彭放， 劉化龍， 李博

(1.國網(wǎng)電網(wǎng)有限公司大數(shù)據(jù)中心， 北京 100052； 2.國網(wǎng)信通億力科技有限責任公司， 福建， 福州 350003)

0 引言

電力行業(yè)的發(fā)展是經(jīng)濟增長的有力支撐，可以說電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的晴雨表、經(jīng)濟建設的先行者，然而與此同時我們也需要明確認識到經(jīng)濟高速增長是不可持續(xù)的。近年來，面臨產(chǎn)能過剩、結(jié)構(gòu)失衡等諸多難題，電力消費與經(jīng)濟發(fā)展密切相關，從對電力數(shù)據(jù)的分析結(jié)果中可以判斷出經(jīng)濟形勢走向。因此，本文對電力行業(yè)的景氣指數(shù)進行深入研究，力求通過科學手段對未來發(fā)展趨勢進行預測，為整體宏觀調(diào)控奠定理論基礎。

1 景氣分析總體概述

1.1 基礎概念

景氣分析是一種經(jīng)濟周期統(tǒng)計分析方法，在經(jīng)濟研究的各個領域都有應用，在各行各業(yè)的企業(yè)運營過程中，經(jīng)常出現(xiàn)經(jīng)濟波動現(xiàn)象，研究這種周期性增長與縮減、擴張與萎縮的經(jīng)濟波動現(xiàn)象的方法稱為景氣分析法。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

景氣分析研究已有近一百多年的發(fā)展歷史，縱觀整體發(fā)展歷程，理論體系已經(jīng)相對完善，而且已經(jīng)應用于各行各業(yè)的行業(yè)分析以及監(jiān)測預警，是很多國家監(jiān)測經(jīng)濟發(fā)展的重要方法。目前國內(nèi)外的研究方法主要包括KL信息量法、主成分分析法、時差相關系統(tǒng)法等[1]。

1.3 分析理論與指標劃分

景氣分析是一種經(jīng)濟周期統(tǒng)計方法，根據(jù)指標在時序上的差異，按先后順序?qū)⒅笜藙澐譃橄刃兄笜?、一致指標、滯后指?大類，以此構(gòu)成分析體系。其中，先行指標指的是循環(huán)波動比景氣循環(huán)轉(zhuǎn)折提前顯示變動的指標；一致指標指的是循環(huán)轉(zhuǎn)折變化的時間與景氣循環(huán)轉(zhuǎn)折基本接近的指標；滯后指標指的是比景氣循環(huán)轉(zhuǎn)折出現(xiàn)的要晚的指標。由此計算得出景氣擴展指數(shù)(DI)與景氣合成指數(shù)(CI)，可體現(xiàn)經(jīng)濟景氣的增長或衰減趨勢、強弱變化。

一般來說，研究景氣的基準指標選取的是國內(nèi)生產(chǎn)總值，循環(huán)選取的是增長周期的波動循環(huán)。得到基準指標之后，根據(jù)時差分析選擇先行指標與滯后指標，各分類的作用與劃分規(guī)則如表1所示。

表1 景氣指標分類

1.4 指標選取原則

影響行業(yè)景氣波動的因素有很多，既包括行業(yè)本身生產(chǎn)活動的影響，也包括上下游及相關聯(lián)的其他產(chǎn)業(yè)的影響，還包括國家政策、國際局勢等等具有隨機性的因素，所以在選取景氣指標時，應遵循以下原則。

(1) 全面：不能只強調(diào)某一片面的指標，需要全方位多維度進行分析評價。

(2) 靈敏：無論是先行指標還是一致指標、滯后指標，選擇時特征一定要明顯。

(3) 及時：景氣分析的指標數(shù)據(jù)時效性一定要高，否則無法達到預測目的。

(4) 準確：準確是分析的基本保障，否則全部分析都失去意義[2]。

2 數(shù)據(jù)預處理

2.1 數(shù)據(jù)補充

電力行業(yè)的源數(shù)據(jù)多種多樣，基于目前的信息化采集手段，難免會有部分缺失，對于殘缺的數(shù)據(jù)需要根據(jù)數(shù)據(jù)量的多少利用不同的值進行替代與補充，同時對于補充的數(shù)據(jù)做敏感性分析，避免個別指標錯誤導致影響整個分析體系。本文采用的方法如下。

1) 缺失數(shù)據(jù)補充

(1) 少量缺失：利用前后時期的均值進行替代補充

(1)

(2) 大量數(shù)據(jù)缺失：利用已有數(shù)據(jù)與全國數(shù)據(jù)的占比的平均值與全國數(shù)據(jù)相乘來替代補充

(2)

(3) 全部缺失又重要的數(shù)據(jù)：利用全國數(shù)據(jù)進行替代。

2) 敏感性分析

(1) 回歸計算：對包含與不包含插入值的2個序列進行回歸計算

(3)

(2) 敏感系數(shù)計算：

(4)

綜上所述，若敏感系統(tǒng)在0.8到1.2之間，則認為所補缺失值合理，否則按1%遞增或遞減，直到達到目標范圍。

2.2 標準化處理

為消除量綱的影響，將指標歸一化為同向指標，本文采用功效系統(tǒng)法對數(shù)據(jù)做標準化，將各項指標最小值設為60，最大值設為100。最終值越大越景氣的為正向指標，值越小越不景氣的為逆向指標，其功效化公式為

(5)

其中，yit為第i個指標t季度的數(shù)值。

3 關鍵算法

3.1 Census X-12法季節(jié)調(diào)整

為識別和預估時間序列的不同組成部分，了解走向趨勢與業(yè)務周期，需要做季節(jié)性調(diào)整，剔除季節(jié)和特定日期對最終分析的影響，科學把握宏觀經(jīng)濟形勢。本文采用Census X-12方法進行季節(jié)調(diào)整，設YT代表無奇異值的季度時間序列，可分解為趨勢循環(huán)項、季節(jié)項和隨機要素項[3]。具體步驟如下。

(1) 初始估計

趨勢循環(huán)項初始估計：

(6)

隨機要素項初始估計：

(7)

(8)

其中，

(9)

(10)

(2) 計算趨勢循環(huán)要素與季節(jié)因子估計值

利用Henderson移動平均公式計算暫定值：

(11)

(12)

通過3*5項移動平均計算暫定S值

(13)

得到第二次預估的季節(jié)調(diào)整結(jié)果：

(14)

其中，

(15)

(3) 計算趨勢循環(huán)要素與季節(jié)因子最終值

根據(jù)上述步驟獲得最終值

(16)

其中，

(17)

3.2 Kalman濾波算法

本文基于Kalman濾波法對空間模型進行估計，具體步驟如下。

(18)

假設初始狀態(tài)向量與擾動項服從正態(tài)分布，估計誤差的協(xié)方差矩陣為

(19)

最終得出

(20)

4 電力行業(yè)景氣指數(shù)研究

4.1 指標體系

電力行業(yè)景氣指數(shù)指標體系的構(gòu)建，首先要考慮電力行業(yè)本身的指標，包括總量、當前結(jié)構(gòu)、發(fā)展?jié)撃?、用電價格等多方面，其次還需要考慮石油、煤炭等上游產(chǎn)業(yè)的影響，另外還需要對水泥、化纖等下游產(chǎn)業(yè)進行關聯(lián)的分析，因此本文選取其中的關鍵因素構(gòu)建電力行業(yè)的景氣指標體系如表2所示。

表2 電力行業(yè)景氣分析指標體系

4.2 模型構(gòu)建

設yt為k*1維向量，代表t時期可觀測的變量，平穩(wěn)部分，ct為標量，代表t時期景氣指數(shù)真值，c為不可觀測的景氣指數(shù)，則

yt=h(ct)+utt=1,…,Tc=c1,c2,…,cT

(21)

將ct,ut看做隨機過程，對不可觀測的ct進行估計，得到

(22)

其中，L為延遲算子，

Θi=diag(θi1,…,θik);H=diag(h1,…,hk);

LCt=ct-1,Lut=ut-1

(23)

根據(jù)狀態(tài)變量αt=(ct,ct-1,…,ct-p+1,ut,ut-r+1)(p+kr)×1；干擾項ξt=(ht,0,…,0,εt,0,…,0)(p+kr)×1;∑=diag(1,0p-1,h1,h2,…,hk,0(k-1)r)

得到目標值：

(24)

其中，Ik為k×k單位陣，0k,k為k×k階零矩陣。

4.3 測算流程

電力行業(yè)景氣指數(shù)需要準確反映出行業(yè)的整體運行情況以及未來發(fā)展趨勢，基于指數(shù)模型體系，通過殘缺值替代補充、敏感性分析、標準化處理、季節(jié)調(diào)整等變換后，根據(jù)指標的歷史波動幅度對不同區(qū)域進行測算打分，最終得到綜合評分[4-5]。測算流程如圖1所示。

圖1 電力行業(yè)景氣指數(shù)測算流程

5 預測結(jié)果驗證

基于本文上述構(gòu)建的指標體系與模型，對電力行業(yè)景氣指數(shù)與宏觀經(jīng)濟景氣指數(shù)進行驗證，結(jié)果表明從2013年到2019年，大致有2個完整的循環(huán)，第二個周期的波動程度略低，2019年以前電力行業(yè)景氣指數(shù)大約提前1～2個月，而2019年之后則有滯后1～2個月的趨勢，可以預測未來的周期波動逐漸趨于緩慢。由此可以證明，本文構(gòu)建的電力行業(yè)景氣指數(shù)可以較好的體現(xiàn)未來的發(fā)展趨勢[6]。

6 總結(jié)

不同時期會產(chǎn)生不同的波動規(guī)律，本文構(gòu)建了電力行業(yè)的景氣指數(shù)，通過科學算法來對發(fā)展趨勢進行預估與判斷。雖然指標體系已經(jīng)初步建立，還還存在很大不足之處，例如數(shù)據(jù)篩選方法的科學合理性、選取數(shù)據(jù)范圍、指標選取合理性等方面還需繼續(xù)研究與改善。