結(jié)構(gòu)突變下國際油價波動與中國石油行業(yè)發(fā)展的多重聯(lián)動關(guān)系

呂 政,胡晨沛

(1.中央財經(jīng)大學(xué) 統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院,北京 102206;2.國家統(tǒng)計局 國際統(tǒng)計信息中心,北京 100826)

一、引言

2020年中國原油對外依存度攀升至72.7%,伴隨國內(nèi)人民生活水平持續(xù)提高以及工業(yè)化繼續(xù)推進,對化石能源的需求還將不斷增加。《世界能源展望2017之中國特別報告》預(yù)測,中國將于2030年超越美國成為世界第一石油消費國,并且在2040年占據(jù)全球近30%的國際石油貿(mào)易,成為僅次于美國的第二大市場。顯然,隨著中國對國際石油市場的依賴不斷加深,中國對國際油價波動的反應(yīng)也將愈發(fā)敏感。在短期,國際油價下跌有利于中國經(jīng)濟邊際企穩(wěn),同時有利于減少外匯支出,平衡國際收支,但不排除通貨緊縮的風(fēng)險。2014年,國際油價從每桶110美元暴跌至每桶30美元,此后兩年在低位徘徊。2016年以來,國際油價筑底企穩(wěn)、震蕩上行。2020年,受俄羅斯與OPEC組織減產(chǎn)合作破裂以及新冠肺炎疫情全球爆發(fā)綜合影響,加劇石油供給需求不平衡,導(dǎo)致原油價格再度大幅下跌。在國際石油貿(mào)易中,油價暴跌常常會將巨額財富從石油出口國轉(zhuǎn)移到石油進口國,中國作為全球最大的石油凈進口國,國際油價持續(xù)走低對宏觀經(jīng)濟運行的影響更深。值得關(guān)注的是,與發(fā)達國家的石油企業(yè)不同,中石化、中石油和中海油等國有企業(yè)主導(dǎo)了中國石油行業(yè),國內(nèi)石油企業(yè)壟斷程度高、競爭能力較弱,對國際油價信號的反應(yīng)靈敏度較差,國際石油市場和中國石油行業(yè)之間存在何種聯(lián)動關(guān)系,已成為廣受關(guān)注的重要課題。

石油資源作為中國石油行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要投入要素,其價格波動將直接影響石油行業(yè)的經(jīng)營績效。在實體經(jīng)濟與資本市場聯(lián)系愈發(fā)密切的當(dāng)下,石油板塊股票價格指數(shù)是反映石油企業(yè)實際運營情況的重要綜合性指標(biāo),那么國際油價波動對中國石油行業(yè)的沖擊必然會體現(xiàn)在石油板塊的股票指數(shù)上。Broadstock等的研究表明,國際油價波動對中國股票市場的沖擊不容小覷[1]?；诂F(xiàn)有研究證據(jù),本文著重探討國際石油價格波動與中國石油行業(yè)股指變動之間的關(guān)系,結(jié)合國際油價曾出現(xiàn)暴漲暴跌的特點,在實證分析中引入結(jié)構(gòu)突變虛擬變量,以提高實證檢驗的準(zhǔn)確性,并進一步應(yīng)用多個多元波動率建模工具,分別考察國際油價波動與中國石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益之間的波動溢出性、靜態(tài)相關(guān)性和動態(tài)相關(guān)性,借此分析國際油價波動與中國石油行業(yè)發(fā)展之間的多重聯(lián)動關(guān)系,以期為中國石油行業(yè)發(fā)展建言獻策。

二、文獻綜述

盡管中國股票市場經(jīng)過近30年的快速發(fā)展,已成為全球金融市場的重要組成部分,但與發(fā)達國家的金融市場相比尚處在成長期。石油作為重要戰(zhàn)略資源,其價格變動必然會波及中國股票市場,那么油價波動的沖擊幅度有多大?相反,中國股票市場對國際油價是否也存在價格信息外溢?以上問題越來越受到學(xué)界和業(yè)界的關(guān)注。

國外學(xué)者較早關(guān)注到石油價格波動對股票市場的沖擊,但早期研究成果結(jié)論差異較大。Hamilton首次發(fā)現(xiàn)國際油價反向影響美國股市,引起了大量學(xué)者對這一問題的持續(xù)深入研究[2]。Ferson等將石油價格視為風(fēng)險因子,發(fā)現(xiàn)油價對全球多個股市產(chǎn)生了不同程度的影響[3]。發(fā)達國家和發(fā)展中國家的股市在面對國際石油價格波動時,資產(chǎn)價格的波動幅度往往不同。Park等研究發(fā)現(xiàn),石油價格波動對發(fā)展中國家股票收益率的沖擊較發(fā)達國家更顯著[4]。之所以如此,是因為非石油輸出的發(fā)展中國家,經(jīng)濟起飛階段的發(fā)展模式較為單一,對石油的依賴程度遠遠高于發(fā)達國家。Nandha等細化了股票市場的行業(yè),發(fā)現(xiàn)除石油、天然氣以及采掘行業(yè)外,石油沖擊對大部分行業(yè)都存在負面影響[5]。國際油價波動對股票市場的影響通常具有杠桿效應(yīng),即油價上漲對石油凈進口國股市沖擊的影響遠比油價下跌大得多。2010年中國成為世界第二大經(jīng)濟體后,經(jīng)濟繼續(xù)保持較快增長,與此同時,石油對外依存度以及金融市場對外開放程度也在提高,國際油價波動對中國經(jīng)濟的影響加深。對此,國內(nèi)學(xué)者就國際油價波動對中國股市的沖擊同樣做了廣泛且深入的研究,許金華和范英采取GARCH模型和多因素動態(tài)模型,觀察了金融市場驅(qū)動因素和供需基本面在石油定價機制演化路徑中的作用,發(fā)現(xiàn)油價波動能夠被金融市場驅(qū)動因素解釋[6]。楊勝剛等應(yīng)用VAR-TGARCH-AGDCC多元模型,從動態(tài)相關(guān)性的角度檢驗了大宗商品市場與股票市場之間的聯(lián)系,發(fā)現(xiàn)油市和股市的聯(lián)動性正不斷增強[7]。李素芳等構(gòu)建貝葉斯機制轉(zhuǎn)換協(xié)整模型考察了國際石油價格與亞太股票市場之間的非線性動態(tài)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩者存在顯著的非對稱效應(yīng)[8]。王朝陽等應(yīng)用BEKK模型觀察了國際油價與中國新能源股票價格之間的波動溢出效應(yīng)[9]。

綜上,現(xiàn)有的研究成果得到了國際油市和國內(nèi)股市之間存在雙向互動關(guān)系的結(jié)論,但還存在以下缺陷:其一,在研究對象上,大多考察國際油價對中國股市整體的影響,但事實上,股市中與石油關(guān)系微弱的行業(yè)受到油價波動的影響極其有限,以至于用股票價格綜合指數(shù)作為油價沖擊對象并不精確;其二,在研究方法上,主要運用VAR模型和多元GARCH模型討論價格波動之間的互動關(guān)系,但大多未考慮當(dāng)金融時間序列存在結(jié)構(gòu)突變時,可能造成的實證結(jié)果失真。

鑒于此,本文以結(jié)構(gòu)突變?yōu)橐暯?將結(jié)構(gòu)突變虛擬變量作為外生變量引入傳統(tǒng)的VAR模型,在XVAR模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用靜態(tài)的BEKK模型、CCC模型和動態(tài)的DCC模型,分別檢驗國際石油價格波動和中國石油行業(yè)股指變動之間的波動溢出、靜態(tài)相關(guān)和動態(tài)相關(guān)關(guān)系。與以往研究相比,本文的邊際貢獻包括以下三個方面:第一,指標(biāo)選取方面,由于石油板塊股指受國際油價波動的沖擊最為直接,因此選取中國石油開采、石油加工和石油貿(mào)易行業(yè)股指衡量國內(nèi)石油行業(yè)經(jīng)營狀況,觀察國際油價波動對中國石油行業(yè)在資本市場上的沖擊;第二,研究方法方面,借助Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗方法診斷國際油價的結(jié)構(gòu)突變點,將突變點設(shè)為外生的虛擬變量,進而構(gòu)建包含結(jié)構(gòu)突變外生變量的XVAR模型,并在此基礎(chǔ)上建立多個多元波動率模型,增強了實證結(jié)果的可信度;第三,理論分析方面,厘清國際油價與國內(nèi)石油板塊間的傳導(dǎo)機制,并從需求信息的角度考慮了中國股市對國際油市的反饋,進一步豐富了能源金融領(lǐng)域的研究成果。

三、作用機制分析

中國已成為全球最大的石油凈進口國,石油能源作為戰(zhàn)略資源的重要性不言而喻。韓立巖等的研究表明,國際油價信號與中國實體經(jīng)濟及資本市場運行具有長期均衡關(guān)系[10]。眾所周知,國際油價波動將直接影響國內(nèi)石油行業(yè)的經(jīng)營業(yè)績,而石油行業(yè)的股票指數(shù)又是資本市場上反映石油企業(yè)實際經(jīng)營績效的綜合性指標(biāo),那么國際油價波動對石油行業(yè)的沖擊自然會在石油板塊股指上有所反映。石油行業(yè)之間具有成本接近和產(chǎn)品同質(zhì)的特征,業(yè)績易受共同因素影響,股價變動存在較明顯的板塊聯(lián)動效應(yīng),進而造成股票市場整體的次生沖擊。

根據(jù)石油產(chǎn)業(yè)鏈的劃分方式,石油產(chǎn)業(yè)鏈上游行業(yè)從事石油的勘探開采,中游行業(yè)負責(zé)石油的提煉加工、下游行業(yè)進行石油銷售等業(yè)務(wù)。當(dāng)國際油價下跌時,中國石油開采行業(yè)在采掘成本上不再具有競爭力,因此利潤減少業(yè)績惡化,然而對中下游的石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)帶來了利好,國際油價下跌降低了加工環(huán)節(jié)的成本,貿(mào)易行業(yè)又能夠在一定程度上轉(zhuǎn)嫁油價波動的風(fēng)險。總體而言,國際石油價格下落會降低石油上游行業(yè)業(yè)績,提高中下游行業(yè)業(yè)績,并且這些市場價格信號會在股票指數(shù)上加以體現(xiàn)。對于與石油產(chǎn)品聯(lián)系緊密的消費投資行業(yè)而言,如果石油價格下跌,將降低石油產(chǎn)品支出成本,增加企業(yè)的現(xiàn)金流,有利于股價上漲,這里的石油產(chǎn)品使用行業(yè)包括:食品飲料業(yè)、餐飲旅游業(yè)、紡織服裝業(yè)、建筑建材業(yè)、電子信息業(yè)、交運設(shè)備業(yè)、機械設(shè)備業(yè)、家用電器業(yè)、輕工制造業(yè)、醫(yī)藥生物業(yè)、公用事業(yè)、交通運輸業(yè)、金融服務(wù)業(yè)等。這些行業(yè)在股票市場中所占比重大,國際油價下跌容易產(chǎn)生聯(lián)動效應(yīng),促使股票市場總體價格水平上漲。反之,國際油價上漲會對上述行業(yè)造成相反的影響。特別在石油產(chǎn)品生產(chǎn)成本普遍提高時,極易引起成本推動型通貨膨脹,倘若中央政府為緩解通膨壓力,執(zhí)行緊縮性貨幣政策,又會帶來貨幣供給下降,整體經(jīng)濟增長減速,最終導(dǎo)致股市大盤整體下跌。值得關(guān)注的是,柳明等的研究表明,考慮到中國巨額的石油進口需求,中國股票市場的運行狀況同樣會反作用于國際石油市場,從而實現(xiàn)中國股市對國際油市的反饋[11]。因此,不排除中國石油行業(yè)對國際石油市場價格信息反饋的可能。

雖然絕大多數(shù)研究認為,國際油價波動會對中國股票市場價格變動產(chǎn)生影響。但是,由郭國峰和鄭召鋒提供的經(jīng)驗證據(jù)卻顯示,國際油價波動對中國股市整體的影響在統(tǒng)計意義上并不顯著[12],該研究結(jié)論意味著,股票市場中與石油關(guān)系微弱的行業(yè)對油價沖擊的響應(yīng)較為有限,用股市綜合指數(shù)作為國際油價的沖擊對象并不精確?？紤]到石油板塊股票指數(shù)受國際油價波動的沖擊最為直接,因此本文根據(jù)石油產(chǎn)業(yè)鏈的上下游關(guān)系,選取石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)作為國內(nèi)石油產(chǎn)業(yè)鏈上中下游行業(yè)的代表,以檢驗國際石油市場與中國石油板塊價格信息傳遞的多重聯(lián)動關(guān)系。

四、樣本數(shù)據(jù)和研究方法

(一)樣本數(shù)據(jù)

本文采用投資型行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)反映中國石油產(chǎn)業(yè)鏈各行業(yè)所具有的投資價值,選擇申萬三級行業(yè)指數(shù)中的石油開采(OD)、石油加工(OP)、石油貿(mào)易(OT)股票指數(shù),刻畫中國石油上下游行業(yè)股指的整體變動趨勢,國際石油價格指標(biāo)采用英國北海布倫特原油期貨價格(BRENT)和美國西德克薩斯輕質(zhì)原油期貨價格(WTI),其中WTI原油期貨價格用于穩(wěn)健性檢驗。鑒于2009年的石油對外依存度首破國際警戒線50%,故搜集的樣本為從2010年1月1日至2020年6月30日的日度數(shù)據(jù)。考慮到國際原油價格以美元計價,而中國申萬行業(yè)股票指數(shù)采用人民幣計價,為保證可比性,原油期貨價格利用美元兌人民幣匯率折算。中國石油行業(yè)股票指數(shù)和美元兌人民幣匯率數(shù)據(jù)均來自WIND數(shù)據(jù)庫,國際原油期貨價格來自美國能源情報署。匹配數(shù)據(jù)時剔除上海證券交易所與紐約商品交易所之間交易日期不一致的交易日,使樣本數(shù)據(jù)的交易日期保持一致,最后匹配到2 446個數(shù)據(jù)。為減弱異方差性,對股票指數(shù)和石油價格均做了自然對數(shù)變換,用LNOD、LNOP和LNOT表示中國石油開采、石油加工和石油貿(mào)易行業(yè)股指,用LNBRENT和LNWTI表示國際石油價格(1)2020年4月20日,美國西德克薩斯輕質(zhì)原油期貨價格降為-36.98美元每桶,無法進行對數(shù)化處理,本文將其視為異常值在樣本中剔除。。將股票指數(shù)對數(shù)值的一階差分記為股指收益率ROD、ROP和ROT,石油價格對數(shù)值的一階差分記為國際石油價格變動率RBRENT、RWTI。

(二)研究方法

對于時間序列模型而言,保證估計系數(shù)穩(wěn)定至關(guān)重要,如果某個時間序列本身存在結(jié)構(gòu)突變,但未加以考慮,會大大降低模型的準(zhǔn)確度和擬合效果。早期,鄒至莊檢驗?zāi)軌蛟谝欢ǔ潭壬献R別時間序列是否存在結(jié)構(gòu)變動,但該檢驗方法要求事先確定轉(zhuǎn)折點位置,并且轉(zhuǎn)折點有且僅有一個。此后,如何準(zhǔn)確鑒定時間序列的突變點,一直是學(xué)術(shù)界的熱點和難點,在此期間,結(jié)構(gòu)突變檢驗方法經(jīng)歷了一系列改進。Bai等構(gòu)造的檢驗方法,不僅能夠有效診斷時間序列是否存在結(jié)構(gòu)突變,還克服了以往研究對突變點個數(shù)的限制,目前被認為是檢驗結(jié)構(gòu)突變較為客觀、準(zhǔn)確的方法[13]。Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗方法的具體思路如下:

假設(shè)某個T期的時間序列數(shù)據(jù)存在m個潛在突變點(產(chǎn)生m+1個分割區(qū)間),并且該數(shù)據(jù)的生成過程(DGP)如下:

(1)

其中,yt為被解釋變量,解釋變量由xt和zt兩部分組成,xt表示系數(shù)未發(fā)生改變的變量,zt表示系數(shù)發(fā)生改變的變量,β和δj為相應(yīng)的系數(shù)向量,ut為殘差項。T1,T2,…,Tm是m個未知的結(jié)構(gòu)突變點。為了便于定義結(jié)構(gòu)突變點的日期,設(shè)T0=0,Tm+1=T。

Bai-Perron結(jié)構(gòu)突變檢驗分為三步。第一步,針對式(1)中每個可能的分割點(T1,T2,…,Tm),利用普通最小二乘法(OLS),計算出β和δj的估計值,并得到對應(yīng)的殘差平方和:

(2)

第二步,比較不同分割方式得到的殘差平方和,取最小殘差平方和的分割:

(3)

第三步,對時間序列的生成過程是否發(fā)生結(jié)構(gòu)突變進行顯著性檢驗。

倘若時間序列數(shù)據(jù)確實存在結(jié)構(gòu)突變,但建模時卻被忽略,得到的實證結(jié)果顯然是有偏誤的。本文首先基于Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗方法捕捉金融時間序列中可能存在的突變點,將結(jié)構(gòu)突變虛擬變量設(shè)為外生變量,構(gòu)建包含外生變量的XVAR模型。結(jié)構(gòu)突變虛擬變量用DTi表示,當(dāng)t<結(jié)構(gòu)突變點時,DTi=0,反之,DTi=1。與VAR模型相比,包含突變的XVAR模型可以更真實地估計出均值方程,在此基礎(chǔ)上提取殘差并做標(biāo)準(zhǔn)化處理,對國際石油價格與中國石油行業(yè)股指之間互動關(guān)系的估計更為可靠。

由前述傳導(dǎo)機制分析可知,一方面,國際石油價格波動會對中國股票市場產(chǎn)生影響,另一方面,中國股票市場同樣能夠?qū)H石油價格產(chǎn)生一定反作用,其中,股市中的石油板塊受到的沖擊和反饋更為明顯。分析跨市場價格波動信息的傳導(dǎo)特征,對于分散、防范金融風(fēng)險具有重要意義。從統(tǒng)計學(xué)的角度看,各個市場價格收益率的方差反映了價格波動的信息,價格波動信息的傳導(dǎo)體現(xiàn)在收益率條件的二階矩中,而多元GARCH模型正是研究跨市場風(fēng)險交叉?zhèn)鬟f的理想計量經(jīng)濟工具。本文應(yīng)用多元GARCH模型中的BEKK、CCC、DCC模型對多變量之間的方差協(xié)方差矩陣展開分析,這三個模型分別捕捉了價格波動信息在波動溢出性、靜態(tài)相關(guān)性和動態(tài)相關(guān)性方面的特征,后續(xù)的實證檢驗包含三個部分,接下來分別介紹BEKK、CCC、DCC模型的特點及其在本文中的作用:

第一部分,應(yīng)用Engle等提出的MGARCH-BEKK模型,檢驗國際油價與中國石油行業(yè)股指之間的波動溢出性[14]。模型的基本表達式為:

(4)

其中,p和q分別表示影響本期殘差項條件方差的ARCH項最優(yōu)滯后期數(shù)和GARCH項最優(yōu)滯后期數(shù),Ht為殘差εt的條件方差協(xié)方差矩陣,C、Ai、Bi均為n階方陣。C為下三角常數(shù)矩陣,代表常數(shù)項,Ai和Bi分別反映了滯后第i期的ARCH項和滯后第i期的GARCH項對本期條件方差的影響。BEKK模型的優(yōu)點在于,保證矩陣Ht滿足正定條件的同時,較好地刻畫了多變量條件方差和協(xié)方差交互作用的關(guān)系,為解釋各變量之間的聯(lián)合波動提供了依據(jù),但其經(jīng)濟意義不如單變量GARCH模型[15]。借助BEKK模型,可以檢驗國際石油價格與中國石油行業(yè)股指之間價格波動傳導(dǎo)的方向和路徑,即BEKK模型用于判斷是否存在以及存在何種波動溢出性,較為全面地反映了跨市場的風(fēng)險傳遞過程。

第二部分,應(yīng)用Bollerslev提出的MGARCH-CCC模型,估計國際石油價格與中國石油行業(yè)股指之間不隨時間變化的靜態(tài)相關(guān)性[16]。關(guān)于CCC模型的設(shè)定為:

(5)

(6)

(7)

其中,Ht是n個時間序列的常條件協(xié)方差矩陣,R是k×k階的常系數(shù)相關(guān)矩陣,Dt為是n階標(biāo)準(zhǔn)差對角矩陣,hii,t是條件方差。與BEKK模型相比,CCC模型的形式更簡單,不需要估計太多參數(shù)。CCC模型的特點在于,其估計得到的跨市場價格波動的條件相關(guān)系數(shù)為常數(shù),因此可以比較整個樣本區(qū)間內(nèi),國際石油價格與中國石油行業(yè)股指之間價格波動傳導(dǎo)的相關(guān)關(guān)系強弱程度,具有較高的經(jīng)濟意義。但是,CCC模型無法刻畫相關(guān)系數(shù)的時變特征[17]。

(8)

(9)

五、實證檢驗

(一)Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗

判斷時間序列是否存在結(jié)構(gòu)突變,主要觀察Bai-Perron檢驗方法提供的SupFT(k)統(tǒng)計量和Dmax統(tǒng)計量,進一步借助SupFT(L+1|L)統(tǒng)計量估計突變點個數(shù)。對BRENT、WTI、OD、OP和OT序列的Bai-Perron檢驗結(jié)果見表1。由表1可知,僅有BRENT和WTI序列的SupFT(1)統(tǒng)計量以及更高階的SupFT(k)統(tǒng)計量均顯著,同時相應(yīng)的UDmax統(tǒng)計量和WDmax統(tǒng)計量也在1%顯著性水平下顯著,意味著BRENT和WTI序列均存在結(jié)構(gòu)突變。關(guān)于OD、OP和OT序列,雖然更高階的SupFT(k)統(tǒng)計量、UDmax統(tǒng)計量和WDmax統(tǒng)計量均在1%顯著性水平下顯著,拒絕不存在結(jié)構(gòu)突變的原假設(shè),但是對應(yīng)的SupFT(1)統(tǒng)計量并不顯著,暗示OD、OP和OT序列是否存在結(jié)構(gòu)突變有待進一步考察,經(jīng)檢驗這3個時間序列并不存在結(jié)構(gòu)突變點。檢驗結(jié)果表明,BRENT序列和WTI序列均發(fā)生了1次結(jié)構(gòu)突變,結(jié)構(gòu)突變點較為接近,分別為2014年11月4日和2014年11月13日。

表1 Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗

檢驗得到的結(jié)構(gòu)突變點具有深厚的政治經(jīng)濟背景。國際油價的兩個代理變量在樣本期內(nèi)的結(jié)構(gòu)突變點分別位于2014年11月13日和2014年11月4日,事實上,2014年下半年,國際油價大幅度下跌。從需求層面看,當(dāng)年全球經(jīng)濟恢復(fù)遠低于預(yù)期,加之中國經(jīng)濟增速放緩,使得全球?qū)κ偷目傂枨笙陆?。供給層面的沖擊主要來自于兩個方面:一方面,美國以頁巖油氣為代表的新能源繁榮興起,打壓了石油價格;另一方面,OPEC成員國的地緣政治危機得到一定程度緩解,逐漸恢復(fù)原油正常供應(yīng)。在全球石油需求量不足的情況下,供給量卻在不斷增加,供大于求是石油價格暴跌的根本原因。該突變時點與經(jīng)濟現(xiàn)實吻合,說明結(jié)構(gòu)突變檢驗結(jié)果是可信的。

(二)構(gòu)建均值方程XVAR模型

1.單位根檢驗

為避免建模過程中出現(xiàn)偽回歸,需要對各變量做單位根檢驗,經(jīng)Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗可知,BRENT和WTI序列存在結(jié)構(gòu)突變,因此本文對這兩個時間序列及其對數(shù)收益率序列進行突變點單位根檢驗,采用AO檢驗方法,該方法假設(shè)突變的發(fā)生是即時的,瞬間的。經(jīng)檢驗,BRENT的對數(shù)序列LNBRENT接受零假設(shè),是一個具有結(jié)構(gòu)突變點的非平穩(wěn)序列,一階差分后的對數(shù)收益率序列RBRENT拒絕零假設(shè),表明LNBRENT為1階單整序列,記為I(1),WTI的對數(shù)序列LNWTI及其對數(shù)收益率序列RWTI均拒絕存在單位根的零假設(shè),屬于具有結(jié)構(gòu)突變點的平穩(wěn)序列。未發(fā)生結(jié)構(gòu)突變的國內(nèi)石油行業(yè)股指序列采用一般的單位根檢驗方法,本文ADF檢驗的滯后項階數(shù)由SC準(zhǔn)則確定?？紤]到樣本容量和滯后階數(shù)的變化都會在一定程度上影響ADF檢驗結(jié)果,提高犯第二類錯誤的可能,所以補充了PP檢驗和KPSS檢驗作參考。經(jīng)檢驗,三種單位根檢驗的結(jié)果完全一致,LNOD、LNOP和LNOT序列均為1階單整序列I(1)。

2.Johansen協(xié)整檢驗

考慮到國際油價和國內(nèi)石油行業(yè)股指4個時間序列具有同階單整關(guān)系,在該情形下,單整變量的線性組合很可能是平穩(wěn)的,不排除多個時間序列之間存在長期均衡關(guān)系的可能。因此有必要進行協(xié)整檢驗確認長期均衡關(guān)系是否存在,這將為后文選擇向量自回歸模型(VAR)或向量誤差修正模型(VECM)作為均值方程提供重要依據(jù)。需要說明,協(xié)整檢驗的滯后階數(shù)為VAR模型的最優(yōu)滯后階數(shù)減1。本文綜合比較了多項評價指標(biāo),最終確定VAR模型的最優(yōu)滯后階數(shù)為5階,協(xié)整檢驗的滯后階數(shù)為4階。Johansen協(xié)整檢驗結(jié)果顯示,樣本區(qū)間內(nèi)國際油價和國內(nèi)石油行業(yè)股指之間不存在長期的協(xié)整關(guān)系,因此不適合建立VECM模型。下面就LNBRENT、LNOD、LNOP和LNOT變量的差分序列RBRENT、ROD、ROP和ROT進行格蘭杰因果檢驗,進一步考察四者之間的因果關(guān)系。

3.格蘭杰因果關(guān)系檢驗

國際油價變動率、中國石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益率的格蘭杰因果關(guān)系檢驗結(jié)果見表2。

表2顯示,從選取的樣本期看,在5%的顯著性水平下,國際油價波動是國內(nèi)石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變動的格蘭杰原因。此外,國內(nèi)石油開采、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變動和國際油價波動互為因果關(guān)系,石油開采行業(yè)股指收益變動是石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)的單向格蘭杰原因,石油加工行業(yè)股指收益變動是石油貿(mào)易行業(yè)的單向格蘭杰原因。從檢驗結(jié)果看,國際油價波動作為中國石油板塊股價變動的格蘭杰原因,基本符合經(jīng)濟事實。中國石油行業(yè)股指收益率對國際油價變動率的因果關(guān)系,僅石油加工行業(yè)在統(tǒng)計意義上不顯著,反映出現(xiàn)階段中國石油加工行業(yè)尚不能對國際油價造成影響,而石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變動能夠在一定程度上反作用于國際油價。中國上游石油開采行業(yè)股指收益變動是中下游石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)的單向格蘭杰原因,中游石油加工行業(yè)股指收益變動是下游石油貿(mào)易行業(yè)的單向格蘭杰原因,也符合石油產(chǎn)業(yè)鏈從上至下的價格信息傳遞規(guī)律。

表2 格蘭杰因果關(guān)系檢驗

4.提取均值方程殘差

(三)波動溢出性估計

以往文獻在運用BEKK模型時,未考慮序列本身存在的結(jié)構(gòu)突變,提取VAR模型標(biāo)準(zhǔn)化后的殘差直接建模,可能導(dǎo)致實證結(jié)果失真。對此,本文嘗試改進,將結(jié)構(gòu)突變的影響納入模型,以增加實證結(jié)果的可靠性。根據(jù)前述分析,在波動溢出性檢驗部分,將國際油價變動率、中國石油開采、石油加工和石油貿(mào)易股指收益率的多元波動率模型設(shè)為MGARCH-BEKK(1,1),國際油價與中國石油行業(yè)的波動溢出性分析基于A、B矩陣元素的估計結(jié)果,C為常數(shù)矩陣,模型估計結(jié)果見表3。表3中A矩陣的主對角線元素aij代表i序列自身滯后1期殘差平方對自身本期條件方差的影響,非主對角線元素aij代表i序列滯后1期殘差平方對j序列本期收益率條件方差的影響。同理,B矩陣中的元素反映了條件異方差的影響。從表3可以看出,A、B矩陣的對角線元素絕大多數(shù)在1%的顯著性水平下顯著,說明4個標(biāo)準(zhǔn)化殘差序列具有明顯的條件異方差特征,即油市和股市的波動均存在明顯的聚集性,當(dāng)期的波動會隨滯后一期的擾動和波動的增大而增大。觀察表3中非主對角元素可知,除了部分系數(shù)不顯著外,絕大多數(shù)非對角元素上的系數(shù)均在1%的顯著性水平下顯著。BEKK模型的估計結(jié)果初步表明,價格波動的信號在國際石油價格和中國石油行業(yè)股指之間具有傳遞性,但考慮到BEKK模型估計系數(shù)的經(jīng)濟意義不強,需要進一步給出BEKK模型波動溢出效應(yīng)的Wald檢驗結(jié)果。

表3 波動溢出效應(yīng)模型估計結(jié)果

BEKK模型的Wald檢驗結(jié)果顯示了4個時間序列波動溢出的方向,檢驗結(jié)果見表4。由表4可知,國際油價與石油開采行業(yè)的聯(lián)合檢驗表明,在1%的顯著性水平下,拒絕原假設(shè)a12=b12=0、a21=b21=0,意味著國際油價與中國石油開采行業(yè)存在雙向波動溢出效應(yīng)。國際油價與石油加工行業(yè)的聯(lián)合檢驗表明,在5%的顯著性水平下,拒絕原假設(shè)a13=b13=0、a31=b31=0,意味著國際油價與中國石油加工行業(yè)存在雙向波動溢出效應(yīng)。國際油價與石油貿(mào)易行業(yè)的聯(lián)合檢驗表明,在統(tǒng)計意義上不拒絕原假設(shè)a14=b14=0、a41=b41=0,意味著國際油價與中國石油貿(mào)易行業(yè)之間不存在顯著的波動溢出效應(yīng)。類似地,容易得到中國石油行業(yè)上下游各環(huán)節(jié)之間存在單向波動溢出效應(yīng)的結(jié)論。上述結(jié)果表明,國際油價對中國石油行業(yè)的上游、中游行業(yè)存在較為明顯的波動溢出效應(yīng),且中國石油開采、石油加工行業(yè)股指收益變化會引起國際油價波動,但石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變化對國際油價的影響并不明顯。

表4 波動溢出效應(yīng)檢驗

(四)靜態(tài)相關(guān)性估計

基于標(biāo)準(zhǔn)化殘差建立MGARCH-CCC(1,1)模型,以考察國際油價波動和中國石油行業(yè)股指變動之間的常相關(guān)關(guān)系,估計結(jié)果見表5。由表5可知,4個時間序列兩兩之間的常相關(guān)系數(shù)均在1%的統(tǒng)計意義上顯著。具體地,國際油價和中國石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)的相關(guān)系數(shù)分別為0.128、0.131、0.108,石油開采行業(yè)和石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)的相關(guān)系數(shù)分別為0.724、0.524,石油加工行業(yè)和石油貿(mào)易行業(yè)的相關(guān)系數(shù)為0.683。該結(jié)果表明,國內(nèi)石油產(chǎn)業(yè)鏈之間的相關(guān)性較國際油價與國內(nèi)石油行業(yè)的相關(guān)性更高,基本符合經(jīng)濟現(xiàn)實。從CCC模型關(guān)于靜態(tài)相關(guān)性的估計結(jié)果可知,國際石油價格波動與中國石油產(chǎn)業(yè)鏈上游、中游的石油開采、石油加工行業(yè)股指收益變動的相關(guān)性較強,達到0.13左右,而國際石油價格波動與中國石油產(chǎn)業(yè)鏈下游的石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變動的相關(guān)性相對較弱,大致為0.10。因此,位于中國石油行業(yè)上游、中游的石油上市公司需要密切關(guān)注國際油價走勢,盡可能降低國際油價沖擊風(fēng)險。

表5 靜態(tài)相關(guān)關(guān)系模型估計結(jié)果

(五)動態(tài)相關(guān)性估計

建立標(biāo)準(zhǔn)化殘差項的四元MGARCH-DCC(1,1)模型,研究國際石油價格與中國石油行業(yè)的動態(tài)關(guān)聯(lián)性。國際油價、石油開采、石油加工和石油貿(mào)易行業(yè)之間的相關(guān)性是否隨時間變化而變化取決于DCC模型α和β系數(shù)的顯著性,α度量隨機擾動對相關(guān)關(guān)系影響的大小,β反映動態(tài)相關(guān)關(guān)系持續(xù)性的長短,估計結(jié)果見表6。從表6可知,α與β的估計值均顯著異于0,且兩者之和小于1,符合DCC模型的約束條件。β=0.973接近于1,表明殘差序列當(dāng)期動態(tài)異方差主要來源于上一期的波動,標(biāo)準(zhǔn)化殘差之間的相關(guān)系數(shù)具有極強的持續(xù)性。

表6 動態(tài)相關(guān)關(guān)系模型估計結(jié)果

為直觀展示石油行業(yè)股指收益率間的動態(tài)條件相關(guān)性,將動態(tài)的相關(guān)系數(shù)繪制成圖1。從圖1可以看出,自2010年以來,國際石油價格和中國石油行業(yè)股指之間的價格波動信號傳遞具有明顯的聯(lián)動關(guān)系。2014年年底,受中美歐等主要經(jīng)濟體發(fā)展形勢,以及敘利亞和埃及等中東地區(qū)動亂綜合影響,導(dǎo)致世界石油市場的供求關(guān)系極不平衡,國際油價與石油開采行業(yè)的相關(guān)系數(shù)驟減,這也和檢驗得到的突變時間點相吻合。近期,由于俄羅斯與OPEC組織的減產(chǎn)合作破裂引發(fā)原油供給增加,新冠肺炎疫情爆發(fā)帶來全球原油需求疲弱,最終導(dǎo)致原油價格暴跌,國際石油市場振蕩。由于市場不確定因素增加,股市中能源板塊的投資者避險意識增強,轉(zhuǎn)向配置安全性更高的資產(chǎn)如現(xiàn)金等,投資者的決策收斂于羊群行為,從而解釋了為什么在宏觀經(jīng)濟運行受到?jīng)_擊時,石油行業(yè)股指收益率的相關(guān)性有所下降。值得關(guān)注的是,在2020年初國際油價暴跌的時點上,國際石油價格和國內(nèi)石油行業(yè)股指的動態(tài)相關(guān)性均大幅下滑,但國際油價波動與國內(nèi)石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益變動的相關(guān)系數(shù)下降幅度相對于石油開采行業(yè)更大,說明石油產(chǎn)業(yè)鏈不同行業(yè)對油價沖擊的響應(yīng)具有異質(zhì)性。

圖1 國際油價與中國石油行業(yè)動態(tài)條件相關(guān)性走勢

(六)穩(wěn)健性檢驗

國際上最重要的原油期貨合約以英國北海布倫特原油期貨(BRENT)和美國西德克薩斯輕質(zhì)原油期貨(WTI)合約為主,兩種期貨合約之間的關(guān)聯(lián)性極強。英國北海布倫特原油期貨合約的成交量約占所有交易市場總量的60%,是世界上流動性最好的期貨品種。美國西德克薩斯輕質(zhì)原油價格是全球原油定價的基準(zhǔn),其價格走勢是其他原油價格的風(fēng)向標(biāo)。為說明本文實證檢驗結(jié)果的可靠程度,本文將WTI油價作為國際油價的代理變量,對國際石油市場和中國石油行業(yè)的互動關(guān)系進行穩(wěn)健性檢驗。

得到的結(jié)論如下:一是WTI油價的結(jié)構(gòu)突變點在2014年11月13日,與BRENT油價的突變點較為接近,說明兩者具有相似的波動軌跡;二是WTI油價變動率同樣與中國石油開采、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益率存在雙向因果關(guān)系;三是WTI油價與中國石油行業(yè)之間同樣存在明顯的波動溢出效應(yīng);四是得到了WTI油價、中國石油開采、石油加工和石油貿(mào)易行業(yè)之間的靜態(tài)和動態(tài)相關(guān)系數(shù),國際油價和國內(nèi)石油行業(yè)的動態(tài)相關(guān)系數(shù)雖然不高,但大體呈正相關(guān)變動關(guān)系。可以認為,國際石油市場和中國石油行業(yè)之間的波動溢出性、靜態(tài)相關(guān)性和動態(tài)相關(guān)性在不同代理變量下是穩(wěn)健的。

六、結(jié)論

本文以結(jié)構(gòu)突變?yōu)橐暯?對2010年1月1日至2020年6月30日國際石油價格與中國石油行業(yè)之間的多重聯(lián)動關(guān)系提供了新的經(jīng)驗證據(jù)。選取英國北海布倫特原油期貨價格為國際原油市場代表,將中國石油產(chǎn)業(yè)鏈上中下游行業(yè)在資本市場上的代理變量設(shè)為石油開采、石油加工和石油貿(mào)易行業(yè)股票指數(shù),并以西德克薩斯輕質(zhì)原油期貨價格作為國際油價的其他度量進行了穩(wěn)健性檢驗。

Bai-Perron內(nèi)生結(jié)構(gòu)突變檢驗結(jié)果表明,英國北海布倫特原油期貨價格和西德克薩斯輕質(zhì)原油期貨價格的結(jié)構(gòu)突變點均在2014年11月,國際原油供大于求是當(dāng)時油價暴跌的主要原因。從統(tǒng)計因果關(guān)系看,國際油價波動是國內(nèi)石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)收益率變動的單向格蘭杰原因,意味著國際油價波動對中國石油行業(yè)經(jīng)營績效起先導(dǎo)作用。中國上游石油開采行業(yè)是中下游石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)的單向格蘭杰原因,說明石油行業(yè)具有成本接近和產(chǎn)品同質(zhì)的特征,業(yè)績易受共同因素沖擊,股票價格走勢趨同,存在較明顯的板塊聯(lián)動效應(yīng)。將結(jié)構(gòu)突變因素引入均值方程,在此基礎(chǔ)上建立多元波動率模型,能夠更加準(zhǔn)確地捕捉到國際油價與中國石油行業(yè)的多重關(guān)系。BEKK模型的估計結(jié)果表明,中國石油開采、石油加工行業(yè)與國際油價具有雙向的波動溢出效應(yīng)。綜合CCC模型和DCC模型的估計結(jié)果可以看出,中國石油開采、石油加工、石油貿(mào)易行業(yè)股指收益率與國際油價變動率之間大致保持正相關(guān)關(guān)系,且具有明顯的時變特征,該變動與國際油價波動具有緊密聯(lián)系。

國際石油價格高位跳水對石油行業(yè)的運營帶來了潛在隱患,中國石油行業(yè)由最具代表性的中石油、中石化和中海油三大國有企業(yè)主導(dǎo),如何規(guī)避油價波動風(fēng)險是一個不得不面對的重要問題。國際石油市場供大于求的局面不可逆轉(zhuǎn),世界能源市場逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場,中國作為發(fā)展中的世界第二大經(jīng)濟體,應(yīng)抓住有利的窗口期,在國際石油貿(mào)易談判中應(yīng)抓牢主動權(quán),積極提升買方市場的話語權(quán)。同時,中國作為世界最大的石油凈進口國,巨額石油需求對全球石油定價有舉足輕重的影響,中國應(yīng)積極推進國際石油交易使用人民幣計價與結(jié)算,不僅有利于提高人民幣補充全球流動性的潛力,更有助于擴大中國的國際影響力。