原油市場波動非對稱性及風險溢出效應(yīng)研究

高輝 高天辰

摘 要：本文基于2018—2022年日數(shù)據(jù)，采用Granger因果關(guān)系檢驗、協(xié)整檢驗、ECM模型和幾種形式的GARCH模型對國內(nèi)原油、國外三個主要原油市場的布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格關(guān)聯(lián)性、波動性、非對稱性及風險溢出效應(yīng)進行實證研究。研究發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外原油期貨價格之間存在Granger因果關(guān)系及協(xié)整關(guān)系，國內(nèi)原油期貨價格國際影響力強于阿曼原油，弱于布倫特原油與WTI原油。建立的ECM模型顯示，國內(nèi)外原油期貨市場存在交互影響，短期波動過程存在著相異的波動模式。GARCH類模型研究顯示國內(nèi)外四個原油期貨市場波動性存在不同強度的非對稱性、杠桿效應(yīng)、溢出效應(yīng)；國外三個市場的杠桿效應(yīng)均大于國內(nèi)，其中阿曼原油期貨市場杠桿效應(yīng)最強；國外三個市場利空消息影響大于利多消息影響的程度均大于國內(nèi)市場；國內(nèi)與國外三個市場之間均存在風險溢出效應(yīng)及波動性影響，國內(nèi)對國外原油溢出效應(yīng)大于國外對國內(nèi)原油溢出效應(yīng)；國外三個市場的風險及投機性要大于國內(nèi)。研究結(jié)果顯示，通過國內(nèi)外原油市場的投機套利可能會造成巨大的市場風險，國內(nèi)期貨市場的國際化需要更多制度與機制配套建設(shè)。

關(guān)鍵詞：波動性；協(xié)整；杠桿效應(yīng)；溢出效應(yīng)；GARCH模型

一、引言

國內(nèi)期貨市場經(jīng)過三十多年的發(fā)展，取得巨大成就，但是期貨市場在國際化發(fā)展以及期貨價格國際影響力方面與發(fā)達國家相比還有差距。

隨著2018 年8月26日上海期貨交易所（簡稱上期所）下屬的國際能源交易中心推出國際原油期貨后，國內(nèi)期貨市場國際化步伐加快，截至目前，國內(nèi)期貨市場共推出9個國際化的期貨、期權(quán)品種。作為國內(nèi)第一個國際化期貨品種的原油期貨推出后，經(jīng)過幾年時間運行，上期所不斷優(yōu)化交易規(guī)則，原油期貨價格的影響力不斷擴大。近年來由于新冠肺炎疫情的影響，國際原油價格暴漲暴跌，國內(nèi)期貨市場受到比較大的影響，甚至影響了國民經(jīng)濟運行。研究國內(nèi)原油國際影響力及國內(nèi)外原油期貨價格的波動規(guī)律，揭示國內(nèi)外原油間的內(nèi)在聯(lián)系，對確保國內(nèi)宏觀經(jīng)濟穩(wěn)健運行及進一步推進期貨市場國際化建設(shè)顯得極為迫切。

因此，本文主要對國內(nèi)外原油市場的關(guān)聯(lián)性、波動性、非對稱性及風險溢出效應(yīng)等問題進行實證研究。本文采用Granger因果關(guān)系、協(xié)整關(guān)系檢驗及ECM模型研究國內(nèi)外原油期貨價格及收益率之間引導(dǎo)關(guān)系及長期協(xié)整關(guān)系與短期的均衡關(guān)系，研究國內(nèi)原油期貨的價格影響力；然后采用GARCH模型族，研究國內(nèi)外原油期貨價格收益率之間的波動非對稱性、杠桿效應(yīng)及溢出效應(yīng)。通過實證分析，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外原油期貨價格及收益率之間因果關(guān)系、長期協(xié)整關(guān)系、短期均衡關(guān)系及波動非對稱性、杠桿效應(yīng)、溢出效應(yīng)及國內(nèi)外原油期貨市場風險傳導(dǎo)效應(yīng)，對國內(nèi)外市場中存在的風險特征及風險水平進行度量。

二、相關(guān)文獻綜述

國內(nèi)外學術(shù)界對能源類市場研究由來已久。具體到原油期貨的研究來說，近年來已從定性及定量的角度取得不少研究成果。

國外關(guān)于油價波動及預(yù)測的研究文獻，最早可追溯到Hotelling提出的可耗竭資源模型。目前使用較多的經(jīng)濟時間序列方法，包括Granger提出的因果關(guān)系方法，Engle提出的條件異方差模型（ARCH），Engle和Granger提出的協(xié)整理論等。

20世紀80年代以后隨著ARCH類模型族的發(fā)展，該模型族被廣泛應(yīng)用于資本市場及期貨衍生品方面。有些學者采用GARCH 類模型方法研究了股市之間的波動溢出效應(yīng)，比如Theodossiou和Lee、Mukherjee和Mishra；有些學者采用GARCH 類模型方法研究了債券市場之間的波動溢出效應(yīng)，如SKINTZI和REFENES。同樣有部分學者采用GARCH類模型方法研究了國際上包括金融期貨市場間及商品期貨市場間的關(guān)系及運行規(guī)律，如Cecchetti，Baillie和Myers， Mckenzie等， Allen和Cruickshank，Rita Madarassy Akin等。

近年來，GARCH類模型族也被廣泛應(yīng)用于原油市場方面的研究。諸如國際油價與海灣國家股票市場之間沖擊影響及相關(guān)關(guān)系方面的研究，如Fayyad和Daly研究了油價沖擊對海灣國家股票市場收益的影響；Jouini和Harrathi通過BEKK-GARCH研究了原油市場與海灣國家股票市場間的沖擊和波動傳導(dǎo)；Khalifa等考慮存在機制轉(zhuǎn)移下的原油市場與海灣國家市場間傳導(dǎo)模式；Balcilaretal研究認為監(jiān)測原油市場投機行為是為了監(jiān)測原油市場波動風險傳導(dǎo)至其股票市場。部分研究集中在國際油價與亞太國家股票市場的沖擊影響及相互關(guān)系方面的研究，如Barrero etal認為原油市場波動對印度股票市場波動具有非線性正向影響；Fang和Egan度量了原油市場對中國股票市場各行業(yè)股票的金融傳染效應(yīng)；其他研究國際油價與中國股票市場及股指關(guān)系方面的還有Broadstock和Filis、Zhu等。還有部分集中在國際原油期現(xiàn)價格及國際原油不同市場之間關(guān)系方面研究，如Brunetti和Gilbert構(gòu)建FI-GARCH 模型研究紐約商品期貨交易所和國際原油市場的關(guān)系；Lin和Tamvakis分別通過GARCH、VAR模型對WTI原油期貨合約和Brent原油期貨合約的價格進行了比較和關(guān)聯(lián)研究；Bekiros和Diks使用VAR-GARCH-BEKK模型研究美國WTI原油期貨和現(xiàn)貨的波動溢出效應(yīng)；Robert和Ben通過實證模型研究國際不同原油期貨市場與現(xiàn)貨市場的價格溢出效應(yīng)；Boubaker和Raza通過多元GARCH和小波分析得到原油市場與Brics市場間存在均值和波動溢出效應(yīng)。

國內(nèi)對原油市場規(guī)律的研究多采用多種時間序列及多種計量模型來進行，部分學者研究國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價格與宏觀因素之間關(guān)系，如于天嬌、田洪志；部分學者研究了國內(nèi)外原油市場與金融市場關(guān)系，如張志敏和周工、李建峰等；部分學者采用時間序列模型研究國內(nèi)外原油期現(xiàn)貨價格關(guān)系，如賈曉亮、崔良媚；部分學者研究采用多種計量方法進行原油價格影響因素分析與預(yù)測，如詹旭、張慶豪、張支南、程方正、馬鄭瑋等。

近年來，國內(nèi)也有部分學者采用時間序列模型GARCH類模型族對原油期貨市場進行研究，如董秀良、張屹山通過VAR-MGARCH模型用于分析大慶原油現(xiàn)貨價和倫敦布倫特原油的現(xiàn)貨價格的波動溢出反應(yīng)；潘慧峰、張金水運用GED分布的GARCH模型研究了美國紐約WTI原油和大慶原油市場波動溢出效應(yīng)；姚小劍、扈文秀運用二元GARCH模型研究了國際原油期貨、匯率、股票三個市場間的波動溢出效應(yīng)。

由于國內(nèi)原油期貨推出時間比較短，針對國內(nèi)原油期貨的定量研究文獻相對比較少，主要有張大永和姬強量化分析了我國原油期貨與國際基準油、上證指數(shù)以及人民幣匯率之間的風險溢出關(guān)系。王金成采用VAR-GARCH-BEKK模型，研究了我國原油在國際市場和亞太市場的均值溢出效應(yīng)和方差溢出效應(yīng)。聞少博采用小波相干模型、GARCH-BEKK模型研究邊際基本面與原油價格的傳導(dǎo)關(guān)系。曹劍濤對中國上海和美國紐約原油期貨、美元匯率、人民幣匯率之間的關(guān)系變化進行了計量分析。卜林等采用長期弱外生檢驗和永久短暫（P-T）模型、信息份額（I-S）模型等價格發(fā)現(xiàn)模型對上海原油期貨與阿曼原油期貨和WTI、Brent原油期貨進行國際比較、價格引領(lǐng)關(guān)系以及價格發(fā)現(xiàn)貢獻度進行測度。高輝、高天辰采用Granger因果關(guān)系、協(xié)整關(guān)系檢驗及誤差修正模型等方法定量研究了原油期貨對人民幣國際化的全面影響。

綜上，從國內(nèi)外已有的文獻看，對原油期貨規(guī)律的定量研究基本是建立在簡單線性回歸模型以及從時間序列建模角度，采用多種經(jīng)濟計量模型進行研究，尤其是協(xié)整理論及GARCH類模型的發(fā)展，為研究原油期貨市場規(guī)律提供了新的思路。已有的文獻對國內(nèi)原油期貨市場研究較少，主要原因是國內(nèi)原油期貨推出的時間比較短，從已有的文獻來看，對國內(nèi)外四個主要原油期貨市場的期貨價格及其收益率、波動性的關(guān)系的研究幾乎空白。因此，本文試圖利用協(xié)整理論，基于向量自回歸（VAR）的Granger 因果關(guān)系檢驗以及GARCH模型族的方法，對國內(nèi)外四個主要原油市場期貨價格影響力及收益率、波動性關(guān)系進行實證研究，以期獲得有益的結(jié)論與啟示。

三、變量的選擇與數(shù)據(jù)說明

（一）變量的選擇及說明

國內(nèi)原油期貨于2018年上市交易，經(jīng)過幾年的發(fā)展，市場日益成熟，影響力逐步擴大，因此，國內(nèi)原油期貨價格選擇上期所國際能源中心推出的原油期貨價格作為國內(nèi)原油期貨價格變量。對國外原油期貨市場來說，目前國際上的原油交易以三大原油為基礎(chǔ)，分別是英國布倫特（Brent）、紐約WTI和迪拜商品交易所（DME）的阿曼原油，它們之間的價格對比是決定全球原油流向的主要因素。因此，我們選擇具有代表性的布倫特原油、WTI原油 、阿曼原油期貨價格作為國外原油期貨價格變量。

數(shù)據(jù)選擇上海國際能源交易中心原油期貨連續(xù)收盤價、ICE布倫特原油期貨連續(xù)收盤價、NYMEX輕質(zhì)原油（WTI）期貨連續(xù)收盤價、迪拜的DME的阿曼原油期貨連續(xù)收盤價的日數(shù)據(jù)①。時間區(qū)間為2018326—2022616。

對于期貨價格來說，每個期貨合約都將在一定時間到期，為克服期貨價格的不連續(xù)性，我們選取成交量最大的期貨合約每天的收盤價格序列作為代表，形成期貨連續(xù)價格合約。由于國內(nèi)原油期貨價格數(shù)據(jù)與國外期貨價格數(shù)據(jù)在某些具體時間不匹配，我們將不匹配的數(shù)據(jù)刪除，得到國內(nèi)外期貨連續(xù)的時間序列數(shù)據(jù)。最后選取國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨連續(xù)價格日數(shù)據(jù)共1017個。

將原油期貨價格收益率Rt 定義為原油期貨價格的對數(shù)的一階差分

Rt=lnPt-lnPt-1（1）

其中，Pt是原油期貨價格。當原油期貨價格波動不是十分劇烈的時候，它近似等于原油期貨價格的日變化率，對應(yīng)原油期貨市場的整體收益水平。

由于目前對原油期貨價格收益率序列的統(tǒng)計性質(zhì)還沒有統(tǒng)一的定性結(jié)論，對于原油期貨價格收益率是強有效、弱有效還是無效仍然存在不同的看法，因此，我們對原油期貨價格日收益率序列Rt、絕對日收益率序列Rt、日均方收益率序列R2t的變化情形進行考察。當樣本容量比較大的時候，根據(jù)大數(shù)定理與市場弱型有效，可知樣本區(qū)間的整體原油期貨價格收益率均值為

R—t=1T∑Tt=1Rt≈0（2）

① 數(shù)據(jù)來源：Wind數(shù)據(jù)庫、上海國際能源交易中心網(wǎng)站。后面數(shù)據(jù)處理及模型研究采用Eviews100軟件。

其中t是樣本容量。假設(shè)εt表示原油期貨價格日收益率與樣本均值的偏離，則：

εt=Rt-R—t≈Rt（3）

εt=Rt-R—t≈Rt（4）

ε2t=Rt-R—t2≈Rt2（5）

因此，原油期貨價格日收益率Rt、日絕對收益率Rt、日均方收益率R2t分別近似表示原油期貨價格圍繞均值的雙向變動、絕對變動和均方波動，它們體現(xiàn)的波動逐漸增強。尤其是均方收益率實際上代表了原油期貨價格日收益率序列的當期波動方差，是當期風險的一種度量方式。

（二）變量的時序圖及基本判斷

以下是我們作出各個時間序列的時序圖，對國內(nèi)外原油期貨價格收益率與波動性進行基本判斷（見圖1至圖4）。

從圖1至圖4可以看到，國內(nèi)外原油期貨價格收益率序列出現(xiàn)了多個異常的峰值，并且波動呈現(xiàn)明顯的波動性聚類現(xiàn)象，說明國內(nèi)外四個原油期貨市場的期貨價格收益率序列日波動具有突發(fā)性和顯著性，波動性具有條件異方差現(xiàn)象，可以推測四個市場的期貨價格收益率序列中出現(xiàn)的擾動不是白噪聲過程。

由圖5至圖12的期貨價格各種收益率序列圖對比發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)異常波動值與波動性聚類區(qū)間時，四者具有相似的波動模式，說明它們之間可能存在一定程度的相關(guān)性和波動影響的溢出效應(yīng)。以下我們使用期貨價格日收益率序列建立時間序列模型，分析收益率序列的雙向波動及其影響。

四、研究模型的設(shè)定與選擇

（一）國內(nèi)外原油期貨價格收益率的協(xié)整檢驗及ECM模型

如果能夠推斷國內(nèi)外原油期貨價格對數(shù)序列是一階單整，則可以進一步分析它們之間可能存在的協(xié)整關(guān)系。國內(nèi)與國外（布倫特、WTI、阿曼）原油期貨價格收益率均為平穩(wěn)序列且R0t、R1t、R2t、R3t的二元誤差修正模型可以表示為

R0t=γi（lnP0t-1-βilnPit-1+C）+α1R0t-1+α2R0t-2+i1Rit-1+i2Rit-2+εit（6）

其中，γi為誤差修正的調(diào)整參數(shù)，εit為不相關(guān)的白噪聲誤差序列，i=1，2，3。如果上述ECM模型成立，則說明國內(nèi)外原油期貨價格收益率受相同的誤差修正過程影響，只是具有不同的調(diào)整速度，向長期均衡的回歸當中具有共同的趨勢成分，具有類似的周期特征，由于誤差修正系數(shù)的不同，可能導(dǎo)致它們出現(xiàn)不同的短期波動模式。在ECM模型當中，長期修正關(guān)系可以表示為

lnP0t-βilnPit+C=uit（7）

其中，uit是零均值的平穩(wěn)時間序列，i=1，2，3。上述關(guān)系表示國內(nèi)原油期貨價格與國外（布倫特、WTI、阿曼）原油的協(xié)整關(guān)系，標準化的協(xié)整向量是（1，-βi）′。

關(guān)于協(xié)整關(guān)系的檢驗與估計目前有許多方法，比較常用的有Engle和Granger兩步法以及Johansen極大似然法（MLE），對多變量的協(xié)整檢驗，Johansen檢驗優(yōu)于Engle和Granger的方法。本文即采用Johansen檢驗法。

根據(jù)Engle和Granger表達定理，協(xié)整系統(tǒng)有三種等價的表達形式：向量自回歸VAR、移動平均MA和ECM，其中ECM最能直接描述短期波動與長期均衡的綜合，應(yīng)用最為普遍。Engle和Granger證明了協(xié)整序列一定可以表示成誤差修正表示形式。因此，當變量序列協(xié)整時，應(yīng)該建立誤差修正模型。

（二）國內(nèi)外原油期貨價格收益GARCH-M模型

條件異方差模型（ARCH）可以有效刻畫風險及收益率的波動程度，而且使得這些波動性和風險度量具有時變性質(zhì)，體現(xiàn)出新信息獲得和新沖擊出現(xiàn)所產(chǎn)生的動態(tài)影響。Engle提出了GARCH模型，該模型可以推廣到允許條件方差對收益率產(chǎn)生影響，因此，原油期貨價格收益率的GARCH（p，q）-M模型（p是ARCH項的階數(shù)，q是GARCH項的階數(shù)）的均值模型設(shè)定為

Rt=α+λσ2t+∑mi=1θiRt-i+∑nj=1ηjεt-j（8）

其中，Rt為原油期貨價格收益率，σ2t為條件方差，ε為殘差，λ、θ、η為參數(shù)。當風險（波動性）增加時，原油市場收益水平增加，方程中對應(yīng)的條件方差的系數(shù)λ>0;當風險增加時，原油市場收益水平減少時，對應(yīng)的條件方差系數(shù)λ<0。

（三）國內(nèi)外原油期貨價格收益非對稱杠桿效應(yīng)模型

杠桿效應(yīng)體現(xiàn)了波動性傳導(dǎo)的單向性，或者一定程度的風險態(tài)度差異，杠桿效應(yīng)可以通過GARCH模型中引入一定的非對稱性來實現(xiàn)，也可以通過門限回歸實現(xiàn)，此時稱為TARCH模型。TARCH或者門限（Threshold）ARCH模型由Zakoian和Glosten等獨立地引入。原油期貨價格收益率的方差方程設(shè)定為

σ2t=β+∑qi=1iε2t-i+∑pj=1jσ2t-j+ωDt-1εt-12（9）

其中，Dt-1表示絕對殘差變化方向的啞變量，當εt-1<0時，Dt-1=1；否則，Dt-1=0。在模型中，好消息（εt-1>0）和壞消息（εt-1<0）對條件方差有不同的影響：好消息有一個∑i的沖擊；壞消息有一個∑i+ω的沖擊。如果ω>0，我們說存在杠桿效應(yīng)；如果ω≠0，則信息是非對稱的。

由于市場波動和反映的非對稱性具有多種結(jié)構(gòu)形式和表示方法，還有一些對GARCH模型的推廣形式，如EGARCH模型等，應(yīng)用都比較廣泛。我們根據(jù)Nelson提出的EGARCH模型，設(shè)定原油期貨價格收益率的條件方差方程為

lnσ2t=ω+βlnσ2t-1+αεt-1σt-1+γεt-1σt-1（10）

如果γ≠0，則沖擊反應(yīng)存在非對稱性。令

fεtσt=αεt-1σt-1+γεt-1σt-1（11）

則f為信息沖擊曲線。

（四）國內(nèi)外原油期貨價格的收益溢出效應(yīng)模型

當國外（內(nèi)）原油期貨市場出現(xiàn)大幅波動的時候，就會引起投資者在國內(nèi)（外）原油期貨市場的投資行為的改變，將這種波動傳遞到其他的期貨市場，即原油期貨市場的“溢出效應(yīng)”。為了描述國內(nèi)外原油期貨市場之間的波動性的關(guān)聯(lián)，我們采用Harmo提出的波動溢出效應(yīng)模型，分析國內(nèi)外原油期貨市場波動性之間的短期相依性和互動性，因此，從國外原油期貨市場（B）向國內(nèi)原油期貨市場（A）的短期溢出效應(yīng)可設(shè)定為

σ2At=β+∑qi=1iε2At-i+∑pj=1jσ2At-j+∑rl=1ζlεBt-l2（12）

其中，εBt-l2表示前l(fā)期在B市場上的收益率沖擊或者擾動，是現(xiàn)實當中已經(jīng)實現(xiàn)的絕對波動程度，如果這些擾動項的系數(shù)在統(tǒng)計上顯著為正，說明存在顯著的溢出效應(yīng)。

五、國內(nèi)外原油期貨協(xié)整相關(guān)檢驗及ECM模型實證

（一）單位根檢驗

單位根檢驗方法很多，一般有DF、ADF檢驗和Philips的非參數(shù)檢驗（PP檢驗）。本文采用最常用的Engle和Granger的基于殘差的ADF檢驗。在檢驗中保證殘差項不相關(guān)的前提下，我們采用AIC 準則與SC準則，確定在二者值同時為最小時的滯后階數(shù)為最佳滯后階數(shù)①。具體檢驗結(jié)果如表1所示。

① 在檢驗中對是否包含趨勢等問題，我們通過變量的時序圖觀察，如果序列包含有趨勢，那么選擇序列回歸中既有常數(shù)又有趨勢；如果序列沒有表現(xiàn)任何趨勢且有非零均值，那么回歸中應(yīng)僅有常數(shù)；如果序列在零均值波動，那么檢驗回歸中應(yīng)既不含有常數(shù)又不含有趨勢。

以上單位根檢驗結(jié)果顯示，國內(nèi)外四個原油期貨價格變量的時間序列數(shù)據(jù)分別在1％、5％、10％顯著性水平下均為非平穩(wěn)的序列，一階差分后在1％、5％、10％顯著性水平下均為平穩(wěn)序列，因此，通過檢驗可判斷國內(nèi)外四個市場原油期貨價格序列均為一階單整I（1）。

（二）Granger因果關(guān)系檢驗

我們對國內(nèi)外原油期貨價格做Granger因果關(guān)系檢驗，研究國內(nèi)原油期貨價格對國外原油期貨價格變量的引導(dǎo)情況。由于因果關(guān)系檢驗對滯后階數(shù)較為敏感，在實際檢驗中，根據(jù)AIC準則、SC準則，當二者值最小時為最佳滯后階數(shù)。具體檢驗結(jié)果如表2所示。

從上述檢驗結(jié)果可以看到：在1%的顯著性水平下，布倫特原油期貨價格（lnP1）、WTI原油期貨價格（lnP2）、阿曼原油期貨價格（lnP3）對國內(nèi)原油期貨價格（lnP0）均具有較強的引導(dǎo)作用，國內(nèi)原油期貨價格僅對布倫特原油、阿曼原油期貨價格具有較強的引導(dǎo)作用，對WTI原油期貨價格不具有引導(dǎo)作用；只有在5%顯著性水平下，國內(nèi)原油期貨價格與國外三個市場原油期貨價格具有雙向引導(dǎo)作用；阿曼原油期貨價格在1%、5%顯著性水平下，對布倫特原油及WTI原油期貨價格不具有引導(dǎo)作用。這說明國內(nèi)原油期貨價格受國際原油期貨價格影響較大，國內(nèi)原油期貨價格具有一定的定價能力，定價能力及影響力均強于阿曼原油，弱于布倫特原油及WTI原油。

（三）長期協(xié)整關(guān)系檢驗

我們對國內(nèi)原油期貨價格與國外三個原油市場原油期貨價格作Johansen極大似然估計檢驗，檢驗中均考慮了含有常數(shù)的情況，根據(jù)SC準則、AIC準則確定最佳滯后階數(shù)的方程形式，滯后階數(shù)均選擇0，檢驗結(jié)果如表3所示。

協(xié)整檢驗結(jié)果顯示均存在唯一的協(xié)整關(guān)系，則國內(nèi)原油期貨價格與布倫特原油期貨價格、WTI原油期貨價格、阿曼原油期貨價格之間的協(xié)整關(guān)系估計分別為

μt=lnP0t - 0908lnP1t- 2283（13）

vt=lnP0t - 0857lnP2t-2570（14）

wt=lnP0t-0919 lnP3t-2250（15）

則最大化特征根對應(yīng)的協(xié)整方程分別為（方程括號內(nèi)數(shù)值為標準差，以下類同）

lnP0t=0908lnP1t+ 2283（16）

（0036）?? （0151）

lnP0t = 0857lnP2t+2570（17）

（0055）? （0223）

lnP0t=0919 lnP3t +2250（18）

（0065）? （0270）

從協(xié)整方程看出，國內(nèi)原油期貨與國外三個原油期貨市場之間存在顯著的長期的同向變動關(guān)系，變動的幅度差別不大（0908、0857、0919），國內(nèi)與WTI原油市場的同向變動關(guān)系要稍弱于布倫特原油、阿曼原油的同向變動關(guān)系，國內(nèi)與阿曼原油期貨同向變動關(guān)系最強。

（四）國內(nèi)外原油期貨價格收益率ECM模型實證

由上述協(xié)整檢驗可知，國內(nèi)外原油期貨價格之間存在協(xié)整關(guān)系，因此，我們對國內(nèi)原油期貨價格收益率與布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益率相互之間建立誤差修正模型，結(jié)果如表4所示。

根據(jù)上述誤差修正方程計算，求解收益率序列的無條件數(shù)學期望，可以得到國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油市場長期均衡原油期貨價格收益率水平分別為

R0=0056%， R1=0013%， R2= -0002%， R3=0 001%

從計算結(jié)果來看，布倫特與國內(nèi)原油期貨長期價格收益率沒有顯著差異，國內(nèi)原油期貨市場與WTI原油及阿曼原油期貨市場的長期期貨價格收益率存在顯著差異，國內(nèi)原油期貨市場長期價格收益率要強于國外三個原油期貨市場；國內(nèi)外原油期貨價格收益率都受到長期均衡關(guān)系影響，其中修正項對INE及布倫特原油期貨價格收益率是負的邊際貢獻；而修正項對WTI原油期貨、阿曼原油期貨價格收益率是正的邊際貢獻；在ECM模型中，由于滯后系數(shù)出現(xiàn)部分顯著與不顯著，說明國內(nèi)INE與國外布倫特、WTI及阿曼原油期貨價格收益率之間存在交互影響及短期波動之間的相互影響。因此，ECM模型表明，國內(nèi)INE與國外布倫特、WTI及阿曼原油期貨價格收益率之間雖然存在不同的短期波動模式，但是也存在長期的協(xié)整趨勢。

六、國內(nèi)外原油期貨市場GARCH模型族實證

我們對國內(nèi)外原油期貨價格收益率采用GARCH類模型族進行實證分析，首先采用常用確定AR及MA過程階數(shù)的偏自相關(guān)函數(shù)與自相關(guān)函數(shù)的方法來確定階數(shù)，后面再根據(jù)絕對殘差序列情況確定方差方程中兩項的階數(shù)（ARCH與 GARCH）。經(jīng)過分析比較，最終確定國內(nèi)原油期貨價格收益率序列的均值方程為ARMA（22，22），方差方程為GARCH（1，1）;布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益率序列的均值方程均為ARMA（17，17），方差方程為GARCH（1，1）（限于篇幅檢驗過程均省略備索）。我們分別估計國內(nèi)外原油期貨價格收益的GARCH-M模型、杠桿效應(yīng)模型、溢出效應(yīng)模型如下。

（一）國內(nèi)外原油期貨價格收益率GARCH-M模型估計

我們對國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益率的GARCH（1，1）-M模型的均值模型具體估計如表5所示（括號內(nèi)數(shù)值為標準差，以下類同）。

從以上估計結(jié)果可以看到，國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨條件方差項GARCH的系數(shù)估計分別為0054、0096、0095、0109，國內(nèi)原油期貨價格收益率條件方說明：R0、R1、R2、R3分別代表國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油和阿曼原油期貨的價格收益率，σ2t代表原油期貨價格收益率條件方差，t=0，1，2，3，以下類同。

差系數(shù)不顯著，而國外布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益率條件方差系數(shù)均是顯著的，這反映了國內(nèi)外四個原油期貨市場收益與風險的正相關(guān)關(guān)系，收益有正的風險溢價。四個市場均存在一定的風險獎勵，波動性增加了當前的收益率，其中國內(nèi)原油期貨風險溢價最小，說明國外三個原油市場的投資者比國內(nèi)投資者具有更強的風險偏好。國內(nèi)原油期貨推出后，經(jīng)過不斷優(yōu)化市場運行，市場風險收益表現(xiàn)出與國際市場相同的正相關(guān)關(guān)系，市場逐步走向成熟。由于國內(nèi)與國外三個原油期貨市場之間收益的風險溢價存在差異，國內(nèi)外原油期貨存在理論上的套利機會，同時通過國外三個原油市場進行投資面臨比國內(nèi)更大的投資風險。

（二）國內(nèi)外原油期貨價格收益率TARCH模型估計

以下我們利用上述TARCH模型對國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場杠桿效應(yīng)進行模型實證估計，方差方程估計結(jié)果參見表6。

從上述估計結(jié)果中可以看出，啞變量前的系數(shù)為正值，分別為0050、0187、0200、0483。其中，國內(nèi)原油期貨市場杠桿效應(yīng)小于布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場杠桿效應(yīng)，說明國內(nèi)原油期貨市場存在的“杠桿效應(yīng)”不夠顯著，市場利空消息的影響不能明顯強于利多消息的影響，而國外布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場存在的“杠桿效應(yīng)”顯著，市場利空

消息的影響能明顯強于利多消息的影響，其中阿曼市場的杠桿效應(yīng)最顯著。

因此，國外布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場期貨價格波動具有“杠桿效應(yīng)”，利空消息能比等量的利好消息產(chǎn)生更大的波動，當出現(xiàn)利好消息時，分別在國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格帶來0050倍、0187倍、0200倍、0483倍的沖擊；當出現(xiàn)利空消息時，則分別帶來0167（0117+0050）倍、0293（0106+0187）倍、0323（0123+0200）倍、0623（0140+0483）倍的沖擊。國內(nèi)原油市場原油期貨價格波動杠桿效應(yīng)弱，利空消息與利多消息對市場的沖擊均弱于國外三個原油市場。

（三）國內(nèi)外原油期貨價格收益率EGARCH模型估計

以下對國內(nèi)原油、布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場原油期貨價格收益率進行EGARCH模型估計，估計模型分別為EGARCH（1，1）、EGARCH（1，1）、EGARCH（2，1）、EGARCH（2，2），具體估計的方差方程結(jié)果如表7所示。

從以上估計結(jié)果可以看到，非對稱項系數(shù)估計值均小于0，分別為-0039、-0110、-0101、-0154且均是顯著的，說明了國內(nèi)外原油期貨市場中均存在非對稱性及杠桿效應(yīng)，其中國內(nèi)原油期貨市場的杠桿效應(yīng)最弱，阿曼原油期貨市場杠桿效應(yīng)最強，模型估計結(jié)果與TARCH模型估計結(jié)果基本一致。以下分別作出國內(nèi)外原油期貨市場信息沖擊反應(yīng)曲線如圖13至圖16所示。

從上述圖中可以看到市場消息對波動性的非對稱性影響，顯然，國內(nèi)外市場的利空消息的影響均大于利多消息的影響，但是國外三個主要原油期貨市場的利空消息影響比國內(nèi)原油期貨市場的利多消息影響程度要大，國內(nèi)市場利多消息的影響與利空消息的影響基本接近。從國內(nèi)外原油市場的消息影響程度的差距得到的啟示是國外原油市場的風險要大于國內(nèi)原油期貨市場的風險，對投資者來說，如果按照正常的國內(nèi)外原油期貨比價關(guān)系進行套利，由于利多利空消息影響的程度在國內(nèi)外不同，正常比價關(guān)系往往被扭曲，因此，跨市套利存在較大的風險。

（四）國內(nèi)外原油期貨價格收益率溢出效應(yīng)模型估計

我們首先對國內(nèi)外原油期貨價格收益率GARCH-M模型的條件方差做Granger因果關(guān)系檢驗，滯后階數(shù)選擇4，檢驗結(jié)果如表8所示。

從上述Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果可以看到：在5%的顯著性水平下，國內(nèi)原油期貨價格收益波動率與布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益波動率互為因果關(guān)系，布倫特原油及WTI原油期貨價格收益波動率對國內(nèi)原油價格收益波動率引導(dǎo)作用強于國內(nèi)原油期貨價格收益率波動對布倫特原油及WTI原油期貨價格收益波動率的引導(dǎo)。這說明國內(nèi)外原油期貨市場的風險之間均具有較強的相互影響，而國內(nèi)原油市場風險對阿曼原油市場的作用強于布倫特原油、WTI原油市場影響。因此，國內(nèi)外原油期貨價格風險傳導(dǎo)具有非對稱性。

以下分別作出國內(nèi)原油與布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場的溢出效應(yīng)模型的具體估計如表9所示。

以下再作出布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨市場與國內(nèi)原油期貨市場的溢出效應(yīng)模型的具體估計如表10所示。

上述條件方差模型顯示，布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格收益率的前期絕對擾動對國內(nèi)原油期貨價格當期收益率波動存在負向影響，相比較而言，布倫特原油及阿曼原油期貨價格收益率波動對國內(nèi)原油期貨價格收益率波動影響強于WTI原油；國內(nèi)原油期貨價格收益率的前期絕對擾動對布倫特原油、WTI原油、阿曼原油當期期貨價格收益率波動存在正向影響，相比較而言，國內(nèi)原油期貨價格收益率波動對WTI原油及阿曼原油期貨價格收益率波動影響大于布倫特原油。這說明國內(nèi)外原油期貨市場之間均存在溢出效應(yīng)，國內(nèi)原油期貨市場對國外原油期貨市場的溢出效應(yīng)強于國外原油期貨市場對國內(nèi)原油期貨市場。國內(nèi)與國外原油市場的溢出效應(yīng)的非對稱性表明，國內(nèi)外原油市場在波動性傳導(dǎo)上存在相互的影響。以上說明，上海國際能源交易中心的原油期貨交易雖然推出時間還比較短，但是其收益率水平和波動性在全球市場已經(jīng)具有一定的示范作用，國內(nèi)原油的國際定價能力及影響力有了進一步提升。

七、結(jié)論與建議

通過建立不同的模型，分析國內(nèi)外原油市場之間關(guān)系及市場運行規(guī)律，得到諸多重要的結(jié)論，同時提出相關(guān)建議。

第一，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)原油期貨價格與布倫特原油、WTI原油、阿曼原油期貨價格之間存在雙向的Granger因果關(guān)系及協(xié)整關(guān)系。國內(nèi)原油期貨價格對阿曼原油期貨價格引導(dǎo)作用強于對布倫特原油期貨價格、WTI原油期貨價格引導(dǎo)作用；國內(nèi)原油期貨與國外三個原油期貨市場之間存在顯著的長期的同向變動關(guān)系，國內(nèi)原油與阿曼原油市場的同向變動關(guān)系要強于布倫特原油、WTI原油的同向變動關(guān)系。這說明國內(nèi)原油期貨價格受國際原油期貨價格影響較大，國內(nèi)原油期貨價格具有一定的定價能力，定價能力超過阿曼原油影響力，但是國際影響力弱于布倫特原油及WTI原油。

第二，通過建立的ECM模型顯示，國內(nèi)原油期貨市場與布倫特原油期貨市場的長期期貨價格收益率幾乎沒有顯著差異，與WTI及阿曼原油存在顯著差異；國內(nèi)原油期貨市場長期價格收益率總體要強于國外三個原油期貨市場。國內(nèi)原油期貨與國外三個原油市場的期貨價格收益率存在交互影響，國內(nèi)外原油期貨價格收益率之間存在長期的協(xié)整趨勢，但是它們的短期波動過程存在著相異的波動模式。

第三，國內(nèi)外四個原油期貨市場期貨價格收益率序列存在一定的波動聚類與持續(xù)性，期貨價格收益率和波動性之中存在較為明顯的非線性與非對稱性。GARCH-M模型估計結(jié)果顯示，國內(nèi)外四個原油期貨市場收益與風險存在正相關(guān)關(guān)系，收益有正的風險溢價，其中國內(nèi)原油期貨風險溢價最小，說明四個市場上的投資者都有一定程度的風險偏好，國外原油市場投資者比國內(nèi)原油市場投資者有更強的風險偏好。以上結(jié)果也說明國內(nèi)原油期貨推出后，經(jīng)過不斷優(yōu)化市場運行，市場逐步走向成熟，市場風險收益表現(xiàn)出與國際市場相同的正相關(guān)關(guān)系；由于國內(nèi)與國外三個原油期貨市場之間收益的風險溢價存在差異，國內(nèi)外原油期貨存在理論上的套利機會，同時通過國外三個原油市場進行投資面臨比國內(nèi)更大的投資風險。

第四，通過杠桿效應(yīng)檢驗可知：國內(nèi)外四個原油期貨市場在波動性的傳導(dǎo)和影響上存在一定程度的非對稱性。國內(nèi)外四個原油期貨市場均具有杠桿效應(yīng)，利空消息能比等量的利好消息產(chǎn)生更大的波動，其中國外三個原油期貨市場的杠桿效應(yīng)比國內(nèi)原油期貨市場強，阿曼原油期貨市場杠桿效應(yīng)最強。四個市場的投資者在對待消息面的沖擊的反應(yīng)上具有基本相同的應(yīng)變態(tài)度。

第五，通過市場消息曲線可知波動性存在非對稱性影響，國內(nèi)外市場的利空消息的影響均大于利多消息的影響，但是國外三個主要原油期貨市場比國內(nèi)原油期貨市場影響程度要大，國內(nèi)市場利多消息的影響與利空消息的影響基本比較接近。筆者認為國內(nèi)原油期貨市場投資行為的非對稱性弱于國外三個市場的主要原因：原油期貨作為國內(nèi)第一個國際化期貨品種，從推出以來交易所不斷優(yōu)化交易機制，加大市場風險的監(jiān)控，不斷培育機構(gòu)投資者，原油市場運行相對穩(wěn)健，因此表現(xiàn)出國內(nèi)原油期貨市場風險小于國外三個主要原油期貨市場的風險，因此，跨市套利存在較大的風險。

第六，通過溢出效應(yīng)模型檢驗可知：國內(nèi)與國外三個原油期貨市場之間均存在溢出效應(yīng)，國內(nèi)原油期貨市場對國外原油期貨市場的溢出效應(yīng)強于國外原油期貨市場對國內(nèi)原油期貨市場，國內(nèi)與國外原油市場的溢出效應(yīng)具有非對稱性，國內(nèi)外原油市場的波動性傳導(dǎo)上存在相互強弱不同的影響。以上說明，上海國際能源交易中心的原油期貨交易雖然推出時間還比較短，但是其收益率水平和波動性傳導(dǎo)在全球市場已經(jīng)具較強的影響力，國內(nèi)原油的國際定價能力及影響力有了進一步提升。

總之，通過實證分析，我們知道國內(nèi)外原油期貨市場期貨價格收益率和市場波動性存在著互動性。由于國內(nèi)外市場之間存在長期的協(xié)整關(guān)系、杠桿效應(yīng)、波動溢出效應(yīng)及風險傳導(dǎo)的非對稱性，因此，國內(nèi)外市場存在投機套利機會，由于國內(nèi)外市場波動性傳導(dǎo)的非對稱性，通過國內(nèi)外原油市場的投機套利可能會造成巨大的市場風險。為了促進期貨市場的健康發(fā)展，推動期貨市場的國際化建設(shè)，在《中華人民共和國期貨和衍生品法》推出后，應(yīng)該在法律框架下充分發(fā)揮“五位一體”的市場監(jiān)管，盡可能減少市場風險；期貨交易所應(yīng)進一步豐富國際化期貨投資品種，不斷完善現(xiàn)有國際化期貨品種的市場運行規(guī)則，不斷提升國際化期貨品種的國際定價影響力；在期貨市場對外開放過程中，積極推動“走出去”與“引進來”，不斷優(yōu)化投資者結(jié)構(gòu)，吸引更多國際投資者進入國內(nèi)市場，促進我國期貨市場健康、有序的發(fā)展。

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Research on the Asymmetry of Crude Oil Market Volatility and Risk Spillover Effects

—Empirical Evidence of Four Major Domestic and Foreign Crude Oil Futures Markets Based on Daily Data

GAO Hui GAO Tianchen

（1Shang Hai Futures Exchange，200122；2University of Sydney， Australia， NSW）

Abstract：Based on the daily data from 2018 to 2022， this paper uses Granger causality test， cointegration test， ECM model and several forms of GARCH model to conduct empirical research on the price correlation， volatility， asymmetry and risk spillover effects of Chinese crude oil， Brent crude oil， WTI crude oil and Oman crude oil futures in the three major foreign crude oil markets The study finds that there is a Granger causality and co-integration relationship between domestic and foreign crude oil futures prices， Domestic crude oil futures have a stronger international impact than Oman crude oil， weaker than Brent and WTI crude oil The ECM model established shows that there is an interactive influence on the domestic and foreign crude oil futures market， and there are different fluctuation patterns in the short-term volatility process The several GARCH models show that there is asymmetric and spillover effects and leverage effects among the fourth markets The leverage effect of all three foreign markets is greater than that of domestic， and the leverage effect of Oman crude oil futures market is strongest The impact of negative news in the three foreign markets is greater than that of the bullish news， which is greater than that of the domestic market There are risk spillover effects and volatility effects between the domestic and three foreign futures markets The domestic spillover effect on foreign crude oil is greater than the spillover effect from abroad to domestic crude oil The risks and speculations of the three foreign crude oil markets are greater than among the domestic ones This study shows that we may cause huge market risks through speculative arbitrage in domestic and foreign crude oil market， and the internationalization of domestic futures market needs more system and mechanism to support the construction

Keywords：Volatility；Co-integration；Leverage Effect；Spillover Effects；GARCH Model