Introduction générale
Grâce à ses vertus économiques et
écologiques, le gaz naturel est devenu l'une des sources
d'énergie les plus utilisées dans le monde, sinon la plus
prometteuse. L'Algérie en est un principal producteur et exportateur
à plusieurs pays dans le monde, dont parmi les principaux clients figure
l'USA et l'Europe. Traditionnellement, les contrats de transaction du gaz se
font à long terme, avec des prix stables. Cependant, ils existent de
plus en plus des contrats à comptant (spot), en raison de la
libéralisation de l'industrie du gaz naturel, bien que la majeure partie
du gaz naturel échangé sur le plan international reste dans le
cadre de contrats à terme. Comme par ailleurs l'industrie du gaz naturel
est un secteur vaste et réclame des capitaux importants, la
société Sonatrach (société nationale de transport
et de commercialisation des hydrocarbures), exploiteur exclusif de cette
matière, se doit d'étudier et analyser l'évolution du prix
de cette matière stratégique, aux marchés américain
et européen, afin de tirer des informations et des conclusions utiles
pour la phase de prise des décisions liées à la
réalisation des projets gaziers.
Les prix du gaz dans le temps, aux marchés
américain et européen, constituent ce qu'on appelle des
séries chronologiques (séries temporelles, chroniques),
mathématiquement considérées comme trajectoires
particulières prises par des processus stochastiques. L'étude de
la série des prix revient à celle de son processus
générateur, via l'analyse des séries chronologiques.
L'analyse des séries chronologiques regroupe un ensemble de techniques
et de méthodes permettant de détecter la structure de
corrélation (dépendance) entre les composantes d'un processus
générateur, qu'on induit à travers une série sous
étude. Cette structure une fois captée, sera exploitée,
entres autres, sous l'hypothèse fondamentale que les valeurs futures de
la série restent une réalisation du processus, pour faire des
prédictions. Pour induire le processus générateur à
partir de sa réalisation, l'analyse des séries chronologiques
offre un ensemble d'outils permettant de construire le
modèle (i.e. un processus, le plus souvent solution d'une
équation aux différences stochastique) le plus adéquat.
Bien qu'ils ne représentent souvent qu'une vision
partielle de la réalité, les modèles linéaires
autoregressifs moyenne mobile (AutoregRessive Moving Average, ARMA) sont les
plus utilisés en analyse des séries chronologiques. Cette classe
de modèles a connu un développement remarquable grâce au
théorème de Wold (1938) qui a été popularisé
plus tard, dans les années 70, avec l'apparition du fameux ouvrage de
Box et Jenkins ((1970) deuxième édition (1976)). Ouvrage dans
lequel ces deux auteurs proposent une méthodologie pour la construction
du modèle adéquat. Cette méthodologie part de
l'identification du modèle à sa validation, en passant par
l'estimation de ses paramètres.
La quasi-totalité des résultats et des
méthodes utilisées dans l'analyse des séries temporelles
sont fondés sur l'hypothèse de stationnarité du second
ordre du processus générateur (ou par abus de notation, de sa
série générée), hypothèse qu'on accepte pour
peu que la série étudiée présente une allure
dénudée de tendance et/ou de saisonnalité apparentes.
Cependant, dans les phénomènes économiques, on est souvent
confronté à des chroniques "non stationnaires", auxquelles on
fait subir des transformations adéquates (différence ordinaire,
différence saisonnière, différence mixte, transformation
de Box-Cox...) afin d'obtenir, éventuellement, des séries
stationnaires. L'efficacité de ces transformations est
conditionnée par la nature de la non-stationnarité de la
série étudiée.
Parmi les processus stochastiques non stationnaires pouvant
être rendus stationnaires, via des transformations adéquates, on
distingue principalement les processus saisonniers (lesquels, après des
transformations saisonnières appropriées peuvent être
rendus stationnaires) et les processus à tendance. Cette dernière
classe comporte quant à elle deux grandes catégories
particulières a savoir la classe des processus à tendance
déterministe (Trend Stationnary, TS) et la classe des processus à
tendance stochastique (Difference Stationnary, DS). La perception entre ces
deux classes de processus linéaires non stationnaires est d'une grande
importance du fait que dans la première classe (TS), l'intervention d'un
choc à un instant t n'a aucune influence sur l'erreur de
prévision de la série à l'instant t + h, et que dans la
seconde (DS) chaque perturbation aléatoire est persistante et
possède un effet durable sur le comportement de la série. Pour
détecter le type de tendance (stochastique ou
déterministe) que possède une série,
plusieurs tests de racines unitaires ont été mis au point, dont
les plus répandus sont les tests de Dickey-Fuller simple et
augmenté (1979) et le test de Phillips-Perron.
L'approche de modélisation via la méthodologie
de Box-Jenkins est qualifiée d'univariée dans le sens où
l'on suppose qu'un phénomène stochastique n'est influencé
que par son propre passé, à un bruit blanc près, et que
l'influence d'un ou de plusieurs autres phénomènes est du moins
négligeable. Cette hypothèse est par trop insuffisante dans la
réalité économique et particulièrement, en ce qui
concernent les prix du gaz qui dépendent non seulement de leurs
passés mais aussi de certains d'autres facteurs tels que les prix du
pétrole, la consommation d'énergie... Ainsi le recours à
une approche multivariée, qui tient en compte de
l'interdépendance d'un phénomène avec certains d'autres,
s'avère primordiale. Les modèles ARMA multivariés (
VARMA), dans le cas où les séries présenteraient une
allure stationnaire (dénudées de tendance, de saisonnalité
et de cyclicité), en sont de bons instruments. Cependant si les
séries sont non stationnaires, en particulier nanti d'une tendance
stochastique, les transformations usuelles même si elles rendent chacune
des séries stationnaires peuvent casser l'interdépendance entre
les processus générateurs, et détruire par là
même une relation à long terme. En effet, à court terme,
plusieurs séries peuvent avoir des tendances stochastiques
différentes et évoluent d'une façon plus ou moins
divergente, mais à long terme on s'attend à ce qu'elles
convergent vers un même itinéraire de sorte qu'il est possible de
trouver une combinaison linéaire stationnaire, mesurant les erreurs
d'ajustement d'une série par rapport aux autres, et ce, autour d'une
relation d'équilibre. Les modèles classiques tels que les
modèles VARMA sont incapables de mettre en évidence une telle
relation d'équilibre. Il existe cependant une classe particulière
de modèles, directement liés à la théorie de
cointégration à savoir les modèles à correction
d'erreurs. Ces modèles permettent de modéliser les ajustements
qui conduisent à une situation d'équilibre de long terme en
intégrant à la fois les évolutions de court, moyen et long
terme des séries sous-jacentes.
La théorie de cointégration a été
introduite par Granger (1981) et le lien entre le modèle de
cointégration et les modèles à correction d'erreurs a
été explicité par Granger (1981, 1983), Granger et Weiss
(1983) et Engle et Granger (1987). Ces derniers ont mis en oeuvre une
procédure en deux étapes permettant de tester la présence
d'une cointégration. L'inconvénient de cette procédure est
qu'elle ne permet pas d'estimer une relation d'équilibre entre plus
de deux variables. Johansen (1988) a proposé une
approche multivariée de la cointégration fondée sur la
méthode du maximum de vraisemblance.
Soucieuse de préserver et d'améliorer ses
productions, la société Sonatrach nous nous confié la
tâche d'étudier et d'analyser les prix du gaz naturel aux
marchés américain et européen dans le but de promouvoir
ses projets gaziers.
Notre projet de fin d'étude porte sur la
modélisation et la prévision du prix du gaz naturel sur le
marché Américain et Européen, ainsi que sur l'étude
des relations qui peuvent éventuellement exister entre le prix du gaz
naturel et le prix du pétrole. Cette étude repose sur l'analyse
des séries chronologiques représentant l'évolution du prix
de ces énergies au cours du temps.
Le document de notre mémoire contient sept chapitres.
Le premier chapitre est consacré aux caractéristiques du gaz
naturel et de ces propriétés. Le chapitre suivant porte sur
l'étude des notions de base des processus stochastiques et les
séries chronologique. Dans le troisième et le quatrième
chapitre, nous exposons respectivement la méthodologie de Box et Jenkins
et son application. Le chapitre suivant est consacré à la
modélisation multivariée, et le sixième et septième
chapitre contient respectivement la théorie de cointégration et
les modèles à correction d'erreur et leur application. Une
conclusion achève notre travail
0.3. Présentation de l'organisme d'accueil
Suite à l'indépendance de l'Algérie en
1962, l'industrie pétrolière précédemment
détenue par Total, Sell, Mobil,.. .(sociétés
françaises) à été totalement
ré-attribuée à ce pays. De ce fait, elle a pu
développer son indépendance économique. L'état se
dota alors d'un instrument permettant la mise en oeuvre de sa politique
énergique, en Evian le 31 décembre 1963 par le décret
N°63/491 la société nationale de transport des
hydrocarbures. La mission de cette dernière s'est étendue en 1966
à l'ensemble des activités pétrolières tels que la
recherche, la production, la transformation et la distribution.
Les années 70 ont été marquées par la
nationalisation des hydrocarbures ce qui a engendré des investissements
massifs ayant pour objectifs :
Augmenter les capacités de rafiunage.
Créer des usines de liquéfaction.
Développer la pétrochimie.
Etendre le réseau de transport par canalisation.
Intensifier l'exploration.
Suite à une décision politique et à la
réorganisation de l'économie nationale dans les années 80,
la SONATRACH (société nationale de transport et commercialisation
des hydrocarbures) a subi une restructuration et un essangeage qui ont
donné lieu à des naissances de filiales telles que : NAFTAL,
ENPL, ENPI... . L'état décida ainsi de décentrer
l'activité de la société par décret
présidentiel (11/02/98) elle a donc adapté le statut de
société par action(SPA), organisée de manière
suivante:
Assemblée générale, conseil
d'administration, président directeur général
(nommé par décret présidentiel)). Son capital social est
de 40 milliards de dinars, répartis en 245000 actions
(entièrement et exclusivement souscrites et libérées par
l'état). L'économie du pays dépend essentiellement de
l'industrie des hydrocarbures dans la mesure où :
95% des recettes en devises du pays sont issues de l'exportation
des hydrocarbures. La fiscalité pétrolière couvre
prés de 60% du budget de l'état.
L'approvisionnement des pays en hydrocarbures à moyen et
à long terme.
Optimiser la valeur des ressources d'hydrocarbures de
l'Algérie à long terme.
Elle a également d'autres missions, dictées par
l'article 7 du journal officiel de la R.A.D.P(du 07 au 15/07/98)
Prospection, recherche et exploitation des hydrocarbures.
Développement, exploitation, gestion des moyens de
transport, de stockage et de chargement des hydrocarbures.
Transformation et raffinage des hydrocarbures.
Commercialisation des hydrocarbures.
Développement de toutes formes d'actions conjointes en
Algérie et hors Algérie avec des sociétés
algériennes ou étrangères, prises de participation et
autres valeurs mobilières de toutes les sociétés
existantes crées en Algérie ou à l'étranger.
L'approvisionnement du pays en hydrocarbures à moyen et
long terme.
Développement par tous les moyens de toute action
pouvant engendrer des intérêts pour la société et
généralement toute opération de qu'elle soit sa nature
pouvant se rattacher à son activité.
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