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1、管理现代化国际油价的大幅波动给世界经济增长带来风险和挑战，对石油生产国和消费国均有显著的影响。近两年国际油价大幅上涨引起国际社会的普遍关注，研究油价波动也成为政府、大公司和学术界的一个热点。原油价格波动之所以备受瞩目，一个重要原因在于全球化、多元化石油市场具有高度复杂不确定性，表现为：经常性部分地被管制和干预，生产及交货地点之间博弈关系复杂多变，易受到存贮量不足限制、季节性和气候条件变动影响、投资周期影响以及地区战争冲突等突发事件影响。石油需求相对缺乏弹性，一旦供给短缺，价格就会急升并连续走强，直至需求下降缓解供给缺口，这些使得石油价格具有两大明显特性：昂贵和多变。国内外关于油价的定量分析主要
2、是从油价波动的基本面入手，就油价本身波动趋势与特性研究其未来变化，而从政治、经济、安全等角度关注油价变化的研究则多停留在定性层面。本文基于现代时间序列方法和人工神经网络建立模型，定量解析油价波动的内在的、深层次的关键因素。一、构建模型的主要考虑由于决定油价波动的因素太过复杂，我们的研究关键是找出影响油价波动的主要因素，从而针对观察和研究这些主要因素的变动能够较好地把握油价波动的方向和强度，为宏观经济决策和分析提供强有力的支持。建模时，一方面要考虑油价短期和长期运动趋势，另一方面应考虑油价围绕趋势的波动特性，而这种波动性具有非对称性，即高价位时，向下波动仍在高价位附近，而在低价位时，更倾向于向高
3、价位波动。基于数据及其深度联动的特征分析，从而解析油价波动影响因素，在未来有针对性地予以关注则更有意义。对于油价解析因素模型，传统的回归分析模型以及常用的时间序列分析方法如随机游走模型、移动平均模型等无法较好捕捉油价这种具有更复杂的非线性特征数据的能力。以!#$%&()*)为代表的经济学家在预测油价波动时，通过对比+),$-./的传统回归模型、%&*,和!$&*/-的01%0和0123模型等，也认为人工神经网络模型更适合用来分析油价的波动。为准确研究石油波动的成因，前提是了解世界石油市场价格体系的基本构成情况。世界各石油产地按石油重度和硫含量分若干品质和规格，根据美国能源信息局编的 国际原油市
4、场手册455674554，全球不同市场交易的油价达686种之多，欧洲北海布伦特原油（91:;）、美国西得克萨斯中质油（=）、欧佩克一揽子（?+:2）原油三大产品市场基本能反映、预示全球市场供需平衡状况，其紧密关联的价格由于石油品质和运输成本上的微小差别而稍有不同，其他石油价格和交货地点，都参照这三个价格形成各自的标准。其中，91:;102（BC&*D#$1#E),#*0.FG)D)&,2&D）油价，是美国所有进口原油根据数量加权得出的平均价格，实际上与?+:2油价影响国际石油价格因素解析!周子康王实杨衡（中国科学院数学与系统科学研究院，北京6555H5）摘要为深度解析影响国际油价波动的主要因素
5、，针对世界油价体系中最具代表性的三种油价（=，91:;，?+:2油价），根据现代时间序列分析的单位根检验、协整分析和格兰杰因果关系检验，选取了具有世界油价风向标作用的91:;油价进行建模。针对油价波动复杂多变的特点，选择建立了I1;人工神经网络模型，并采用现代启发式优化算法中的遗传算法进行网络优化训练。模型结果表明世界石油市场价格是生产主导型的，石油储备可以缓冲石油价格波动，美元汇率的波动将推动美元计价的石油价格波动。模型结果与历史数据相符，模型为分析未来油价变动及宏观经济决策提供了依据。关键词石油价格；因素解析；单位根检验；协整；因果关系；神经网络；I1;中图分类号 J64KL 文献标识码
6、0 文章编号 655M766K（455）587555K75M!#$%&($)*学者论坛!#$%&($)*!#年第$期相似，作为名义油价，基本上也能反映出国际油价的变化状况。图!#$%$&年世界主要石油价格月度数据数据来源：()*：+,-.*/0-.12345单位根检验表明，678，9:;?三种油价数据是8（!）过程的非平稳时间序列（!&-&A），存在协整关系（!&-&A），格兰杰因果关系检验（!&-!，BC2）表明，=;?原油是9:;7原油变动的原因，678原油与9:;7原油互为因果关系，从而说明9:;7原油长期以来一直作为世界原油价格变动的风向标，更能反映出世界原油市场变动的趋势和特点，故本
7、文建模选用91/D)油价数据。二、建立人工神经网络模型人工神经网络通过学习过程实现具有隐含关系的最终目标，输入与输出变量之间分为若干层，相邻层间由含有非线性结构的神经元连结。神经网络具有非线性、适应性、容错性等特点。故本研究建模基于人工神经网络。本文模型采用具有明确的概率意义的广义回归神 经 网 络（2/D/1CE1/21/FFG.DD/H1CED/),.1I，J:），J:克服了一般径向基网（:CKGCE 9CFGF5HD0)G.D/)，:95神经网络（9C0I%1.*C2CL)G.D/),.1I）。图$J:拓扑结构图资料来源：()*：+,-MC)(,.1IF-0.M（图$）为J:拓扑结构图。
8、J:网络的输入为N（:维向量），训练样本对数为O，网络输出为向量P。J:#$%&$(!（)(*$，(!，!）$（$!，$，+）,!为隐含层阈值，可根据需要选取。网络积函数D/)*1.K将阈值与权输入相乘的结果形成净输入-!，传送到传递函数1CKRCF。隐含层的传递函数为径向基函数（:CKGCE 9CFGF 5HD0)G.D，用1CKRCF表示），常用高斯函数作为网络的传递函数，则隐含层的输入可由下式得：C!G./#,/%（-0&1.2#（#$%&$R!$）/S*%（-!$）$#$/S*%（#$%&$R!$）$#$式中$，决定第$个隐含层位置处基函数的形状，$越大则基函数越平缓，故又被称为光滑因
9、子。显然，高斯基函数为一种局部分布对中心径向对称衰减的非负非线性函数；隐含层节点中的作用函数（基函数）对输入信号将在局部产生响应。也就是说，当输入信号靠近基函数的中央范围时，隐含层节点将产生较大的输出，由此看出J:网络具有局部逼近能力，这也是其之所以学习速度更快的原因。网络的第二层为特定线性输出层，其权函数为归范化点积权函数（用D*1.K表示），将前一层的输出与本层的权值的点积作为权输入，直接送入传递函数。传递函数为线性函数（用*H1/EGD表示）。网络输出由下式计算：-$IO$!34$5$，!/!G3（!，$，+）63/$317.08$-（-$3）3（!，$，+）本文还对J:模型采用遗传算法
10、进行网络结构优化。遗传算法（J3，J/D/)G0 3E2.1G)(M）是由美国TG0(G2CD大学U.EECDK教授在上世纪七十年代提出，遗传算法的搜索过程从一组初始点集出发，具有隐含并行搜索特性，不受函数连续可微等限制，对问题依赖性小，现已成为应用最为广泛的现代启发式智能优化算法之一。本文所建J:.,/EE寻优算子、改进交叉算子、自适应地调整变异率等，模型9:;28/.2.7=学者论坛9:;28/.2.7=#管理现代化有很强的非线性拟合能力和优良的预报性能，其拟合精度和稳定性均有显著提高。为了和其他数据进行匹配，!#$%油价等数据为!&()(*+(*,)-./*.0 12 314-5#6.4
11、78 9:;?9:A年度数据。建模选用输入指标经过筛选后包括石油供应及需求量，B#CD储备量，主要货币对美元汇率等。E$模型结果给出各输入指标相对重要性及油价拟合值。三、主要结论及分析油价模型拟合优度为:F=GH，拟合效果很好。输入指标的相对重要性分别为石油生产量:F?9G，石油消费量:F:H，B#CD石油储备量:F99:，日元对美元汇率:F=G，英镑对美元汇率:F;:。从中可以得出如下结论：（）世界石油市场价格是生产主导型的，生产和消费的变动均会引起油价波动，相对而言，产量变动的影响更为显著；（9）石油储备可缓冲石油价格波动，抗御价格风险，减少对进口石油时间的过度依赖；（?）金融市场的流动性
12、、波动速度和频率大于现货市场，美元汇率的波动将隐含传导，推动美元计价的石油价格波动，投机基金的推波助澜将加剧价格波动。本文模型结果与历史上的数据相符。上世纪两次石油危机表明，当产量快速下降时油价上升明显：?年阿拉伯国家对美国等西方国家实行石油禁运，削减原油日产量;:万桶，尽管其他地区增加日产量I，原油价格从9年每桶?美元急升至A年的9美元（图?中?;点）。=年来的最低谷，原油日产量下降9:万至9;:万桶。两伊战争期间，伊拉克的原油日产量下降9:万桶，伊朗的原油日产量也下降G:万桶。这两起事件使得油价从H年每桶A美元上升至=H年的?;美元（图?中?9:点）。两次石油危机同时抑制了部分石油消费，油
13、价从高端逐步下降，但幅度远不及油价上升时的迅猛势头。=HG年沙特的原油日产量从9:万桶增加到;:万桶，当年油价曾降至:美元左右（图?中?;点）。=H年亚洲金融危机期间，亚太原油消费减少，加之年欧佩克增加了配额，导致油价走低（图?中?=、A:点）。石油储备对于缓冲石油价格波动可以发挥积极的作用。两次石油危机后，国际能源署的主要发达国家相继启动石油储备，这在很大程度上缓解石油价格的巨烈波动。B#CD石油储备的压舱石作用占到调控油价变动的99I。=9:年由于原油需求旺盛，欧佩克减产以及石油储备较少等原因，油价从:美元左右上涨至?:美元，涨了9倍还多（图?中;H、;=点），后来美国克林顿政府增加战略石
14、油储备?:万桶，加之需求减弱，油价开始回落。9:A年受JKL$飓风以及9:;年受ML%J$L飓风影响，美国等国再次发挥石油储备作用，致使高油价开始有所降低（图?中G=点）。石油是美元计价的，美元的波动会影响油价的变动。除这种直接影响外，其实很多影响油价的间接因素通过隐含传导表现为汇率波动，继而对油价产生进一步的影响。根据我们的分析，结合两方面综合考虑的影响效果占相当的比例。历史上看，9年间的美元走弱对第一次石油危机的爆发有一定的影响（图?中9点）。9:9年以来美元相对于其他主要货币的贬值在一定程度上也推动了原油价格走高。总体来看，世界石油产量峰年之前的供需平衡仍然脆弱。全球化、多元化石油市场具
15、有高度复杂不确定性，多种不确定因素均会造成世界石油产量下降，打破供需平衡，加上投机基金介入，近期油价将在高位波动。!参考文献 B*-N)4O.(.P14(#!QBR，S(PTQQ000F1*-U)4O.(4.P14(F147QV9:;，HF9#6.478J6214U)(*16L7.6,8.P14(#!QBR F S(PTQQ000F.*)F51.F71/QV 9:;，HF?).5N1+S*4*V%.+(*672145.(.4U*6*+(*,S)1+*6 2W(W4.+,4W5.1*-P4*,.X D1.+6.W4)-6.(014O-.)5(1 Y.(.4 214.,)+(Z 314O*67&)P.4V 9:A，;FA*U16)8O*6V$.W4)-$.(014O+L C1UP4.S.6+*/.1W65)(*16 N F&4.6(*,.)-F=F;林鸿熙F基于E$神经网络的供应链安全库存预测 F闽江学院学报V9:A，AFG 王凌F智能优化算法及其应用 N F北京：清华大学出版社，9:F图!#$%历史油价数据图数据来源：S(P：Q Q000F.*)F51.F71/!#$%&($)*学者论坛!#$%&($)*!