基于 ARIMA-GARCH 模型的外匯儲備預(yù)測及其優(yōu)化

何夢蝶 周潔

（華北水利水電大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，河南 鄭州 450000）

一、引言

外匯儲備，從狹義上講是指國家的外匯積累，從廣義而言，是指以外匯計價的資產(chǎn)，包括黃金、現(xiàn)鈔等。國家持有外匯儲備主要有三大作用：一是支付，國家進出口商品必須使用外匯購買。二是保證國家資金儲備。比如發(fā)生國際戰(zhàn)爭，自然災(zāi)害以及國際經(jīng)濟形勢突然發(fā)生變化，央行需要有足夠的外匯儲備來應(yīng)對經(jīng)濟風(fēng)險。三是軟作用，從某種意義上說，外匯儲備是一個國家在國際經(jīng)濟活動中實力的象征。國家具有適度的外匯儲備，才能更好地面對國際風(fēng)險，更好的發(fā)展。為此本文擬通過對 1970 年至 2017 年的外匯儲備數(shù)據(jù)進行 ARIMA-GARCH 法建模并預(yù)測短期內(nèi)我國外匯儲備的增長趨勢。

二、ARIMA-GARCH 模型

模型選擇說明

ARIMA (p，d，q)模型結(jié)構(gòu)如下：

其中，△d=(1-B)d；φ(B)=1-φB-…-φBp，這兩個參數(shù)為平穩(wěn)可逆 ARMA(p，q)模型的自回歸多項式；θ(B)=1-θB-…-θBq，稱為平穩(wěn)可逆 ARMA (p，q)模型的移動平滑系數(shù)多項式。

GARCH (r,s)模型結(jié)構(gòu)如下：

其中{at}是 GARCH (r,s)序列，a0＞0，ai＞0，ηt＞0，（i＞0，j＞0）

三、數(shù)據(jù)的選取與模型的建立

（一）樣本數(shù)據(jù)

本文以我國 1970 年至 2017 年的外匯儲備的年度數(shù)據(jù)為樣本，數(shù)據(jù)源于國家統(tǒng)計局。選取 48 組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量適中且數(shù)據(jù)準確，對于國家外匯儲備的預(yù)測會更加精準。

（二）數(shù)據(jù)預(yù)處理

1、平穩(wěn)性檢驗

建模前首先對原數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，用{xt}代表中國外匯儲備的年度數(shù)據(jù)序列，觀察我國 1970 年到 2017 年外匯儲備的時序圖，由于時序圖有明顯的長期趨勢，所以時間序列不穩(wěn)定。

從圖中觀察到我國外匯儲備的變化，1970 年至 1994 年我國外匯儲備基本處于平穩(wěn)狀態(tài)，1994 年初我國取消了企業(yè)外匯留存制，實行銀行結(jié)售制度，自此之后我國的外匯儲備有所增加，1997 年歷經(jīng)亞洲金融危機，隨后五年的外匯儲備增加緩慢，自 2003-2013 年，隨著國力增強，各國經(jīng)濟復(fù)蘇，我國的外匯儲備快速增長。而近幾年，由于經(jīng)濟過熱，有點通貨膨脹，國家的外匯儲備有所減少，因此我們既要保障我國貨幣的流通性，同時又要減弱通貨膨脹。

2、ADF 檢驗

對原數(shù)據(jù)進行 ADF 檢驗，分別進行(7)(8)(9)方程式的檢驗，發(fā)現(xiàn)該時間序列不能拒絕有單位根的原假設(shè)，說明序列有隨機趨勢。

3、差分處理

首先，由于原數(shù)據(jù)有負值，直接對原數(shù)據(jù)進行一次差分，再次進行 ADF 檢驗，仍存在單位根，經(jīng)過三次差分，通過 ADF 檢驗，得出零均值的平穩(wěn)序列。

（三）白噪聲檢驗

當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)不是白噪聲的，建模才有意義，如果是白噪聲的，則可以直接預(yù)測數(shù)據(jù)不需要建模。而通過觀察該時間序列的自相關(guān)和偏自相關(guān)，發(fā)現(xiàn)其 p 值是小于 0.05 的，該數(shù)據(jù)是非白噪聲序列。

（四）模型識別

通過對序列自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)進行綜合分析，運用 Pandit-Wu 建模

方法，初步判斷序列模型為 ARIMA (2，3，1)。

（五）模型定階

選擇 Akaike 信息準則統(tǒng)計量（AIC）和 SIC 最小的模型。確定模型為 ARIMA (2，3，3)模型。

（六）ARIMA 模型建立