国内成品油定价机制.doc

目 录一、 问题提出2二、 问题分析2三、 基本假设3四、符号说明3五、 模型的建立与求解41、模型一的求解62、模型二的求解123、模型三的求解14六、 模型优化161、优点：162、缺点173、模型优化17七、 算法的设计及MATLAB的应用18八、 附录21九、 给发改委的报告25十、 参考文献27一、 问题重述石油是关系国计民生的重要资源，也是不可再生资源。中国作为世界上石油消费第二大国，市场上存在着一个很大的供需缺口，所以成品油的合理定价对国家经济发展及社会和谐稳定具有重要的意义。中国成品油市场运行机制先后经历了完全计划经济阶段、双轨价格过渡阶段、与国际油价间接接轨阶段等多个主要阶段，目前实行的是2009年出台成品油价格管理办法（试行）。统计数据（见附录）表明，自2009年以来，国内成品油价格共调整17次，其中12次上调，5次下调。以北京为例，93号汽油的零售价也从5.33元/升上涨至目前的8.33元/升，涨幅约为56%。油价的上涨引起了广大消费者的不满，每到成品油调价窗口期，油价话题总会引发热议；与此同时，现行的成品油定价机制也遭到了广泛质疑，定价机制改革的呼声也日益高涨。请针对中国国情，查阅相关资料，收集可靠数据，通过数学建模的方法，提出“更为合理”的成品油定价机制；并给国家发改委提供一篇报告，说明“新定价机制”的优势。二、 问题分析题目要求我们收集可靠的数据，通过建立数学模型的方法，提出“更为合理”的成品油定价机制。并且要求我们写出一份报告，说明“新定价机制的优势”。根据本问，我们利用了网络等相关资源，查找出几个主要因素之间的变化关系，确定变量，从而建立模型。我们首先对国内成品油进行基本定价。通过大量的数据和资料，我们确定国内成品油的决定因素有五个，分别是：国际石油价格、中国人均GDP、中国石油进口量、中国石油消耗量、中国石油生产量。将这些元素通过多元线性回归分析确立出决定因素B1和石油价格Y1的关系。然后我们确定了成品油价格的影响因素是：石油替代品和中国能源消耗量，也通过线性回归分析得出一个表达式。最后还有一些其他因素的影响，例如原油的加工成本、利润等，将这些因素也通过回归分析做出一个模型。当这些模型都做出以后，我们通过层次分析法，给成品油的的决定因素、影响因素和其他因素确定权重，这就可以得出了最终的石油价格。最后我们再次通过层次分析法比较现行的“定价机制”和我们建立的“新定价机制”做比较，得出“新定价机制”更加适合现在的市场需求。针对本体，虽然我们从相关资料中获得大量的数据，但从国内的实际出发这些数据只能作为理论支撑的基础，模型不只是针对某段时间，而是具有普遍的用途，这样才达到了本体的用途。三、 基本假设1. 由于成品油种类繁多，无法一一列出，所以我们选取了93号汽油作为代表，进行分析。2. 现行的燃油税不变。3. 由于世界石油储量和中国石油储量基本稳定，对我国石油价格影响不大，所以忽略其影响。4. 由于现在石油的商品属性越来越弱，而政治属性和金属属性越来越重。目前中国和世界局势相对稳定，不会有大规模的战争爆发，故政治因素以及社会因素的影响可以忽略。5. 由于成品油替代品较多，且逐渐扮演着重要的能源角色，所以我们选取了其中具有代表性的二甲醚来研究。四、符号说明W1（亿吨）中国石油生产量W2（亿吨）中国石油进口量W3（亿吨）中国石油消费量W4（元/升）国际原油价格W5（万元）中国人均GDPy中国成品油价格Yi（1、2、3）不同技术指标下的石油定价X1（亿千焦）中国能源消费量X2（万吨）成品油替代品二甲醚使用量X（元/吨）成品油成本利润及其他max最大特征值A中国成品油定价Bi（1、2、3）影响成品油价格因素Ci（18）影响因素下的指标Di（1、2）方案层两种机制的对比五、 模型的建立与求解通过层次分析法模型二：中国成品油定价y模型一：多元线性回归分析影响因素B2和价格Y2的关系 决定因素B1和价格Y1的关系通过层次分析法其他因素B3和价格Y3的关系1、模型一的求解1) 我们通过对下列数据（表一、表二）的分析确定了决定因素主要包括：国际石油价格、中国人均GDP、中国石油进口量、中国石油消耗量、中国石油生产量年份数据类型200220032004200520062007200820092010石油生产量W1(亿吨)1.5731.6831.7821.81318481.8631.9041.8952.030石油进口量 W2(亿吨)0.8260.9731.3611.6851.8391.9902.1922.3932.537石油消费量 W3(亿吨)2.4752.7173.1893.2783.5123.6933.7603.8824.286资料来源: BP Statistical Review of World Energy June 2011 年份数据类型200220032004200520062007200820092010国际原油价格 W4 (元/L )1.5791.7792.3003.0903.4613.5374.3372.6933.426中国石油储备量W6 (亿吨)15.515.515.515.515.514.814.814.814.8人均GDP W5 (万元)0.9401.0541.2341.4291.6502.0172.3712.5612.975中国石油储备量W6 (亿吨)15.515.515.515.515.514.814.814.814.8人均GDP W5 (万元)0.9401.0541.2341.4291.6502.0172.3712.5612.975资料来源: BP Statistical Review of World Energy June 2011表二 根据MATLAB多元线性回归分析得到决定因素A1和价格Y1之间的模型是：Y1=12.9501-3.4636*w1-13.1948*w2+4.4527*w3-2.0451*w4+4.1232*w5。 2) 根据下列数据（表三，图三）我们得出影响因素主要包括成品油替代品二甲醚和中国能源消耗量。表三 年份项目200120022003200420052006中国成品油价格（元/L）2.5132.82253.1353.563.98754.87中国能源消费量（亿KJ）14.3215.1817.5020.3222.4724.63二甲醚生产量（万吨）2.23.1871019.844.5图三根据MATLAB多元线性回归分析得出影响因素B1和价格Y2之间的模型是：Y2=0.9720+0.1139*x1+0.0141*x2。3) 根据如下数据（表四、图四）我们得出其他因素主要是成品油的成本利润及其他的的表达式。年份2009年1月2009年3月2009年6月2009年6月2009年7月2009年9月2009年9月2009年11月2010年4月2010年6月2010年10月2010年12月2011年2月2011年4月2011年10月国内汽油价格（元/吨）624065306930753073107610742079008220799082208530888093809080成本利润及其他（元/吨）2943.14 2544.67 2273.91 2708.68 2572.28 2769.01 2756.04 2665.60 2744.02 2990.30 2763.46 2796.44 3466.84 2923.20 3816.60 表四 根据MATLAB多元线性回归分析的到其他因素C1和价格Y3之间的模型是：Y3=-0.001x2+0.35360*x-109.5762。2、模型二的求解上面我们已经得出了各种因素和价格之间的表达式，下面通过层次分析法得出各种因素的权重（层次分析如下）。如图为A的4阶正反矩阵 1 977 A= 1/9 11/31/21/7314 1/721/41根据下表五可以得出各个因素对目标层的特征向量为（0.6930 0.0558 0.1730 0.0782 ）。最大特征值max=4.2426.CI=(max-n)/(n-1)=0.0809.RI=1.12由CR=CI/RI=0.0899<0.1可知，此矩阵通过一致性检验。 A中国成品油的价格Y 目标层中国石油产量C1成本税收及其他C8其他因素B3指标层中国能源消耗量C7二甲醚的使用量C6国际石油价格C5中国人均GDPC4中国石油消费量C3中国石油进口量C2准则层决定因素B1影响因素B2B1B2B3B4特征向量B119770.6930B2 0.11111 0.33330.50.0558B3 0.14293 140.1730B4 0.14292 0.2510.0782根据以上表格可知决定因素、影响因素、其他因素对目标层国内成品油的价格的权重分别是0.6930 0.2288 0.0782。则价格与三个参数之间的模型是：Y=0.6930*Y1+0.2288*Y2+0.0782*Y3。3、模型三的求解 A中国成品油的价格Y目标层中国石油产量C1成本税收及其他C8其他因素B3指标层中国能源消耗量C7二甲醚的使用量C6国际石油价格C5中国人均GDPC4中国石油消费量C3中国石油进口量C2准则层决定因素B1影响因素B2方案层现行定价机制D2新定价机制D1如上图所示，在八个不同的准则层下可以得到八个不同的方案层对准则层的成对比较矩阵：C1= 1 2C2= 1 3 C3= 1 42/1 13/1 1 0.25 1C4= 1 5C5= 1 0.33C6= 1 1 0.2 1 3 1 1 1C7= 1 2C8= 1 10.5 1 1 1有成对比较矩阵Bi计算出方案层对准则层的组合权向量：W=0.667 0.75 0.50.333 0.25 0.5表六：指标层的判断表 C1B2C3C4C5特征向量C1120.50.167 0.1429 0.0521C20.510.50.25 0.167 0.0423C32211 0.333 0.1423C45411 0.5 0.2355C576321 0.5278指标层对准则层的比较矩阵 12 1/21/61/7 B1=2/11 2/11/21/622 111/3 54 111/276 321由以上矩阵通过计算可得最大特征向量：max=5.3208.CI=0.0802.CR=0.072<0.1则可知此矩阵通过了一致性检验。各个指标对准则的特征向量是0.0521 0.432 0.1423 0.2355 0.5278表七：方案层对准则层的总排序准则层决定因素影响因素决定因素总排序权值0.69300.22880.0782指标层0.05210.4320.14230.23550.52780.50.51D10.6670.750.80.8330.250.50.6670.51.884D20.3330.250.20.1670.750.50.3330.51.505根据上表七可知新定价机制排序略高于现行定价机制。新型定价机制的合理性为188.4%，而现行的定价机制的合理性只有150.5%，所以新型的定价机制更加合理。六、 模型优缺点分析及优化1、优点：我国是人口大国，并且人均消费水平很低，居高不下的成品油价格已经对中困居民的生活以及困内经济的发展造成了很大的影响，因此基于居民收入水平的成品油定价机制的研究无论是对居民还是中国的经济的都有一定的现实意义。而在我们的模型中将我国人均GDP作为成品油价格的一个重要的决定性因素，有效地解决了这一问题。目前，我国成品油价格政策的参照物中，缺少反映我国能源市场需求的参数，使得所得的成品油价格不能准确的反映市场的需求。而我们的模型考虑了各种重要的反映能源市场需求的变量，有效地解决这一问题。题目中没有给出具体的数据，我们从纯代数的角度建立了一个模型，基本上照顾到各方面的变化关系，模型与实际数据的局部校验基本吻合；模型中采用了线性分析、拟合法、多元回归分析法、层次分析法，求解简单，精确度高，在一定程度上可以推广。2、缺点一些过程过于复杂，在建模过程中只能定性分析，简化模型。由于数据的缺乏，短时间内很难找到大量可靠的数据，使得模型缺少大量数据的支撑，不尽完善模型把很多条件都忽略掉了,这使得模型精确度相对来说不算太高,且不是很有利于推广.3、模型优化 加大价格调整的频率和浮动上下限，逐步接近市场即时定价当前原油成本法以22天作为价格调整周期的制度安排不合理，可采取通过加快成品油价格调整的频率的方式，实现成品油价格从“滞后定价”逐步过渡到“实时定价”，把成品油价格改革推向更合理的方向。利用市场自发的价格机制自发实现成品油资源的合理化配置。 逐步试点建立国内成品油、原油期货交易体系当前国内成品油定价机制的一个重大缺陷就是“被动定价”，缺乏国际石油定价权，而争取国际原油价格定价权已被发达国家视为制定新世纪国家战略的重要因素。我国作为石油的进口和消费大国，理应在世界石油市场上具有较大的影响力，在国际石油价格的形成过程中发挥更大的作用。尤其中国作为亚洲地区最大的原油生产国、消费国、贸易国，完全有理由成为亚洲地区的原油定价中心。 加快石油战略储备建设我国的石油战略储备起步较晚，规模小，基础薄弱；商业储备则刚处于政策研究阶段。2007年末，国家石油储备中心正式挂牌成立，标志着我国石油储备三级管理体系正式启动，按照规划，中国将借鉴国际经验，以“履行国家石油储备义务，不以盈利为目的”的方式，建立起三级石油储备管理体系。这一石油战略储备项目的建设，已经为高油价时代我国资源安全和社会可持续发展的重要环节，必须高度重视。七、 算法的设计及MATLAB的应用在我们的模型中，曲线拟合主要用到了MATLAB软件，以下附上程序代码:成品油价格决定因素变量>> A=1 1.573 0.871 2.475 1.579 0.9398; 1 1.683 0.973 2.717 1.779 1.0542; 1 1.782 1.361 3.189 2.300 1.2336; 1 1.813 1.685 3.278 3.090 1.4185; 1 1.848 1.839 3.512 3.400 1.6500; 1 1.895 2.393 3.882 3.426 2.5605;Y=2.8225 3.135 3.56 3.9825 4.87 5.74125;x=Y/Ax = 12.9501 -3.4636 -13.1948 4.4527 -2.0451 4.1232成品油价格成本利润及其他>>x=2943.14 2544.67 2273.91 2708.68 2572.28 2769.01 2756.04 2665.60 2744.02 2990.30 2763.46 2796.44 3466.84 2923.20 3816.60;y=6240 6530 6930 7530 7310 7610 7420 7900 8220 7990 8220 8530 8880 9380 9080;dy=2;for n=1:6 a,S=polyfit(x,y,n); An=a; da=dy*sqrt(diag(inv(S.R'*S.R); DAn=da' freedom(n)=S.df; ye,delta=polyval(a,x,S); YEn=ye; Dn=delta; chi2(n)=sum(y-ye).2)/dy/dy;endQ=1-chi2cdf(chi2,freedom);clf,shgsubplot(1,2,1),plot(1:6,abs(chi2-freedom),'b')xlabel('阶次'),title('chi 2与自由度')subplot(1,2,2),plot(1:6,Q,'r',1:6,ones(1,6)*0.5)xlabel('阶次'),title('Q 与0.5线')nod=input('根据图形选择适当的阶次（请输入数值）');clf,shg,plot(x,y,'kx');xlabel('x'),ylabel('y');axis(2000,4000,6000,10000);hold onerrorbar(x,YEnod,Dnod,'r');hold ontitle('较适当阶次的拟合')text(1,9500.0,'chi2=' num2str(chi2(nod) '' int2str(freedom(nod)text(1,8500.0,'freedom=' int2str(freedom(nod)text(12,7100,'Q=' num2str(Q(nod) '0.5')disp(' ')disp('拟合多项式系数'),disp(Anod)disp('拟合系数的离差'),disp(DAnod)成品油价格国际原油价格>> x=39 53 66.64 70 68.3 70.4 66.8 78.4 84.3 74.5 83.9 89.6 86.2 108.5 83;y=6240 6530 6930 7530 7310 7610 7420 7900 8220 7990 8220 8530 8880 9380 9080;p=polyfit(x,y,3)p = 1.0e+004 * -0.0000 0.0005 -0.0293 1.1502成品油价格二甲醚；能源消费量>> x2=30:0.01:120;>> y2=polyval(p,x2);>> plot(x,y,'o',x2,y2)>> grid on x1=14.32 15.18 17.50 21.32 24.47 28.63'x2=2.2 3.18 7 10 19.8 44.5'y=2.513 2.8225 3.135 3.56 3.9825 4.87'X=ones(size(x1) x1 x2;a=Xya = 0.9720 0.1139 0.0141八、 附录曲线一 成品油价格与国际原油价格关系图曲线二 成品油价格与成本利润及其他关系图 表八：93号汽油的调价 九、 给发改委的报告 关于中国成品油定价机制的报告国家发改委：对于中国成品油定价机制问题，经过我们的大量研究， 得出当前成品油定价机制存在以下缺陷。1 成品油调价相对国际原油价格具有时滞性，按照现行定价机制，国家发改委以22天为一个评价周期，评价周期内国际三大原油期货市场价格的日均涨落幅度超过4时，就考虑调整国内油价。价格调整与国际市场变化滞后至少20天。这种油价调节迟滞所带来的弊端主要表现在以下两个方面：第一，调价迟滞难以反映国内市场供求关系及消费结构变化。成品油市场价格的形成基础主要应在国内市场，而不是国际市场。因此，国内目前的成品油定价方式，还应进一步完善。应在原油成本定价的基础上，引入一些反映国内实际情况的合理的价格调整系数，对其进行修订，使最终价格在反映国际市场价格水平的同时，也反映国内市场的供求关系及消费结构。第二，投机现象严重。在我国油价调整迟滞的同时，我国的成品油定价模式过于透明，根据国际油价的走势，国内销售者很容易就可以判断国内油价的基本走势：是上调还是下调。在做出价格预期后，就能够选择合适的时机进行囤积和市场操纵，从而造成油品资源的紧张，增加了成品油市场的不正常供需关系，不利于价格稳定，并且助长了流通体制中的投机现象。2 难以刺激企业自觉提高生产效率目前的成品油价格调整主要还是参考企业的成本和观察期内国际国内油价的变化决定。企业与政府之间存在着严重的信息不对称问题，政府难以和企业一样熟知成本信息。其次，政府即使通过努力可以获得产品的成本信息，但其高昂的搜寻成本也会使政府自动放弃寻求真实信息的想法。企业在成本增加后(包括进口原油涨价造成的综合成本上升)为了不降低利润必然就会要求提价。政府由于无法准确判断企业成本的真实性，往往是企业报多少是多少，成本涨多少价格就提多少。因此，以企业实际成本为基础的成品油定价机制缺乏对企业成本的约束，从而不能刺激企业努力降低成本，提高生产效率。3 缺乏国际石油价格定价权在国际石油价格形成中，起决定性作用的是期货价格而不是现货价格。而我国成品油价格实行政府指导价，决定了国内石油价格只能对国际石油现货浮动价格而不能对期货合约价格进行接轨。在这一模式下，我国石油进口公司的交易结算主要以现货浮动价格为主，很少通过期货贸易进口石油。由于没有属于自己国际期货市场，不能制定大宗石油交易的游戏规则，没有能力将中国石油市场的变化以价格信号的形式反馈到国际市场，从而参与国际油价的形成过程，只好按照别人的规则购买石油，以至于常常出现“买涨不买落”的现象。由此可见，现行国内石油价格与国际市场价格的接轨是简单的、部分的、被动的接轨，是国际石油价格的被动接受者，而不是参与者、制定者。对此我们给另一种更为合理的定价机制，在我们的机制中，针对以上两个问题我们采用了多元线性回归分析，将国际石油价格、中国人均GDP、国内石油消耗量、国内石油生产量和中国石油进口量作为基本变量，对国内石油价格进行基本定价。根据上面得出的石油基本定价和一些影响因素和其他因素用层次分析法的出权重，然后得出最终石油价格。利用层次分析法比较现在的定价机制和修改过后的定价机制，得出修改过后的定价机制可以更好的符合中国国情，制定出来的价格也更为合理、稳定。上述问题得到了很好的缓解。我们的定价机制客观考虑了我国的基本国情，综合考虑了我国的供需关系、石油替代产品发展、能源需求、中国人民经济状况对成品油价格的影响。较之之前的一味根据国际石油价格有着更好的客观性。与此同时，又考虑了国际油价对我们的影响比较接近石油的实际情况。此外，我们给出更多的建议：1 加大价格调整的频率和浮动上下限，逐步接近市场即时定价当前原油成本法以22天作为价格调整周期的制度安排不合理，可采取通过加快成品油价格调整的频率的方式，实现成品油价格从“滞后定价”逐步过渡到“实时定价”，把成品油价格改革推向更合理的方向。利用市场自发的价格机制自发实现成品油资源的合理化配置。2 逐步试点建立国内成品油、原油期货交易体系当前国内成品油定价机制的一个重大缺陷就是“被动定价”，缺乏国际石油定价权，而争取国际原油价格定价权已被发达国家视为制定新世纪国家战略的重要因素。我国作为石油的进口和消费大国，理应在世界石油市场上具有较大的影响力，在国际石油价格的形成过程中发挥更大的作用。尤其中国作为亚洲地区最大的原油生产国、消费国、贸易国，完全有理由成为亚洲地区的原油定价中心。3 加快石油战略储备建设我国的石油战略储备起步较晚，规模小，基础薄弱；商业储备则刚处于政策研究阶段。2007年末，国家石油储备中心正式挂牌成立，标志着我国石油储备三级管理体系正式启动，按照规划，中国将借鉴国际经验，以“履行国家石油储备义务，不以盈利为目的”的方式，建立起三级石油储备管理体系。这一石油战略储备项目的建设，已经为高油价时代我国资源安全和社会可持续发展的重要环节，必须高度重视。十、 参考文献1）BP Statistical Review of World Energy June 20112）3李国俊，朱瑞博国际石油定价机制与中国石油价格防范体系构建J上海经济研究，2005，6：3940U G JZhu R BThe price mechanism of intemational oil and building precaution in ChinaSoil price systemJShanghai Economic Review，2005，6：39-404汪发元，何大鹏中国石油定价机制选择的经济分析J长江大学学报(社科版)，2009，6：50-51Wang F Y，He D PEconomics analysis of the choice of Chinese oil pricing mechanismJJournal of Yangtze University(Social Sciences 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