（金融学专业论文）我国商品期货便利收益特性研究.pdf

- 卜 ； t h er e s e a r c ho nc h a r a c t e r i s t i co fc o n v e n i e n c e c o m m o d i t yf u t u r ei nc h i n a b y 跏a ny e b e ( h u n a nh u m a nn o r m a lu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe c o n o m i c s f i n a n c e i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rd a ix i a o f e n g s e p t e m b e r ，2 0 10 删、，舢0删4m 6 删8 、-_-，r旧订 舢9 i 舢1 mm，e册y 记 y - 1 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者躲客吁 吼钟钏月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名： 导师签名： 日期：加l 缂if 月矽日 钆聃忉0 年且矽日 、 摘要 期货市场是现代要素市场不可或缺的重要组成部分，我国期货市场起步晚， 但发展迅速，在国际期货市场上的地位也在稳步提升。但我国对期货市场的研究 并不多，而对期货现货价格关系中的重要变量便利收益的相关研究更是屈指可数。 便利收益通常定义为因持有现货商品从而可能获得的某种潜在收益。这种收 益既可能来自于突发的供给冲击，也可能是由其本身或作为其它商品的中间产品 所面临的需求冲击所引发。本文通过理论分析与归纳，推导出了便利收益的三大 性质，即均值回复性、长期记忆性和杠杆效应并提出了相关假设。 本文通过考察铜和大豆便利收益，研究发现两者的便利收益存在均值回复 性、长期记忆性和杠杆效应。本文首先通过运用回归分析法检验了便利收益均值 回复性，实证结果符合之前所提出的假设预期，说明便利收益确实存在均值回复 性，这也表明市场上的现货价格可能存在均值回复性。a r f i m a 模型对便利收益 长期记忆性的研究结果同样与本文的预期一致，表明便利收益具有均值回复的长 期记忆性。这意味着市场上存在一个均衡水平，任何的偏离会得到缓慢的回复。 考虑到便利收益的杠杆效应，本文建立了a r f i m a e g a r c h 模型来对其进行联 合估计。铜的估计结果与本文的假设一致，长期记忆参数变化不大且在价格冲击 下显现出正向的杠杆效应，说明铜期货市场发展比较成熟完善。而大豆便利收益 的估计结果出现较大变化，其长期记忆参数显著增大但仍说明存在长期记忆性， 杠杆效应虽然存在但其系数的负数符号与本文的预期相悖，这可能是由于市场的 不完善和浓厚的投机氛围所致。 关键字：便利收益；均值回复性；长期记忆性；杠杆效应 i i i ， 一 l 一一 a b s t r a c t f u t u r em a r k e ti s a ni m p o r t a n tc o m p o n e n tp a r to fm o d e r nf a c t o r m a r k e t t h e f u t u r em a r k e to fo u rc o u n t r yc a m ei n t oe x i s t e n c el a t e b u td e v e l o p e dv e r yf a s t t h e i n t e r n a t i o n a ls t a t u so fw h i c hi so nt h eu p b u tl i t t l er e s e a r c h w a sf o c u s e do nt h er u t u r e m a r k e to fo u rc o u n t r y ，r e l e v a n tr e s e a r c h e s o nt h ec o n v e n i e n c ey i e l dw h i c hi s a n 1 m p o r t a n tv a n a b l ei nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf u t u r ep r i c ea n d s p o tp r i c ei se v e n1 e s s c o n v e n l e n c ey i e l di s u s u a l l yd e f i n e da sap o t e n t i a l p r o f i tb yh o l d i n gs p o t c o m m o d l t v y i t m a yc o m ef r o mg u s t ys u p p l ys h o c k s ，o rb et r i g g e r e db yt h ed e m a n d 1 m p a c to f1 t s e l fo ri n t e r m e d i a t eg o o d s t h r o u g ht h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n ds u m m a r v t n r e ep r o p e r t l e 8o fc o n v e n i e n c e y i e l dw a sd e r i v e d ，t h a ti s ，m e a nr e v e r s i o n ，l o n g - t e 啪 m e m o r ya n dt h el e v e r a g ee f f e c ta n dp u tf o r w a r dr e l a t e dh y p o t h e s e s 1n l sp a p e n v e s t i g a t e sc o n v e n i e n c ey i e l do f c o p p e ra n ds o y b e a n sa n dw ef o u n d t h e r e e x i s to ie i t h e rm e a n r e v e r s i o n ，l o n g t e r mm e m o r yo rl e v e r a g ee f f e c ti n c o n v e n l e n c ey i e l d w ef i r s te x a m i n e dt h em e a nr e v e r s i o no fc o n v e n i e n c e v i e l db v r e g r e s s l o na n a l y s i s ，t h ee m p i r i c a lr e s u l t si nl i n ew i t ho u re x p e c t a t i o n s ，i n d i c a t i n g t h e r et r u l ye x l s to fm e a nr e v e r s i o n ，i ts h o w st h a ts p o tm a r k e tm a y a l s oe x i s to fm e a n r e v e r s l o n i h er e s u l t so fl o n g 。t e r mm e m o r yr e s e a r c he s t i m a t e db ya r f i m a a r ea l s o c o n s l s t e n tw l t ho u re x p e c t a t i o n s ，i ts h o w st h a tt h ec o n v e n i e n c ey i e l dh a s al o n g - t e r m m e m o r yo fm e a nr e v e r s i o n t h i sm e a n st h a tt h em a r k e te x i s t sa e q u i l i b r i u ml e v e l ，a n v d e v i a t i o n sw i l lb er e m o v e da t l a s t t a k i n gi n t oa c c o u n to ft h el e v e r a g ee f f e c to f c o n v e n l e n c ey i e l d ，w eh a v ee s t a b l i s h e da r f i m a - e g a r c h m o d e lt oj o i n te s t i m a t e e s t l m a t er e s u i t so fc o p p e ra r ec o n s i s t e n tw i t ho u r h y p o t h e s i s ，t h ei o n g t e r mm e m o r y p a r a m e t e r so fw h i c hc h a n g e sl i t t l ea n dt h e p r i c ei m p a c tc a u s e dp o s i t i v e 1 e v e r a g e e f f e c t ，1 n d l c a t i n gt h a tc o p p e rf u t u r em a r k e ti sm u c hm o r em a t u r e t h ee s t i m a t er e s u l t s o fs o y b e a nc o n v e n i e n c ey i e l d c h a n g eal o t ，i t sl o n g t e r mm e m o r yp a r a m e t e rw a s 8 1 9 n i f i c a n t l yi n c r e a s e db u ts t i l l s u g g e s t i n ge x i s t i n go fl o n g t e r m m e m o r y t h o u g h e x l s t l n gl e v e r a g ee f f e c t ，t h es i g no fi t sp a r a m e t e ri sn e g a t i v ea n di s c o n t r a r yt oo u r e x p e c t a t l o n s ，w et h i n ki ti sd u et om a r k e t i m p e r f e c t i o n sa n ds t r o n gs p e c u l a t i v e a t m o s p h e r e k e yw 。r d s ：c o n v e n i e n c ey i e l d ；m e a nr e v e r s i o n ；l o n g t e r mm e r e o r y ；1 e v e r a g ee f f e c t 1 1 1 fljjjlfjfjljiiliiliiflfjlililiililiill i 硕f ：学位论文 目 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 插图索引v i 附表索引v i i 第1 章绪论2 - l 1 1 选题背景与意义l 1 2 文献回顾和述评2 1 3 本文的研究思路与研究方法5 第2 章商品期货的便利收益及其特征7 2 1 便利收益的概念、估计和性质一7 2 1 1 便利收益的提出及其定义7 2 1 2 便利收益的估计一8 2 1 3 便利收益的性质9 2 2 便利收益的均值回复特征1 0 2 2 1 便利收益的均值回复性l o 2 2 2 均值回复的度量方法选择ll 2 3 便利收益的长期记忆特征1 2 2 3 1 便利收益的长期记忆性1 2 2 3 2 长期记忆性的度量方法选择一1 2 2 4 便利收益的杠杆效应_ 1 3 2 4 1 便利收益的杠杆效应1 3 2 4 2 杠杆效应的度量方法选择1 3 第3 章便利收益特性的度量模型1 5 3 1 均值回复的回归分析法1 5 3 2 长期记忆模型a r f i m a 模型一1 6 3 3g a r c h 模型类18 3 4a r f i m a g a r c h 模型一1 9 3 5a r f i m a e g a r c h 模型的估计方法介绍2 0 第4 章便利收益特性的实证检验2 1 4 1 数据来源及处理2 1 i v - 我国商品期货便利收益特性研究 4 2 便利收益序列统计描述一2 1 4 3 均值回复性检验一2 4 4 4a r f i m a ( p ，d ，q ) 模型估计2 6 4 4 1 铜和大豆便利收益序列的平稳性检验2 6 4 4 2 铜便利收益序列的a r f i m a 模型估计结果2 6 4 4 3 大豆便利收益序列的a r f i m a 模型估计结果2 7 4 5a r f i m a e g a r c h 模型估计一2 8 4 5 1 铜和大豆便利收益序列的a r c h 效应检验2 8 4 5 2 正态分布假设下a r f i m a e g a r c h 模型的估计结果一3 0 4 5 3 其他分布假设下铜便利收益的模型估计结果3 2 4 5 4 其他分布假设下大豆便利收益的模型估计结果3 3 4 5 实证结果分析3 5 结论3 7 参考文献3 9 致j 射4 2 v 硕士学位论文 插图索引 图4 1 铜期货便利收益序列图一2 2 图4 2 大豆期货便利收益序列图2 2 图4 3 铜便利收益序列自相关图一2 3 图4 4 大豆便利收益序列自相关图2 3 图4 5 铜便利收益序列f l ( r ) 系数图2 5 图4 6 大豆便利收益序列f l ( r ) 系数图2 5 图4 7 铜便利收益a r f i m a ( i ，0 4 8 6 8 4 ，1 ) 模型的残差2 9 图4 8 大豆便利收益a r f i m a ( i ，0 4 8 6 2 7 ，2 ) 模型的残差2 9 图4 9 铜和大豆便利收益误差序列与正态分布对比图3 l 图4 1 0 铜便利收益误差序列与相应分布的对比图3 3 图4 1 1 大豆便利收益误差序列与相应分布的对比图3 5 v i 我国商品期货便利收益特性研究 附表索引 表4 1 便利收益序列描述性统计量2 3 表4 2 便利收益序列的自回归方程斜率卢( 丁) 2 4 表4 3 铜和大豆便利收益序列的平稳性检验2 6 表4 4 铜便利收益序列的a r f i m a ( p ，d ，q ) 模型参数估计结果表一2 7 表4 5 大豆便利收益序列的a r f i m a ( p ，d ，q ) 模型参数估计结果表2 8 表4 6 正态分布下铜和大豆序列的a r f i m a e g a r c h 模型估计结果3 0 表4 7 铜便利收益在其他分布假设下的模型估计结果3 2 表4 8 大豆便利收益在其他分布假设下的模型估计结果3 4 v i i 硕士学位论文 1 1 选题背景与意义 第1 章绪论 期货市场是现代要素市场不可缺少的重要组成部分。我国期货市场自2 0 世纪 9 0 年代建立以来，取得了长足的发展，特别是经过两次大规模市场整顿重组后， 期货市场的运营已比较规范，现已成为我国经济不可或缺的组成部分。近年来， 随着我国期货市场的发展，各期货品种市场也不断发展成熟。我国在2 0 0 3 年取代 了美国成为世界第一大铜消费国，受此影响，沪铜的国际地位稳步上升，在国际 上拥有了一定的定价能力。我国从1 9 9 6 年成为大豆净进口国后，大豆进口量逐年 递增，已成为世界上最大的大豆进口国。大豆期货同时也取得了较快的发展，2 0 0 6 年豆油期货品种的上市完善了大豆压榨套利品种，为大豆期货的进一步发展奠定 了坚实的基础。尽管如此，我国期货市场受关注度仍然不高，市场上的交易并不 十分活跃，不具有股票市场那样的影响力。完善的金融系统对我国的经济建设有 着重大意义，而构筑完善的金融体系，也离不开我国期货市场的发展壮大。因此， 对我国商品期货市场进行深入研究的重要性不言而喻。同时，随着我国经济和资 本市场的发展壮大，资本市场中将会涌现出大量的投资者，资产价格的频繁变动 因而无法避免。特别是金融危机以来，金融资产价格波动性的增加无疑也提高了 市场上的风险。因此对资产价格的变化趋势的把握对于投资者而言至关重要。作 为期货理论中重要因素的便利收益，其运动变化不仅联系着现货价格和期货价格， 还将两者与仓储水平和利率联系起来，对把握期货市场的整体和期货定价的研究 很有意义。尽管如此，但我国学者对它的研究并不多，且集中于其期权属性的研 究。在运用期权思想对资产定价和进行价格预测时，我国学者往往忽略便利收益 或将其简单假定为服从随机游走过程，而不考虑这一假定性质的存在性和合理性。 前提假设性质研究的不充分，会导致研究结果无法令人信服，所估计或预测的价 格也失去了意义。此外，也很少有人深入研究便利收益在市场上的实际状况，以 及透过它来透析我国商品期货市场的运行状态。 鉴于此，本文从仓储理论出发来研究我国期货市场上连豆和沪铜期货便利收 益的特性。由于便利收益联系着现货价格、期货价格、仓储费用和利率，其运动 变化不仅可以描述市场上价格变化的过去，还可以揭示价格运动的未来。本文将 选取沪铜和大豆期货来研究便利收益的性质。之所以选择这两个市场，是因为上 海铜期货市场作为我国最为成熟的期货交易市场，自2 0 0 0 年以来发展迅速，尤其 是2 0 0 3 年后，伦敦铜期货市场对上海铜期货的单向引导关系开始改变，上海期货 我国商品期货便利收益特性研究 价格对伦敦期货市场的引导作用开始加强，国际定价能力有了显著提高，市场运 行趋向成熟高效。而大豆作为一种季节周期性生产的农作物，以其为标的资产的 大豆期货价格的运动状态必然受其季节性影响。那么两个市场的便利收益性质是 否存在不同或者说存在怎样的一种不同? 本文首先将通过长期记忆模型进行深入 研究，并探讨便利收益的均值回复和长期记忆的特性。比如当仓储量处于低位时， 正面消息给现货持有者带来的边际收益更大，因此面临正面消息冲击时，便利收 益的波动率应该会增大。本文可以通过模型验证这一现象是否成立及其数量关系 如何。其次，本文也将对一些有争议的问题进行深入探讨。比如有学者认为我国 的利率是非市场化的，但多项研究结果表明，利率的作用在商品期货便利收益中 并不十分显著。同时，便利收益的长期记忆性也存在较多的争议，有人认为是基 于仓储水平的供求关系调整所导致的现货价格均值回复过程的一种表现，但也有 学者对此提出异议，认为均值回复过程本身就意味着序列是平稳的，而不应该出 现非平稳的现象。最后，本文通过对便利收益的综合分析，不仅可以对连豆或沪 铜单一市场的便利收益性质和市场状况有清醒的认知，而且能够良好的把握两个 市场的整体状况和期货合约价格的运动趋势。 1 2 文献回顾和述评 期货相关理论中通常将便利收益定义为既是与商品生产、贮存、运输以及加 工相关的硬性成本，也是对存货持有者在不确定世界里从存货中得到的利益的度 量，它衡量的是商品使用者感到拥有现货实际资产比仅持有期货合约更有好处的 程度。 国外关于便利收益的研究最早始于凯恩j 0 i ( 1 9 3 0 ) ! 。凯恩斯在研究远期价格 和现货价格的关系时，提出了正常现货升水理论。现货升水理论指出，由于流动性 问题和生产过程中的价格波动风险的存在，使得持有远期合约的风险要小于持有 现货的风险。当存货水平由于供给冲击或未预期的需求而下降时，远期合约价格 将会低于现货的价格，这种价格的差异被视为一种对风险的溢价补偿，此时称为 现货升水。但是从存在有形存储这一问题来解释期货价格和现货价格的关系时， 对现货升水的解释就会变得复杂了。因为期货价格反映了现货价格与储存成本之 和，所以现货价格高于期货价格的现象就显得难于理解。在这种情况下， k l o d o r ( 19 3 9 ) 弓i 入了便利收益来回答了这一问题。他将便利收益简单定义为因持 有存货而带来的潜在收益。他认为拥有存货能确实避免频繁的交易单成本和与交 割相关的时间花费【2 1 。b r e n n a n ( 1 9 5 8 ) 和t e l s e r ( 1 9 5 8 ) 也同样运用便利收益来解释这 种价格现象。他们认为由于便利收益的存在会使得现货持有者可能会从持有现货 中获得期货持有者无法得到的收益p 儿引。 便利收益的概念提出后，许多学者便通过便利收益来研究期货价格和现货价 2 硕卜学位论文 格之间的关系，将其看作一种期权并在此基础上进行了大量研究。h e i n k e l 、h o w e 和h u g h e s ( 1 9 9 0 ) 推导出了便利收益的期权定价模型，他们同时也指出便利收益具 有期权特征。通过提出两个有重要意义的假设，他们用一个两阶段看涨期权模型 描述了便利收益。即便利收益是否与现货价格的序列的自相关系数存在负相关关 系，便利收益是否与边际成本正相关【5 】。第一个假设表明，通过现货价格的相关信 息可以估计便利收益和市场趋势；第二个假设意味着，市场参与者可以利用商品 成本结构变化的信息来调整在现货和期货市场的头寸以提高收益。按这一思想， m i l o n a s ( 1 9 9 7 ) 和t h o m a d a k i s ( 1 9 8 9 ) 运用修正的b l a c k s c h o l e s 模型来估计便利收益， 并拓展了h e i n k e l 等人的两阶段看涨期权模型，认为便利收益也具备与期权相似的 性质。此外，他们还证明了存货在生产周期中起着烫平需求波动的重要作用【6 儿7 1 。 a h m e t ( 2 0 0 4 ) 通过原油、小麦、铜等6 种商品期货的日便利收益来检验h e i n k e l 等人 所提出的两个假设。他质疑了h e i n k e l 、m i l o n a s 和t h o m a d a k i s 等人提出的对便利收 益用看涨期权定价的估值框架，认为使用交换期权定价模型更加合适。通过实证， 他证明了交换期权的估计结果是无偏的，比标准的期权定价公式得出的结果更加 显著。他也证实了h e i n k e l 等人所提出的假设是合理的。同时他还发现随着时间的一一 增加，现货价格序列的自相关系数变成了正数【8 j 。作者认为系数符号的变化可能 是由于市场上价格的均值回复性质的影响所致。此外，w i l l i a m 和d u a n ( 2 0 0 7 ) 估计 了在供给和需求冲击下的便利收益变化，拓展了m i l o n a s 等人之前提出的期权定价。 ，。 模型。他们检验了萨缪尔森的假说，通过不同时段的期货价格来估计便利收益， 发现便利收益存在季节性特征【9 】。h e a n e y ( 2 0 0 2 ) 结合市场即时流动性的研究成果， 通过将便利收益看作一种美式看涨期权来观察便利收益研究在简单持有成本模型 下的缺陷，并发展了一个只依靠现货价格、期货价格和利率三个变量计算便利收 益的期权模型1 1 u j 。 便利收益的概念的推出是仓储理论研究的重要贡献，而这个概念恰恰成为了 分析期限结构的核心内容。期限结构模型可以尽可能精确地复制市场上可以观测 到的期货价格，它提供了一种发现存续期超过期货交易所交割期的期货价格方法。 在最初的单因素模型中，b r e n n a 和s c h w a r t z ( 1 9 8 5 ) 等认为现货价格是期货价格最 重要的决定因子，同时现货价格遵循几何布朗运动。但s c h w a r t z ( 19 8 9 ) 、 c o r t a z a r ( 1 9 9 7 ) 与r o u t l e d g e 和s p a t t ( 2 0 0 0 ) 等在他们的研究中发现几何布朗运动实 际上并非最好的描述价格动态的方法，运用仓储理论和萨缪尔森效应中的均值回 复过程来刻画价格变动更有意义【1 1 1 1 2 】【1 3 】【1 钔。虽然这一设定使模型更优越，但也 存在着缺陷。比如，它不能像仓储理论那样解释基差在期货升水和现货升水中的 不同表现。在期限结构方程中引入第二个随机变量会使得模型的形状更富于变化， 波动也更具有弹性。g i b s o n 和s c h w a r t z ( 1 9 8 9 ) 讨论了原油期货的便利收益的时间 序列性质，认为其有均值回复特性【l2 1 。他们将便利收益定义为有形商品所有人积 3 我国商品期货便利收益特性研究 累的服务流而非合约所有者拥有的。考虑到商品来回运输所要承担的时间损失和 运输成本，便利收益可以看作用存货补充当地临时的商品短缺所产生的收益价值， 当然这个收益也可看作是为维持生产及时提供了原材料而产生的。在随后1 9 9 0 年发表的论文中，他们( 1 9 9 0 ) 引入便利收益作为第二状态变量。在该模型中，不仅 保留了现货价格的均值回复过程，而且便利收益也遵循这一过程。该模型通过便 利收益与期货的到期日之间的关系，来研究原油的远期便利收益时间序列的性质， 取原油价格和便利收益为因素变量，提出并检验了一个关于原油期货的衍生工具 定价的双因素模型。在假设现货价格服从对数正态分布以及便利收益服从 o r n s t e i n u h l e n b e c k 均值回复过程的基础上，对模型进行检验，实证结果支持了他 们的假设【1 。然而这个模型存在这样一个缺陷：它忽略了价格的波动性与现货升 水的程度的相关性。w i l l i a m s 与n g 和p i r r o n g ( 1 9 9 4 ) 通过研究表明，基差变化存 在着非对称性：期货升水时，基差的变化受到存储成本限制，基差水平保持稳定； 而在现货升水时，并不存在这一限制，因而存在着较大的波动 9 1 1 6 1 。通过假定在 整个期限结构中利率曲线是非水平的，学者们提出了三因素模型。c a s a s s u s ( 2 0 0 5 ) 等运用三因素模型研究商品期货价格，并对现货价格、便利收益和利率三个变量 进行分析，他们认为出现如g i b s o n 指出的均值回复现象是由于便利收益依赖于现 货价格和利率的变化【l 。 仓储理论不仅为商品价格期限结构理论的阐述构建了主要的基础，同时它也 对便利收益本身进行了深入研究。b r e n n a n 和t e l s e r 通过研究表明，当商品的库 存水平较低时，现货由于稀缺而价格升高，便利收益也会相应地处于高位水平， 这种情况下，持有存货的收益更大；而当商品库存富余时，现货价格较低，便利 收益也很低。也就是说，便利收益是与存货水平呈负相关，与现货价格呈正相关 关系。萨缪尔森也提出，合约价格的波动率是随着价格曲线的延长而不断衰减的， 距离到期日最近的两个相邻到期日的期货合约的方差和相关性也是递减的。f a m a 和f r e n c h ( 1 9 8 7 ) 随后证明了萨缪尔森的假说，揭示了在季节性商品中存在存货水 平和便利收益的负相关关系【l 引。c a n t e k i n 、z e i g h a m 和t i m o t h y ( 2 0 0 4 ) j 通过对农产 品以外的商品的便利收益进行实证研究，论证了便利收益与商品存货水平存在的 负相关关系，揭示了库存量对商品期货收益的预测作用，并量化了存货水平对便 利收益的影响【1 9 】。在期限结构理论提出便利收益应该存在均值回复的性质后，n g 和p i r r o n g ( 1 9 9 6 ) 承接这一假设，认为便利收益服从均值回复过程同时也应是平稳 的。他们认为由于存货水平是平稳的以及服从均值回复过程，而且市场上存在存 货供给均衡的状态，因而便利收益也应当是平稳的且服从均值回复过程【2 。而 m a z a h e r i ( 1 9 9 9 ) 对此持怀疑态度，通过检验他发现便利收益序列具有不稳定性。在 检验出便利收益非平稳的条件下，他用模型估计了原油、无铅汽油和取暖油的便 利收益，仍得出了存在均值回复特性的结论【2 1 1 。t h o m a s ( 2 0 0 7 ) 基于仓储理论中的 4 i i 硕七学位论文 持有成本关系推导出边际便利收益，以它为变量通过定价模型来预测石油价格， 并对布伦特原油进行了实证检验。实证结果表明在一个月到十一月的时段内，通 过边际便利收益来预测远期石油价格比利用石油期货价格来预测效果更好【2 2 1 。仓 储理论不仅为商品期货价格市场研究构建了重要基础，同时它也提供了切实有用 的结论。首先，仓储理论至少确认了影响期货价格的三个主要变量，它们分别为 现货价格、便利收益以及利率，其中利率是隐含的融资成本。其次，便利收益和 现货价格存在正相关关系，并且两者都是存货水平的反函数。第三，有形市场和 无形市场之间套利关系的检验表明，基差存在着非对称的行为。表现为期货的升 水水平上限受到存货成本的限制，而现货升水不存在这种限制。另外一种情况是， 在存货水平不能吸收价格波动时，在期货升水的条件下的基差表现得很稳定，而 在现货升水的情况下的基差却出现较大幅度的波动，这种不对称性暗示便利收益 是不断变化的。本文将在此基础上结合我国的商品期货市场来探讨商品期货的便 利收益是否平稳，并进一步研究其是否具有均值回复和长期记忆的性质。 相对于国外学者针对便利收益所作的大量研究，国内的相关研究较少，而且基 本上将它作为期货和现货价格关系中的因素来进行理论解释，很少将其为吟独4 - 立的变量来进行分析和量化研究。安宁、刘志新( 2 0 0 6 ) 借鉴了m i l o n a s 等人的研究 成果，运用修正的b l a c k s c h o l e s 模型来估计我国小麦、大豆和铜期货的周便利收 益，并对其相关性质进行了检验。他们得出的结论认为我国商品期货的便利收益。一 可以使用期权定价模型来进行估计，而且便利收益与存货水平、波动率存在相关 关系，现货价格波动率对便利收益的影响要大于存货因素的影响1 2 3 1 。张金锁、邹 绍辉和李朋林( 2 0 0 7 ) 结合煤炭资源中的采矿权将便利收益的运用到实际的定价研 究中，他们将煤炭资源采矿权看成复合看涨实物期权，运用随机便利收益理论来 探讨便利收益对煤炭资源采矿权价值的影响【2 4 1 。邹绍辉( 2 0 0 8 ) 在此基础上强调了 便利收益的均值回复性质，确定了便利收益在实际定价中的积极作用【25 1 。吕永琦 ( 2 0 0 9 ) 运用资产交换期权定价思想，对我国硬麦、强麦、豆油、玉米和铜五种商 品的日便利收益进行了实证研究。他对五种商品的便利收益进行了估计，分析了 便利收益的期限结构和行为特征，认为商品期货市场的便利收益反映了持有现货 的或有收益具有典型的期权特征，可以运用交换期权模型进行估价。经过研究发 现豆油实际便利收益序列不平稳，而铜的实际便利收益序列平稳；现货价格与便 利收益和现货的波动率呈负相关关系；存货水平与商品的日便利收益呈负相关， 但存货水平对便利收益的影响并不大【2 引。 1 3 本文的研究思路与研究方法 本文主要对沪铜和连豆两种商品期货的便利收益性质进行了深入研究。本文 从持有成本理论出发来构造便利收益序列，并在此基础上，首先通过回归分析法 我国商品期货便利收益特性研究 来检验便利收益是否具有均值回复的性质；然后用p p 和k p s s 检验序列本身是否 平稳，来确定最优的估计模型。鉴于有学者认为简单的一阶差分容易导致信息的 流失，本文主要用长期记忆模型一a r f i m a 模型来估计参数。由于金融数据通常 会存在异方差性，通常采用g a r c h 模型来消除这一影响，并结合二者用 a r f i m a g a r c h 模型来估计便利收益，对其有一个较全面的认识。而根据持有 成本理论，正向和负向的冲击对便利收益的影响是不同的，本文将用e g a r c h 等模型替换g a r c h 来检验这一假设是否成立。 本文的结构安排如下： 第一章为绪论，就问题的提出及现实意义进行阐述，并简要回顾国内外对便 利收益的研究。 第二章从期货和现货的价格关系出发，引出便利收益概念及其定义。并由此 推导出本文所需要的便利收益序列。通过上述研究，本文归纳出便利收益所具有 的三大特性，即长期记忆性、均值回复性和杠杆效应。再在此基础上对其性质进 行单独剖析，并选取合适的模型。 第三章为便利收益性质的检验方法与模型的介绍。通过第章对便利收益的 阐述和所对应模型的选择，本文确定了所要使用的模型与方法。这一章将对本文 所使用的均值回复检验方法回归分析法和a r f i m a 、g a r c h 等模型以及 a r f i m a e g a r c h 的算法进行逐一介绍。 第四章为实证部分，通过前文理论的铺垫，本章就上海与大连期货市场的铜 和大豆的便利收益性质进行实证检验，查看其是否存在均值回复和长期记忆性， 并在此基础上，迸一步研究其是否具有杠杆效应，通过实际数据的模型估计结果 来验证之前所提出的理论假设。 最后一章为结论部分。 6 硕七学位论文 第2 章商品期货的便利收益及其特征 2 1 便利收益的概念、估计和性质 2 1 1 便利收益的提出及其定义 市场上商品期货的现货价格与期货价格通常是不同的，会存在一个价差。国 内外众多学者针对这一现象进行了深入研究，提出了不同的见解。总的来说，对 于这一价差的成因有两种不同的看法：第一种是基于资产资本定价理论，将其看 成一种潜在的期权收益，用c a p m 模型来解释；另一种是基于仓储理论，将这一 价差分割为放弃的利率、仓储费用和便利收益。本文将基于后者来对便利收益进 行分析。 仓储理论最早由k a l d o r 于二十世纪三十年代提出，他认为商品的价格与其存 货水平相关1 2 1 。w o r k i n g ( 1 9 4 9 ) 、b r e n n a n 和t e l s e r 在二战后发展了这一理论q 他 们假设便利收益是总存货水平的函数，它随着存货水平的上升而递减【3 儿4 j 【27 1 。然 而这个理论难以证明，因为总存货水平很难界定，而且一个市场上商品的价格总 会受到其他市场的影响。而f a m a 和f r e n c h 通过加入储存成本这一变量证明了这 一理论。他们研究发现，当存货水平较低时，期货价格的变化要小于现货价格； 而当存货水平较高时，两者的变化都不大。从而较好地解释了期货市场上经常出 现的的期货贴水现象i l 引。仓储理论从期货和现货价格的不同出发，研究了实际市 场上的存货和储存问题，认为持有现货和存储商品会存在一个成本问题，使得现 时交易商品与远期交割商品的价格会存在差异。他们将这种差异分解为持有商品 所放弃的利率、仓储费用和因拥有存货所带来的便利收益。当储存量较高时，期 货和现货价格的基差反映了资产的储存成本；当储存量较低时，便利收益体现了 因无需面临交割风险和等待的时间成本的收益。仓储理论的提出为商品价格期限 结构模型推导提供了重要基础。此外，它也为模型的构造和现象的揭示提供了有 效的工具。仓储理论首先根据现货和期货价格的关系提出了决定期货价格的三个 变量：现货价格、扣除仓储成本的便利收益和所放弃的利率收益。然后通过进一步 分析，认为便利收益和现货价格应存在正相关关系，两者都是库存水平的反函数。 最后，他们通过研究发现，现货市场的套利关系显示出基差变动存在一个非对称 的行为：在期货的升水中，其水平被限制为仓储成本；而现货市场上并不存在这种 限制。 仓储理论研究的一个重点是对便利收益的定义与分析。期限结构理论中，学 者对便利收益定义是：有形商品所有人积累的服务流而非合约所有者拥有的，考 7 我国商6 & 期货便利收益特件研多e 虑到商品来回运输所要承担的时间损失和运输成本，便利收益可以看作用存货补 充当地临时的商品短缺所产生的收益价值，当然这个收益也可看作是为维持生产 及时提供了原材料而产生的。而仓储理论将便利收益定义为因持有现货商品从而 可能获得的某种潜在收益，这种收益既可能来自于突发的供给冲击，也可能是由 其本身或作为其它商品的中间产品所面临的需求冲击所引发。随着对它研究的深 入，有许多学者将债券的息票或是股票的红利看作金融市场上的便利收益，并以 此为出发点来研究金融市场或金融工具的特点。在商品价格期限结构的研究中， 便利收益的重要性显得尤为重要。研究者为了获得尽可能精确的期货价格，建立 了由简单到复杂的商品价格期限结构模型，从单因素模型开始一直发展到了复杂 的三因素模型，对金融时间序列的描述越来越精确，不过其计算的难度也越来越 大。首先提出的单因素模型是以遵循几何布朗运动的现货价格为主要因素，随后 又提出用假设服从均值回复过程的现货价格作为变量效果更好。在随后出现的双 因素模型中，便利收益作为第二状态变量被引入进来分析。由于现货具有均值回 复性，因此学者们认为加入的便利收益也应当服从均值回复过程。在加入便利收 益后，模型的拟合效果得到了很大提升，这也意味着便利收益在期货价格的运动 过程中起着重要作用。此外，还有学者引入长期价格作为第二变量，不过此时的 便利收益则成为了模型中的内生变量。而三因素模型除了现货价格和便利收益外， 还引入了随机游走的利率作为第三个解释变量，而这也构成了前文所述的仓储理 论解释期货价格和现货价格关系的主要因素。 2 1 2 便利收益的估计 由于便利收益并不是独立存在的，为了研究其本身的具体性质，需要将它从 市场上的各种实际数据中计算出来。再通过所得到的便利收益序列，用模型来拟 合，来观察其是否符合本文的假设预期。 期货价格是由现货价格、利率和扣除仓储成本的便利收益构成的。由此，在 无套利条件下，可以将期货和现货的价格关系用持有成本的框架表述为： c7 = se x p (