国际油价突变识别及分析

柴建　朱青 张钟毓 肖浩 汪寿阳

摘要 随着国际油价对各种事件反应灵敏度的增加及中国成品油价格改革的市场化方向，油价频繁的突变将对我国宏观经济的平稳发展产生巨大冲击，但是经济环境的变化、油价核心影响因素的变迁使得不同时间下油价发生突变的引致因素及突发事件均有所不同，识别并分析油价突变的时间及形成原因具有重要的现实意义。基于此，作者首先给出了商品价格变动容忍阈值及商品价格突变的定义，利用PPM模型，对国际历史油价及相关影响变量的突变进行识别和分析，结果共显示出8次显著的油价突变。1999年2季度油价突变发生的直接原因是亚洲金融危机的冲击，实际原因是石油供需结构的失衡，具体来说，石油供应方对市场石油需求变动的估计不足及中国净进口的增加，导致了油价的快速回落和短期剧烈反弹；此后的7次油价突变，美元指数一直是最主要的直接影响因素之一，而地缘政治事件及经济情况带动的需求变化或预期变化成为油价突变的基础，新兴经济体的需求增长成为促使油价突变的新生因素。

关键词石油价格；石油供需；美元指数；突变；PPM

中图分类号F062.1

文献标识码A

文章编号1002-2104（2014）01-0109-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.016

曾在壳牌原油公司工作过的美国地质学家Hubbert[1]早在1956年的论文中就提出了“原油峰值”理论，对原油危机的发生给出了警告。BP公司在2009 年世界能源统计评论中指出，由于俄罗斯、挪威和中国原油储量的下降，2008年全球探明原油储量出现了自1998年以来的首次下降，世界剩余原油储量压力空前。随着原油期货市场、原油场外衍生品市场的迅猛发展，油价对各种事件的反应愈加灵敏，从而导致油价波动剧烈，但是并不是每次波动都会造成油价的突变或拐点的出现。目前，油价由低到高的渐变已成为共识，在油价变动趋势预测及其影响效应分析方面已出现了大量的研究成果[2-5]。但在油价的突变识别与分析、油价供需均衡结构变化方面的研究很少。Jian Chai et al[6]建立了油价系统的BVARTVP模型来考察油价核心影响因素对油价的影响时滞及影响力的动态变化。主要分析结果表明：美元指数始终是油价波动的重要影响因素且控制力逐渐加大，中国石油净进口对油价的影响自2006年开始才显著出现。由于油价突变对经济的发展和复苏产生了不可估量的冲击，因此识别并分析油价突变点的发生时间和产生原因，对分析原油价格的变动规律、刻画相关变量对原油市场的冲击具有重大的理论意义和现实价值。

1商品价格突变概念

变点问题自上世纪70年代以来一直是热门课题之一，从统计学的观点来看，观察序列在变点前后所服从的分布不同，故变点是指统计模型中某些变量的分布或数字特征发生了突变的时刻[7]，它把统计控制理论、估计和假设检验理论、非贝叶斯和贝叶斯方法、固定样本抽样和连续抽样方法结合起来。从历史上说，现在一般认为变点问题的研究始自Page[8]在Biometrika上发表的一篇关于连续抽样检验的文章。

近几十年来，关于变点问题的研究无论在理论还是在应用方面皆有了快速的发展。国内外统计学家研究出了很多识别和处理变点问题的方法，如Bayes方法、极大似然比方法、Schwarz信息准则法、PPM[9]（product partition model）等，在特定的假设条件下，这些方法均能有效地判断及识别出均值变点、概率变点及模型变点等。Dipak[10]基于Bayes方法，对已知变点个数的单参数指数分布族中的变点问题进行了处理，而且该方法能够很容易获得变点的边际后验分布。Inclan[11]运用Bayes方法研究了股价收益率的多变点分析问题。Inclan和Tiao[12]用累加平方和的方法来研究方差多变点问题，并给出了IT检验，该方法计算量小，但探测多变点时必须将整个时间序列样本分割，难以保证得到的变点在全局意义上具有显著性。聂巧平[13]基于可行广义最小二乘估计的分析，提出一套较为完备的确定性趋势变量的检验和估计程序以便确定突变类型。Ferreira[14]在已知变点个数的假定下，对简单线性回归模型中方程系数的变点问题进行了分析。项后军、潘锡泉[15]运用LM内生结构突变检验方法和GregoryHansen等变结构协整检验方法，对中美人民币汇率购买力平价是否成立进行了重新研究。Choy[16]在同样的假定下，对变广义线性模型回归系数的变点问题进行了处理。在宏观经济学的研究中，由于Markov机制转换模型能够捕捉到时间序列变量在不同状态下的变化及转换过程，故Hamilton[17]提出的Markov机制转换模型是当前学术界中较为流行的一类研究周期运动及突变点识别的非线性时间序列模型，但由于Markov机制转换模型的结构变化是内生的，在时间上是具有随机性和连续性，故Markov机制转换模型更加适合于拟合具有持续结构变化的时间序列变量数据。相比较而言，PPM模型的智能性对分析单个变量时间序列的突变问题更为合适。

在实际中，由于没有标准，对任意商品历史上的每次价格变动的时刻均可被当作该商品价格的一次突变，但对于需要使用这些结果的企业和政府来说，不可能将每一次的变化都作为一次突变来对待，只有突变前后的差异达到一定的程度才会引起企业或政府的重视和应对。同时由于经济环境、政策环境的不同及不同企业或政府的具体情况相差较大，使得每一主体对商品价格变动差异的接受程度不同。因此，商品价格的突变应该与数学、物理学、化学、生物学、工程技术等学科中的突变有着不同的定义。有了定义就有了对商品价格突变进行识别和分析的标准，这样的分析才更加具有科学性。遗憾的是，这样的定义（标准）在前人有关价格突变的研究中并未出现。基于此，本文尝试给出一个商品价格突变的定义，以期起到抛砖引玉的效果。在给定商品价格突变定义之前，先给出商品价格变动容忍阈值的定义。

定义1，对任一指定商品，该商品价格的变动会引起消费主体（最终消费者和中间消费者）及生产主体（生产企业）的感知和行为发生变动，进而对微观经济主体收益和宏观经济指标产生影响，不同的商品价格变动幅度对应着不同的影响效应。消费主体、生产主体或政府根据自身的情况对此影响效应大小的容忍极限值所对应的商品价格变动幅度A0，称为该主体（消费主体、生产主体或政府）的商品价格变动容忍阈值。

定义2，假定对任一商品的考察期为T（观察时点为t1， t2，……， tn），在考察期内每一时点的商品价格为Pi（i=1，2，……，n）， 考察期内每一时点的商品价格突变概率为Fi（i=1，2，……，n-1），某一主体对该商品的商品价格变动容忍阈值为A0，如果：

则对该主体来说，选定商品价格在tk时刻发生了突变。对应的F0=minFk：Ptk+1-Ptk≥A0称为选定商品价格突变概率的容忍阈值。

在此定义的基础上，本文引入PPM模型对原油价格及相关变量的历史突变点进行识别，分析相关变量的突变时点与油价突变时点间的滞后关系，对油价的突变进行识别和解析，给出了一种新的考察油价突变及突发事件影响效果的方法和思路。

2计量模型PPM模型介绍

PPM模型是一种分析变点问题的动态分析模型，与以往只能在假定变点个数的前提下识别变点的模型不同，PPM模型在分析的过程中假定变点个数为未知的随机变量。PPM模型由Hartigan[18]创建，Barry和Hartigan将此模型应用在变点问题的分析上，将Bayesian分析方法应用到PPM模型的计算及求解上[19]，随后经过众多学者[20-23]的发展，PPM模型的求解及分析技术日趋成熟，并在股票市场价格的分析过程中取得了良好的应用效果。利用PPM模型能方便地识别复杂数据序列的突变点，并同时测算出突变概率的大小。

摘要 随着国际油价对各种事件反应灵敏度的增加及中国成品油价格改革的市场化方向，油价频繁的突变将对我国宏观经济的平稳发展产生巨大冲击，但是经济环境的变化、油价核心影响因素的变迁使得不同时间下油价发生突变的引致因素及突发事件均有所不同，识别并分析油价突变的时间及形成原因具有重要的现实意义。基于此，作者首先给出了商品价格变动容忍阈值及商品价格突变的定义，利用PPM模型，对国际历史油价及相关影响变量的突变进行识别和分析，结果共显示出8次显著的油价突变。1999年2季度油价突变发生的直接原因是亚洲金融危机的冲击，实际原因是石油供需结构的失衡，具体来说，石油供应方对市场石油需求变动的估计不足及中国净进口的增加，导致了油价的快速回落和短期剧烈反弹；此后的7次油价突变，美元指数一直是最主要的直接影响因素之一，而地缘政治事件及经济情况带动的需求变化或预期变化成为油价突变的基础，新兴经济体的需求增长成为促使油价突变的新生因素。

关键词石油价格；石油供需；美元指数；突变；PPM

中图分类号F062.1

文献标识码A

文章编号1002-2104（2014）01-0109-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.016

曾在壳牌原油公司工作过的美国地质学家Hubbert[1]早在1956年的论文中就提出了“原油峰值”理论，对原油危机的发生给出了警告。BP公司在2009 年世界能源统计评论中指出，由于俄罗斯、挪威和中国原油储量的下降，2008年全球探明原油储量出现了自1998年以来的首次下降，世界剩余原油储量压力空前。随着原油期货市场、原油场外衍生品市场的迅猛发展，油价对各种事件的反应愈加灵敏，从而导致油价波动剧烈，但是并不是每次波动都会造成油价的突变或拐点的出现。目前，油价由低到高的渐变已成为共识，在油价变动趋势预测及其影响效应分析方面已出现了大量的研究成果[2-5]。但在油价的突变识别与分析、油价供需均衡结构变化方面的研究很少。Jian Chai et al[6]建立了油价系统的BVARTVP模型来考察油价核心影响因素对油价的影响时滞及影响力的动态变化。主要分析结果表明：美元指数始终是油价波动的重要影响因素且控制力逐渐加大，中国石油净进口对油价的影响自2006年开始才显著出现。由于油价突变对经济的发展和复苏产生了不可估量的冲击，因此识别并分析油价突变点的发生时间和产生原因，对分析原油价格的变动规律、刻画相关变量对原油市场的冲击具有重大的理论意义和现实价值。

1商品价格突变概念

变点问题自上世纪70年代以来一直是热门课题之一，从统计学的观点来看，观察序列在变点前后所服从的分布不同，故变点是指统计模型中某些变量的分布或数字特征发生了突变的时刻[7]，它把统计控制理论、估计和假设检验理论、非贝叶斯和贝叶斯方法、固定样本抽样和连续抽样方法结合起来。从历史上说，现在一般认为变点问题的研究始自Page[8]在Biometrika上发表的一篇关于连续抽样检验的文章。

近几十年来，关于变点问题的研究无论在理论还是在应用方面皆有了快速的发展。国内外统计学家研究出了很多识别和处理变点问题的方法，如Bayes方法、极大似然比方法、Schwarz信息准则法、PPM[9]（product partition model）等，在特定的假设条件下，这些方法均能有效地判断及识别出均值变点、概率变点及模型变点等。Dipak[10]基于Bayes方法，对已知变点个数的单参数指数分布族中的变点问题进行了处理，而且该方法能够很容易获得变点的边际后验分布。Inclan[11]运用Bayes方法研究了股价收益率的多变点分析问题。Inclan和Tiao[12]用累加平方和的方法来研究方差多变点问题，并给出了IT检验，该方法计算量小，但探测多变点时必须将整个时间序列样本分割，难以保证得到的变点在全局意义上具有显著性。聂巧平[13]基于可行广义最小二乘估计的分析，提出一套较为完备的确定性趋势变量的检验和估计程序以便确定突变类型。Ferreira[14]在已知变点个数的假定下，对简单线性回归模型中方程系数的变点问题进行了分析。项后军、潘锡泉[15]运用LM内生结构突变检验方法和GregoryHansen等变结构协整检验方法，对中美人民币汇率购买力平价是否成立进行了重新研究。Choy[16]在同样的假定下，对变广义线性模型回归系数的变点问题进行了处理。在宏观经济学的研究中，由于Markov机制转换模型能够捕捉到时间序列变量在不同状态下的变化及转换过程，故Hamilton[17]提出的Markov机制转换模型是当前学术界中较为流行的一类研究周期运动及突变点识别的非线性时间序列模型，但由于Markov机制转换模型的结构变化是内生的，在时间上是具有随机性和连续性，故Markov机制转换模型更加适合于拟合具有持续结构变化的时间序列变量数据。相比较而言，PPM模型的智能性对分析单个变量时间序列的突变问题更为合适。

在实际中，由于没有标准，对任意商品历史上的每次价格变动的时刻均可被当作该商品价格的一次突变，但对于需要使用这些结果的企业和政府来说，不可能将每一次的变化都作为一次突变来对待，只有突变前后的差异达到一定的程度才会引起企业或政府的重视和应对。同时由于经济环境、政策环境的不同及不同企业或政府的具体情况相差较大，使得每一主体对商品价格变动差异的接受程度不同。因此，商品价格的突变应该与数学、物理学、化学、生物学、工程技术等学科中的突变有着不同的定义。有了定义就有了对商品价格突变进行识别和分析的标准，这样的分析才更加具有科学性。遗憾的是，这样的定义（标准）在前人有关价格突变的研究中并未出现。基于此，本文尝试给出一个商品价格突变的定义，以期起到抛砖引玉的效果。在给定商品价格突变定义之前，先给出商品价格变动容忍阈值的定义。

定义1，对任一指定商品，该商品价格的变动会引起消费主体（最终消费者和中间消费者）及生产主体（生产企业）的感知和行为发生变动，进而对微观经济主体收益和宏观经济指标产生影响，不同的商品价格变动幅度对应着不同的影响效应。消费主体、生产主体或政府根据自身的情况对此影响效应大小的容忍极限值所对应的商品价格变动幅度A0，称为该主体（消费主体、生产主体或政府）的商品价格变动容忍阈值。

定义2，假定对任一商品的考察期为T（观察时点为t1， t2，……， tn），在考察期内每一时点的商品价格为Pi（i=1，2，……，n）， 考察期内每一时点的商品价格突变概率为Fi（i=1，2，……，n-1），某一主体对该商品的商品价格变动容忍阈值为A0，如果：

则对该主体来说，选定商品价格在tk时刻发生了突变。对应的F0=minFk：Ptk+1-Ptk≥A0称为选定商品价格突变概率的容忍阈值。

在此定义的基础上，本文引入PPM模型对原油价格及相关变量的历史突变点进行识别，分析相关变量的突变时点与油价突变时点间的滞后关系，对油价的突变进行识别和解析，给出了一种新的考察油价突变及突发事件影响效果的方法和思路。

2计量模型PPM模型介绍

PPM模型是一种分析变点问题的动态分析模型，与以往只能在假定变点个数的前提下识别变点的模型不同，PPM模型在分析的过程中假定变点个数为未知的随机变量。PPM模型由Hartigan[18]创建，Barry和Hartigan将此模型应用在变点问题的分析上，将Bayesian分析方法应用到PPM模型的计算及求解上[19]，随后经过众多学者[20-23]的发展，PPM模型的求解及分析技术日趋成熟，并在股票市场价格的分析过程中取得了良好的应用效果。利用PPM模型能方便地识别复杂数据序列的突变点，并同时测算出突变概率的大小。

摘要 随着国际油价对各种事件反应灵敏度的增加及中国成品油价格改革的市场化方向，油价频繁的突变将对我国宏观经济的平稳发展产生巨大冲击，但是经济环境的变化、油价核心影响因素的变迁使得不同时间下油价发生突变的引致因素及突发事件均有所不同，识别并分析油价突变的时间及形成原因具有重要的现实意义。基于此，作者首先给出了商品价格变动容忍阈值及商品价格突变的定义，利用PPM模型，对国际历史油价及相关影响变量的突变进行识别和分析，结果共显示出8次显著的油价突变。1999年2季度油价突变发生的直接原因是亚洲金融危机的冲击，实际原因是石油供需结构的失衡，具体来说，石油供应方对市场石油需求变动的估计不足及中国净进口的增加，导致了油价的快速回落和短期剧烈反弹；此后的7次油价突变，美元指数一直是最主要的直接影响因素之一，而地缘政治事件及经济情况带动的需求变化或预期变化成为油价突变的基础，新兴经济体的需求增长成为促使油价突变的新生因素。

关键词石油价格；石油供需；美元指数；突变；PPM

中图分类号F062.1

文献标识码A

文章编号1002-2104（2014）01-0109-09doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.016

曾在壳牌原油公司工作过的美国地质学家Hubbert[1]早在1956年的论文中就提出了“原油峰值”理论，对原油危机的发生给出了警告。BP公司在2009 年世界能源统计评论中指出，由于俄罗斯、挪威和中国原油储量的下降，2008年全球探明原油储量出现了自1998年以来的首次下降，世界剩余原油储量压力空前。随着原油期货市场、原油场外衍生品市场的迅猛发展，油价对各种事件的反应愈加灵敏，从而导致油价波动剧烈，但是并不是每次波动都会造成油价的突变或拐点的出现。目前，油价由低到高的渐变已成为共识，在油价变动趋势预测及其影响效应分析方面已出现了大量的研究成果[2-5]。但在油价的突变识别与分析、油价供需均衡结构变化方面的研究很少。Jian Chai et al[6]建立了油价系统的BVARTVP模型来考察油价核心影响因素对油价的影响时滞及影响力的动态变化。主要分析结果表明：美元指数始终是油价波动的重要影响因素且控制力逐渐加大，中国石油净进口对油价的影响自2006年开始才显著出现。由于油价突变对经济的发展和复苏产生了不可估量的冲击，因此识别并分析油价突变点的发生时间和产生原因，对分析原油价格的变动规律、刻画相关变量对原油市场的冲击具有重大的理论意义和现实价值。

1商品价格突变概念

变点问题自上世纪70年代以来一直是热门课题之一，从统计学的观点来看，观察序列在变点前后所服从的分布不同，故变点是指统计模型中某些变量的分布或数字特征发生了突变的时刻[7]，它把统计控制理论、估计和假设检验理论、非贝叶斯和贝叶斯方法、固定样本抽样和连续抽样方法结合起来。从历史上说，现在一般认为变点问题的研究始自Page[8]在Biometrika上发表的一篇关于连续抽样检验的文章。

近几十年来，关于变点问题的研究无论在理论还是在应用方面皆有了快速的发展。国内外统计学家研究出了很多识别和处理变点问题的方法，如Bayes方法、极大似然比方法、Schwarz信息准则法、PPM[9]（product partition model）等，在特定的假设条件下，这些方法均能有效地判断及识别出均值变点、概率变点及模型变点等。Dipak[10]基于Bayes方法，对已知变点个数的单参数指数分布族中的变点问题进行了处理，而且该方法能够很容易获得变点的边际后验分布。Inclan[11]运用Bayes方法研究了股价收益率的多变点分析问题。Inclan和Tiao[12]用累加平方和的方法来研究方差多变点问题，并给出了IT检验，该方法计算量小，但探测多变点时必须将整个时间序列样本分割，难以保证得到的变点在全局意义上具有显著性。聂巧平[13]基于可行广义最小二乘估计的分析，提出一套较为完备的确定性趋势变量的检验和估计程序以便确定突变类型。Ferreira[14]在已知变点个数的假定下，对简单线性回归模型中方程系数的变点问题进行了分析。项后军、潘锡泉[15]运用LM内生结构突变检验方法和GregoryHansen等变结构协整检验方法，对中美人民币汇率购买力平价是否成立进行了重新研究。Choy[16]在同样的假定下，对变广义线性模型回归系数的变点问题进行了处理。在宏观经济学的研究中，由于Markov机制转换模型能够捕捉到时间序列变量在不同状态下的变化及转换过程，故Hamilton[17]提出的Markov机制转换模型是当前学术界中较为流行的一类研究周期运动及突变点识别的非线性时间序列模型，但由于Markov机制转换模型的结构变化是内生的，在时间上是具有随机性和连续性，故Markov机制转换模型更加适合于拟合具有持续结构变化的时间序列变量数据。相比较而言，PPM模型的智能性对分析单个变量时间序列的突变问题更为合适。

在实际中，由于没有标准，对任意商品历史上的每次价格变动的时刻均可被当作该商品价格的一次突变，但对于需要使用这些结果的企业和政府来说，不可能将每一次的变化都作为一次突变来对待，只有突变前后的差异达到一定的程度才会引起企业或政府的重视和应对。同时由于经济环境、政策环境的不同及不同企业或政府的具体情况相差较大，使得每一主体对商品价格变动差异的接受程度不同。因此，商品价格的突变应该与数学、物理学、化学、生物学、工程技术等学科中的突变有着不同的定义。有了定义就有了对商品价格突变进行识别和分析的标准，这样的分析才更加具有科学性。遗憾的是，这样的定义（标准）在前人有关价格突变的研究中并未出现。基于此，本文尝试给出一个商品价格突变的定义，以期起到抛砖引玉的效果。在给定商品价格突变定义之前，先给出商品价格变动容忍阈值的定义。

定义1，对任一指定商品，该商品价格的变动会引起消费主体（最终消费者和中间消费者）及生产主体（生产企业）的感知和行为发生变动，进而对微观经济主体收益和宏观经济指标产生影响，不同的商品价格变动幅度对应着不同的影响效应。消费主体、生产主体或政府根据自身的情况对此影响效应大小的容忍极限值所对应的商品价格变动幅度A0，称为该主体（消费主体、生产主体或政府）的商品价格变动容忍阈值。

定义2，假定对任一商品的考察期为T（观察时点为t1， t2，……， tn），在考察期内每一时点的商品价格为Pi（i=1，2，……，n）， 考察期内每一时点的商品价格突变概率为Fi（i=1，2，……，n-1），某一主体对该商品的商品价格变动容忍阈值为A0，如果：

则对该主体来说，选定商品价格在tk时刻发生了突变。对应的F0=minFk：Ptk+1-Ptk≥A0称为选定商品价格突变概率的容忍阈值。

在此定义的基础上，本文引入PPM模型对原油价格及相关变量的历史突变点进行识别，分析相关变量的突变时点与油价突变时点间的滞后关系，对油价的突变进行识别和解析，给出了一种新的考察油价突变及突发事件影响效果的方法和思路。

2计量模型PPM模型介绍

PPM模型是一种分析变点问题的动态分析模型，与以往只能在假定变点个数的前提下识别变点的模型不同，PPM模型在分析的过程中假定变点个数为未知的随机变量。PPM模型由Hartigan[18]创建，Barry和Hartigan将此模型应用在变点问题的分析上，将Bayesian分析方法应用到PPM模型的计算及求解上[19]，随后经过众多学者[20-23]的发展，PPM模型的求解及分析技术日趋成熟，并在股票市场价格的分析过程中取得了良好的应用效果。利用PPM模型能方便地识别复杂数据序列的突变点，并同时测算出突变概率的大小。