國際油價與人民幣匯率的非對稱溢出效應研究
——基于VEC-BEKK-GARCH模型

呂靖燁郭 澤肖 路

（1.西安科技大學 管理學院，陜西西安 710054；2.西安交通大學 經(jīng)濟與金融學院，陜西西安 710049；3.西安電子科技大學 軟件學院，陜西西安 710071）

一、引言

近年來，國際能源供需格局錯綜復雜，穩(wěn)中有變，國際油價持續(xù)低迷徘徊。美國建立了以石油為載體的石油美元體系，國際油價波動受美元匯率影響較大，形成了國際油價和美元匯率之間長期穩(wěn)定的均衡關系。在中國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展過程中，能源供給安全亟待得到保障，作為石油進口大國，人民幣匯率和國際油價的聯(lián)動日趨緊密。目前，我國對國際原油需求仍具有較大空間，國際油價與人民幣匯率之間的波動溢出效應，對國內(nèi)能源市場乃至宏觀經(jīng)濟穩(wěn)定的影響日益擴大。現(xiàn)如今，中國經(jīng)濟呈現(xiàn)出了相對緩慢的增長態(tài)勢，人民幣對美元的交易價有相對較強的彈性。在此背景下，深入分析人民幣匯率與國際油價波動的非對稱性，不僅對國家能源政策制定以及微觀經(jīng)濟調(diào)控有重要意義，還能為能源改革提供借鑒。

國內(nèi)外學者主要運用VAR和GARCH模型，研究匯率和石油價格之間形成的長期穩(wěn)定的均衡關系，取得了較為豐碩的研究成果。國外學者Hammoudeh（哈穆德，2009）、Lizardo（利薩爾多，2010）、Lv（2018）等分別對匯率、進出口與能源市場間的關系進行檢驗。[1-3]國內(nèi)學者余永定（2017）建立了描述美元指數(shù)與原油價格關系的對數(shù)差分模型，指出美元指數(shù)變動對原油價格變動存在結構影響關系。[4]朱松平（2019）、張洪亮（2019）等使用動態(tài)條件相關性模型和非均衡分析方法揭示了不同視角下市場價格和匯率之間的均衡關系。[5-6]何德旭（2018）指出：如果一個國家擁有強大的現(xiàn)代金融體系，人民幣成為國際流通貨幣,就能夠在國際市場擁有較大影響力的定價權。[7]還有學者通過構建短期和長期動態(tài)相關系數(shù)多元隨機波動模型、MVGARCHBEKK模型來研究匯率傳導模式的非對稱性。[8-9]

綜上所述，國內(nèi)外學者對國際油價與人民幣匯率之間的研究較少，關于溢出效應的研究大多關注于美元匯率和國際原油市場[10-11]，很少有人將國際油價和人民幣匯率的波動溢出效應納入理論和實證分析框架。如果能夠深入探究人民幣匯率與國際油價之間的波動溢出效應和聯(lián)動持續(xù)性，不僅能夠充分考量國際油價與人民幣匯率之間的非線性關系，而且還能在協(xié)整分析和誤差修正模型的基礎上，利用BEKK-GARCH模型分析人民幣匯率與國際油價之間的波動規(guī)律與內(nèi)在機制的變化，有助于我國對國際油價沖擊帶來的宏觀經(jīng)濟波動和匯率風險進行判定，并為制定長期能源國際合作戰(zhàn)略提供依據(jù)。

二、模型構建與數(shù)據(jù)選取

（一）協(xié)整分析和VEC模型

構建協(xié)整分析和向量誤差修正模型 （VEC），對國際油價與人民幣匯率之間的傳導機制進行研究。當價格和匯率序列偏離時，協(xié)整關系將對外來沖擊進行調(diào)整，使之重回長期均衡狀態(tài)，可以有效描述二者間的均值溢出效應，如式（1）。

式（1）中，β代表協(xié)整系數(shù)，反映市場間的影響程度；β′Pt-1代表誤差修正項，差分項ΔPt-i的系數(shù)向量 Гi（i=1,2,…,p-1）,反映各變量短期波動 ΔPt-i對被解釋變量Pt的短期變化ΔPt的影響，εt代表殘差項。

（二）基于BEKK-GARCH的波動溢出效應模型構建

構建BEKK-GARCH模型，以測度國際油價與人民幣匯率的波動溢出效應，如式（2）。

其中，殘差εt的條件方差矩陣Ht展開為：

具體的條件方差矩陣可寫成如下形式。

t時刻國際油價的條件方差hSS,t表示為：

t時刻人民幣匯率的條件方差hEE,t表示為：

t時刻相互波動影響下二者的條件方差hES,t和hSE,t為：

式（6）中，系數(shù)aEE和aSS分別反映國際油價與人民幣匯率自身趨勢反應速度的ARCH效應；系數(shù)bEE和bSS分別反映兩變量自身波動影響持久性的GARCH效應；系數(shù)aES、aSE分別反映兩者間彼此對互相的趨勢變化的反應速度；系數(shù)bES、bSE分別反映兩者間彼此互相波動的持久性。

假定序列殘差項服從二元正態(tài)分布，采用極大似然法進行參數(shù)估計，令待估計參數(shù)的向量為θ，得到模型的條件密度函數(shù)如式(7)所示。

提出以下三個假設，用來驗證國際油價和人民幣匯率之間的波動溢出效應：

假設一：H0:aES=bES=0，不存在由人民幣匯率向國際油價的單向波動溢出效應。

假設二：H0:aSE=bSE=0，不存在由國際油價向人民幣匯率的單向波動溢出效應。

假設三：H0:aES=aSE=bES=bSE=0，國際油價和人民幣匯率不存在相互的波動溢出效應。

（三）數(shù)據(jù)選取

選取美國WTI原油價格和1美元換取人民幣的數(shù)值，分別代表國際油價和人民幣匯率的觀測值，選取2008年1月～2019年7月的每日數(shù)據(jù)作為樣本，共3014個日數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均取自Wind數(shù)據(jù)庫。分別用LER、LOIL來表示自然對數(shù)的人民幣匯率、國際油價，以使數(shù)據(jù)更加平穩(wěn)，線性化趨勢更加明顯。

圖1 國際油價和人民幣匯率的走勢圖

如圖1所示，WTI石油價格自2008美國次貸危機爆發(fā)之后出現(xiàn)“斷崖式下跌”，油價從145.29美元/桶暴跌至33.98美元/桶，直到2011年重新回到百元價位，此后三年油價連續(xù)高位運行，2014年6月開始，受多種因素影響，暴跌至2015年1月的44.45美元/桶。2016年2月，受供給過剩以及政治事件影響，油價持續(xù)在低位徘徊，跌至歷史最低點26.21美元/桶。直到2017年3月，受特朗普政府與沙特、土耳其和伊朗局勢影響，油價略有攀升。2018年10月以來又從高位跌落，國際油價在2019年保持低位波動上行，成品油需求增速減緩，這會導致其和人民幣匯率的均衡關系受到嚴重影響。

三、短期和長期均衡關系檢驗

（一）平穩(wěn)性檢驗

在Eviews8.0工具的輔助下，以ADF檢驗法為支撐，對序列LOIL和LER的單位根進行逐一驗證，結果如表1。

表1 ADF單位根檢驗結果

ADF檢驗結果顯示：原序列LOIL和LER不能拒絕原假設，認為二者是非平穩(wěn)的時間序列，對序列進行一階差分后DLOIL和DLER通過ADF檢驗，即 LER～I(1)，LOIL～I(1)是平穩(wěn)的時間序列，可以推測二者之間存在長期均衡關系，通過協(xié)整檢驗實施后續(xù)驗證。

（二）基于協(xié)整的長期均衡關系檢驗

對LER與LOIL的長期協(xié)整關系進行驗證，首先運用OLS進行回歸分析，結果如表2。

表2 LOIL對LER的回歸結果

由DW=0.001377遠小于1推測序列可能存在自相關，需要利用LM法檢測殘差序列是否存在自相關。

表3 LM檢驗結果

由表3檢驗結果可知：在滯后1期和2期情況下，原假設被序列拒絕，殘差序列被認定為自相關。接下來加入AR(1)項并通過廣義差分法對模型進行處理，進行消除自相關處理后建立長期均衡協(xié)整關系模型如表4所示。

表4 處理廣義差分估計模型的有關情況

在消除自相關處理后，對殘差序列進行不帶截距項且滯后期為0的ADF檢驗，結果如表5。

表5 廣義差分調(diào)整后殘差序列單位根檢驗

表5顯示，殘差序列t-統(tǒng)計量為-2.604938，相伴概率值 p為0.0089，表明在消除自相關后，殘差序列具有明顯的平穩(wěn)性，回歸方程并不存在偽回歸，據(jù)此可知，LOIL和LER之間存在長期穩(wěn)定的均衡協(xié)整關系。

（三）基于VEC模型的短期效應檢驗

接下來將借助于VEC模型的構建對二者短期效應進行分析，據(jù)此將誤差修正模型的回歸結果推導出來，結果如表6。

表6 VEC模型回歸結果

VEC模型方程見式11。

如表6和式 （11）所示：本期LOIL和上一期LOIL每增長1%，本期LER和上一期LER相應上漲-0.000758%和0.087044%，誤差修正系數(shù)為-0.001702，且顯著，意味著人民幣匯率在受到外部沖擊后，出現(xiàn)向均衡狀態(tài)修正的機制。

國際油價和人民幣匯率的短期彈性為0.000758，說明VEC模型設定合理，表明二者間存在顯著的均值溢出效應。同時，國際油價的變動幅度超過了人民幣匯率，在一定程度上折射出人民幣匯率除受石油價格的影響外，還受到來自其他因素的影響。

（四）Granger因果關系檢驗

分析LOIL和LER的因果關系，依次選取2、4、6、8、10滯后期長度的對序列依次實施格蘭杰因果關系檢驗，如表7。

表7 檢驗結論

根據(jù)表7，滯后期長度為2～10時，國際油價是人民幣匯率的格蘭杰原因，而人民幣匯率不是國際油價的格蘭杰原因，二者之間存在國際油價對人民幣匯率的單向因果關系。

（五）脈沖響應函數(shù)測算

脈沖響應函數(shù)分析可以直觀的刻畫出國際油價和人民幣匯率間的變動軌跡，并進一步測算二者間的動態(tài)變化。

人民幣匯率標準差影響當期國際油價后，在第一期，擁有-0.00045的最大影響系數(shù)，隨后產(chǎn)生小幅度下降趨勢，此后呈現(xiàn)出穩(wěn)定且長期平穩(wěn)狀態(tài)，最終表現(xiàn)為負向反應。這說明國際油價受到外部影響發(fā)生變化之后，短期內(nèi)會略微提高，隨著時間的推移逐漸趨于平穩(wěn)；國際油價標準差影響當期人民幣匯率后，下降趨勢較快，在第二期時擁有-0.000192的最小值，之后降速放緩并趨于穩(wěn)定。說明人民幣匯率受到外部影響發(fā)生變化之后，短期內(nèi)會受到較大反應，隨著時間的推移逐漸趨于平穩(wěn)。

四、基于BEKK-GARCH模型的波動溢出效應檢測

（一）ARCH效應檢驗

表8 ARCH效應檢驗表

在檢測國際油價和人民幣匯率的波動溢出效應前，首先運用自回歸條件異方差模型，驗證二者之間是否存在ARCH效應，詳情可參見表8。

從表8可以看出，國際油價與人民幣匯率在1%的水平下都拒絕了ARCH效應原假設，表明二者都具有ARCH效應，可以進行接下來的實證研究。

（二）BEKK-GARCH波動溢出效應檢驗

構建BEKK-GARCH模型，分析國際油價與人民幣匯率的波動溢出效應，在Wald檢驗的輔助下測度二者波動溢出的非對稱性。研究中的模型采用WinRats8.0軟件來實現(xiàn)，結果如表9。

表9 方差方程估計結果

由表9的估計結果可以看出：誤差項元素aEE和aSS在1%的顯著性水平下都顯著異于0，表明國際油價和人民幣匯率兩序列受自身波動的影響較為顯著，存在顯著的ARCH型波動溢出效應；協(xié)方差項元素bEE和bSS在1%的水平下均顯著異于0，表明國際油價和人民幣匯率對自身存在顯著的GARCH型波動溢出效應，二者自身前期波動均較大程度地影響當期水平。說明兩者間存在較為顯著的波動集聚性，即方差的時變性與波動的持久性共存。

從Wald檢驗結果可知，在1%的顯著性水平下均拒絕了原假設，表明在國際油價與人民幣匯率之間存在雙向的波動溢出效應。效應類型略有差別，非對稱項系數(shù) aES、aSE、bES、bSE中 aES、bES、bSE均在 5%水平下顯著，aSE未能被拒絕，表明波動溢出效應是非對稱的，人民幣匯率對國際油價同時存在ARCH、GARCH型波動溢出效應，而國際油價對人民幣匯率僅存在GARCH型波動溢出效應。人民幣匯率的波動時變性與持續(xù)性可分別顯著引起國際油價波動的時變性與持續(xù)性，而國際油價只有在持續(xù)性波動時才會顯著引起人民幣匯率的波動。這種非對稱的波動溢出效應表明當前無論國際油價是漲或者跌，對匯率的沖擊都是非對稱的。

五、研究結果討論

為測度國際油價和人民幣匯率之間存在的溢出效應，建立VEC-BEKK-GARCH模型，通過對2008年1月2日～2019年7月30日的數(shù)據(jù)進行分析，得出以下結論并提出相應建議。

第一，長期和短期均衡關系檢驗結果討論。VEC模型得出國際油價與人民幣匯率之間由于外界沖擊引起的偏差，會以-0.1702%的水平進行修正，表明二者之間保持著長期均衡的動態(tài)關系。我國作為石油消費大國，匯率市場同樣受國際油價波動影響，研究二者之間的均值溢出效應具有一定的實際指導意義，可以通過金融市場合理操作來規(guī)避油價對匯率市場的沖擊，同時要關注國際原油市場和國際匯率市場，根據(jù)兩個市場的波動情況及時調(diào)整原油進出口策略和政策。

第二，Granger因果關系檢驗結果討論。Granger因果檢驗結果表明，國際油價是人民幣匯率的Granger原因。為此，相關監(jiān)管部門可采取引入?yún)R率走勢跟蹤、觀測機制等有效舉措，及時應對市場的變化并采取有效的管控，減少油價受負面影響的波動。

第三，脈沖響應函數(shù)分析結果討論。脈沖響應函數(shù)分析指出，國際油價變化對人民幣匯率產(chǎn)生明顯的負向脈沖效應，但隨著時間的推移，這種影響在逐步趨于平穩(wěn)。與此同時，人民幣匯率對國際油價產(chǎn)生的負向影響又是持續(xù)的，短期提升后又趨于平穩(wěn)態(tài)勢，最終表現(xiàn)為負向影響。我國作為石油消費大國，國際油價上漲使我國石油進口成本大幅增加，需要根據(jù)美元匯率和人民幣匯率波動引起的國際油價波動及時作出反應，中國的匯率機制也需要對石油進口成本進行調(diào)控。因此，短期的國際油價劇烈波動不僅需要從市場供需等方面，更需要從匯率波動的角度入手，進一步選擇應對策略。

第四，BEKK-GARCH波動溢出效應檢驗結果討論。BEKK-GARCH模型分析表明，國際油價的變動以非對稱的態(tài)勢影響人民幣匯率，國際油價對人民幣存在顯著的負向傳遞效果且強于正向傳遞。即國際油價下跌所造成的人民幣匯率上升幅度要遠超過國際石油價格上漲所引起的人民幣匯率下跌。為了能夠完全有效地消除國際油價對人民幣匯率的不良影響，長期來看，應該通過能源供給多元化，大力發(fā)展新能源技術，保持長期競爭力以減少我國對國際石油市場的依賴。