張大永，姬 強

(1.西南財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟與管理研究院,四川 成都 611130；2.中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院能源與環(huán)境政策研究中心,北京 100190；3.中國科學(xué)院大學(xué)公共政策與管理學(xué)院,北京 100049)

1 引言

石油市場作為成熟度和開放度最高的能源市場，在國際能源市場體系中占據(jù)著非常重要的地位，對于經(jīng)濟發(fā)展和國際金融貨幣體系的完善也具有重要的意義。2008年金融危機后，國際能源市場發(fā)生深刻變革，其中一個標(biāo)志性的特征就是能源金融化[1-2]。簡單來說，就是能源市場在金融屬性下表現(xiàn)出新的價格形態(tài)和微觀行為規(guī)律。石油市場金融化屬性的增強進(jìn)一步加大了石油市場與傳統(tǒng)金融市場間的信息聯(lián)系。因此，研究原油市場與金融市場之間的風(fēng)險溢出效應(yīng)成為能源金融領(lǐng)域的熱點方向[3-5]。

2018年3月26日，中國原油期貨在上海期貨交易所正式上市交易，這是我國第一個允許境外投資者直接參與的期貨品種，也標(biāo)志著我國金融開放進(jìn)入新的階段。經(jīng)過4個多月的快速發(fā)展，上海原油期貨的雙邊日交易量突破20萬手，已經(jīng)超過迪拜商品交易所的阿曼原油期貨，成為僅次于美國紐約WTI原油期貨與英國布倫特原油期貨(Brent)的世界第三大原油期貨品種。在上海原油期貨交易量快速上漲的同時，市場風(fēng)險防控也成為交易所面臨的主要挑戰(zhàn)。本文嘗試從跨市場信息傳導(dǎo)的視角，對我國第一個原油期貨的價格和波動溢出進(jìn)行實證分析，為上海國際能源交易中心制定風(fēng)險防控策略，為市場交易者優(yōu)化投資組合策略提供一手證據(jù)和理論指導(dǎo)。

由于我國原油期貨還處于上市初期，目前關(guān)于我國原油期貨的量化研究基本還是空白。唯一一篇量化研究僅聚焦在利用高頻數(shù)據(jù)分析我國原油期貨上市3個月的價格和波動基本規(guī)律[6]，并沒有對原油期貨的跨市場信息傳導(dǎo)和風(fēng)險溢出進(jìn)行分析。從國際經(jīng)驗來看，原油期貨市場與金融市場之間的協(xié)動性和波動溢出關(guān)系非常密切。大量的實證研究從國別視角、時間尺度視角、組合投資視角等發(fā)現(xiàn)，原油與股票、匯率等金融資產(chǎn)間存在顯著的風(fēng)險溢出關(guān)系[7-14]。同時，不同區(qū)域的原油市場價格之間也存在信息領(lǐng)先-滯后關(guān)系[15-16]。因此，研究我國新上市的原油期貨價格與金融市場之間的風(fēng)險溢出對于進(jìn)一步規(guī)范我國原油市場風(fēng)險，避免出現(xiàn)系統(tǒng)性風(fēng)險具有重要的現(xiàn)實意義。

本文的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在兩個方面。首先，本文是第一篇分析我國上海原油期貨市場與國際原油期貨市場、國內(nèi)金融市場之間信息傳導(dǎo)的量化研究。具體地，本文分析了上海原油期貨與國際兩大基準(zhǔn)油價(WTI和Brent)、上證指數(shù)以及人民幣兌美元匯率之間的風(fēng)險溢出關(guān)系。其次，本文采用Diebold和Yilmaz[17]的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)框架，構(gòu)造了原油-股票-匯率收益系統(tǒng)和波動系統(tǒng)的信息溢出網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)度量了三者之間的風(fēng)險溢出關(guān)系。

2 模型

本文利用Diebold和Yilmaz[17]提出的波動溢出指數(shù)度量原油市場與金融市場之間的波動溢出強度和方向。

首先構(gòu)建p階VAR模型，具體如下：

(1)

其中R為4維向量，包括國際原油市場、我國股票市場、匯率市場以及中國原油期貨市場相關(guān)收益率序列，均為協(xié)方差的平穩(wěn)過程，滿足VAR模型的估計條件；ε是4維殘差列向量，不存在序列相關(guān)性，服從獨立同分布，均值為零方差恒定的研究假設(shè)。

利用最小二乘法對上述四變量VAR模型進(jìn)行估計之后，按照Diebold和Yilmaz[17]的基本思想，引入廣義方差分解的技術(shù)手段，得到每個變量對其他變量的波動貢獻(xiàn)θij(H)，θij(H)表示變量Ri的H步預(yù)測誤差方差中由變量Rj所解釋的比例，因此這個貢獻(xiàn)率是一個0到1之間的數(shù)值，并隨著H的增加逐漸減小。θij(H)的定義如下：

(2)

其中，Σ為誤差向量ε的協(xié)方差矩陣，σii為ε的標(biāo)準(zhǔn)誤差序列，ej為選擇向量，第j個元素為1，其余均為0。

對于一個平穩(wěn)的VAR模型來講，當(dāng)H足夠大(相對于模型的滯后階數(shù))的時候，θij(H)則會趨向與一個常數(shù)。例如對于一階VAR模型來講，當(dāng)H等于10的時候，θij(H)就會接近于一個常數(shù)。采用廣義方差分解的意義在于分析結(jié)果不會受到VAR模型中變量前后順序的影響，從而可以得到穩(wěn)健的分析結(jié)果。

為了更好的分析變量間的溢出關(guān)系，Diebold和Yilmaz[17]在廣義方差分解矩陣的基礎(chǔ)上構(gòu)造出來一系列網(wǎng)絡(luò)溢出指標(biāo)，具體如下：

(1)系統(tǒng)總溢出指數(shù)，用于描述整個系統(tǒng)中變量之間的相互解釋能力，在本文中可以用來度量原油-股票-匯率市場的系統(tǒng)風(fēng)險溢出程度。

(3)

(2)方向性溢出指數(shù)，度量某個市場對系統(tǒng)風(fēng)險的貢獻(xiàn)程度(簡稱：貢獻(xiàn)度)或者受到系統(tǒng)中其他變量帶來的風(fēng)險溢出的程度(簡稱：系統(tǒng)影響度)。

(4)

(5)

(3)凈溢出指數(shù)，度量某個市場對其余所有市場的凈風(fēng)險溢出。

Si,net(H)=Si->j(H)-Si<-j(H)

(6)

為了進(jìn)一步分析市場之間的波動溢出關(guān)系，參照Diebold和Yilmaz[18]，我們計算日度的波動，構(gòu)造波動溢出網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，即將上述VAR模型中的收益率序列替換為波動率序列，從而估計波動率的溢出效應(yīng)。根據(jù)Diebold和Yilmaz[18]，日度波動序列構(gòu)造如下：

σ2=0.511(h-l)2-0.019[(c-o)(h+l-2o)-2(h-o)(l-o)]-0.383(c-o)2

(7)

其中，h,l,c,o分別表示日度最高價、最低價、收盤價和開盤價。

3 實證分析

3.1 數(shù)據(jù)

本文數(shù)據(jù)主要包括上海原油期貨(INE)、WTI、Brent、人民幣兌美元匯率(RMB)和上證指數(shù)(SZ)序列。數(shù)據(jù)區(qū)間為2018年3月26日至2018年7月31日，共1848個樣本，數(shù)據(jù)來源于Wind金融數(shù)據(jù)庫。本文主要構(gòu)建了INE、WTI、RMB和SZ四變量的收益率和波動率兩個獨立的系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險溢出分析，并選擇Brent進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗。與國際基準(zhǔn)原油不同，我國上海原油期貨采用人民幣計價和結(jié)算，但接受美元等外匯資金作為保證金。根據(jù)已有文獻(xiàn)[8]，原油價格與計價貨幣匯率間存在密切關(guān)系。同時，國內(nèi)的原油市場投資者往往也會在股票市場進(jìn)行投資，兩類市場間存在資本流動和投資替代性。國內(nèi)原油市場與股票市場間必然也存在信息溢出關(guān)系。因此，本文將國內(nèi)股票市場和匯率市場納入分析框架，分析原油-股票-匯率市場間的風(fēng)險溢出和波動關(guān)聯(lián)。表1展示了各變量收益的基本統(tǒng)計信息。從表中能夠看出，除了上證指數(shù)，樣本期內(nèi)其他變量的平均收益均為正。從標(biāo)準(zhǔn)差來看，國際原油期貨的波動最為劇烈，其次是上海原油期貨，這也初步說明了研究原油市場風(fēng)險溢出的必要性。WTI和Brent兩個國際基準(zhǔn)油價的均值和方差信息很相似，但是在更高階矩的表現(xiàn)上則有相當(dāng)大的差異，如Brent的左偏更為嚴(yán)重，峰值也更高，因此有必要對兩者在相關(guān)系統(tǒng)里的表現(xiàn)進(jìn)行比較分析。另外，表1還統(tǒng)計了各變量的波動率基本信息。從表中可以看到，波動率與收益率統(tǒng)計結(jié)果基本一致，即國內(nèi)外原油市場的波動要遠(yuǎn)大于我國股票市場和匯率市場。同時，各波動率序列均不服從正態(tài)分布。

表1 收益和波動序列基本信息統(tǒng)計表

注：*，**和***分別代表10%，5%和1%的顯著性水平。

3.2 收益和波動系統(tǒng)風(fēng)險溢出分析(WTI)

本節(jié)首先對基于WTI原油價格構(gòu)建的收益和波動系統(tǒng)進(jìn)行分析，基于廣義方差分解構(gòu)建聯(lián)接矩陣，具體結(jié)果參見表2。表2共分為上下兩部分，分別展示了收益系統(tǒng)和波動系統(tǒng)的分析結(jié)果。每個部分的核心是聯(lián)接矩陣(4乘4的矩陣)，矩陣的對角線數(shù)值表示每個變量的變化過程受到自身變化的影響，體現(xiàn)了VAR中的自相關(guān)性。對角線之外的部分是我們關(guān)注的重點，體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)變量之間相互影響的機制。

在聯(lián)接矩陣的基礎(chǔ)上，我們分別按照公式(3)到公式(6)構(gòu)建了每個變量對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率(貢獻(xiàn)率)、受到系統(tǒng)的影響程度(系統(tǒng)影響度)、每個變量對系統(tǒng)的凈貢獻(xiàn)率(凈溢出)以及總溢出指數(shù)。以收益系統(tǒng)為例，總溢出指數(shù)為25.1%，意味著系統(tǒng)中有四分之一的變動是由于變量之間的互相作用造成的，而在四個變量中不難發(fā)現(xiàn)WTI油價變動是最主要的影響因素，對系統(tǒng)的凈貢獻(xiàn)率達(dá)到了36.9%。這主要是由于WTI對我國原油期貨的凈解釋能力高達(dá)42.1%。這個結(jié)果反映的一個重要信息是雖然我

表2 收益和波動聯(lián)接矩陣(WTI)

國原油期貨已經(jīng)推出，并獲得了廣泛的關(guān)注和迅速的發(fā)展，但是其距離國際原油市場基準(zhǔn)價格還有很大距離，目前在很大程度上仍要受到國際原油價格的影響，這與Ji Qiang和Zhang Dayong[6]發(fā)現(xiàn)上海原油期貨當(dāng)前夜盤交易相對活躍的結(jié)論相一致。

此外，與我們事先所期望的能源金融化趨勢相反，金融市場與原油市場的關(guān)聯(lián)度相對較弱。我國股票市場和匯率市場之間的關(guān)聯(lián)度較高，互相的解釋能力也維持在20%左右，然而兩者對原油市場的影響基本可以忽略不計。這個發(fā)現(xiàn)與有關(guān)文獻(xiàn)中國際油價受我國經(jīng)濟、金融市場發(fā)展影響較小的結(jié)論保持一致。波動性系統(tǒng)的結(jié)果在數(shù)值上相對收益率系統(tǒng)差異較大，但是基本的趨勢和結(jié)論并沒有較大差異。唯一的不同在于，從雙變量凈溢出視角來看，WTI對上海原油期貨、人民幣兌美元匯率以及上證指數(shù)都存在正的凈溢出效應(yīng)，說明國際油價波動信息對我國市場存在正向沖擊。

由于數(shù)據(jù)限制，本文所研究的樣本區(qū)間僅限于2018年3月到7月之間共四個月份。然而在此期間國際形勢發(fā)生了非常大的變化，中美之間的貿(mào)易爭端不斷升級、中東的局勢進(jìn)一步惡化。這樣一個大環(huán)境下，國際原油市場和我國金融市場都表現(xiàn)出了非常大的波動和時變特征。因此，有必要采用動態(tài)的視角對實證結(jié)果進(jìn)一步的挖掘?；诖?，圖1和圖2在靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴展，采用移動窗口估計的方法分別對收益率系統(tǒng)和波動性系統(tǒng)進(jìn)行估計。

在收益率系統(tǒng)中(圖1)，系統(tǒng)的總溢出指數(shù)發(fā)生了較大幅度的變動，波動區(qū)間從最低20%左右到最高接近50%的范圍。充分體現(xiàn)了上述有關(guān)國際國內(nèi)經(jīng)濟金融環(huán)境近期劇烈變化的論述。我國上海原油期貨市場的收益率凈溢出指數(shù)也出現(xiàn)了較大的波動，但是基本趨勢沒有本質(zhì)的變化，仍然是作為一個信息接收者的角色出現(xiàn)在系統(tǒng)中。特別是WTI價格在五月底出現(xiàn)較大跌幅對我國原油期貨價格的變動影響較大，在此期間其凈溢出率達(dá)到了-60%的水平。

圖1. 原油-匯率-股票收益系統(tǒng)動態(tài)聯(lián)接和INE凈溢出指數(shù)走勢圖(WTI)

對波動性系統(tǒng)采用移動窗口估計的結(jié)果則與收益率系統(tǒng)出現(xiàn)了較大的差異(圖2)。首先波動性系統(tǒng)的總溢出指數(shù)的波動幅度相對較小，除了在六月中旬出現(xiàn)了一個較大的增加外，基本都保持在20%到40%的區(qū)間。有趣的現(xiàn)象是我國原油期貨市場波動率的凈溢出率出現(xiàn)了較大的變化，從早期的接近-60%的水平減少到了接近0的水平，并在六月的中下旬由凈接受者轉(zhuǎn)變?yōu)閮糌暙I(xiàn)者。此時間段正是國際油價大幅上漲，不確定性增加的階段。在一定程度上表明了我國原油期貨市場在一定程度上開始融入國際原油市場，其波動性的影響不容忽視。波動性系統(tǒng)的這個變化對于原油市場風(fēng)險管理和避險決策具有重要的意義。此外，對于短期波動而言，每次系統(tǒng)出現(xiàn)異常值必然是由于突發(fā)事件造成的。從圖2中可以看出，2018年6月19日，系統(tǒng)波動溢出指數(shù)突然暴漲至0.75，是前一交易日的2.73倍。這主要歸因于6月18日，特朗普聲稱在500億美元基礎(chǔ)上，再對2000億美元中國商品加征10%的懲罰性關(guān)稅。這一消息面因素造成投資者對中國經(jīng)濟的擔(dān)憂，從而引發(fā)了股市暴跌。投資者對中美貿(mào)易戰(zhàn)升級的心理預(yù)期引發(fā)了市場動蕩，從而形成了跨市場的波動傳導(dǎo)。

圖2 原油-匯率-股票波動系統(tǒng)動態(tài)聯(lián)接和INE凈溢出指數(shù)走勢圖(WTI)

3.3 收益和波動系統(tǒng)風(fēng)險溢出分析(Brent)

為了進(jìn)一步驗證本文結(jié)果的穩(wěn)健性，本節(jié)采用歐洲布倫特油價(Brent)代替WTI價格對文章的結(jié)論進(jìn)行對比分析。首先，表3分別展示了收益率和波動性系統(tǒng)的聯(lián)接矩陣。可以看出，表3的結(jié)果與3.2節(jié)中針對WTI價格的發(fā)現(xiàn)結(jié)果基本一致。收益率系統(tǒng)的系統(tǒng)總溢出強度較高，達(dá)到了27.8%，波動率系統(tǒng)的結(jié)果則相對較小，為12.3%。整個系統(tǒng)中每個變量的作用與WTI系統(tǒng)的結(jié)果一致。我國原油期貨市場在收益率和波動率系統(tǒng)中都是信息的凈接受者。

表3 收益和波動聯(lián)接矩陣(Brent)

相似地，圖3和圖4分別展示了以布倫特價格為國際原油市場代表的動態(tài)分析結(jié)果。其中，收益率系統(tǒng)的結(jié)果與WTI一致，但是圖4里所展示出的波動性系統(tǒng)動態(tài)變化的結(jié)果與圖2出現(xiàn)了較大的不同。中國原油期貨波動性的凈溢出率雖然在六月份出現(xiàn)了較大的提升，但總體仍然是負(fù)值，特別是進(jìn)入7月份以來，凈溢出率又回到了-40%到-60%的區(qū)間?？紤]到我國石油價格定價體系中布倫特價格權(quán)重較大，出現(xiàn)此項差異也較為合理。

圖3 原油-匯率-股票收益系統(tǒng)動態(tài)聯(lián)接和INE凈溢出指數(shù)走勢圖(Brent)

圖4 原油-匯率-股票波動系統(tǒng)動態(tài)聯(lián)接和INE凈溢出指數(shù)走勢圖(Brent)

4 結(jié)語

本文采用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的方法第一次量化分析了我國上海原油期貨與國際基準(zhǔn)原油、上證指數(shù)以及人民幣匯率之間的靜態(tài)和動態(tài)信息傳遞效應(yīng)。通過構(gòu)建原油-股票-匯率網(wǎng)絡(luò)，為境內(nèi)外投資者了解我國第一只國際化期貨品種的信息流動和風(fēng)險傳染提供了一手的實證證據(jù)和決策參考。

本文通過構(gòu)造基于日度數(shù)據(jù)的收益率網(wǎng)絡(luò)和波動率網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了一些有意思的結(jié)論和啟示。首先，原油-股票-匯率系統(tǒng)的整體風(fēng)險溢出指數(shù)保持在一個較高的水平，說明三大市場間確實存在顯著的風(fēng)險溢出關(guān)系，也為未來進(jìn)一步深入研究跨市場跨區(qū)域信息傳遞和風(fēng)險傳染機制提供了理論依據(jù)和支撐。其次，無論是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)還是動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，收益率系統(tǒng)的總溢出指數(shù)普遍高于波動率網(wǎng)絡(luò)，這也說明了盡管由于投資者在全球范圍內(nèi)配置資源以及全球市場一體化等趨勢增加了跨市場之間的協(xié)動性，但是不同市場之間仍然存在異質(zhì)性差異。這種異質(zhì)性體現(xiàn)在影響不同市場的波動因素并不完全一致。因此，波動率的總溢出指數(shù)相對收益率系統(tǒng)較小，體現(xiàn)了不確定性和異質(zhì)性對波動率系統(tǒng)的影響。第三，不管是收益率網(wǎng)絡(luò)還是波動率網(wǎng)絡(luò)，上海原油期貨與國際基準(zhǔn)原油(WTI和Brent)之間的溢出效應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于和股票市場以及匯率市場的。這說明我國原油市場在上市初期，市場投資者仍然跟隨國際基準(zhǔn)原油的風(fēng)險變化進(jìn)行投資操作，兩者間有很強的關(guān)聯(lián)性。第四，從時變結(jié)果來看，無論是系統(tǒng)總溢出指數(shù)還是INE的溢出指數(shù)都存在動態(tài)變化特征，這與宏觀經(jīng)濟環(huán)境的不穩(wěn)定性以及多變的金融市場狀態(tài)密切相關(guān)。投資者需要更加關(guān)注國內(nèi)外經(jīng)濟與金融市場大事件對市場的沖擊作用。最后，在構(gòu)造的原油-股票-匯率系統(tǒng)中(收益率和波動率網(wǎng)絡(luò))，我國原油期貨基本處于負(fù)的凈溢出狀態(tài)，即在整個系統(tǒng)中，我國原油期貨始終處于信息的接受方。這說明在原油期貨上市初期，市場投資者仍然比較謹(jǐn)慎，會參考國內(nèi)外不同市場的信息進(jìn)行投資決策。

綜合來看，本文的量化結(jié)果特別是對原油-股票-匯率系統(tǒng)的風(fēng)險溢出方向以及動態(tài)特征能夠為上海原油期貨市場的投資者優(yōu)化投資決策、沖對市場風(fēng)險提供及時的信息和決策參考，也可以為政府有關(guān)部門完善風(fēng)險監(jiān)控機制，有效執(zhí)行風(fēng)險防控提供理論指導(dǎo)。同時，由于數(shù)據(jù)的局限性，關(guān)于突發(fā)事件對系統(tǒng)的影響以及系統(tǒng)內(nèi)各市場之間溢出關(guān)系的機制轉(zhuǎn)換都將是未來的研究方向。