基于GARCH模型的核證減排交易期貨價格波動性研究

摘 要：采用GARCH簇模型對歐洲氣候交易所核證減排交易（CER）期貨價格數據進行特征分析，發現雖然僅僅經過了三年多的發展CER期貨價格收益率的波動與其他較為成熟的表現出了相似的特征，并從法規、市場構成、制度等方面對中國碳排放交易中心的建設提出建議。

關鍵詞：碳排放；核證減排交易；GARCH模型

中圖分類號：F830.91 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）01-0058-03

收稿日期：2011-10-18

作者簡介：曹玉寶（1985-），男，山東臨沂人，碩士研究生，從事金融風險管理研究。

引言

隨著社會經濟的發展，溫室氣體排放促使全球氣候變暖的速度不斷增加，全球氣候變暖問題普遍引起世界各國的重視。1992年通過了《聯合國氣候變化框架公約》開啟了全球共同應對氣候變暖的新書面，1997年通過的《京都議定書》則為應對全球氣候變暖制定了具體的目標和措施。碳排放交易作為促進經濟體節能減排的有效手段，得到越來越多的國家尤其是發達經濟體的重視。戚婷婷、魯煒（2009）認為，CER現貨價格和期貨價格之間存在長期穩定的均衡關系，期貨價格是現貨價格的Granger 原因，期貨市場在價格發現中起主導作用 [1]。洪娟、陳靜（2010）發現CER現貨價格是期貨價格的格蘭杰原因，即現貨價格引導期貨價格，在清潔發展機制下的期貨市場的價格發現功能并未顯現 [2]。黃明皓、李永寧、肖翔（2010）通過對CER 期貨市場的價格發現和套期保值功能進行了理論和實證分析，發現CER 期貨市場具有較好的短期價格發現功能，但其長期價格發現功能不明顯；并且進一步研究CER 市場和EUA 市場的聯動效應，SVAR 模型檢驗結果顯示短期內CER 市場和EUA 市場的現貨和期貨價格間存在相互影響。

因此，目前國內外的研究主要集中在法規、制度、交易機制、減排安排、期貨與現貨的價格關系等方面，而針對期貨價格波動特征方面的研究較少，鑒于碳排放權交易的市場特征，本文采用了在研究數據波動特征方面普遍的GARCH簇模型，從碳排放交易權價格收益率波動方面入手研究碳排放交易市場，進而從市場法規、制度、市場構成等方面進行分析，以及對中國的啟示 。

一、研究方法

在金融時間序列的波動特征方面，研究者們通常從數據的異方差性入手，通常認為異方差是截面數據的特點，因此本文選取了在研究時間序列異方差性較為成熟的GARCH模型展開研究。為了刻畫預測誤差的條件方差中可能存在的某種相關性，恩格爾（Engle）提出了自回歸條件異方差模型（ARCH模型）。主要思想是擾動項的條件方差依賴于它的前期值的大小。即ARCH（p）過程為：

var（p）=σ=α0+α1u2 t-1+α2u2 t-2+……+αpu2 t-p （1）

但是考慮到公式（1）是δ2t的一個分布滯后模型，就可以利用一個或兩個δ2t的滯后值代替許多u2t的滯后值，因此形成了廣義的自回歸條件異方差模型（GARCH模型），即GARCH（q，p）過程為：

在資本市場中，通常資產的向下運動通常伴隨著比之程度更強的向上運動。即資產價格對好消息和壞消息的反映呈現出不對稱性，GARCH族模型中的TARCH模型、EGARCH模型、PARCH模型則是能夠描述這種非對稱沖擊的模型。

EGARCH模型的條件方差方程為：

該模型等式左邊是對數形式的條件方差，而不是二次的，所以條件方差的預測值一定是非負的。杠桿效應的存在能夠通過γ<0的假設得到檢驗。只要γ≠0，就存在非對稱效應。

二、實證分析

本文在前人研究的基礎上，首先對樣本數據做了預處理并采用在研究時間序列波動特征方面較為普遍的GARCH模型分析數據的分析樣本時間序列的基本態勢，并進一步建立EGARCH模型針對信息對樣本時間序列的影響效應進行了分析。

（一）數據的選取和預處理

本文選取了歐洲氣象交易所自有記錄以來所公布的核證減排交易期貨價格所有數據，數據來自歐洲氣象交易所官方網站（https://www.theice.com/）公布的CER期貨價格，樣本期間從2009年1月12日至2011年9月2日，共計676個原始價格數據。

以往的研究表明，GARCH模型能夠很好地刻畫收益率波動的集群效應和持久記憶的特征，因此本文從收益率的視角，研究期貨價格波動特征，并將收益率指標rt定義為：

rt=100×log（pt /pt-1）

對根據公式計算出的收益率數據做描述統計分析：

從圖1可以看出，收益率序列的均值為-0.04接近于0，符合收益率指標的普遍特征；偏度S=-0.0410<0，峰度K=

6.7403>3，因此與正態分布（S=0，K=3）相比，收益率序列呈現出“左偏，高瘦”的分布特點；而JB=393.075，且其概率為0，說明收益率序列不服從于正態分布。因此可以得出結論，與大多數金融時間序列一樣，CER期貨的收益率序列同樣呈現出“尖峰厚毛，非對稱分布”的特點。

（二）模型的建立和估計

在建立GARCH模型之前，首先要確定均值方程的形式，通過對CER期貨價格收益率數據做序列相關分析，發現該序列存在一階滯后相關，因為收益率序列的均值為0，因此設置均值方程的形式為：

rt=c×rt-1+ut

然后對該模型進行估計并繪制出殘差序列的折線圖（見圖2）：

從圖2可以看出，收益率序列自回歸模型的殘差的波動具有成群現象，即該時間序列模型中可能存在異方差，因此有必要對模型進行ARCH效應檢驗，本文選擇ARCH LM方法進行檢驗，發現在5%的檢驗水平下，F統計量的值不顯著，即拒絕“殘差不存在ARCH效應”的原假設，可以建立GARCH模型，估計結果如下：

方程中的ARCH項和GARCH項的系數都是統計顯著的，并且對數似然值有所增加，同時AIC和SC值都變小了，這說明GARCH（1，1）模型能夠更好的擬合數據，同時再對模型進行ARCH LM檢驗，發現F統計量為1.546，而相應的概率P值為20%，大于檢驗5%的檢驗水平，因此所建的GARCH（1，1）不再存在ARCH效應。

在均值方程中，常數項估計值等于0.1811，且在5%的檢驗水平下是顯著的。因為CER期貨收益率的均值非常接近于0，因此均值方程的參數估計是符合要求的。條件方差方程中的參數估計的z統計量也是非常顯著的，且相應的概率P值都非常小，這說明這些參數估計值都是顯著的。而且這些參數估計值都大于0，從而保證條件方差的非負數要求，符合GARCH模型參數要求。方差方程中的ARCH項和GARCH項的系數之和α+β=0.956＜1，滿足參數的結束條件。由于系數之和非常接近于1，表明條件方差所受的沖擊是持久的，即沖擊對未來所有的預測都有重要的作用，這個結果在高頻率的金融數據中是非常普遍的。

在分析了收益率序列的尖峰厚尾性和持續記憶性之后，為進一步市場信息對CER期貨價格的影響是否存在著不對稱性，本文建立了EGARCH模型的估計結果如下：

R2=0.034 對數似然值=-1331.837 AIC=3.973

SC=3.986

在EGARCH模型中，α的估計值為0.198，非對稱項γ的估計值為-0.029。當ut-1＞0時，該信息沖擊對條件方差的對數有一個0.198-0.029=0.169倍的沖擊；ut-1＜0時，該信息給條件方差的沖擊大小為0.198+（-0.029）×（-1）=0.227倍的沖擊，進而繪制出相應的信息曲線（見圖3）：

從圖3可以看出，這條曲線在信息沖擊小于0時，比較陡峭，而在信息沖擊大于0時，比較平緩，即CER期貨收益率對負面信息的反應比對下面信息的反應更加強烈一些。

結論與討論

通過對歐洲氣象交易所CER期貨價格的收益率進行分析，發現CER期貨價格收益率表現出“尖峰厚尾性”、條件方差對其影響的持續記憶性和對信息反應的非對稱性，因此，本文結合分析和相關經驗從法規、市場構成、制度等方面得出以下啟示：（1）完善市場法律法規建設，建立和維護科學合理、公平公正的交易秩序。在碳排放交易過程中，確定碳排放權的產權地位是基礎，進而以法律的形式規范交易流程才能有效地促進碳排放權的交易。不斷完善法規，為秩序的維持提供法律保障。（2）采取行政與市場相結合的手段，有效促進提高市場主體的積極性。廣泛的市場參與主體能夠更加有效地促進價格的市場化，使市場信息更加完備，促進價格的市場化程度。不斷借鑒歐盟等其他經濟體的成功經驗，鼓勵實體企業參與交易，促進節能減排。（3）有效利用政府權利，做好碳排放權的分配工作，避免出現政府工作人員的尋租行為，擾亂市場秩序。歐盟碳排放權的分配是基于現實數據采取免費發放和拍賣相結合的辦法將排放權分析市場參與實體，然后拍賣部分僅占有相當小的比重，維護了市場公平，促進了減排目標的有效實現。

參考文獻：

[1] 戚婷婷，魯煒.核證減排量現貨市場與期貨市場的價格發現[J].北京理工大學學報:社會科學版，2009，(6):71-77.

[2] 洪涓，陳靜.國際碳排放權交易價格關系實證研究[J].中國物價，2010，(1):7-11.

[3] Engle，Robert F. Autoregressive Conditional Heteroskedasticity with Estimates of the Variance U.K. Inflation. Econometrica.1982，

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[4] Bollerslev，Tim.Generalized Autoregressive Conditonal Heteroskedasticity. Journal of Econometrics，1986，31:307-327.

[5] Engle，Robert F and Victor K. Ng. Measuring and Testing the Impact of News on Volatility. Journal of Finance.1993，48.

GARCH Model-based Trading of Certified Emission Reduction Futures Price Volatility Studies

CAO Yu-bao

（School of Management，China University of Mining，Xuzhou 221116，China）

Abstract:This paper analysises the characters of CERs in European Climate Exchange market，find that the characters of CERs future yields is famliar with the other muture markets by the development in the past three years. in the end，this paper proposes some suggestiongs in laws and regulations，market structure and the system for the domestic carbon trade center.

Key words：Carbon emission;CERs;GARCH Model[責任編輯 陳麗敏]