基于非对称VECM-BEKK-GARCH模型的国内外原油价格关联性分析

郑淑珊，李文星

(厦门理工学院经济与管理学院，福建 厦门 361024)

随着经济全球化的深入，国际原油市场之间的相互关联性也越发突出。目前，我国石油的定价主要综合考虑国际市场油价的长期走势、国内原油的开采成本以及我国的现有能源政策等因素。一方面，虽然我国原油产量逐年增加，但由于我国发展迅速，仍需大量进口原油资源以满足国内生产生活的需要，对外依存度相当大，国际石油价格对国内石油价格影响是显而易见的；另一方面，作为石油进口大国，中国的需求也会对国际市场带来不可忽视的影响[1]。在能源安全问题愈发重要的宏观背景下，众多学者对国内外原油价格的联动机制进行了研究[2-9]，然而，现有研究较少考虑国内外原油价格间可能存在的动态关系和非对称影响。为此，本文在前人研究基础上，分别选取大庆原油和WTI(美国西德克萨斯原油)作为国内外原油现货价格的代表，采用二元非对称VECM-BEKK-GARCH模型分析两个市场间的均值和方差的互动关系，综合考虑二者间可能存在的动态关系和非对称影响，进而分析国内外原油现货价格间的关联性。

一、理论模型与研究假设

(一)理论模型

在刻画金融时间序列的波动模型中，一维的ARCH(自回归条件异方差)模型[10]或GARCH(广义自回归条件异方差)模型[11]只能描述单个变量自身的波动性，于是学者Engle等[12]对模型进行优化后，提出可以对不同市场间的波动溢出效应和波动方向性进行刻画的BEKK-GARCH模型。而对于金融市场中正向冲击(好消息)、负向冲击(坏消息)对金融资产价格波动的影响程度的不一致性，可以通过添加非对称项进行刻画[13]。本研究构建二元非对称VECM-BEKK-GARCH模型，从均值(1阶矩)和方差(2阶矩)2个维度衡量国内外原油现货价格之间的关联性。

首先，假设Yt为大庆原油市场与WTI(美国西德克萨斯原油)原油市场2个市场的价格序列向量，构建2变量的VECM模型，表达式为

(1)

式(1)中：α代表误差修正系数，反映变量之间从偏离长期均衡关系调整到均衡状态的调整力度；ECMt-1代表误差修正项，表达变量之间的长期均衡关系；n代表滞后阶数；Γi为待估计回归系数，表达出变量之间的短期交互作用；εt为方程的随机扰动项，εt服从条件正态分布，εt～N(0,Ht)，其中Ht代表条件方差-协方差矩阵。

其次，通过BEKK-GARCH模型分析国内外原油现货价格的波动溢出，并添加非对称项以反映负冲击影响，因此非对称VECM-BEKK-GARCH模型的方差方程设定为

(2)

即：

(3)

式(2)中：C代表常数项矩阵；A、B和D分别代表ARCH项、GARCH项和非对称项的参数方阵；参数cij、aij、bij、dij中，i、j=1,2，其中1代表大庆原油市场，2代表WTI原油市场。将式(3)展开后得到：

(4)

(5)

(6)

(二)研究假设

对大庆原油现货价格与WTI原油现货价格之间的均值溢出效应、波动溢出效应及非对称效应进行如下假设。

假设H1:大庆原油现货价格对WTI原油现货价格不存在均值溢出效应；

假设H2:WTI原油现货价格对大庆原油现货价格不存在均值溢出效应；

假设H3:大庆原油现货价格与WTI原油现货价格间不存在波动溢出效应；

假设H4:大庆原油现货价格对WTI原油现货价格不存在波动溢出效应；

假设H5:WTI原油现货价格对大庆原油现货价格不存在波动溢出效应；

假设H6:大庆原油现货价格与WTI原油现货价格间不存在非对称效应。

二、数据选取和检验

(一)数据选取

大庆油田是我国目前而最大的油田，大庆原油的价格基本代表了我国的原油价格水平，而WTI原油价格是世界原油市场三大基准价格之一，因此本文选取大庆原油现货价格作为国内原油价格的代表，WTI原油现货价格作为国外原油价格的代表。样本区间选择2000年1月至2020年8月的月度数据，样本容量为248个，数据分别来源于wind数据库和美国能源情报署网站。由于原始价格数据的不平稳，本文对2个价格序列进行数据处理，对其取对数差分，然后放大100倍，得到其对数差分收益率序列。LNDAQING、LNWTI表示大庆原油和WTI原油月度价格取对数值，ΔLNDAQING为大庆原油月度价格的对数差分收益率，ΔLNWTI为WTI原油月度价格的对数差分收益率。

(二)平稳性检验

采用PP检验以及ADF检验对变量进行单位根检验，以确保模型的稳健性，单位根检验结果如表1所示。

表1 单位根检验结果Table 1 Results of unit root test for variables

表示既无截距项也无趋势项。

表1中，在1%的显著性水平下，对于变量LNDAQING与LNWTI的水平序列通过PP和ADF单位根检验，认为应接受其原假设，即LNDAQING与LNWTI的水平序列均是不平稳的。同时对于经过一阶差分变换后的序列ΔLNDAQING与ΔLNWTI，在1%的显著性水平下均一致拒绝原假设，即ΔLNDAQING与ΔLNWTI为平稳时间序列，因此，在样本区间内LNDAQING与LNWTI同为一阶单整过程I(1)。

(三)Johansen协整检验

大庆原油现货价格与WTI原油现货价格都是一阶单整序列，因此，利用Johansen检验判断二者是否存在协整关系。在AIC和SC准则下，对2个变量的原序列建立VAR模型，并将其最优滞后阶数确定为2，具体如表2所示。

表2 VAR模型的最优滞后阶数选择Table 2 Selection of the optimal lag order of the VAR model

Johansen协整检验结果如表3所示。

表3 Johansen协整检验结果Table 3 Results of Johansen cointegration test

由表3的结果可知，在5%临界值下，迹统计量所对应的P值显著，说明大庆原油现货价格和WTI原油现货价格之间长期内存在稳定的均衡关系。二者的标准化协整方程如下:

LNDAQINGt= 1.139 496×LNWTIt-0.579 834。

[34.213 4**]

(7)

式(7)中：“[]”内的数字表示回归系数t统计值；“**”表示5%显著性水平。

由式(7)可以看出，在5%显著性水平下，大庆原油现货价格受到WTI原油现货价格的影响是正向的，影响弹性系数为1.139 496。

三、国内外原油价格关联性分析

(一)VECM模型估计结果

上述研究结果表明，大庆原油现货价格和WTI原油现货价格间存在长期稳定的均衡关系，因此，在标准化协整方程的基础上，建立向量误差修正模型(VECM)具体描述二者之间的长期和短期互动关系。本文的VECM模型方程如式(8)、 (9)所示(式中***、**分别表示在1% 、5%的显著性水平下)，均值溢出效应检验结果如表4所示。

表4 均值溢出效应检验结果Table 4 Results of joint test of the mean spillover effect

由式(8)可看出：大庆原油现货价格的短期波动会受到国内外原油现货价格长期均衡关系的影响，误差修正项系数值为-0.014 90，说明当大庆原油现货价格受到干扰开始偏离均衡价格时，将会受到一个反向的调整，调整幅度为1.490%，使其恢复到均衡关系。滞后1期的大庆原油现货价格对当期的大庆原油现货价格具有正向影响，表明大庆原油现货价格具有自我强化的作用。滞后1期的WTI原油现货价格对当期大庆原油现货价格也较大的正向影响。

由式(9)发现，在5%的显著性水平下，误差修正项系数的t检验值显著，其误差修正项系数为0.215 661，说明如果WTI原油现货价格的上一期偏离长期均衡关系，那本期将得到纠正21.566 1%，纠正幅度较大，同时，WTI原油现货价格受到干扰后，发生偏离均衡价格时，将会受到一个同向的调整力，使其可以在短期内回到均衡价格上。滞后1期的大庆原油现货价格对当期的WTI原油现货价格具有正向效应，且总体而言影响程度较弱，而滞后1期的WTI原油现货价格当期的WTI原油现货价格具有较大的正向作用，说明WTI原油现货价格自我强化的效应较大。

由式(8)、 (9)结合表4的结果可以看出，从均值上看，样本区间内的大庆原油价格并没有显著影响WTI原油价格，而大庆原油价格则会受到WTI原油价格的显著影响。说明在现货市场上只存在WTI原油价格向大庆原油价格的单向均值溢出效应。

(二)非对称BEKK-GARCH模型实证结果

本文对上文向量误差修正模型得到的残差序列进行非对称BEKK-GARCH模型估计，模型估计出的对数似然值为609.37，比显著性为1%条件下的临界值高，说明该模型能较好刻画大庆原油现货价格与WTI原油现货价格的波动溢出效应。非对称BEKK-GARCH估计结果如表5所示。

表5 非对称BEKK-GARCH估计结果Table 5 Results of asymmetric BEKK-GARCH estimation

为进一步确认国内外原油价格的关联性，对大庆原油现货价格和WTI原油现货价格的波动溢出效应和非对称效应进行联合检验，结果见表6所示。

表6 波动溢出效应及非对称效应联合检验结果Table 6 Results of joint test of volatility spillover effect and asymmetric effect

在表6中，通过对参数的Wald检验发现：首先，从大庆原油现货价格与WTI原油现货价格间的波动溢出来看，在1%显著性水平下，拒绝H1、H2、H3假设，表明两个市场之间具有波动溢出效应；其次，从大庆与WTI市场间波动的非对称性方面看，H4原假设被拒绝，说明在样本区间内大庆原油现货价格与WTI原油现货价格间存在非对称影响，即在原油市场中存在较为明显的杠杆效应，其中的坏消息会比好消息引起市场更大的波动，这主要是市场中存在大量的投机资本(投资银行和对冲基金等)，这些金融资本对市场坏消息更为敏感，当原油市场传递出坏消息时，市场上的投机活动就更加活跃。

四、结论与建议

(一)结论

本文构建二元非对称VECM-BEKK-GARCH模型，以大庆原油和WTI原油作为国内外原油现货价格的代表，对国内外原油市场的关联性进行分析，得出以下几点结论。

(1)大庆和WTI原油价格之间存在着长期均衡的动态关系，并且在现货市场上只存在WTI原油价格向大庆原油价格的单向均值溢出效应。即在现货市场上，WTI原油价格的走势会引导大庆原油价格的走势。

(2)WTI原油现货价格与大庆原油现货价格之间存在双向的波动溢出效应，但相较而言，WTI原油现货价格对大庆原油现货价格的波动溢出效应更为显著，说明国际原油价格变化对我国原油价格的影响更加突出。

(3)大庆原油现货价格与WTI原油现货价格间存在非对称影响，说明我国的市场成熟度与国际基准原油市场间还存在较大差距。在我国目前的定价机制下，国内油价大概率只能被动地接受国际油价的波动。

(二)建议

(1)现阶段，国际市场原油价格的波动能够迅速传递到国内市场，并对国内原油价格造成一定的冲击。为此，建议对国际原油市场保持持续的关注，及时进行合理操作，并根据两个市场的波动情况及时调整原油进出口策略，从而有效规避国外市场波动对国内市场造成的冲击，同时，不断拓宽原油的进口渠道，利用多国资源满足我国原油需求。

(2)国内油价的变动与国际油价相比仍存在一定的滞后，这个滞后期会导致国内油价不能准确及时地反映出整个石油市场的变化。为此，我国应抓紧完善市场体系，推进石油价格机制改革创新，调整国内成品油调价的周期和幅度。同时，加强对国际原油价格的监测分析，防范国际油价波动对国内市场的潜在风险，使风险在市场间平稳溢出。

(3)显著的非对称效应从侧面反映出市场中存在大量的投机资本，而这些资本的过度投机行为会导致国内外原油价格的暴涨暴跌。为有效消除这种非对称溢出风险，短期内可通过建立国家能源对冲基金实现风险对冲；长期上应加快调整能源消费结构，加快发展可替代石化能源的新能源，在新技术、新工艺上谋求突破，为降低我国对原油的依赖程度提供可靠稳定的能源保障。