中国原油期货与化工期货的价格传导关系研究

段进东 段义鑫

关键词：原油期货 化工期货 价格传导 VAR模型

2018年3月26日，中国原油期货在上海期货交易所正式上市交易，并且自上市以来发展势头良好，已成为世界第三大原油期货品种，仅次于WTI原油期货和布伦特原油期货。原油作为化工产业中一种不可或缺的基础原料，在整个化工产业中占据着极为重要的地位，对维护经济稳定发展、满足居民日常生活需要起到举足轻重的作用。原油与化工产业的密切关系同时也反映在原油市场与化工板块的价格联动上。因此，在上海原油期货迅猛发展的同时探寻原油市场与化工板块的价格传导关系，研究如何使其更好地服务于实体经济，实现金融健康发展与实体经济有序增长的双赢十分必要。

随着原油在现代经济活动中重要地位和作用的不断增强，原油期货与其他商品期货之间的价格关系研究成为能源金融领域的热点方向。国外学者通过大量的实证分析，主要从时间尺度、投资组合等角度对原油期货与农产品、贵金属、化工类等非能源类商品期货之间的价格内在联系进行了探究。国外有关研究表明原油市场对非能源类大宗商品市场具有显著的波动溢出效应，并且在大宗商品中处于核心地位。然而，由于中国原油期货刚刚上市不久，国内对于原油期货的研究主要集中于宏观视角下对原油期货市场建设与发展的理论探讨，相关的量化研究较少，在相关量化研究的文献中，大多以国际原油市场为研究对象。自2018年3月26日中国原油期货上市以来，虽出现了少量以中国原油市场为研究对象的量化研究，但在原油期货与化工期货之间价格关系的研究方面依然处于空白阶段。因此，本文从价格传导关系的角度，对原油期货与化工期货的价格内在关系进行分析，为上海国际能源交易中心调控原油期货发展策略及相关产业生产企业及时调整生产计划、防范市场风险，提供分析依据和理论指导。

一、模型的构建

（一）模型说明

为探究原油期货与化工期货之间的价格传导关系，本文将相关期货纳入一个系统，使用向量自回归模型（VAR）构建p阶VAR模型，如下所示：

其中，y是4维内生变量列向量，包括原油、沥青、PVC、聚丙烯期货的价格序列，x是二维外生变量列向量，包括聚丙烯和VIA期货的价格序列，p是滞后阶数。是4×4维的待估系数矩阵，日是4×2维的待估系数矩阵。s是四维残差列向量，符合白噪声过程。

与通常意义上的单方程线性回归有所不同，VAR模型更加注重分析当一个误差项发生变化时对系统产生的动态影响。在对VAR模型进行最小二乘估计后，可以使用脉冲响应函数来分析某个内生变量的一单位变化对其余内生变量产生的冲击。脉冲响应函数表达式如下所示：

式（2）表示为在其他扰动不变且其他时期扰动均为常数的前提下，第j个变量的扰动项在第t期增加一个单位，y所发生的变化，即s增加一个单位对y产生的冲击。

脉冲响应函数可以分析内生变量之间的冲击方向，而方差分解则通过分析每一个误差冲击对内生变量变化的贡献度来进一步评价内生变量之间相互影响的相对重要程度。相对方差贡献率（RVC）定义如下：

（二）研究变量的选取及数据来源

原油素有“工业之血”的称号，是多种工业原料的生产源头，原油与工业原料的生产关系如图1所示。基于化工产业链上的密切联系，本文主要研究中国原油期货与化工期货价格之间的传导机制。目前，我国化工板块共有8种期货种类，分别为沥青（1q）、PVC、聚丙烯（PP）、塑料（sl）、PTA、甲醇（jc）、橡胶（xj）、乙二醇（EG）。其中，乙二醇于2018年12月10日上市交易，上市时间短，交易数据较少，不作为研究对象。甲醇虽然归属化工板块，但其生产源头是煤炭和天然气，与原油在化工产业链上的关系不明显，因此也将其排除在研究对象之外。橡胶期货的交割物为天然橡胶，而以原油为原料生产出来的橡胶为合成橡胶，两者在实际应用领域中存在差异，故也不将其作为研究对象。通过预先对原油、沥青、PVC、聚丙烯、塑料、PTA这六个期货品种建立VAR模型，发现塑料和VIA受到原油、沥青、PVC、聚丙烯的影响不明显，但这两个期货品种却对其余四个期货品种产生影响，所以将塑料和PTA作为外生变量，原油、沥青、PVC、聚丙烯作为内生变量。

期货市场在主力合约更替时，价格会大幅波动，为消除主力合约更替的影响，选用各个期货品种的价格指数来进行研究。本文数据主要包括原油、沥青、PVC、聚丙烯、塑料、PTA的价格指数序列。数据区间为2018年3月26日至2019年4月4日。共251組样本，数据来源于Wind金融数据库。

（三）单位根检验与滞后阶数选择

为了防止数据非平稳性带来的伪回归问题，需要事先对各项序列进行单位根检验，检验结果如表1所示。单位根检验结果表明，原油、沥青、PVC、聚丙烯的价格指数序列都是一阶单整的时间序列，记为，（1）。

由于变量之间的影响关系可能存在滞后性，需要对滞后期数进行选择。使用Eviews8.0进行VAR估计，估计结果见表2。

由表2可知，LR检验统计量在第5期达到最小，AIC、HQIC信息量、SBIC统计量均在第2期达到最小，因此，选择滞后阶数为2。

（四）系统稳定性检验

本文以原油（yy）、沥青（1q）、PVC、聚丙烯（PP）为内生变量，塑料（s1）、PTA为外生变量，滞后阶数为2，构建四元二阶向量自回归模型，记为VAR（2），如式（1）所示。整个模型的拟合优度为0.975969，表明拟合效果理想。同时，特征多项式的逆根全部分布于单位圆内，表明VAR（2）模型是稳定的，即原油、沥青、PVC、聚丙烯之间的价格系统是稳定的，可以进行后续的脉冲响应分析和方差分解。

二、实证结果及分析

（一）格兰杰因果关系检验

在验证VAR（2）模型系统稳定性后，使用格兰杰因果关系检验，进一步识别各期货品种之间的价格关系。格兰杰因果关系检验结果见表3。

从表3可以看出：原油与聚丙烯、聚丙烯与PVC之间存在双向格兰杰因果关系;聚丙烯和PVC对沥青产生单向格兰杰因果关系;沥青对原油产生单向格兰杰因果关系。上述结果表明原油、沥青、PVC、聚丙烯之间存在着复杂的价格影响关系，为清楚直观地展现出彼此之间的价格影响关系，画出价格传导路径图，见图3。

图3表明，在整个价格传导机制中，化工产品之间的价格联系更加紧密，原油则是整个价格传导体系中的重要一环。这一结果反映出，我国原油期货虽然在推出之后获得了广泛关注并迅速发展，但其价格在化工板块中的核心地位尚未确立。此外，原油期货价格受化工期货前期价格的影响，但其前期价格对化工期货当期价格的影响不明显。原油期货与化工期货相比，在价格反应上存在滞后期，处于跟随状态，这一现象不符合原油在化工产业中的重要地位。造成这一现象的原因是，中国原油期货刚上市不久，原油期货市场的各方参与者对市场的运营模式和交易规范尚处于摸索阶段，各方的参与潜力尚未完全打开，与已经长期有效稳健运行的化工期货相比，市场有效性较弱。

（二）脉冲响应函数分析

格兰杰因果关系检验可以识别出原油期货与化工期貨之间的是否存在影响关系，但至于影响方向和影响程度还需要进一步引入脉冲响应分析和方差分解来继续探究。在格兰杰因果检验的基础上，以影响因素作为冲击变量，被影响因素作为响应变量，得到滞后80期，95%置信区间下的脉冲响应函数图，见图4。

由脉冲响应函数图可以得到以下分析结果：沥青期货价格对原油期货价格具有正向冲击作用，会带动原油期货的同向变化，在第20期影响达到最大，在第80期之后逐步收敛于0，影响时间持续较长;PVC期货价格在初期对原油期货价格产生负影响，第30期以后转变为正影响，之后平稳;聚丙烯对原油期货价格在极短的时期内产生正向冲击，在第5期调整为负向冲击，在第80期之后收敛，持续时间较长;PVC对沥青在前25期产生负向冲击，第25期之后转变为正向冲击，在第80期之后收敛;聚丙烯对沥青产生负向冲击，并在第80期之后收敛;聚丙烯对PVC产生负向冲击作用，在第5期达到最大，第80期之后逐渐收敛;原油期货价格在初期即对聚丙烯期货造成明显的正向冲击作用，随后影响逐渐降低，第60期之后收敛，存在长期的正向影响作用;PVC在前5期对聚丙烯产生明显的正向冲击作用，第5期之后反转为负向冲击，并在第40期之后收敛，影响持续时间相对较短。

通过脉冲响应分析发现，不同期货品种之间的价格影响呈现出不同的特征，冲击幅度和冲击方向存在差异。从脉冲响应的时间效应来看，各期货品种之间的价格冲击作用时间较长，大部分都是第80期之后冲击作用才会逐渐趋向于0，相互间的价格影响关系持续时间长。冲击效应发生后，通常在短期内冲击效果明显，并且相当一部分会在较短的时间内冲击方向发生反转，但从长期来看，各期货之间的价格影响关系是相对稳定的。

（三）方差分解

在确定各期货之间的价格影响方向后，进一步引入方差分解，分析每一个结构冲击对内生变量的贡献度，衡量各期货品种之间价格影响的相对重要性（见表4至表7）。

由方差分解结果可知：总体上，各期货品种受到自身的前期价格的影响较大并逐渐减小，其他变量的影响在后期逐步加大，慢慢趋于稳定，总的来说就是：前期看自身，后期看整体。除去期货价格对自身的影响，沥青期货价格和聚丙烯期货价格对原油期货影响较大，从初期的微小影响力分别上升到23%和17%，影响较为显著，而PVC则对原油期货价格影响不显著，最高也只有5%左右。沥青期货价格前期主要受到原油期货价格和自身价格的影响，分别占比34%和65%左右，随后逐步降低，趋近于13%和5 1%，而聚丙烯对沥青期货价格的影响则在后期逐步凸显，上涨到28%左右。PVC对沥青期货价格的影响较弱。除去自身影响，PVC期货价格受聚丙烯期货价格影响明显，聚丙烯对其贡献度在20期以后稳定在20%以上，而原油和沥青的期货价格对其影响不明显，占比一直较低。除去自身影响，聚丙烯期货价格主要受到原油期货和PVC期货的影响，二者的贡献度占比长期处于28%和17%左右，影响显著，而沥青对聚丙烯期货的影响不明显。

三、结论与建议

本文采用VAR模型将原油期货与化工期货纳入同一体系，对各类期货之间的价格影响关系进行实证分析，得到以下结论：化工期货之间的价格联动关系更紧密，传导更灵敏，原油期货是整个价格传导系统中的重要一环;在期货之间的冲击作用中，短期内价格冲击作用明显，长期趋于稳定，其中有一部分冲击作用会在较短时期内出现反转;从时间效应来看，各期货之间的冲击作用存续时间较长，第80期后趋于平稳，说明期货之间的价格影响能够持续较长时间;从影响力度来看，各类期货主要受自身前期价格的影响，但随后逐渐降低，受其他期货品种价格的影响逐步上升。

结合原油期货与化工期货的实际发展情况，可以得出以下结论：原油期货上市一年多以来，虽然受到广泛关注且发展较快，但整个原油期货市场还处于摸索阶段，各方参与者的参与潜力还未完全打开，没有充分发挥出其在相关期货价格传导中的核心作用;由于期货市场存在相当一部分的投机行为以资本天生的逐利性质，往往会造成相关期货价格之间的异常冲击，但这种冲击在短期内影响明显，长期则会回归理性;期货价格的走向短期内受制于自身前期价格的影响，但从长期来看也受整个板块其他品种价格走势的影响;期货间的价格传导作用存续时间较长。

根据以上结论，本文提出以下建议：上海国际能源中心及有关部门应积极进行原油期货的金融知识教育，加大有关原油期货市场的宣传推广力度，在保证原油期货市场稳定有序发展的基础上适当放宽原油期货市场的准入门槛，充分挖掘出现有的和潜在的各方参与者的参与潜力，稳步推进原油期货在相关期货价格传导体系中核心作用的发挥;由于各类期货主要受自身前期价格的影响，在相关期货种类有套期保值需求的实体产业参与者不宜使用原油期货或化工期货进行跨品种套期保值，如有需要，更适合进行同品种间的套期保值;相关期货种类除了受到自身前期价格的影响，也与其他种类的期货价格走势相关，实体产业参与者可以挑选出适当的期货种类作为先行指标，作为对自身所需要了解的期货品种价格走势的参考。