成品油价格与家庭汽车

2013年河南科技大学数学建模选拔赛承诺书我们仔细阅读了数学建模选拔赛的规则.我们完全明白，在做题期间不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人研究、讨论与选拔题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反选拔规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守选拔规则，以保证选拔的公正、公平性。如有违反选拔规则的行为，我们将受到严肃处理。我们选择的题号是（从A/B/C中选择一项填写）：A队员签名：日期：2013年8月27日2013年河南科技大学数学建模竞赛选拔编号专用页评阅编号（评阅前进行编号）：评阅记录（评阅时使用）：评阅人评分备注1成品油价格与家庭汽车摘要本文研究成品油价格和家庭汽车等问题，利用时间序列预测模型和非线性拟合模型，来预测未来中国成品油价格情况、家庭汽车的发展前景等情况。第一小题：针对问题一：我们通过查阅报刊和到互联网上来了解分析影响中国成品油价格的因素。综合所得的资料，得出影响中国成品油价格的因素有12种。其中国际原油价格对中国成品油价格影响最大。针对问题二，通过互联网，搜索2009年至2013年，国内成品油价格调整数据，分别创建汽油价格和柴油价格的时序列，作出游程检验，p值为0，为非平稳时序列。先后进行3阶差分和4阶差分后的平稳时序列，作出两者的自相关图和偏相关图，观察并估计系数，然后建立时间序列模型，参数值未通过显著性检验。于是我们选择直接对原数据进行时间序列模型创建，分别得到汽油价格模型和柴油价格模型，得出2015年国内成品油价格的预测。第二小题：针对问题一：我们选杭州市作为样本。首先，到杭州市统计局官网查找家庭汽车的相关数据并整理成表格。然后，我们做车辆数随年份的散点图，观察出它不是线性相关的，且它是小样本数据，我们就利用MATLAB编程求解系数值，从而建立了非线性拟合模型。此模型为：7772734759.8132105.4934101.211110d0.1318100.00710.000110iiiiiiydddd通过模型我们预测到2020年的车辆数为1.8388亿辆，且从2014年到2020年间家庭汽车以指数形式增长，所以预测出到2020年家庭汽车市场前景良好。针对问题二：我们整理所需数据进行处理，得到家庭汽车数量和成品油价格随时间发展的各个斜率制成表格，画图能清楚的看出成品油价格增长幅度和家庭汽车增长幅度呈负相关。第三小题：分析外国的成品油价格因素，了解到大多数国家的成品油定价中，都考虑了原油价、税收、进出口、供给需求等。所以我们在下一问中建立的模型三就考虑研究成品油价格和国际原油价格，税收，石油进口量之间的关系。选择汽油价格来建立适合中国国情的成品油定价模型，选择主要因素：国际原油价格，税收，进口量，进行因素与汽油价格之间相关性分析，并建立多元线性回归模型，得到定价模型关键字：成品油价格，家庭汽车数量，MATLAB编程，非线性拟合模型，时间序列模型多元线性回归21、问题重述随着汽车行业的兴起，汽车越来越成为百姓生活必需品，然而节节攀升的油价给人们的生活消费带来了负面影响。请你就某个城市，搜集家庭汽车、影响成品油价格因素等实际数据（标出来源），对以下问题建立数学模型，并回答问题。1.1分析影响中国成品油价格的因素，建立数学模型，并预测到2015年中国成品油价格情况。1.2对家庭汽车数量的增长给出数学模型，并预测到2020年家庭汽车的发展前景，说明成品油价格对家庭汽车增长的影响。1.3分析国外成品油价格的定价因素，给出一份适合中国国情的成品油定价模型。1.4根据你所建立的模型，给国家发改委提出中国成品油定价机制的建议。2、模型假设2.1：假设网上找到的数据是真实可靠的。2.2：假设当月未查到的成品油价格表示成品油价格未发生改动，所以就跟从前个月的价格。2.3：假设私人汽车就是家庭汽车。2.4：假设成品油价格调整日期在月初或月末，每个月15号之前的调价为月初调,价，15号之后调价为月末调价。2.5：原油进口价格以布伦特石油价格为基准价格。2.6：我国原油供给全部来自进口原油。2.7：国内成品油价格只考虑消费税的税费。2.8成品油价格影响因素之间相互独立。3、变量说明名称说明：时间距离----表示年份与2000年之间的时间差。例2000年的时间距离为0；2001年的时间距离为1。符号说明a------表示截距b------表示趋势c------表示加法模型的季节因子t-------表示年份，2007,2008,...,tTty------时序列中年份为t时序列值k------向后平滑期数'tky-----时序列中年份为tk时的序列值3d------表示时间距离。t-------表示时间。dp------表示近似函数。iY------表示私人汽车数。D------表示近似函数的系数矩阵，0,1,234,5[aaa,a,aa]D。A-------表示时间距离的矩阵，2345[1,d,d,d,d,d]iiiiiA。B-------表示家庭汽车的数量矩阵，B=AD。Q------汽油价格。'Q------汽油价格减去税费的值。m------国际原油价格系数n------进口量系数2x------国际原油价格1x------进口量4、问题分析4.1：我们把问题分成两部分。问题一为分析影响中国成品油价格的因素；问题二为建立时间序列预测模型，并预测到2015年中国成品油价格情况。4.1.1：按照(文献【1】)得定义成品油是指汽油、煤油、柴油及其他符合国家产品质量标准、具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。而在生活中汽油和柴油被广泛使用，且在国际上也是以汽油价格和柴油价格来衡量成品油价格。综合以上，我们将分析成品油价格转化为分析汽油和柴油的价格。我们根据(文献【2】、文献【3】、文献【4】)总结得出影响成品油价格的十二种主要因素：（1）国际成品油价格,（2）国际原油价格，（3）替代能源及发展战略，（4）国家环境保护及能源消费有关政策，（5）加入WTO,(6)燃油附加税，（7）成品油进出口量，（8）走私贩运成品油，（9）国家石油储备制度，（10）成品油市场的供给与需求，（11）交通运输，（12）成品油市场竞争。在影响成品油价格的因素中,表层现象原因取决于国际成品油油价、成品油供给因素、需求因素以及行业竞争情况;国家环境保护有关政策、成品油净进口量、政局原油储备体制、燃油附加税、走私贩运成品油则是五个较深层次的影响因素;替代能源因素和国际贸易依存度是两个深层次原因;而原油价格是影响成品油价格的根源。4.1.2：建立中国成品油价格的数学模型，并预测2015年国内成品油价格的情况，我们选择对汽油价格和柴油价格分别建立时间序列，并通过以下流程建立所需的预测模型，并进行预测。4获得观测值序列平衡检验白躁检验差运拟合模型分析结果YESYESNONO4.2我们也把问题分成了两部分。问题一为建立模型二即非线性拟合模型来预测到2020年的家庭汽车数量情况。问题二我们同过模型一和模型二中的数据，整理处理，画出他们增长斜率的变化图来分析成品油价格增长幅度和家庭汽车增长的影响。4.2.1：针对问题一：我们选杭州市作为样本。首先，到杭州市统计局官网查找家庭汽车的相关数据并整理成表格。然后，我们做车辆数随年份的散点图，观察出它是不是线性相关的。若它不是呈线性相关的则根据它是小样本数据，我们就利用MATLAB编程求解系数值，从而建立了非线性拟合模型。通过模型我们预测到2020年的车辆数，且根据画出模型的图型来分析到2020年间家庭汽车的变化情况，从而预测出到2020年家庭汽车市场前景好坏。4.2.2：我们整理所需数据进行处理，得到家庭汽车数量和成品油价格随时间发展的各个斜率制成表格，画图能清楚的看出成品油价格增长幅度和家庭汽车增长幅度呈负相关。4.3.1：目前，世界各国国内市场成品油价格的形成机制主要有市场竞争形成价格和国家定价两种。其中大部分国家都是采用市场竟争的模式来定成品油价，比如韩国、日本、美国、英国等。为了分析完全市场化，我们分析了美国的成品油定价机制。在美国，汽柴油价格会随着原油价格的波动随时调整。美国汽油随行就市的一个主要原因是它的成本构成中原油成本占据主要部分。按照美国能源部近年的统计，汽油平均成本中，55%是原油，22%是炼油环节，19%是税收，4%是批发和营销。但也有国家采用国家定价机制。例如比利时，它是个典型的“无油国”，但是比利时政府、企业和消费者面对居高不下的油价却并不惊慌，原因就在于比利时独特的燃油定价机制。在比利时，燃油零售价中共包括四个部分的费用：一是进口成本价；二是经销商的利润；三是消费税；四是增值税。其中，消费税相对固定，而增值税则是前三项之和再乘以一个固定的比例。所以综合以上来看现在各国的成品油定价机制无论最终采取什么样的定价方法，都在坚持与国际市场价格接轨的方向和原则，建立既反映国际市场石油价格变化，又考虑国内市场供求、生产成本和社会各方面承受能力等因素的成品油定价机制。且在所有国家的成品油定价中，都考虑了原油价、税收、进出口、供给需求等。所以我们在下一问中建立的模型三就考虑研究成品油价格和国际原油价格，税收，石油进口量之间的关系。4.3.2：针对中国国情，我们选择“国际原油价格”，“税收”“原油进口量”三个因素来决定成品油价格，建立了关于汽油价格的多元回归定价模型。从互联网中搜集数据，获得2009年至2011年每月布伦特原油的价格和国内原油进口量。自2009年1月1日起，5我国汽油消费税由0.2/升提升到1元/升。每立方米体积的车用汽油为0.725吨，1立方米=6.29桶（油），一吨车用汽油为6.29/0.725=8.67桶，一桶=158.98升，所以一吨车用汽油所交税费为8.67158.9811379.29元。得到三大因素的值，建立模型。5、模型建立5.1：模型一5．1.1在第一问的基础上，首先我们通过互联网（文献【5】，文献【6】）查找到我们需要的数据，我们把数据整理出来，（见附表一）。然后，我们利用（附表一），按每月月初、月末数据归属来建立表格（见附表二）。5.1.2：根据表格二利用EXCEL绘制该序列的时序图。图一：六、模型的评价与改进从图上看出自2009年-2012年，同时期汽油价格都高于柴油价格。汽油价格和柴油价格都是向上增长，可以看出成品油整体上是呈向上增长的趋势。但在小范围内时，价格波动较平凡。其中2010年11月份-2011年5月份，在这阶段内汽油价格和柴油价格都在不停的增长，增长幅度较大；而在2012年4月份-2012年8月份左右，在这阶段内汽油价格和柴油价格都呈直线形势下降。5.1.3：利用游程检验来检验平稳性。利用spss作游程检验来检验其平稳性，表一：游程检验汽油价格柴油价格检验值a77306980案例检验值2424案例=检验值2626案例总数5050Runs数22Z-6.858-6.858渐近显著性(双侧).000.000a.中值近年国内成品油价格调整走势图（元/吨）400050006000700080009000100002009年1月2009年3月2009年5月2009年7月2009年9月2009年11月2010年1月2010年3月2010年5月2010年7月2010年9月2010年11月2011年1月2011年3月2011年5月2011年7月2011年9月2011年11月2012年1月2012年3月2012年5月2012年7月2012年9月2012年11月2013年1月时间价格汽油价格柴油价格6游程检验中p值都为0，所以汽油价格时序列和柴油价格时序列都是非平稳的。根据分析，序列蕴含着曲线趋势，利用spss通过三阶差分提取曲线趋势的影响。并绘制出时序图。图二：汽油价格三阶差分后时序图图三：柴油价格三阶差分后时序图由时序图分析，汽油价格和柴油价格大致在0值附近波动，波动范围游街，且无明显趋