。月度尺度的电力行业、建筑行业、钢材行业等相关数据也是通过相同的方法获取得到。

  2.2 煤炭消费需求年度波动规律测度与分析

  2.2.1 总量变化规律分析

  新中国成立以来,我国的煤炭消费需求发生了重大变化,特别是从改革开放开始,煤炭消费需求更是持续攀升。1953年煤炭消费量仅为0.5102亿t左右,1979年煤炭消费量增加到4.18亿t,2012年煤炭消费量就已经高达25.04亿t,平均年增长率高达6.82%。具体的煤炭消费量和年增长率见图1所示。

         

  从图1可以看出,1953-2012年,中国煤炭消费量整体呈现上升的趋势。1957-1960年期间中国煤炭消费量出现严重度波动下降的趋势,下降幅度达到30%左右。改革开放之后,中国煤炭消费量基本保持稳定的波动增长趋势。1996-1998年期间,再次经历小幅波动,2001年开始中国煤炭消费量急速攀升,到2012年中国煤炭消费量突破25亿t。

  2.2.2 长期趋势性分析

  要对中国煤炭消费需求规律进行准确的刻画和描述,必须严格剔除原始数据中非平稳性的数据,去除不确定性因素的影响和可能产生的随机变量影响。因此,需要对原始数据进行预处理,将其变为更能准确刻画煤炭消费规律的时间序列。

  欲求取平稳可靠的时间序列,需要以中国煤炭消费需求数据为基础,建立趋势回归方程,利用SPSS软件,以误差最小为原则,结合趋势线与实际经济解释量的吻合度,择优选择拟合模型。选择线性模型、复合曲线模型、生长曲线模型和幂函数模型,结合中国煤炭消费需求原始数据进行拟合,得到的统计分析结果见表1所示。  


  在上表中,用于模拟的线性模型为yt=b0+b1t;复合模型为yt=b0+btt+b2t2;生长模型为y1=;幂函数模型为yt=b0。根据表1各函数的统计特征及表达方式,结合中国煤炭消费需求的长期波动趋势和规律,以各年数据变化尽量落在趋势线上为原则,认为幂函数曲线对拟合中国煤炭消费波动规律的变化趋势具有较好效果,因此选用幂函数模型作为回归趋势模型。经过拟合,得出幂函数模型的系数分别是b0=2.2965,b1=0.5522。趋势方程为yt=2.2965×t0.5522,拟合图如图2所示。  



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  2.2.3 BP法滤波结果分析

  运用BP滤波法对我国年度尺度的煤炭消费需求量数据进行分析,探寻中国煤炭消费需求的波动规律,最重要的是确定波动周期的截断点及上下限。首先,初步估计煤炭消费需求量周期的上下限时间,保证这一区间内的数据能够顺利通过并进行分析,而不再这一区间的数据自动过滤,不进入分析环节,保证了分析的可靠性和科学性。其次,还需要明确截断点K。在既有的研究中,不少人对于BP滤波分析中K的取值有一定的总结,也受到学者们的认同。本文根据Baxter[32]等人的观点,在对时间序列数据进行分析时,取p=6,q=32,其中分析季度数据时,k取值为12,分析年度数据时,k取值为3。另外,国内学者林伯强[33-37]等人通过研究发现,GDP是引导煤炭消费需求的最主要原因,其增长方式与GDP增长方式基本一致。因此,综合国内外学者对我国经济增长波动规律的研究成果[34-37],经过多次反复试验与分析,最终设定三种不同的取值方式。各种模拟结果如图3所示。  


  从图3可以看出,中国煤炭消费量在不同参数条件下的BP滤波波动情况基本一致,选用不同的参数对煤炭消费量波动曲线进行BP滤波处理,基本没有差别。从1953-2012年,中国煤炭消费波动曲线共经历了10次完整的周期性波动,波动周期4-7年。但由于从1953-1978年间,煤炭消费波动幅度较大,且不具有稳定性和规律性,因此分析从1979-2012年间,中国煤炭消费需求波动曲线共经历了5次完整的周期性波动,平均波动周期在3-6年之间。

  2.3 煤炭消费季节变动规律与分析

  2.3.1 月度尺度的总体变化规律分析

  中国煤炭消费需求不仅存在着年度尺度上的变化,在月度尺度上也存在着一定的波动变化规律,而这种月度尺度变化的煤炭消费需求波动,直接影响煤炭生产、运输及销售。准确把握月度尺度的煤炭消费需求波动,可以对煤炭供应链的及时、有效反应提供基础,便于各种应急及储备决策的制定。因此,有必要对中国煤炭消费需求的季节性波动规律进行分析。

  以月度尺度为基础的中国煤炭消费需求季节性变动规律,由于数据时间范围跨度太长,数据信息量特别大,且部分数据统计缺失无法获取,故采用自2006年以来的中国煤炭消费量月度尺度统计数据进行统计分析。统计结果见图4。  



  从图4可以看出,以月度尺度为基础的各年煤炭消费量变化规律基本一致,且呈现基本按月递增的波动变化方式。从具体的波形来看,1、2月份是每年的最低谷,10、11月份是每年的最高峰,期间,在6-9月会有小幅波动调整,波动周期在3-6月之间。说明,每年的春秋季节是用煤的低潮期,而每年的夏冬季节是用煤的高峰期。

  2.3.2 季节性调整的波动分析

  要对中国煤炭消费需求规律进行准确的刻画和描述,必须严格剔除原始数据中非平稳性的数据,去除不确定性因素的影响和可能产生的随机变量影响。因此,需要对以月度尺度为基础的原始数据进行季节性调整处理,将其变为更能准确刻画煤炭消费规律的时间序列。

  根据中国煤炭消费需求变化的特征和本文的需要,基于时间序列的季节性调整技术,可以用四个部分的乘积来表示,即:

  yt=T×S×C×I(1)

  式中:yt代表煤炭消费需求量,S代表季节变动值,C代表周期性变动值,I代表非稳定性变动值。季节调整的目的是消除季节变动因素S,从而均化季节性变动特征,进一步分析煤炭消费需求的季节性变动特点。对公式(1)做变换,两边同除以T×C后得到如下式子:

  S×I=T×S×C2×I/T(2)

  式中:T×C可以根据中国煤炭消费需求长期趋势方程yt=2.2965×t0.5522计算得出的趋势值。St=y/yt表示剔除趋势值之后只包含随机性和季节性的时间序列,其中St=y/yt。为了消除不稳定性的影响因素I,可以通过对St进行平均,得到可以直接使用的季节性指数St

  将统计得到的月度尺度数据以相同月份为组划分,计算统计年限内每一个月的煤炭消费需求平均值。计算公式(3)如下:  


  根据上面12个式子计算得出的平均数Smn,即是中国煤炭消费需求的季节性值,由于季节性等因素的影响,一般情况下其和接近于12,但不等于12。此时,需要对这一值进行修正,以达到季节性因素的最小影响。修正系数用k代表,计算修正系数k的方法为:  


  根据上式修正后的系数可以表示为:

  fi=Si×k(5)

  根据公式(3)、(4)、(5),计算得出中国煤炭消费需求季节性指数,修正系数为0.983 104。详情如表5所示。

  从表5可以看出,修正之前,季节性指数之和为……,修正后的季节性指数之后等于12,且每个值都在1附近。其中,当fi<1时,煤炭消费需求处于淡季,低于月度平均消费需求水平;当fi>1时,煤炭消费需求处于旺季,高于月度平均消费需求水平。

  将调整后的季节性指数fi绘制成曲线图,如图5所示。  


  从图5可以看出,季节性指数在1-3、7-9月小于1,其中最小值是1月的0.9124;4-6、10-12月的季节指数大于1,其中最大的是11月的1.0564。从季节指数曲线可以得知,煤炭消费量从1月开始会逐渐上升,到6月份开始逐渐下调,10月开始再次上涨。

  3 中国煤炭消费需求波动规律成因分析

  煤炭产业需求系统是一个复杂的社会系统,单从煤炭产业链的供需关系来看,影响中国煤炭消费需求的关系非常多,不仅包括宏观层面的社会经济水平、国家能源政策等因素影响以外,还受到中观层面的产业结构变化和微观的企业生产成本等众多因素的影响。本文单从影响中国煤炭消费需求波动规律的角度出发,分析影响煤炭消费需求波动的主要原因,探寻煤炭消费需求影响的内在规律。

  3.1 煤炭消费需求与经济增长波动规律相协调

  煤炭消费是工业发展的主要驱动力之一,在整个经济发展中占据着重要地位,同时,煤炭产业的发展也受到经济发展的影响。自新中国成立以来,经济发展从1953年的824.2亿元增长到2012年的519322,平均增长速度为11.5443%;煤炭消费需求量从1953年的0.5102亿t增加到2012年的25.041 3亿t,平均增长速度为6.82%。从整体上看,煤炭消费需求是跟随经济的增长而发展的。

  从1949年到2013年的60年发展历程,经济增长与煤炭消费需求都经历了多个周期性的波动式发展,二者是否存在必然的联系?由于1949-1979的经济发展数据受到多重因素的影响,考虑数据分析的科学性和权威性,根据统计年鉴搜集改革开放以后,1980-2012经济增长和煤炭消费需求的统计数据,利用关联对比的方式,绘制成图6。  


  从图6可以看出,GDP增长曲线与煤炭消费量增长曲线波动规律基本一致,经历相同的波峰和波谷,具有较强的一致性。另外,利用关联度计算方法对二者进行计算,得出二者的关联度系数为0.8214,说明自改革开放以来,中国的煤炭消费需求与经济增长呈现强相关性,二者的趋势变化受到相互较强的影响。从1980-2004年期间,二者的波动规律几乎完全一致;2005-2010年期间,煤炭消费量增长率发生较大变化,但之后调整至与GDP增长相邻位置,之后再次保持一致。说明,煤炭消费量的增长变化围绕GDP的增长变化适时变动,煤炭消费量需求受到经济增长的影响,且关系紧密。

  3.2 煤炭消费需求波动与宏观政策关系紧密

  中国是能源生产和消费大国,煤炭作为现阶段我国最主要的能源消费方式,直接影响着国民经济的发展。中国自改革开放以来,经济发展持续增长,特别是加入WTO以后,经济增速更是节节攀高,但是相应的基础设施建设还相对比较落后。因此,制定与这种粗放型经济发展方式相适应的宏观经济政策,势在必行。这对煤炭消费需求的长期波动规律,也势必产生直接的影响。2001-2007年,中国在宏观政策的鼓励下,煤炭消费需求逐渐攀升,大大促进了国民经济大发展;2008-2010年间,由于全球金融危机,政府调整了相应的国民经济发展策略,提出稳定增长和适度宽松的政策,控制由于经济增长过快产生的基础设施问题,煤炭消费需求增速也随之放缓。根据国家发改委先后下发的《十一五规划煤炭产业》、《十二五规划煤炭产业》文件精神,不难看出,宏观政策在煤炭产业的发展方式、增长速度和变化规律等方面起着决定性的作用,间接地影响到了煤炭消费需求量的年度或长期波动变化规律。

  3.3 煤炭消费需求受电力等主要耗煤行业季节性生产变化规律影响明显

  煤炭消费需求受经济增长波动规律的影响,主要体现在以年度尺度为基础的时间序列上,而以月度尺度为基础的煤炭消费需求波动规律则主要受到电力等高耗能行业季节性生产变化的影响。电力、冶金、建材和化工等几大耗能产业占煤炭总消费量的80%以上,其中以电力行业耗能最大,占总耗能的40%-60%。而市场对电力、建材等行业产品的需求都在一定程度上受到季节性的影响,致使行业生产和生产所需要的煤炭消费量也产生了季节性的波动需求。为了更清晰的认识煤炭消费需求受电力等主要耗煤行业季节性波动影响,根据统计年鉴获取相关数据,绘制煤炭消费需求与主要耗煤行业的波动趋势图(图7)。  


  根据图7所示,从时间上可以看出,2011年与2012年的各曲线走势规律基本一致;从行业曲线上可以看出,在各月的生产量变化中,电力、钢材、水泥等高耗煤行业的产量与煤炭消费量变化的波动规律基本一致,呈现较高相关性。说明,在月度尺度的煤炭消费需求波动变化规律中,煤炭消费量主要受到电力等高煤耗行业的影响。

  3.4 煤炭消费需求波动受其他相关水平变化的影响

  能源消费作为推动经济发展的重要驱动力,在各国经济活动中占据着重要地位。煤炭作为主要的能源消耗方式,煤炭消费需求周期性波动规律的变化不仅受到政策、经济和主要耗能行业的影响,还受到国际能源价格波动、消费水平、外贸出口等很多因素的影响。现阶段,新能源的开发利用虽然取得了一定的成果,但是以煤炭和石油为主的能源消费方式并没有得到改变。我国是资源大国,但并不是资源强国,人均占有能源数量极少,每年需要靠大量的能源进口来保障国民经济的正常运行和增长。因此,国际能源价格的波动就会直接间接的对国内煤炭消费需求的季节性波动规律产生影响。另外,消费水平在一定程度上反映了一个国家的工业发展程度和经济发展状况,反映中国外贸水平的进出口贸易等很多因素,都会在一定程度上对煤炭消费需求的年度和月度尺度的波动规律产生影响。

  4 结论

  煤炭是中国最主要的能源,在现有的国民经济发展所需能源消耗中,占据着极为重要的地位。本文利用趋势回归法分析了中国煤炭消费需求的长期趋势,并借助于BP滤波法、季节性调整等方法,对我国煤炭消费需求的波动规律进行了更进一步的分析。

        通过分析发现:①自新中国成立以来,中国煤炭消费需求经历了多次周期性波动变化,特别是自改革开放以来,中国煤炭消费需求先后经历了大小不同的5次完整的波峰波谷,由不同的长期波动和短期波动共同形成,平均长期波动周期在4-6年之间,短期波动在3-5月之间;②同时,通过对中国煤炭消费需求的成因进行分析,发现经济增长和宏观政策对煤炭消费需求的长期波动规律存在重要的影响;③电力等主要耗煤行业及国际能源价格、进出口贸易等因素对中国煤炭消费需求的短期波动规律有着直接的影响;④对我国煤炭消费需求波动规律及成因的研究,为预测未来时间的煤炭需求变化趋势、把握关键影响因素和构建稳定的煤炭产业链供销系统,提供了参考思路和方法;⑤通过本文的研究和方法的成功应用,可以将本文的研究方法与手段,延伸到类似的社会经济活动研究中。

  本文的研究仅限于对中国煤炭消费需求的波动规律及成因进行分析,没有进一步对煤炭消费需求的长短期消费需求进行预测,或者根据波动规律提出切实可行的煤炭产业发展建议;另外,本文所做的研究是基于产业层面的煤炭经济研究,对于直接影响市场供应关系的企业层面煤炭供需关系尚未涉及,类似的研究可为煤炭企业的生产、供应和销售提供直接的参考依据和供应安全决策。

  基金项目:国家社会科学基金项目“产业聚集视角下西部煤炭产业跨区域整体发展战略研究——以鄂尔多斯盆地为例”(编号:09BJL058);国家软科学基金项目“煤炭资源富集区发展战略新模式”(编号:2011 GXS9K003);山西省软科学项目“山西省煤炭产业重组的绩效评价”(编号:2012041014-02)。

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  作者简介:张洪潮,博士,教授,主要研究方向为矿业管理、产业经济、人力资源管理。

作者: 太原理工大学经济管理学院 张洪潮 李晓利 王泽江 攀枝花学院机械工程学院 王泽江 蒲光华  

来源: 《中国人口资源与环境》


 

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