基于非對稱VECM-BEKK-GARCH模型的國內外原油價格關聯性分析

鄭淑珊，李文星

(廈門理工學院經濟與管理學院，福建 廈門 361024)

隨著經濟全球化的深入，國際原油市場之間的相互關聯性也越發突出。目前，我國石油的定價主要綜合考慮國際市場油價的長期走勢、國內原油的開采成本以及我國的現有能源政策等因素。一方面，雖然我國原油產量逐年增加，但由于我國發展迅速，仍需大量進口原油資源以滿足國內生產生活的需要，對外依存度相當大，國際石油價格對國內石油價格影響是顯而易見的；另一方面，作為石油進口大國，中國的需求也會對國際市場帶來不可忽視的影響[1]。在能源安全問題愈發重要的宏觀背景下，眾多學者對國內外原油價格的聯動機制進行了研究[2-9]，然而，現有研究較少考慮國內外原油價格間可能存在的動態關系和非對稱影響。為此，本文在前人研究基礎上，分別選取大慶原油和WTI(美國西德克薩斯原油)作為國內外原油現貨價格的代表，采用二元非對稱VECM-BEKK-GARCH模型分析兩個市場間的均值和方差的互動關系，綜合考慮二者間可能存在的動態關系和非對稱影響，進而分析國內外原油現貨價格間的關聯性。

一、理論模型與研究假設

(一)理論模型

在刻畫金融時間序列的波動模型中，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]只能描述單個變量自身的波動性，于是學者Engle等[12]對模型進行優化后，提出可以對不同市場間的波動溢出效應和波動方向性進行刻畫的BEKK-GARCH模型。而對于金融市場中正向沖擊(好消息)、負向沖擊(壞消息)對金融資產價格波動的影響程度的不一致性，可以通過添加非對稱項進行刻畫[13]。本研究構建二元非對稱VECM-BEKK-GARCH模型，從均值(1階矩)和方差(2階矩)2個維度衡量國內外原油現貨價格之間的關聯性。

首先，假設Yt為大慶原油市場與WTI(美國西德克薩斯原油)原油市場2個市場的價格序列向量，構建2變量的VECM模型，表達式為

(1)

式(1)中：α代表誤差修正系數，反映變量之間從偏離長期均衡關系調整到均衡狀態的調整力度；ECMt-1代表誤差修正項，表達變量之間的長期均衡關系；n代表滯后階數；Γi為待估計回歸系數，表達出變量之間的短期交互作用；εt為方程的隨機擾動項，εt服從條件正態分布，εt～N(0,Ht)，其中Ht代表條件方差-協方差矩陣。

其次，通過BEKK-GARCH模型分析國內外原油現貨價格的波動溢出，并添加非對稱項以反映負沖擊影響，因此非對稱VECM-BEKK-GARCH模型的方差方程設定為

(2)

即：

(3)

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

(4)

(5)

(6)

(二)研究假設

對大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格之間的均值溢出效應、波動溢出效應及非對稱效應進行如下假設。

假設H1:大慶原油現貨價格對WTI原油現貨價格不存在均值溢出效應；

假設H2:WTI原油現貨價格對大慶原油現貨價格不存在均值溢出效應；

假設H3:大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格間不存在波動溢出效應；

假設H4:大慶原油現貨價格對WTI原油現貨價格不存在波動溢出效應；

假設H5:WTI原油現貨價格對大慶原油現貨價格不存在波動溢出效應；

假設H6:大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格間不存在非對稱效應。

二、數據選取和檢驗

(一)數據選取

大慶油田是我國目前而最大的油田，大慶原油的價格基本代表了我國的原油價格水平，而WTI原油價格是世界原油市場三大基準價格之一，因此本文選取大慶原油現貨價格作為國內原油價格的代表，WTI原油現貨價格作為國外原油價格的代表。樣本區間選擇2000年1月至2020年8月的月度數據，樣本容量為248個，數據分別來源于wind數據庫和美國能源情報署網站。由于原始價格數據的不平穩，本文對2個價格序列進行數據處理，對其取對數差分，然后放大100倍，得到其對數差分收益率序列。LNDAQING、LNWTI表示大慶原油和WTI原油月度價格取對數值，ΔLNDAQING為大慶原油月度價格的對數差分收益率，ΔLNWTI為WTI原油月度價格的對數差分收益率。

(二)平穩性檢驗

采用PP檢驗以及ADF檢驗對變量進行單位根檢驗，以確保模型的穩健性，單位根檢驗結果如表1所示。

表1 單位根檢驗結果Table 1 Results of unit root test for variables

表示既無截距項也無趨勢項。

表1中，在1%的顯著性水平下，對于變量LNDAQING與LNWTI的水平序列通過PP和ADF單位根檢驗，認為應接受其原假設，即LNDAQING與LNWTI的水平序列均是不平穩的。同時對于經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，即ΔLNDAQING與ΔLNWTI為平穩時間序列，因此，在樣本區間內LNDAQING與LNWTI同為一階單整過程I(1)。

(三)Johansen協整檢驗

大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格都是一階單整序列，因此，利用Johansen檢驗判斷二者是否存在協整關系。在AIC和SC準則下，對2個變量的原序列建立VAR模型，并將其最優滯后階數確定為2，具體如表2所示。

表2 VAR模型的最優滯后階數選擇Table 2 Selection of the optimal lag order of the VAR model

Johansen協整檢驗結果如表3所示。

表3 Johansen協整檢驗結果Table 3 Results of Johansen cointegration test

由表3的結果可知，在5%臨界值下，跡統計量所對應的P值顯著，說明大慶原油現貨價格和WTI原油現貨價格之間長期內存在穩定的均衡關系。二者的標準化協整方程如下:

LNDAQINGt= 1.139 496×LNWTIt-0.579 834。

[34.213 4**]

(7)

式(7)中：“[]”內的數字表示回歸系數t統計值；“**”表示5%顯著性水平。

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

三、國內外原油價格關聯性分析

(一)VECM模型估計結果

上述研究結果表明，大慶原油現貨價格和WTI原油現貨價格間存在長期穩定的均衡關系，因此，在標準化協整方程的基礎上，建立向量誤差修正模型(VECM)具體描述二者之間的長期和短期互動關系。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)，均值溢出效應檢驗結果如表4所示。

表4 均值溢出效應檢驗結果Table 4 Results of joint test of the mean spillover effect

由式(8)可看出：大慶原油現貨價格的短期波動會受到國內外原油現貨價格長期均衡關系的影響，誤差修正項系數值為-0.014 90，說明當大慶原油現貨價格受到干擾開始偏離均衡價格時，將會受到一個反向的調整，調整幅度為1.490%，使其恢復到均衡關系。滯后1期的大慶原油現貨價格對當期的大慶原油現貨價格具有正向影響，表明大慶原油現貨價格具有自我強化的作用。滯后1期的WTI原油現貨價格對當期大慶原油現貨價格也較大的正向影響。

由式(9)發現，在5%的顯著性水平下，誤差修正項系數的t檢驗值顯著，其誤差修正項系數為0.215 661，說明如果WTI原油現貨價格的上一期偏離長期均衡關系，那本期將得到糾正21.566 1%，糾正幅度較大，同時，WTI原油現貨價格受到干擾后，發生偏離均衡價格時，將會受到一個同向的調整力，使其可以在短期內回到均衡價格上。滯后1期的大慶原油現貨價格對當期的WTI原油現貨價格具有正向效應，且總體而言影響程度較弱，而滯后1期的WTI原油現貨價格當期的WTI原油現貨價格具有較大的正向作用，說明WTI原油現貨價格自我強化的效應較大。

由式(8)、 (9)結合表4的結果可以看出，從均值上看，樣本區間內的大慶原油價格并沒有顯著影響WTI原油價格，而大慶原油價格則會受到WTI原油價格的顯著影響。說明在現貨市場上只存在WTI原油價格向大慶原油價格的單向均值溢出效應。

(二)非對稱BEKK-GARCH模型實證結果

本文對上文向量誤差修正模型得到的殘差序列進行非對稱BEKK-GARCH模型估計，模型估計出的對數似然值為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貨價格與WTI原油現貨價格的波動溢出效應。非對稱BEKK-GARCH估計結果如表5所示。

表5 非對稱BEKK-GARCH估計結果Table 5 Results of asymmetric BEKK-GARCH estimation

為進一步確認國內外原油價格的關聯性，對大慶原油現貨價格和WTI原油現貨價格的波動溢出效應和非對稱效應進行聯合檢驗，結果見表6所示。

表6 波動溢出效應及非對稱效應聯合檢驗結果Table 6 Results of joint test of volatility spillover effect and asymmetric effect

在表6中，通過對參數的Wald檢驗發現：首先，從大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格間的波動溢出來看，在1%顯著性水平下，拒絕H1、H2、H3假設，表明兩個市場之間具有波動溢出效應；其次，從大慶與WTI市場間波動的非對稱性方面看，H4原假設被拒絕，說明在樣本區間內大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格間存在非對稱影響，即在原油市場中存在較為明顯的杠桿效應，其中的壞消息會比好消息引起市場更大的波動，這主要是市場中存在大量的投機資本(投資銀行和對沖基金等)，這些金融資本對市場壞消息更為敏感，當原油市場傳遞出壞消息時，市場上的投機活動就更加活躍。

四、結論與建議

(一)結論

本文構建二元非對稱VECM-BEKK-GARCH模型，以大慶原油和WTI原油作為國內外原油現貨價格的代表，對國內外原油市場的關聯性進行分析，得出以下幾點結論。

(1)大慶和WTI原油價格之間存在著長期均衡的動態關系，并且在現貨市場上只存在WTI原油價格向大慶原油價格的單向均值溢出效應。即在現貨市場上，WTI原油價格的走勢會引導大慶原油價格的走勢。

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

(3)大慶原油現貨價格與WTI原油現貨價格間存在非對稱影響，說明我國的市場成熟度與國際基準原油市場間還存在較大差距。在我國目前的定價機制下，國內油價大概率只能被動地接受國際油價的波動。

(二)建議

(1)現階段，國際市場原油價格的波動能夠迅速傳遞到國內市場，并對國內原油價格造成一定的沖擊。為此，建議對國際原油市場保持持續的關注，及時進行合理操作，并根據兩個市場的波動情況及時調整原油進出口策略，從而有效規避國外市場波動對國內市場造成的沖擊，同時，不斷拓寬原油的進口渠道，利用多國資源滿足我國原油需求。

(2)國內油價的變動與國際油價相比仍存在一定的滯后，這個滯后期會導致國內油價不能準確及時地反映出整個石油市場的變化。為此，我國應抓緊完善市場體系，推進石油價格機制改革創新，調整國內成品油調價的周期和幅度。同時，加強對國際原油價格的監測分析，防范國際油價波動對國內市場的潛在風險，使風險在市場間平穩溢出。

(3)顯著的非對稱效應從側面反映出市場中存在大量的投機資本，而這些資本的過度投機行為會導致國內外原油價格的暴漲暴跌。為有效消除這種非對稱溢出風險，短期內可通過建立國家能源對沖基金實現風險對沖；長期上應加快調整能源消費結構，加快發展可替代石化能源的新能源，在新技術、新工藝上謀求突破，為降低我國對原油的依賴程度提供可靠穩定的能源保障。