关于我国石油战略的数学模型

-1-关于我国石油战略的数学模型摘要本文研究的是石油战略储备的问题，通过简要分析石油储备的重要性以及影响其的主要因素而建立数学模型。本文主要采用优化思想，将粗略经济效益作为目标，而将满足石油需求作为约束条件，同时考虑石油供给中断风险，通过风险概率得到均值。此外本文统计了近几年我国GDP，石油进出口量，总消耗量等数据以折线图形式展现，并对其分析拟合，预测未来数据。本模型优点即为采用拟合数据方法，对未来进行预测，以检验模型准确性。采用优化方法得到最优解。而且模型建立较为简单易懂。并引进风险的指数分布，石油价格-GDP弹性的概念。缺点即为模型假设过于理想，模型主要用加减法逻辑表示，不能够准确真实反映实际。还有对于原油与石油统一考虑，没有考虑其中转化过程。公式中因为数据过大，所以单位换算存在问题，但不影响定性判断。有待改进关键词：石油战略储备数据拟合最优化一、问题的重述受世界经济危机等因素影响，国际石油价格持续下跌。美国纽约交易所3月份交割的轻质低硫原油价格12日16时20分时(格林威治时间)下降了1.30美分，每桶为34.64美元。在伦敦，欧洲基准的布伦特原油12日也下降了18美分，为每桶44.10美元。国际市场的石油价格已经远低于国内价格，由于中石化两大石油公司的原油开采成本问题，两大石油公司的陆地开采成本在每桶50美元，海上开采成本大概在60美元。问题：根据石油市场的发展情况，建立数学模型说明当前中国应该采取的石油战略，以确保中国的经济安全和国家安全。二、问题的分析-2-石油战略即为石油储备问题，目前国际石油局势变化莫测，价格、供应等方面不断变化，而我国石油对外依存不断提高，这对我国经济发展有着巨大影响。所以我们要建立一个最优储备，以应对国际石油中断等问题的发生，在此期间可以动用储备石油，使国民经济正常发展。而影响其石油储备的因素主要有：1、国际油价及我国开采成本2、我国石油对外依存度3、石油需求与供给4、国际石油供给中断时间及概率5、我国GDP水平及油价-GDP弹性6、石油储备成本所以可以通过优化思想建立模型，既可保证在国际石油供给中断时得到供应，同时保证相关成本较低，且我国GDP得到提高。以上文提到的主要因素为约束条件，经济提高为目标。三、模型的假设与符号的说明3.1模型的假设1、假设我国购进石油不会对国际石油价格产生影响，即可建立以静态模型。2、假设替代能源对石油储备不产生影响。3、假设石油战略的安全风险只有国际石油供给中断，不考虑国际突发事件对经济产生影响。4、假设税收不产生影响。5、假设我国购进石油是当日购买当日消耗，而所储备的石油维护成本仅与储备量有关。6、假设进口原油及自产原油转换为石油中间消耗不考虑。7、假设资金用在石油上而非储蓄或是投资其他产生的损失或是效益不考虑。8、假设每桶原油均重1吨。3.2符号的说明符号说明aGDPSTWJ对外依存度国民生产总值石油储备规模石油供给中断天数石油储备维护费用我国进口石油量-3-CZP1P2KbXIkM我国出口石油量我国自产石油量国际石油价格我国石油开采费用油价的GDP弹性我国石油需求量粗略经济效益（仅考虑石油及相关对经济影响）日均消耗石油量石油中断成本四、模型的建立与求解石油储备规模S，石油需求量X，石油进口量J以及石油自产量Z之间具有如下关系：ZJXS进口依存度a的计算公式为：)(ZJJa石油供给中断天数T是随机变量，范围是（0,365],且其服从如下指数分布：)1(0)(/365/eetft36503650TTT或-4-对普通的指数分布进行截断处理，并对密度函数进行相应调整，可知调整后其均值变为/3651/e，当相对较小，则均值为。刻画未来石油中断的平均规模，根据资料显示，=21作为基准中断规模。根据问题，假设我国原油开采平均成本为55美元每桶。设P1为购进时国际石油价格，P2为后期石油价格。此处将P1定为前一年石油价格，P2为后一年石油价格。则因为石油价格变动而产生损失或效益：)(21PPJM石油价格变化同时会给GDP带来影响，国际上计算公式为：bPPGDPGDP)(21其中b为油价的GDP弹性，其值为0.06517当国际石油供给中断时，会另有如下损失：11,maxPkTPS所以粗略经济效益I可计算为：1111,maxPkTPSWMKZPJPCGDPI上图为近几年我国GDP数据-5-上图为近几年来我国日均原油消耗量，上图为近几年来我国原油出口量，-6-上图为我国近几年来原油进口量上图为近几年来我国原油生产量-7-上图为我国近几年来原油消费量上表为近几年国际油价-8-上图为近几年美元对日民币汇率的数据。四、模型的分析代入2006年的数据，进行求算，可得：正相关与且SWSWSSWI2.3224557.1847663414517010874.14782,3.88max15821781829718.73.8821,3.88max8187.7904129718.75557.184769718.729.64)14517634(10000)29.6412.71(4.1607148187.7904129718.7)29.6412.71(14517M44.00%18476.57)(1451714517a06517.0代入2007年的数据，进行求算，可得：604.72.9321,2.93max2613353324604.72.9321,2.93max772.3209609604.75582.18631604.712.71)16316389(10000)12.7199.96(4.268019772.3209609604.7)12.7199.96(16316%69.46)82.1863116316(1631606517.0SWSWIMa-9-正相关与且SWS6.3403182.18631389163160代入2008年的数据，进行求算，可得：正相关与且SWSSWSWIMa24.3549896.190434241788809451.69721,97max32386570799451.69721,97max016.43767629451.65596.190439451.699.96)17888424(10000)99.9676.61(7.316751016.43767629451.6)99.9676.61(17888%44.48)96.1904317888(1788806517.0代入2009年的数据，进行求算，可得：正相关与且SWSSWIM59.3812818949507203650831.65.10421,5.104max054.2121478831.65520365831.676.61)20365507(10000)76.6101.77(2.345629054.2121478831.6)76.6101.77(20365%80.51)1894920365(20365a06517.0五、模型的评价5.1模型优点：1、本模型思路清晰，且主要通过加减法进行经济效益求算，易于观察。2、本模型统计了大量数据，对其分析拟合，更有准确性。3、本模型引进了概率中期望来对石油供给中断天数进行估计，又引进石油价格—GDP弹性5.2模型缺点1、本模型考虑的过于理论化，且效益中仅与石油影响有关，忽略了关联性。2、本模型属于静态模型，无法估算突发变化或短时间的石油价格变化等。3、本模型中目标效益过于粗略，无法定量求算具体，只能定性并通过一些大致数据反映。-10-六、模型的推广从模型中可以看出我国石油消费量，石油对外依存度不断提高。而其中风险也越来越大，所以我们迫切需要建立完善的石油储备体系，以在国际石油供应中断时保证正常消耗。而根据模型对我们的启示有：1、尽快完善石油储备体系，并降低储备成本。2、扩大原油进口来源，以应对突发情况。3、提升我国开采技术，降低开采成本。七、参考文献【1】林伯强杜立民中国战略石油储备的最优规模【2】习文静石油储备模型研究《工业技术经济》第182期【3】白洋基于供给风险视角的战略石油储备策略建模研究【4】王向青基于系统动力学的我国战略石油储备的规模问题研究【5】杨阳我国石油战略储备规模与吞吐模式研究【6】田惠敏国际石油市场分析与对策【7】董凌云石油资源的全球战略地位与中国石油安全问题