論文の概要: Carbon Price Forecasting with Structural Breaks: A Comparative Study of Deep Learning Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04988v1
- Date: Fri, 07 Nov 2025 05:16:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-10 21:00:44.683584
- Title: Carbon Price Forecasting with Structural Breaks: A Comparative Study of Deep Learning Models
- Title(参考訳): 構造破壊を伴う炭素価格予測:ディープラーニングモデルの比較検討
- Authors: Runsheng Ren, Jing Li, Yanxiu Li, Shixun Huang, Jun Shen, Wanqing Li, John Le, Sheng Wang,
- Abstract要約: 炭素価格の正確な予測は、情報的エネルギー市場決定に不可欠である。
既存の研究はブレークポイントを取り入れようと試みてきたが、しばしば個別のプロセスとしてデノベーションとモデリングを扱う。
本稿では,構造破壊検出(Bai-Perron, ICSS, PELTアルゴリズム),ウェーブレット信号の復調,最先端の3つのディープラーニングモデルを統合した包括的ハイブリッドフレームワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.59635419237389
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurately forecasting carbon prices is essential for informed energy market decision-making, guiding sustainable energy planning, and supporting effective decarbonization strategies. However, it remains challenging due to structural breaks and high-frequency noise caused by frequent policy interventions and market shocks. Existing studies, including the most recent baseline approaches, have attempted to incorporate breakpoints but often treat denoising and modeling as separate processes and lack systematic evaluation across advanced deep learning architectures, limiting the robustness and the generalization capability. To address these gaps, this paper proposes a comprehensive hybrid framework that integrates structural break detection (Bai-Perron, ICSS, and PELT algorithms), wavelet signal denoising, and three state-of-the-art deep learning models (LSTM, GRU, and TCN). Using European Union Allowance (EUA) spot prices from 2007 to 2024 and exogenous features such as energy prices and policy indicators, the framework constructs univariate and multivariate datasets for comparative evaluation. Experimental results demonstrate that our proposed PELT-WT-TCN achieves the highest prediction accuracy, reducing forecasting errors by 22.35% in RMSE and 18.63% in MAE compared to the state-of-the-art baseline model (Breakpoints with Wavelet and LSTM), and by 70.55% in RMSE and 74.42% in MAE compared to the original LSTM without decomposition from the same baseline study. These findings underscore the value of integrating structural awareness and multiscale decomposition into deep learning architectures to enhance accuracy and interpretability in carbon price forecasting and other nonstationary financial time series.
- Abstract(参考訳): 炭素価格の正確な予測は、情報的エネルギー市場決定、持続可能なエネルギー計画の指針、効果的な脱炭戦略の支援に不可欠である。
しかし、頻繁な政策介入や市場ショックによる構造破壊や高周波ノイズにより、依然として課題が残されている。
最新のベースラインアプローチを含む既存の研究では、ブレークポイントを取り入れようと試みているが、デノベーションとモデリングを別々のプロセスとして扱うことが多く、先進的なディープラーニングアーキテクチャ全体にわたって体系的な評価が欠如しており、堅牢性と一般化能力が制限されている。
これらのギャップに対処するために、構造的ブレーク検出(Bai-Perron, ICSS, PELT)、ウェーブレット信号の復調、そして3つの最先端ディープラーニングモデル(LSTM, GRU, TCN)を統合した包括的ハイブリッドフレームワークを提案する。
欧州連合認可(EUA)は、2007年から2024年までの価格と、エネルギー価格や政策指標などの外生的特徴を利用して、一変量および多変量データセットを構築して比較評価を行う。
実験の結果,提案するPELT-WT-TCNの予測精度が最も高く,RMSEでは22.35%,MAEでは18.63%,RMSEでは70.55%,LSTMでは74.42%であった。
これらの知見は, 炭素価格予測などの非定常財務時系列の精度と解釈可能性を高めるため, 構造認識とマルチスケール分解を深層学習アーキテクチャに統合する価値を浮き彫りにした。
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