基于非對(duì)稱VECM-BEKK-GARCH模型的國內(nèi)外原油價(jià)格關(guān)聯(lián)性分析

鄭淑珊，李文星

(廈門理工學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，福建 廈門 361024)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入，國際原油市場(chǎng)之間的相互關(guān)聯(lián)性也越發(fā)突出。目前，我國石油的定價(jià)主要綜合考慮國際市場(chǎng)油價(jià)的長(zhǎng)期走勢(shì)、國內(nèi)原油的開采成本以及我國的現(xiàn)有能源政策等因素。一方面，雖然我國原油產(chǎn)量逐年增加，但由于我國發(fā)展迅速，仍需大量進(jìn)口原油資源以滿足國內(nèi)生產(chǎn)生活的需要，對(duì)外依存度相當(dāng)大，國際石油價(jià)格對(duì)國內(nèi)石油價(jià)格影響是顯而易見的；另一方面，作為石油進(jìn)口大國，中國的需求也會(huì)對(duì)國際市場(chǎng)帶來不可忽視的影響[1]。在能源安全問題愈發(fā)重要的宏觀背景下，眾多學(xué)者對(duì)國內(nèi)外原油價(jià)格的聯(lián)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究[2-9]，然而，現(xiàn)有研究較少考慮國內(nèi)外原油價(jià)格間可能存在的動(dòng)態(tài)關(guān)系和非對(duì)稱影響。為此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，分別選取大慶原油和WTI(美國西德克薩斯原油)作為國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格的代表，采用二元非對(duì)稱VECM-BEKK-GARCH模型分析兩個(gè)市場(chǎng)間的均值和方差的互動(dòng)關(guān)系，綜合考慮二者間可能存在的動(dòng)態(tài)關(guān)系和非對(duì)稱影響，進(jìn)而分析國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格間的關(guān)聯(lián)性。

一、理論模型與研究假設(shè)

(一)理論模型

在刻畫金融時(shí)間序列的波動(dòng)模型中，一維的ARCH(自回歸條件異方差)模型[10]或GARCH(廣義自回歸條件異方差)模型[11]只能描述單個(gè)變量自身的波動(dòng)性，于是學(xué)者Engle等[12]對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化后，提出可以對(duì)不同市場(chǎng)間的波動(dòng)溢出效應(yīng)和波動(dòng)方向性進(jìn)行刻畫的BEKK-GARCH模型。而對(duì)于金融市場(chǎng)中正向沖擊(好消息)、負(fù)向沖擊(壞消息)對(duì)金融資產(chǎn)價(jià)格波動(dòng)的影響程度的不一致性，可以通過添加非對(duì)稱項(xiàng)進(jìn)行刻畫[13]。本研究構(gòu)建二元非對(duì)稱VECM-BEKK-GARCH模型，從均值(1階矩)和方差(2階矩)2個(gè)維度衡量國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格之間的關(guān)聯(lián)性。

首先，假設(shè)Yt為大慶原油市場(chǎng)與WTI(美國西德克薩斯原油)原油市場(chǎng)2個(gè)市場(chǎng)的價(jià)格序列向量，構(gòu)建2變量的VECM模型，表達(dá)式為

(1)

式(1)中：α代表誤差修正系數(shù)，反映變量之間從偏離長(zhǎng)期均衡關(guān)系調(diào)整到均衡狀態(tài)的調(diào)整力度；ECMt-1代表誤差修正項(xiàng)，表達(dá)變量之間的長(zhǎng)期均衡關(guān)系；n代表滯后階數(shù)；Γi為待估計(jì)回歸系數(shù)，表達(dá)出變量之間的短期交互作用；εt為方程的隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)，εt服從條件正態(tài)分布，εt～N(0,Ht)，其中Ht代表?xiàng)l件方差-協(xié)方差矩陣。

其次，通過BEKK-GARCH模型分析國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格的波動(dòng)溢出，并添加非對(duì)稱項(xiàng)以反映負(fù)沖擊影響，因此非對(duì)稱VECM-BEKK-GARCH模型的方差方程設(shè)定為

(2)

即：

(3)

式(2)中：C代表常數(shù)項(xiàng)矩陣；A、B和D分別代表ARCH項(xiàng)、GARCH項(xiàng)和非對(duì)稱項(xiàng)的參數(shù)方陣；參數(shù)cij、aij、bij、dij中，i、j=1,2，其中1代表大慶原油市場(chǎng)，2代表WTI原油市場(chǎng)。將式(3)展開后得到：

(4)

(5)

(6)

(二)研究假設(shè)

對(duì)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格之間的均值溢出效應(yīng)、波動(dòng)溢出效應(yīng)及非對(duì)稱效應(yīng)進(jìn)行如下假設(shè)。

假設(shè)H1:大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格不存在均值溢出效應(yīng)；

假設(shè)H2:WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格不存在均值溢出效應(yīng)；

假設(shè)H3:大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間不存在波動(dòng)溢出效應(yīng)；

假設(shè)H4:大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格不存在波動(dòng)溢出效應(yīng)；

假設(shè)H5:WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格不存在波動(dòng)溢出效應(yīng)；

假設(shè)H6:大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間不存在非對(duì)稱效應(yīng)。

二、數(shù)據(jù)選取和檢驗(yàn)

(一)數(shù)據(jù)選取

大慶油田是我國目前而最大的油田，大慶原油的價(jià)格基本代表了我國的原油價(jià)格水平，而WTI原油價(jià)格是世界原油市場(chǎng)三大基準(zhǔn)價(jià)格之一，因此本文選取大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格作為國內(nèi)原油價(jià)格的代表，WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格作為國外原油價(jià)格的代表。樣本區(qū)間選擇2000年1月至2020年8月的月度數(shù)據(jù)，樣本容量為248個(gè)，數(shù)據(jù)分別來源于wind數(shù)據(jù)庫和美國能源情報(bào)署網(wǎng)站。由于原始價(jià)格數(shù)據(jù)的不平穩(wěn)，本文對(duì)2個(gè)價(jià)格序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)其取對(duì)數(shù)差分，然后放大100倍，得到其對(duì)數(shù)差分收益率序列。LNDAQING、LNWTI表示大慶原油和WTI原油月度價(jià)格取對(duì)數(shù)值，ΔLNDAQING為大慶原油月度價(jià)格的對(duì)數(shù)差分收益率，ΔLNWTI為WTI原油月度價(jià)格的對(duì)數(shù)差分收益率。

(二)平穩(wěn)性檢驗(yàn)

采用PP檢驗(yàn)以及ADF檢驗(yàn)對(duì)變量進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，以確保模型的穩(wěn)健性，單位根檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 單位根檢驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of unit root test for variables

表示既無截距項(xiàng)也無趨勢(shì)項(xiàng)。

表1中，在1%的顯著性水平下，對(duì)于變量LNDAQING與LNWTI的水平序列通過PP和ADF單位根檢驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)接受其原假設(shè)，即LNDAQING與LNWTI的水平序列均是不平穩(wěn)的。同時(shí)對(duì)于經(jīng)過一階差分變換后的序列ΔLNDAQING與ΔLNWTI，在1%的顯著性水平下均一致拒絕原假設(shè)，即ΔLNDAQING與ΔLNWTI為平穩(wěn)時(shí)間序列，因此，在樣本區(qū)間內(nèi)LNDAQING與LNWTI同為一階單整過程I(1)。

(三)Johansen協(xié)整檢驗(yàn)

大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格都是一階單整序列，因此，利用Johansen檢驗(yàn)判斷二者是否存在協(xié)整關(guān)系。在AIC和SC準(zhǔn)則下，對(duì)2個(gè)變量的原序列建立VAR模型，并將其最優(yōu)滯后階數(shù)確定為2，具體如表2所示。

表2 VAR模型的最優(yōu)滯后階數(shù)選擇Table 2 Selection of the optimal lag order of the VAR model

Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of Johansen cointegration test

由表3的結(jié)果可知，在5%臨界值下，跡統(tǒng)計(jì)量所對(duì)應(yīng)的P值顯著，說明大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格和WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格之間長(zhǎng)期內(nèi)存在穩(wěn)定的均衡關(guān)系。二者的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)整方程如下:

LNDAQINGt= 1.139 496×LNWTIt-0.579 834。

[34.213 4**]

(7)

式(7)中：“[]”內(nèi)的數(shù)字表示回歸系數(shù)t統(tǒng)計(jì)值；“**”表示5%顯著性水平。

由式(7)可以看出，在5%顯著性水平下，大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格受到WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格的影響是正向的，影響彈性系數(shù)為1.139 496。

三、國內(nèi)外原油價(jià)格關(guān)聯(lián)性分析

(一)VECM模型估計(jì)結(jié)果

上述研究結(jié)果表明，大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格和WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，因此，在標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)整方程的基礎(chǔ)上，建立向量誤差修正模型(VECM)具體描述二者之間的長(zhǎng)期和短期互動(dòng)關(guān)系。本文的VECM模型方程如式(8)、 (9)所示(式中***、**分別表示在1% 、5%的顯著性水平下)，均值溢出效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 均值溢出效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of joint test of the mean spillover effect

由式(8)可看出：大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格的短期波動(dòng)會(huì)受到國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格長(zhǎng)期均衡關(guān)系的影響，誤差修正項(xiàng)系數(shù)值為-0.014 90，說明當(dāng)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格受到干擾開始偏離均衡價(jià)格時(shí)，將會(huì)受到一個(gè)反向的調(diào)整，調(diào)整幅度為1.490%，使其恢復(fù)到均衡關(guān)系。滯后1期的大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)當(dāng)期的大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格具有正向影響，表明大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格具有自我強(qiáng)化的作用。滯后1期的WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)當(dāng)期大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格也較大的正向影響。

由式(9)發(fā)現(xiàn)，在5%的顯著性水平下，誤差修正項(xiàng)系數(shù)的t檢驗(yàn)值顯著，其誤差修正項(xiàng)系數(shù)為0.215 661，說明如果WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格的上一期偏離長(zhǎng)期均衡關(guān)系，那本期將得到糾正21.566 1%，糾正幅度較大，同時(shí)，WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格受到干擾后，發(fā)生偏離均衡價(jià)格時(shí)，將會(huì)受到一個(gè)同向的調(diào)整力，使其可以在短期內(nèi)回到均衡價(jià)格上。滯后1期的大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)當(dāng)期的WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格具有正向效應(yīng)，且總體而言影響程度較弱，而滯后1期的WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格當(dāng)期的WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格具有較大的正向作用，說明WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格自我強(qiáng)化的效應(yīng)較大。

由式(8)、 (9)結(jié)合表4的結(jié)果可以看出，從均值上看，樣本區(qū)間內(nèi)的大慶原油價(jià)格并沒有顯著影響WTI原油價(jià)格，而大慶原油價(jià)格則會(huì)受到WTI原油價(jià)格的顯著影響。說明在現(xiàn)貨市場(chǎng)上只存在WTI原油價(jià)格向大慶原油價(jià)格的單向均值溢出效應(yīng)。

(二)非對(duì)稱BEKK-GARCH模型實(shí)證結(jié)果

本文對(duì)上文向量誤差修正模型得到的殘差序列進(jìn)行非對(duì)稱BEKK-GARCH模型估計(jì)，模型估計(jì)出的對(duì)數(shù)似然值為609.37，比顯著性為1%條件下的臨界值高，說明該模型能較好刻畫大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)。非對(duì)稱BEKK-GARCH估計(jì)結(jié)果如表5所示。

表5 非對(duì)稱BEKK-GARCH估計(jì)結(jié)果Table 5 Results of asymmetric BEKK-GARCH estimation

為進(jìn)一步確認(rèn)國內(nèi)外原油價(jià)格的關(guān)聯(lián)性，對(duì)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格和WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)和非對(duì)稱效應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合檢驗(yàn)，結(jié)果見表6所示。

表6 波動(dòng)溢出效應(yīng)及非對(duì)稱效應(yīng)聯(lián)合檢驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of joint test of volatility spillover effect and asymmetric effect

在表6中，通過對(duì)參數(shù)的Wald檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：首先，從大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間的波動(dòng)溢出來看，在1%顯著性水平下，拒絕H1、H2、H3假設(shè)，表明兩個(gè)市場(chǎng)之間具有波動(dòng)溢出效應(yīng)；其次，從大慶與WTI市場(chǎng)間波動(dòng)的非對(duì)稱性方面看，H4原假設(shè)被拒絕，說明在樣本區(qū)間內(nèi)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間存在非對(duì)稱影響，即在原油市場(chǎng)中存在較為明顯的杠桿效應(yīng)，其中的壞消息會(huì)比好消息引起市場(chǎng)更大的波動(dòng)，這主要是市場(chǎng)中存在大量的投機(jī)資本(投資銀行和對(duì)沖基金等)，這些金融資本對(duì)市場(chǎng)壞消息更為敏感，當(dāng)原油市場(chǎng)傳遞出壞消息時(shí)，市場(chǎng)上的投機(jī)活動(dòng)就更加活躍。

四、結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

本文構(gòu)建二元非對(duì)稱VECM-BEKK-GARCH模型，以大慶原油和WTI原油作為國內(nèi)外原油現(xiàn)貨價(jià)格的代表，對(duì)國內(nèi)外原油市場(chǎng)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)大慶和WTI原油價(jià)格之間存在著長(zhǎng)期均衡的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并且在現(xiàn)貨市場(chǎng)上只存在WTI原油價(jià)格向大慶原油價(jià)格的單向均值溢出效應(yīng)。即在現(xiàn)貨市場(chǎng)上，WTI原油價(jià)格的走勢(shì)會(huì)引導(dǎo)大慶原油價(jià)格的走勢(shì)。

(2)WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格與大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格之間存在雙向的波動(dòng)溢出效應(yīng)，但相較而言，WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)更為顯著，說明國際原油價(jià)格變化對(duì)我國原油價(jià)格的影響更加突出。

(3)大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與WTI原油現(xiàn)貨價(jià)格間存在非對(duì)稱影響，說明我國的市場(chǎng)成熟度與國際基準(zhǔn)原油市場(chǎng)間還存在較大差距。在我國目前的定價(jià)機(jī)制下，國內(nèi)油價(jià)大概率只能被動(dòng)地接受國際油價(jià)的波動(dòng)。

(二)建議

(1)現(xiàn)階段，國際市場(chǎng)原油價(jià)格的波動(dòng)能夠迅速傳遞到國內(nèi)市場(chǎng)，并對(duì)國內(nèi)原油價(jià)格造成一定的沖擊。為此，建議對(duì)國際原油市場(chǎng)保持持續(xù)的關(guān)注，及時(shí)進(jìn)行合理操作，并根據(jù)兩個(gè)市場(chǎng)的波動(dòng)情況及時(shí)調(diào)整原油進(jìn)出口策略，從而有效規(guī)避國外市場(chǎng)波動(dòng)對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)造成的沖擊，同時(shí)，不斷拓寬原油的進(jìn)口渠道，利用多國資源滿足我國原油需求。

(2)國內(nèi)油價(jià)的變動(dòng)與國際油價(jià)相比仍存在一定的滯后，這個(gè)滯后期會(huì)導(dǎo)致國內(nèi)油價(jià)不能準(zhǔn)確及時(shí)地反映出整個(gè)石油市場(chǎng)的變化。為此，我國應(yīng)抓緊完善市場(chǎng)體系，推進(jìn)石油價(jià)格機(jī)制改革創(chuàng)新，調(diào)整國內(nèi)成品油調(diào)價(jià)的周期和幅度。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)國際原油價(jià)格的監(jiān)測(cè)分析，防范國際油價(jià)波動(dòng)對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，使風(fēng)險(xiǎn)在市場(chǎng)間平穩(wěn)溢出。

(3)顯著的非對(duì)稱效應(yīng)從側(cè)面反映出市場(chǎng)中存在大量的投機(jī)資本，而這些資本的過度投機(jī)行為會(huì)導(dǎo)致國內(nèi)外原油價(jià)格的暴漲暴跌。為有效消除這種非對(duì)稱溢出風(fēng)險(xiǎn)，短期內(nèi)可通過建立國家能源對(duì)沖基金實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖；長(zhǎng)期上應(yīng)加快調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，加快發(fā)展可替代石化能源的新能源，在新技術(shù)、新工藝上謀求突破，為降低我國對(duì)原油的依賴程度提供可靠穩(wěn)定的能源保障。