中國原油期貨與聚氯乙烯期貨價格關聯性研究

馬鄭瑋，馬軼群

中國石油大學(北京)經濟管理學院，北京 102249

0 引言

2018 年3 月26 日，上海原油期貨作為中國第一個國際原油期貨品種在上交所上市，上市兩年多來發展勢頭良好，已超越DUBAI原油一躍成為僅次于WTI和BRENT原油期貨的世界第三大原油期貨品種，由此完善了中國石油產業期貨市場體系，原油作為大部分石油化工產品的原材料，其現貨價格影響石油化工產品現貨價格，其期貨價格也將一定程度上影響包括聚氯乙烯在內的石油化工產品期貨價格。從產業鏈來看，聚氯乙烯作為三大合成材料之一，其基于原油的生產過程為：原油—石腦油—乙烯—氯乙烯—聚氯乙烯的路徑。因此，原油價格的變化將在一定程度上引起聚氯乙烯價格的變化。對于石油石化行業相關企業而言，對于原油期貨和聚氯乙烯期貨價格關聯性的深入了解，有利于其更好掌握二者的價格相關關系，對于利用其價格關系，對于原油﹑聚氯乙烯現貨套期保值與規避價格波動風險有著極其重要的現實意義。

學術界對于國際原油期貨的研究較多，其主要集中在原油期貨價格影響因素的研究上。已有研究發現，影響原油期貨價格的因素包括，原油現貨[1]﹑供需關系[2]﹑投機頭寸[3]﹑貨幣政策[4]﹑美元指數[5]等。而常用到的量化分析模型主要為VAR模型﹑GARCH模型兩類。程安等(2017)應用VAR模型和多元GARCH模型，對國際油價與我國商品期貨市場進行了溢出效應研究[6]；董瑩﹑李素梅(2017)基于GARCH模型研究出我國成品油期貨市場價格發現功能較現貨市場更弱[7]；劉映琳等(2019)運用VAR分位數回歸，發現了我國商品期貨與國際原油價格之間呈現某種周期性[8]。但是研究原油期貨對于其他期貨品種影響的相關研究較少。

2018 年中國原油期貨于上海期貨交易所上市交易，學者對于國內原油期貨是否發揮其內在功能，如何對產業和其他金融市場產生影響開展研究。段進東等(2019)采用VAR模型對原油期貨和化工產品期貨價格影響關系進行實證分析。結果表明化工產品期貨價格具有較強的聯動性，而原油期貨價格在價格傳導系統中并沒有發揮出其核心的價格傳導作用[9]。張大永和姬強(2018)首次量化分析了我國原油期貨﹑國際基準原油﹑上證指數以及人民幣匯率之間的風險溢出關系。研究表明我國原油期貨處于信息的接收方，國際油價波動信息對我國原油期貨市場存在明顯的正向沖擊作用[10]。

在現有的研究中，原油現貨﹑國際原油期貨與聚氯乙烯相關關系也形成了一些研究成果。董吉元等(2017)認為，原油現貨作為聚氯乙烯生產的主要原料，其價格與聚氯乙烯價格呈正相關性[11]。在產業鏈價格傳導方面，周勇等(2017)運用VAR模型得出，國內當期化工產品價格與滯后一期的化工產品價格﹑滯后一期Brent原油期貨價格正相關，但是與滯后兩期的化工品價格﹑Brent原油期貨價格則呈現與之相反的關系。分析認為，化工產品價格慣性較大，原油作為化工品的上游原材料，其價格的升高帶動化工品價格的上升，因此其當期價格與滯后一期價格呈正相關。然而，價格升高帶動供給增加，供大于求，一段時間后化工品價格再次下降。因此，Brent原油價格是中國化工產品價格波動的一個顯著動因[12]。孔明(2016)借助OLS﹑B-Var﹑ECM-GARCH﹑B-VECM等多種計量方法對國外石油期貨和我國燃料油期貨市場的價格發現功能進行實證研究，分析表明我國燃料油期貨市場價格發現功能弱，即國內石油石化企業難以借助國內燃料油期貨進行套期保值等避險操作，只能借助國際原油期貨市場進行套期保值操作。這種情況的發生進一步抑制了國內燃料油期貨市場的發展[13]。

綜上所述，基于已有的文獻來說，從產業鏈視角研究原油期貨和聚氯乙烯期貨價格相關性的文章較為少見。就研究內容而言，學者們大多集中在國際原油期貨對國內化工品期貨的影響﹑聚氯乙烯現貨和原油現貨的市場關聯以及單一期貨商品的內在影響。很少將聚氯乙烯期貨與產業鏈相關理論結合加以研究，從而檢驗期貨市場的運行效率。基于產業鏈視角，聚氯乙烯可從石油中提取乙烯，讓氯氣與乙烯發生取代反應，制得氯乙烯單體，經聚合反應生成聚氯乙烯。聚氯乙烯是石油化工產業鏈的下游產品，原油期貨價格波動會通過產業鏈傳導并影響聚氯乙烯期貨價格。因此基于石油化工產業鏈視角，研究原油期貨價格與聚氯乙烯期貨價格關聯性有著非常重要意義。

1 原油期貨與聚氯乙烯期貨價格關聯性的理論分析

中國是聚氯乙烯的生產和消費大國，聚氯乙烯的價格變動將會對中國相關企業產生很大的影響。現階段我國生產聚氯乙烯的方式主要是兩種，第一種是電石法﹑第二種是乙烯法。電石法生產聚氯乙烯其生產過程與原油相關性較小，其主要過程為電石(CaC2)遇水生成乙炔(C2H2)，將乙炔與氯化氫(HCl)合成制出氯乙烯單體(CH2CHCl)，再通過聚合反應使氯乙烯生成聚氯乙烯樹脂(聚氯乙烯)的生產過程。而第二種方法是乙烯法，其主要生產聚氯乙烯的流程是從石油中提取乙烯(C2H4)，讓氯氣與乙烯發生取代反應，制得氯乙烯單體，經聚合反應生成聚氯乙烯樹脂(聚氯乙烯)(見圖1)。電石法與石油法相比，生產聚氯乙烯要消耗大量的淡水資源，并可能產生電石渣和汞催化劑污染等環境問題。從產品質量上看，電石法聚氯乙烯雜質較多，產品性能指標不如乙烯法聚氯乙烯，在醫用﹑飲用水管等對雜質含量要求嚴格﹑產品附加值較高的領域，電石法聚氯乙烯很難打入。因此，乙烯法聚氯乙烯代替電石法聚氯乙烯將是大勢所趨[14]。

乙烯法PVC成本受原油價格波動影響較大，油價較高時，電石法生產PVC成本低于乙烯法生產PVC的成本。但2019 年以來隨著乙烯價格暴跌，基本上乙烯法PVC成本已經與西北電石法PVC生產成本不相上下，如果考慮到西北生產為了方便運輸將液堿轉化為固堿，并和PVC一起運到東部消費地的運輸成本，則東部乙烯法綜合成本已經比西北電石法成本低300 元左右。而相比東部的電石法PVC，乙烯法成本更是要低2000 元以上。2020 年3 月中國氯堿網舉辦的我國電石/乙烯及乙烯基—PVC—下游產業鏈分析會上了解到，隨著進口乙烯價格的降低以及乙烯原料來源的多元化。2020—2022 年，國內將新增150 萬t/n乙烯法聚氯乙烯(PVC)產能，乙烯法生產PVC占比逐年增加。同時，國家在運輸﹑產業布局﹑規模﹑工藝與裝備﹑安全﹑健康﹑環境保護等方面都對電石法聚氯乙烯限定了準入條件，電石法PVC很難進入以上產業，雖然電石法PVC仍有較大產量，但其對乙烯法PVC市場不能產生影響，且以上述數據分析，電石法市場將逐步縮小。

圖1 油氣全產業鏈Fig. 1 Crude Oil and natural Gas industry chain

乙烯法生產聚氯乙烯，原油是主要的生產原材料，聚氯乙烯價格變動的主要因素是原油價格變動。自上海原油期貨上市并成為全球第三大原油期貨交易品種以來，上海原油期貨價格與處于產業鏈下游的聚氯乙烯期貨價格，受現貨價格傳導機制的影響具有更加緊密的聯動關系。因此，研究這兩種期貨價格關聯性具有重要的現實意義。

學者們已有研究表明，處于產業鏈中的兩種產品，其價格波動一般存在一定的關聯性，該關聯關系從產業鏈上下游的角度來說，可分為從產業鏈上游至下游的順向聯動，和從產業鏈下游至上游的逆向聯動。在順向聯動中，處于產業鏈上游的產品作為自變量，其價格波動影響處在產業鏈下游的產品價格，上游產品作為原材料其價格變動以成本價格變動體現在下游產品的價格上；在逆向聯動中，下游的產品價格作為自變量，下游產品價格因需求變化而變化，并逆向影響其原材料的價格(上游產品價格)，例如2020 年第一季度因新冠疫情影響，全球口罩需求激增，導致口罩的重要原材料熔噴布價格暴漲20 倍。所以在逆向聯動中，分析下游產品價格因需求變化導致的價格波動，并形成對于上游產品價格的逆向拉動作用是非常重要的[15]。在石油石化產業鏈中，原油和聚氯乙烯分別處于石油化工產業鏈的上游和下游。原油的供應是產業鏈中非常重要的環節。原油期貨與聚氯乙烯期貨的價格聯動，將因為這兩種產品自身供需關系的改變產生價格波動，并相互作用形成動態平衡。

1.1 原油對于聚氯乙烯的價格順向聯動

在石化產業鏈中，國際原油價格變化會通過產業鏈傳遞到聚氯乙烯的價格中。當原油價格升高，意味著聚氯乙烯產品的生產成本將提高，如果聚氯乙烯價格沒有上漲或價格上漲與原油相比存在滯后性，會降低聚氯乙烯生產企業的利潤，影響生產企業的生產積極性，會使聚氯乙烯生產企業減少聚氯乙烯的供給量，供小于求，推動聚氯乙烯價格升高。且原油期貨與聚氯乙烯期貨是以現貨為基礎的，因此，設定以下理論模型[16]。

其中，Ppvc是指聚氯乙烯樹脂期貨(聚氯乙烯期貨)價格，Pyy是指上海原油期貨價格，Pxpvc是指聚氯乙烯樹脂現貨(聚氯乙烯的現貨)價格，α0﹑α1﹑α2是變量系數，ε1是誤差項。

1.2 聚氯乙烯價格對原油價格的逆向聯動

當市場對于聚氯乙烯的需求增加，供應量在短時間無法滿足需求時，會形成供小于求的局面，將引起下游產品聚氯乙烯價格的提高。進而聚氯乙烯的生產者進行擴大再生產，來保證聚氯乙烯的供給。這將對生產原料即原油的需求量增加，逆向影響產生，導致了上游產品原油價格的升高。因此，在石油產業鏈中，聚氯乙烯期貨價格的提高會通過產業鏈傳遞給原油期貨，對原油期貨的價格有拉動作用[17]。

其中，Pyy是指上海原油期貨價格，Ppvc是指聚氯乙烯樹脂期貨(聚氯乙烯期貨)價格， Pxyy是指原油現貨(布倫特原油現貨)價格，α0﹑α1﹑α2是變量系數，ε2是誤差項。

基于以上石油化工產業鏈理論的假設基礎，本文將運用STR模型分析石化產業鏈中原油期貨價格與聚氯乙烯期貨價格之間的關聯性。

2 上海原油期貨與聚氯乙烯期貨價格關聯性的模型構建

2.1 數據來源與變量選擇

本文選 取2018 年3 月26 日 至2019 年9 月25 日為研究區間。聚氯乙烯期貨價格選取大連商品交易所當日收盤價，現貨價格選取當日均價。原油期貨價格選取上海期貨交易所的當日收盤價格，目前全球主要存在三大原油價格基準，其中布倫特原油價格的基準作用最為突出，因此原油的現貨價格選取布倫特原油現貨價格。為了保證期貨數據與現貨數據的匹配度，剔除日期不匹配數據以及非交易日空值，處理后獲得共計348 組數據。

為了提高數據平穩性，分別對聚氯乙烯期貨價格序列﹑原油期貨價格序列﹑聚氯乙烯現貨價格序列及原油現貨價格序列取對數，記作lnPpvc﹑ln Pyy，lnPxpvc，lnPxyy。

2.2 模型構建

由于中國原油期貨價格與聚氯乙烯期貨價格之間的關系可能不是線性的，而是表現出非線性和不對稱性。平滑轉換回歸模型(STR)是目前應用最廣泛的一類非線性時間序列模型，在線性模型的基礎上，考慮了非線性問題。因此本文采用STR模型來確定原油期貨價格對聚氯乙烯期貨價格影響機制的具體路徑和變化趨勢。

給出單方程STR模型的結構框架：

其中，zt表示解釋變量組成的向量，zt=(1，yt-1, ...,yt-p,x1t, ...,xkt)，x1t，...，xkt是外生變量。φ’和θ’是系數參數矩陣。G(st,γ,c)為轉化模型或開關變量，其中st是轉換變量或開關變量，γ是斜率參數或調整參數，c是位置參數。εt是白噪聲，t為時間。

STR模型中常見的非線性轉換函數有兩種表述形式，分為logistic STR模型和Exponential STR模型。Logistic STR模型的轉換函數是單調增加的(LSTR1 模型)，而Exponential STR模型的轉換形式是關于門限值點對稱的函數(LSTR2 與ESTR模型類似)。具體采用什么形式，須在模型設定過程中進行確定。

本文實證分析主要分為以下4 個部分：非線性檢驗﹑識別STR模型類型﹑參數估計及模型評估。本文主要采用EViews和JMulTi兩個軟件來實現。

3 上海原油期貨與聚氯乙烯期貨價格關聯性實證檢驗

3.1 數據平穩性檢驗

將4 個變量取自然對數后，采用ADF檢驗法檢驗其平穩性。ADF原假設為序列存在單位根，是非平穩序列，檢驗結果見表1。

表1 中，ADF檢驗結果說明，4 個序列的一階差分序列是平穩序列。因此將采用4 個序列的一階差分序列進行實證分析。

3.2 產業鏈順向聯動實證分析

(1)非線性檢驗。STR模型的非線性識別是通過轉換函數的近似識別來處理的，根據Ter?svirta(1998)提出的方法，得到如下輔助方程：

如果拒絕原假設，則證明存在非線性關系。在確定了模型為非線性形式后，按照下列順序進行檢驗，判斷模型轉換函數的類型：

在3 個檢驗中，如果H03的p值最小，轉換模型為LSTR2 類型，否則轉換模型為LSTR1 類型。F4﹑F3﹑F2為H0﹑H04﹑H03﹑H02假設下的F統計量，對應每一列的數字為F統計量的p值。本文非線性檢驗結果如表2 所示。設置聚氯乙烯期貨的滯后一階變量為轉換變量，在1%的顯著水平上，接受了聚氯乙烯期貨價格與原油期貨價格以及聚氯乙烯現貨價格間存在非線性關系的備擇假設。在3 個統計量中，F3的p值不是最大，確定轉換函數G的形式為LSTR1 模型。

(2)參數估計。在JMulTi軟件中，對STR模型進行參數估計，結果見表3。

結果顯示，各解釋變量對聚氯乙烯期貨存在長期效應。平滑參數為11.66069，說明體制轉換較為明顯。當轉換變量為聚氯乙烯期貨的滯后一階時，可確定位置參數c。當轉換變量dlnPpvc(t-1)小于-0.4302 時，在1%顯著性水平下，上海原油期貨價格對聚氯乙烯期貨價格產生正向線性影響。反之當轉換變量大于位置參數時，非線性部分逐漸起作用，減弱上海原油期貨價格對聚氯乙烯期貨價格的正向關系。基于上述分析可得，無論模型線性部分是否起作用，上海原油期貨價格的系數為正。

(3)穩健性檢驗。LSTR1 模型完成估計后，應該就其性質進行評價。對殘差的穩定性進行檢驗，結果表明：當誤差項的滯后項取值在1～8 之間變化時，殘差無序列相關的F統計量和p值均在10%的顯著性水平上顯著，所以應接受原假設。即該模型所估計的誤差項之間不存在序列相關性。從誤差項的ARCH-LM 檢驗結果來看，p-Value的值是0.8453，p-Value(F)的值是0.8395(見表4)，均在10%的顯著性水平上顯著，故誤差項之間不存在自回歸條件異方差。

表1 ADF檢驗結果Table 1 ADF test results

3.3 產品逆向聯動實證分析

(1)非線性檢驗。由JMulTi軟件得到非線性檢驗結果，如表5 所示。轉換變量為lnPyy的滯后一階變量，在3 個統計量中，F3的p值最大，確定轉換函數G的形式為LSTR1 模型。

(2)參數估計。在JMulTi軟件中，對STR模型進行參數估計，結果見表6。

結果顯示，各解釋變量對聚氯乙烯期貨存在長期效應。平滑參數為5.67778，說明體制轉換較為明顯。轉換變量是上海原油期貨的一階滯后項時，存在一個特定的位置參數。當轉換變量小于位置參數時，在1%顯著性水平下，上海原油期貨價格對聚氯乙烯期貨價格產生負向線性影響。當轉換變量大于位置參數時，非線性部分逐漸起作用，聚氯乙烯期貨價格對原油期貨價格產生正向影響。

表2 非線性檢驗結果Table 2 Nonlinear test results

表3 參數估計結果Table 3 Parameter estimation results

表4 殘差無序列相關、異方差檢驗結果Table 4 No sequence correlation and heteroscedasticity test results of residuals

由以上分析可以得出，當模型非線性部分起作用，聚氯乙烯期貨價格的系數為正，對原油期貨價格有正向影響。

(3)穩健性檢驗。LSTR1 模型完成估計后，需要檢驗模型結果的穩健性。檢驗結果表明：當誤差項的滯后項取值在1～8 之間變化時，殘差無序列相關的F統計量和p值均在1%的顯著性水平上顯著，所以應接受原假設。從而說明，本模型所估計的誤差項之間不存在序列相關性。

下文對非線性模型參數穩健性進行檢驗，如表8 所示。結果表明，在5%的顯著水平上，估計的LSTR1 模型具有穩定性。

表5 非線性檢驗結果Table 5 Nonlinear test results

表6 參數估計結果Table 6 Parameter estimation results

表7 殘差無序列相關檢驗結果Table 7 No sequence correlation test results of residuals

表8 參數穩定性檢驗Table 8 Parameter stability test

4 研究結論及啟示

4.1 研究結論

本文得出以下結論：

(1)石油產業鏈中，上下游產品價格的關聯性可以通過期貨市場交易傳導并反應在對應的期貨品種價格上。研究結果表明，上海原油期貨和聚氯乙烯期貨兩者價格序列間不僅存在線性關系，還存在非線性關系。

(2)產品順向聯動分析中，在不考慮非線性影響時，原油期貨對聚氯乙烯期貨有正向價格聯動作用。在考慮非線性關系的影響時，正向價格聯動作用減弱。但總體來說，原油期貨對聚氯乙烯期貨存在正向影響，與現貨市場的價格傳導相一致。產品逆向聯動分析中，在不考慮非線性影響時，聚氯乙烯期貨對原油期貨有反向價格聯動作用。當模型的非線性部分起作用時，聚氯乙烯期貨對原油期貨有正向價格聯動作用。

4.2 啟示

基于產業鏈視角，中國原油期貨未能與聚氯乙烯期貨實現長期均衡。為了期貨市場能夠更好的服務實體經濟，需要盡快完善相關產業鏈，補充拓寬期貨品種鏈條，從而有效提升整個產業上下游一體化的運行效率。上海INE原油期貨于2018 年3 月26 日上市交易，現已經成為了全球第三大原油期貨品種，但仍無法完全匹配中國當前的現貨市場，對于發揮期貨基本功能存在一定的局限性，與歐美成熟的原油期貨市場相比仍有一定的差距。因此，為了我國石油期貨產業鏈更好地發揮作用，要進一步完善我國原油期貨市場。

(1)完善中國原油期貨交易。在期貨市場上，除了利用期貨市場進行保值交易，以減少價格波動帶來風險的套期保值者之外，還存在大量的投機者，投機者參加交易可增加市場的流動性，期貨的價格發現和風險規避的基本功能才能得以更好的實現。要進一步完善我國原油期貨交易機制，讓其對不同性質的交易主體都產生更強的吸引力，使期貨市場良好運行。

(2)鼓勵實體企業應用上海原油期貨進行套期保值。期貨市場的兩大基本功能分別是價格發現和風險規避，只有企業實際運用上海原油期貨作為套期保值的工具，才能有效發揮其規避風險的功能。并可促進亞洲地區以上海原油期貨價格作為其定價基準，這對于中國將贏得國際原油話語權有著極其重要的作用。因此，政府相關部門應該鼓勵石油石化企業，在有業務需求的前提下，應用上海原油期貨等石油化工期貨品種，開展套期保值業務，從而發揮其服務實體經濟的功能。

(3)相關部門應當規范中國原油期貨市場操作，加強市場監督。我國原油期貨市場作為新興原油期貨市場，尚處于完善期。應當在嚴格執行期貨市場監管措施外，針對原油期貨品種的特殊性采取更加嚴格的監管措施，有效防范期貨市場的系統性風險，保障其正常的交易秩序，確保其平穩運行。

(4)推動聚氯乙烯等石油化工期貨品種國際化進程。上海原油期貨上市后對人民幣國際化有著重要的促進作用。聚氯乙烯等石油化工期貨產品，通過對原油期貨的反向價格聯動作用與國際原油市場聯系越發緊密。聚氯乙烯期貨這類與國際市場關聯緊密的石油化工期貨品種，國家可考慮嘗試按照上海原油期貨國際化模式，開放多幣種保證金制度和外國投資者參與機制，提高境外投資者的參與熱情，加快資本市場對外開放的步伐，這將有利于加快我國人民幣國際化的進程。