國際原油價格泡沫檢驗及成因分析

馬中東 周桐桐

摘 要：國際原油價格劇烈波動會危及我國能源安全。運用GSADF方法對2000年1月—2022年7月WTI原油期貨合約的周度數據進行價格泡沫檢驗，結果顯示：國際原油價格中存在多次不同程度的泡沫，在金融危機、美國頁巖革命和新冠肺炎疫情等事件的沖擊下，原油價格泡沫的存續期間較長且強度較大，穩健性檢驗也支持這一結論。進一步展開成因分析可知，供需因素和金融因素是推動油價泡沫產生的主要原因。為防范能源風險，我國應增強原油儲備能力、拓寬原油供給渠道，健全國際原油監測、預警機制并推動新能源發展。

關鍵詞：國際原油；價格泡沫；成因分析；GSADF方法

中圖分類號：F407.2? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-1217（2023）01-0066-09收稿日期：2022-11-20

基金項目：國家社會科學基金重大項目（20&ZD082）：中國地方政府債務與金融穩定性研究。

作者簡介：馬中東（1968-），男，山東聊城人，聊城大學商學院教授，博士，碩士生導師；

周桐桐（1996-），女，山東濟南人，聊城大學商學院碩士研究生。

原油作為一種主要的消耗性能源，是現代化工業不可或缺的基礎原料和重要的國家戰略資源，在一國經濟發展中具有重要地位。步入21世紀以來，國際原油價格經歷了幾次大幅波動，對我國宏觀經濟運行產生重大影響。習近平總書記于2021年10月考察調研勝利油田時強調，石油能源建設對我國意義重大，中國作為制造業大國，要發展實體經濟，能源的飯碗必須端在自己手里①。為防范能源風險，保障我國宏觀經濟平穩運行，有必要對21世紀以來國際原油價格的演化過程進行系統梳理，檢測油價泡沫的存在性，確定泡沫的存續期間，分析油價泡沫的成因，提出相關對策，為我國更好地應對油價泡沫、穩定能源供應、保障能源安全提供參考。

一、文獻綜述

原油作為“工業的血液”，其價格泡沫將會對全球經濟產生重要影響，國內外學者對國際原油價格泡沫的相關研究主要集中在以下兩個方面：一是國際原油價格的影響因素研究。Zhang和Wang（2015）②、Adedoyin等（2019）③均認為，油價泡沫歸根結底是由于原油極其重要的戰略地位和不可再生性；侯建朝等（2011）④、陳欣（2016）⑤認為供需關系是導致原油價格波動最主要、最關鍵的因素，其中供給端OPEC的生產決策更為重要（龔旭等，2021）①，此外，石油庫存也能顯著影響期貨市場間的聯動關系（郭利寧、黃運成，2021）②。但原油價格的泡沫和崩潰是由多種原因引起的，供需基本面不能充分解釋價格泡沫，因此，譚小芬等（2015）③從美元匯率角度研究油價變動；許金華和范英（2015）④則從股票市場和黃金市場來解釋油價起伏。另外，由于原油市場的金融化加劇帶來的投機性交易也可能推動價格泡沫的出現，有學者便基于行為金融學這一視角進行研究，例如：Zhang（2013）⑤通過研究投機者持倉對WTI原油期貨收益的影響得出，投機者頭寸變化能夠顯著影響原油價格收益率的即時反饋；張躍軍和李書慧（2020）⑥通過研究投資者關注度對國際油價的影響得出，投資者關注度在短期內能對原油市場形成一個較強的沖擊作用。

二是國際原油價格泡沫的檢驗方法。為檢測國際原油市場的價格泡沫，Lammerding等（2013）⑦先通過便利收益法衡量原油的基本價值，再利用狀態空間形式的標準現值價格模型區分基本油價和泡沫油價，最后基于統計分離兩個馬爾可夫體系的推理技術驗證了原油價格中存在投機泡沫的證據；Zhang和Wang（2015）⑧先利用多元回歸模型測度WTI原油的基本價格和價格泡沫，然后利用馬爾科夫區制轉換模型（MRS）定量研究了原油價格泡沫的演化過程；Adedoyin等（2019）⑨利用經濟物理頻域模型檢測出WTI原油、Brent原油和OPEC原油在四個不同時期的泡沫；Yu和Zhang（2021）⑩利用理性預期商品定價理論模型來研究波動油價中投機泡沫的存在性和持續時間；姚小劍和扈文秀（2013）利用門限自回歸模型實證得出2008-2013年WTI原油現貨價格中存在泡沫。

綜上所述，已有研究為本文奠定了相關基礎并提供了經驗借鑒，但在原油價格泡沫的測算上還存在一定的局限性，主要體現在：第一，大部分學者僅證明了油價泡沫的存在性，但并未指出油價泡沫的發生次數和起止時期；第二，由于樣本數據的采集頻率偏低，未能識別出存續期間較短的泡沫。為對現有文獻進行補充，本文借鑒Phillips等（2015）提出的廣義上確界右側單位根檢驗法（GSADF）和倒向上確界檢測法（BSADF）檢測21世紀以來國際原油價格泡沫的產生次數與起始區間，并解釋油價泡沫的形成原因。

二、國際原油價格泡沫檢驗的理論基礎與模型構建

（一）理論基礎

在經濟學理論中，把資產價格超過資產基本價值的部分稱之為泡沫，且泡沫經常伴隨著價格的大幅上漲（Brunnermeier，2008）①，即以供求決定的價格為基本價格，將市場交易價格與基本價格偏離的部分定義為價格泡沫，價格泡沫是經濟失衡的一種表現。當國際原油價格中產生泡沫時，原油價格將會急劇上漲，影響原材料價格和進口商品價格，并傳導至消費品價格和工資上（石先進和趙志君，2016）②，繼而導致凈出口總量和實際產出下降，并對實際貨幣供應量產生負面影響（Zhang Qianqian，2011）③。但繁榮過后形成的泡沫一旦破滅將會帶來通貨膨脹壓力，導致企業和居民的購買能力下降，阻礙經濟發展。因此，識別原油價格泡沫對穩定全球經濟具有十分重要的理論意義和現實意義。

（二）理論模型

根據資產價格泡沫理論，價格由實際價值與泡沫兩部分構成，具體公式如下：

其中Pt是t時期的價格；rf為無風險收益率；Dt+i是t+i時期的收益，Ut+i為未知因素；Bt代表泡沫成分，且Bt須滿足爆炸的下鞅性質：

（三）原油價格泡沫檢驗：GSADF方法

傳統ADF方法僅適用于對單一泡沫的事情進行檢驗，SADF方法是比傳統ADF方法表現更為優異的一種檢測方法，但當樣本時期包括多個繁榮和崩潰階段時，SADF方法便可能會出現檢測效率下降或者不一致等情況，從而無法準確揭示泡沫的存在。為了克服傳統ADF方法和SADF方法的缺陷，有效處理繁榮和崩潰的多重突發，Phillips等（2015a）④進一步提出了GSADF方法，盡管GSADF檢驗方法延續了以遞歸方式對數據子樣本重復運行ADF檢驗方法，但GSADF并不是將遞歸起點固定在第一次觀測上，而是通過增加窗口寬度的靈活性，允許起始點r1在0到r2-r0間移動，允許終點r2在r0到1之間移動，從而擴大樣本的覆蓋范圍，更適用于分析長歷史時間序列。其統計量、最優窗口、漸進分布用GSADF（r0）表示，具體如式（3）所示，其中，r0為最小窗口寬度，r1、r2分別表示子樣本的回歸起點和終點，rw= r2-r1，W是標準的Wiener過程：

為了進一步提高識別多個泡沫的能力，提高檢測結果的準確性，Phillips等（2015b）⑤進一步提出反向SADF（BSADF）方法，相比于GSADF方法，BSADF的子樣本端點是固定的，但與GSADF的方向相反。然而，BSADF在檢測中存在延遲偏差，并且僅允許突發性危機，使泡沫的生成過程受到現實因素的制約。為此，Phillips和Shi（2017）①建議將BSADF應用于原始序列的倒序，以識別不同的危機時期，具體公式如式（4）、（5）所示，其中，為泡沫起始點，為泡沫破滅點，BSADFr2為Tr2時點對應的BSADF統計值，是上確界ADF統計量基于Tr2時點觀察得到的100（1-βT）臨界值，δ是頻率相關系數，δlog（T）/T表示泡沫持續的最小周期：

（四）數據說明

本文采用WTI原油期貨合約結算價的周度數據代表國際原油價格進行油價泡沫檢測，原因在于：第一，WTI原油是國際上公認的原油定價基準之一②；第二，WTI原油期貨市場是全球流動性最強、規模最大的原油期貨市場，期貨合約悠久；第三，相對原油現貨而言，原油期貨市場上的價格泡沫既包括由基本面因素導致的泡沫，也包括由投機行為導致的投機泡沫，更具代表性；第四，由于日度數據的波動幅度過低，月度、年度數據會減小樣本容量，為兼顧GSADF檢驗結果的真實性，選擇周度數據的平均值進行檢驗，單位為美元?桶-1。本文設定的樣本期間為2000年1月1日至2022年7月30日，樣本容量為1179，數據均來源于Wind金融數據庫。圖1即為樣本期間WTI原油期貨結算價的具體走勢。

從圖1中可以看出，原油價格在2008年、2014年、2020年出現了急漲暴跌的大幅波動，并且從表1的描述性統計中也可以得出，WTI原油期貨結算價的標準差高達26.13，最大值約為最小值的36倍，呈現漲跌變動幅度較大的波動狀態。根據資產價格泡沫的定義可以推定，觀測期內的WTI原油期貨結算價中可能出現了多次價格泡沫，但這一推測還需借助GSADF方法進行實證檢驗。

三、國際原油價格泡沫的實證檢驗結果

（一）油價泡沫的存在性檢驗

本文采用Gauss 10和Eviews 8軟件檢驗并判斷國際原油價格中是否存在泡沫。首先，根據GSADF統計值的分布特點，確定檢測過程中選擇的最小窗寬為r0=118/1179≈10%，即最小窗口包括118個觀測值；其次，通過2000次蒙特卡洛模擬得出SADF與GSADF的臨界值水平，同時對WTI原油期貨合約進行檢驗得到SADF與GSADF 統計量，具體數值詳見表2；最后，判斷油價泡沫的存在與否，通過表2呈現的結果可知，原油期貨結算價這一時間序列的SADF和GSADF統計量為3.614和3.692，均超過各自5%水平下的右尾臨界值（3.61>1.79且3.69>2.25），有力拒絕了“不存在價格泡沫”的原假設，但此時的檢驗仍無法確定油價泡沫的發生次數。

由于無法確定泡沫開始和破滅的時點及泡沫發生次數，本文運用BSADF方法進行進一步檢驗，圖2呈現的檢驗結果表明：（1）由于最小窗寬選擇致使BSADF與CV統計值缺失118個（即最初的118個數據為學習點），泡沫的存在與否只能從2002.03.30開始進行判斷；（2）陰影部分代表泡沫期間，即當BSADF的統計量開始大于95%置信水平下的臨界值CV時，油價泡沫開始爆發，反之，泡沫破滅；（3）陰影個數表示泡沫產生的次數，即國際油價中存在6次價格泡沫。

為避免對油價泡沫的成因進行重復闡述，本文依照油價泡沫發生的時間和國際背景，將六次油價泡沫劃分為四個區間，具體如表3所示，通過泡沫持續時長、最大BSADF值與平均BSADF值這三個統計值可以看出，泡沫二、三、四的持續時間較長并且影響程度較強。

（二）油價泡沫的演化過程分析

原油作為一種商品，其價格必然受到供需波動影響。但隨著石油美元體系的建立以及原油期貨交易的推出，原油價格與美元之間建立起密切的關系，金融因素也逐漸在原油價格中發揮作用。另外，國家在原油的秩序管控上的作用越來越無可替代，使得政治因素對原油價格的影響越來越強。綜合而言，影響原油價格的三大主要因素是供需因素、金融因素以及政治因素。但譚小芬等（2015）①、李政等（2021）②的研究表明：導致原油價格波動的因素中，供給因素和金融因素占據主導地位，地緣政治行動指數僅表現出微弱優勢。因此，本文重點從供求角度和金融角度分析油價泡沫的成因。

泡沫一發生在2004年到2005年，持續時間較短，主要是由供需不匹配與短期投機套利行為推動油價泡沫的出現。供需不匹配的原因是：以中國為代表的發展中大國快速成長，原油需求量激增，但2004年的“伊萬”颶風以及2005年的“卡特里娜”颶風對美國和墨西哥的原油生產能力造成嚴重影響，致使國際原油呈供不應求的局面，推動原油價格波動上漲。存在短期投機套利行為的原因是：美聯儲為拯救深陷IT泡沫的經濟，通過大幅度持續降低利率的方式來激活經濟，直接導致流動性過剩，致使大量投機資金快速進入能源期貨市場，進一步加劇了原油期貨市場的金融化程度，由此引發大量的投機交易。

泡沫二形成的國際背景是全球金融危機。一方面，發展中國家對原油的需求量快速上漲，但OPEC的限產政策導致全球原油庫存下降，國際原油出現供不應求的局面，致使原油價格飆升；另一方面，全球金融危機產生的影響波及至股市、債市，金融市場處于極不穩定狀態，從而導致國際商品期貨市場中充斥著更多資金流，進一步帶來原油期貨價格的大幅上漲，推動油價泡沫的出現。但隨著金融危機的影響持續擴大，全球經濟迅速下滑、生產難以為繼、失業率快速上升，對原油的需求處于低迷狀態；同時，美元疲軟帶來的匯率波動風險致使國際原油期貨市場收益率下跌，大部分對沖基金從原油期貨市場撤離，金融投機行為減少，從而降低了原油的需求預期，原油期貨價格開始下降，油價泡沫逐漸破滅。

泡沫三形成的國際背景是美國頁巖油氣革命。在這期間，以中國為代表的原油消耗大國經濟增速開始回落，并且伴隨著清潔能源快速發展和環境污染關注度不斷提升，原油消耗量增速開始放緩；但美國頁巖油氣革命以及OPEC的不減產決議共同推動原油供給量的躍升，開采規模、出口規模不斷擴張，原油供求兩端再度失衡；與此同時，美國經濟向好，美元走強導致大宗商品價格回落，國際金融機構紛紛將剩余流動性投入到國際原油市場進行投機交易，推動油價泡沫的產生。直至2015年，OPEC就原油產量上限做出相關決定，全球原油價格開始發生恢復性反彈，油價泡沫破滅。

泡沫四形成的國際背景是新冠肺炎疫情。新冠肺炎疫情在全球范圍內蔓延，致使全球生產陷入停滯，對原油的需求量大幅驟減；且OPEC+不減產行為使得原油供需失衡的狀況雪上加霜，導致WTI原油期貨出現價格崩潰現象。隨后，沙特與俄羅斯達成減產協議，這給油價攀升提供了短暫時機；為應對新冠疫情大流行的沖擊，美國施行量化寬松的貨幣政策，美元匯率下行，加之疫情得以控制使得期貨市場情緒高漲，這一系列的因素推動原油期貨價格逐漸上漲，價格崩潰現象逐漸恢復至正常水平。

值得特別關注的是，2022年3月份左右，油價再次出現明顯的波動，但圖2的BSADF檢驗并未出現出油價泡沫，其可能的原因是BSADF檢驗對其他泡沫的檢驗勢更高。因此，本文繼續采用GSADF方法對2022年WTI原油期貨合約結算價的日度數據進行檢驗，結果如圖3所示，可以看出，日度數據的檢測中存在油價泡沫，推動這一油價泡沫形成的原因是：進入2022年，俄羅斯在烏克蘭境內開展的“特別軍事活動”面臨歐美制裁，阻礙了俄羅斯這一產油大國的原油出口，致使全球原油供給在短期內大縮減，引發全球原油價格大幅上漲；與此同時，美國商業原油庫存下降、歐佩克和非歐佩克產油國未能加大增產幅度等因素也進一步推動了原油價格上漲；此外，基于行為金融學角度進行分析，市場對俄羅斯原油貿易的擔憂程度也成為推高國際原油價格的一大重要因素。

（三）油價泡沫的影響因素分析

通過上述分析可知，供需因素和金融因素是推動油價泡沫形成的主要因素。為驗證這兩大因素對國際原油價格的影響，本文結合陳欣（在2016）①、譚小芬（2015）②、馬鄭瑋（2019）③等學者的研究，選擇WTI原油現貨價格、美元匯率、CFTC原油期貨總持倉量、世界主要國家及地區的石油庫存這四個指標衡量供需因素和金融因素，構建VAR模型，先通過數據對數化處理、ADF單位根檢驗和Johansen協整檢驗增強數據選取的合理性，再利用Granger因果檢驗、脈沖響應和方差分解量化分析供需因素和金融因素對國際油價泡沫波動的影響。

表4報告了各影響因素與WTI原油期貨結算價之間的Granger因果關系，可以看出：（1）WTI原油現貨價格、美元匯率、世界主要國家及地區的石油庫存對WTI原油期貨價格具有Granger作用；（2）WTI原油期貨價格對WTI原油現貨價格、CFTC原油期貨持倉總量、世界主要國家及地區的石油庫存具有Granger作用。這證明了從供需角度和金融角度選取衡量指標的可靠程度。

繼續建立脈沖響應函數圖分析各因素對期貨結算價的影響，并通過方差分解分析各變量變動對原油價格沖擊的貢獻度，其結果如圖4所示，這一結果表明：（1）短期內現貨價格的變動對期貨價格有正向影響，長期內呈負向影響；（2）美元指數始終表現為負向影響；（3）CFTC原油期貨總持倉量的變動對WTI 原油期貨價格的影響不大；（4）石油庫存在短期內表現出負向影響，長期內表現出微弱的正向影響；（5）長期內，各影響因素對WTI原油期貨結算價的貢獻度依次為：美元匯率、WTI原油期貨結算價自身波動、WTI原油現貨價格、石油庫存、CFTC原油期貨總持倉量。這一結果既驗證了原油價格泡沫受金融因素和供需因素的影響，又加強了供需因素和金融因素對油價泡沫的解釋能力。

（四）穩健性檢驗

WTI原油和Brent原油是國際原油市場定價的兩大基準①，因此，通過對比WTI原油和Brent原油的泡沫區間能夠增強上述實證結果的可靠性。基于此，選取2000年1月-2022年7月Brent原油期貨合約結算價的周度數據繼續進行泡沫檢驗，實證結果如圖5所示，Brent原油的泡沫爆發區間與WTI原油基本一致，值得注意的是，Brent原油在2015.08.08-2015.08.29、2015.12.19-2016.02.13這兩個區間內也產生了油價泡沫，而WTI原油僅表現出BSADF值趨近于CV值的現象，處在價格泡沫爆發的邊緣。但總體來看，Brent原油期貨結算價的泡沫檢驗結果證明了以WTI原油期貨結算價代表國際原油價格并進行油價泡沫檢驗的可靠性，同時也增強了泡沫檢驗結果的可信度。

四、結論與啟示

21世紀后，國際原油價格起伏較大，對世界各國經濟形成了強烈沖擊，分析新世紀以來國際油價的演化過程極其有必要。基于此，本文以WTI原油期貨合約結算價代表國際原油價格，利用GSADF方法對WTI原油期貨結算價進行實證檢驗，并通過VAR模型量化分析供需因素和金融因素對油價泡沫的影響。實證結果顯示：（1）GSADF檢驗識別到6次不同程度的油價泡沫，且2008年、2014年與2020年油價泡沫的持續時長、最大BSADF統計值與平均BSADF統計值較大，充分表明這三次油價泡沫的影響程度較大；（2）供需因素和金融因素是推動油價泡沫產生的關鍵。

中國作為全球第二大原油消費國，為防范能源風險，保障能源安全，促進宏觀經濟平穩運行，本文得出以下啟示：

第一，增強原油儲備能力、拓寬原油供給渠道。通過建設儲備庫加強國家原油儲備和商業儲備，不僅能夠保證原油進口大國的政治穩定和經濟穩定，還能提高原油定價的影響力，提升調峰應急能力，這是應對突發事件沖擊下油價大幅波動有效的手段。另外，持續加強國內油田的勘探開發力度，利用數字技術提升油田的勘探能力，并通過“一帶一路”建設加強我國與原油出口大國的能源合作、利益互換，尤其是加強同中亞五國的聯系，保證原油進口渠道的暢通。第二，健全原油監測、預警機制。可以看出，在全球金融危機、美國頁巖油氣革命、新冠肺炎疫情以及俄烏沖突等突發事件的沖擊下，國際原油價格會產生大幅波動。充分說明有必要健全原油監測預警機制，跟蹤分析國際原油價格的動態變化，并量化評估原油波動對我國宏觀經濟運行產生的影響，及時制定油價異動的應對方案，以保障國內經濟穩步運行。第三，推動新能源發展。由于新能源產業能夠作為原油等化石能源的替代品，積極探索地熱能、太陽能、風能、生物質能源等新能源的開發及高效利用，能夠減輕原油價格大幅波動對國內經濟產生的影響，也是我國實現“碳達峰、碳中和”目標的關鍵所在。

International Crude Oil Price Bubble Inspection and Cause Analysis

MA Zhong-dong， ZHOU Tong-tong

（Business School，Liaocheng University，Liaocheng 252000，China）

Abstract：The wild fluctuation of international crude oil price can endanger our energy safety. In order to identify the risk level and characteristics of international crude oil prices， this paper uses the GSADF method to conduct a price bubble test on weekly data of WTI crude oil futures contracts from January 2000 to July 2022. The results show that： There have been several bubbles in the international crude oil price to varying degrees. Under the impact of the financial crisis， the US shale revolution and the COVID-19 epidemic， the crude oil price bubble has a long duration and a large intensity. The robustness test also supports this conclusion. Further analysis shows that supply and demand factors and financial factors are the main reasons to promote the oil price bubble. In order to prevent energy risk， our country should strengthen the crude oil reserve capacity， widen the crude oil supply channel， perfect the international crude oil monitoring and early warning mechanism， and promote the new energy development.

Key words：international crude oil；a price bubble；cause analysis；the GSADF method

[責任編輯? 山陽]