国际原油价格泡沫检验及成因分析

马中东 周桐桐

摘 要：国际原油价格剧烈波动会危及我国能源安全。运用GSADF方法对2000年1月—2022年7月WTI原油期货合约的周度数据进行价格泡沫检验，结果显示：国际原油价格中存在多次不同程度的泡沫，在金融危机、美国页岩革命和新冠肺炎疫情等事件的冲击下，原油价格泡沫的存续期间较长且强度较大，稳健性检验也支持这一结论。进一步展开成因分析可知，供需因素和金融因素是推动油价泡沫产生的主要原因。为防范能源风险，我國应增强原油储备能力、拓宽原油供给渠道，健全国际原油监测、预警机制并推动新能源发展。

关键词：国际原油；价格泡沫；成因分析；GSADF方法

中图分类号：F407.2               文献标识码：A                  文章编号：1672-1217（2023）01-0066-09收稿日期：2022-11-20

基金项目：国家社会科学基金重大项目（20&ZD082）：中国地方政府债务与金融稳定性研究。

作者简介：马中东（1968-），男，山东聊城人，聊城大学商学院教授，博士，硕士生导师；

周桐桐（1996-），女，山东济南人，聊城大学商学院硕士研究生。

原油作为一种主要的消耗性能源，是现代化工业不可或缺的基础原料和重要的国家战略资源，在一国经济发展中具有重要地位。步入21世纪以来，国际原油价格经历了几次大幅波动，对我国宏观经济运行产生重大影响。习近平总书记于2021年10月考察调研胜利油田时强调，石油能源建设对我国意义重大，中国作为制造业大国，要发展实体经济，能源的饭碗必须端在自己手里①。为防范能源风险，保障我国宏观经济平稳运行，有必要对21世纪以来国际原油价格的演化过程进行系统梳理，检测油价泡沫的存在性，确定泡沫的存续期间，分析油价泡沫的成因，提出相关对策，为我国更好地应对油价泡沫、稳定能源供应、保障能源安全提供参考。

一、文献综述

原油作为“工业的血液”，其价格泡沫将会对全球经济产生重要影响，国内外学者对国际原油价格泡沫的相关研究主要集中在以下两个方面：一是国际原油价格的影响因素研究。Zhang和Wang（2015）②、Adedoyin等（2019）③均认为，油价泡沫归根结底是由于原油极其重要的战略地位和不可再生性；侯建朝等（2011）④、陈欣（2016）⑤认为供需关系是导致原油价格波动最主要、最关键的因素，其中供给端OPEC的生产决策更为重要（龚旭等，2021）①，此外，石油库存也能显著影响期货市场间的联动关系（郭利宁、黄运成，2021）②。但原油价格的泡沫和崩溃是由多种原因引起的，供需基本面不能充分解释价格泡沫，因此，谭小芬等（2015）③从美元汇率角度研究油价变动；许金华和范英（2015）④则从股票市场和黄金市场来解释油价起伏。另外，由于原油市场的金融化加剧带来的投机性交易也可能推动价格泡沫的出现，有学者便基于行为金融学这一视角进行研究，例如：Zhang（2013）⑤通过研究投机者持仓对WTI原油期货收益的影响得出，投机者头寸变化能够显著影响原油价格收益率的即时反馈；张跃军和李书慧（2020）⑥通过研究投资者关注度对国际油价的影响得出，投资者关注度在短期内能对原油市场形成一个较强的冲击作用。

二是国际原油价格泡沫的检验方法。为检测国际原油市场的价格泡沫，Lammerding等（2013）⑦先通过便利收益法衡量原油的基本价值，再利用状态空间形式的标准现值价格模型区分基本油价和泡沫油价，最后基于统计分离两个马尔可夫体系的推理技术验证了原油价格中存在投机泡沫的证据；Zhang和Wang（2015）⑧先利用多元回归模型测度WTI原油的基本价格和价格泡沫，然后利用马尔科夫区制转换模型（MRS）定量研究了原油价格泡沫的演化过程；Adedoyin等（2019）⑨利用经济物理频域模型检测出WTI原油、Brent原油和OPEC原油在四个不同时期的泡沫；Yu和Zhang（2021）⑩利用理性预期商品定价理论模型来研究波动油价中投机泡沫的存在性和持续时间；姚小剑和扈文秀（2013）利用门限自回归模型实证得出2008-2013年WTI原油现货价格中存在泡沫。

综上所述，已有研究为本文奠定了相关基础并提供了经验借鉴，但在原油价格泡沫的测算上还存在一定的局限性，主要体现在：第一，大部分学者仅证明了油价泡沫的存在性，但并未指出油价泡沫的发生次数和起止时期；第二，由于样本数据的采集频率偏低，未能识别出存续期间较短的泡沫。为对现有文献进行补充，本文借鉴Phillips等（2015）提出的广义上确界右侧单位根检验法（GSADF）和倒向上确界检测法（BSADF）检测21世纪以来国际原油价格泡沫的产生次数与起始区间，并解释油价泡沫的形成原因。

二、国际原油价格泡沫检验的理论基础与模型构建

（一）理论基础

在经济学理论中，把资产价格超过资产基本价值的部分称之为泡沫，且泡沫经常伴随着价格的大幅上涨（Brunnermeier，2008）①，即以供求决定的价格为基本价格，将市场交易价格与基本价格偏离的部分定义为价格泡沫，价格泡沫是经济失衡的一种表现。当国际原油价格中产生泡沫时，原油价格将会急剧上涨，影响原材料价格和进口商品价格，并传导至消费品价格和工资上（石先进和赵志君，2016）②，继而导致净出口总量和实际产出下降，并对实际货币供应量产生负面影响（Zhang Qianqian，2011）③。但繁荣过后形成的泡沫一旦破灭将会带来通货膨胀压力，导致企业和居民的购买能力下降，阻碍经济发展。因此，识别原油价格泡沫对稳定全球经济具有十分重要的理论意义和现实意义。

（二）理论模型

根据资产价格泡沫理论，价格由实际价值与泡沫两部分构成，具体公式如下：

其中Pt是t时期的价格；rf为无风险收益率；Dt+i是t+i时期的收益，Ut+i为未知因素；Bt代表泡沫成分，且Bt须满足爆炸的下鞅性质：

（三）原油价格泡沫检验：GSADF方法

传统ADF方法仅适用于对单一泡沫的事情进行检验，SADF方法是比传统ADF方法表现更为优异的一种检测方法，但当样本时期包括多个繁荣和崩溃阶段时，SADF方法便可能会出现检测效率下降或者不一致等情况，从而无法准确揭示泡沫的存在。为了克服传统ADF方法和SADF方法的缺陷，有效处理繁荣和崩溃的多重突发，Phillips等（2015a）④进一步提出了GSADF方法，尽管GSADF检验方法延续了以递归方式对数据子样本重复运行ADF检验方法，但GSADF并不是将递归起点固定在第一次观测上，而是通过增加窗口宽度的灵活性，允许起始点r1在0到r2-r0间移动，允许终点r2在r0到1之间移动，从而扩大样本的覆盖范围，更适用于分析长历史时间序列。其统计量、最优窗口、渐进分布用GSADF（r0）表示，具体如式（3）所示，其中，r0为最小窗口宽度，r1、r2分别表示子样本的回归起点和终点，rw= r2-r1，W是标准的Wiener过程：

为了进一步提高识别多个泡沫的能力，提高检测结果的準确性，Phillips等（2015b）⑤进一步提出反向SADF（BSADF）方法，相比于GSADF方法，BSADF的子样本端点是固定的，但与GSADF的方向相反。然而，BSADF在检测中存在延迟偏差，并且仅允许突发性危机，使泡沫的生成过程受到现实因素的制约。为此，Phillips和Shi（2017）①建议将BSADF应用于原始序列的倒序，以识别不同的危机时期，具体公式如式（4）、（5）所示，其中，为泡沫起始点，为泡沫破灭点，BSADFr2为Tr2时点对应的BSADF统计值，是上确界ADF统计量基于Tr2时点观察得到的100（1-βT）临界值，δ是频率相关系数，δlog（T）/T表示泡沫持续的最小周期：

（四）数据说明

本文采用WTI原油期货合约结算价的周度数据代表国际原油价格进行油价泡沫检测，原因在于：第一，WTI原油是国际上公认的原油定价基准之一②；第二，WTI原油期货市场是全球流动性最强、规模最大的原油期货市场，期货合约悠久；第三，相对原油现货而言，原油期货市场上的价格泡沫既包括由基本面因素导致的泡沫，也包括由投机行为导致的投机泡沫，更具代表性；第四，由于日度数据的波动幅度过低，月度、年度数据会减小样本容量，为兼顾GSADF检验结果的真实性，选择周度数据的平均值进行检验，单位为美元?桶-1。本文设定的样本期间为2000年1月1日至2022年7月30日，样本容量为1179，数据均来源于Wind金融数据库。图1即为样本期间WTI原油期货结算价的具体走势。

从图1中可以看出，原油价格在2008年、2014年、2020年出现了急涨暴跌的大幅波动，并且从表1的描述性统计中也可以得出，WTI原油期货结算价的标准差高达26.13，最大值约为最小值的36倍，呈现涨跌变动幅度较大的波动状态。根据资产价格泡沫的定义可以推定，观测期内的WTI原油期货结算价中可能出现了多次价格泡沫，但这一推测还需借助GSADF方法进行实证检验。

三、国际原油价格泡沫的实证检验结果

（一）油价泡沫的存在性检验

本文采用Gauss 10和Eviews 8软件检验并判断国际原油价格中是否存在泡沫。首先，根据GSADF统计值的分布特点，确定检测过程中选择的最小窗宽为r0=118/1179≈10%，即最小窗口包括118个观测值；其次，通过2000次蒙特卡洛模拟得出SADF与GSADF的临界值水平，同时对WTI原油期货合约进行检验得到SADF与GSADF 统计量，具体数值详见表2；最后，判断油价泡沫的存在与否，通过表2呈现的结果可知，原油期货结算价这一时间序列的SADF和GSADF统计量为3.614和3.692，均超过各自5%水平下的右尾临界值（3.61>1.79且3.69>2.25），有力拒绝了“不存在价格泡沫”的原假设，但此时的检验仍无法确定油价泡沫的发生次数。

由于无法确定泡沫开始和破灭的时点及泡沫发生次数，本文运用BSADF方法进行进一步检验，图2呈现的检验结果表明：（1）由于最小窗宽选择致使BSADF与CV统计值缺失118个（即最初的118个数据为学习点），泡沫的存在与否只能从2002.03.30开始进行判断；（2）阴影部分代表泡沫期间，即当BSADF的统计量开始大于95%置信水平下的临界值CV时，油价泡沫开始爆发，反之，泡沫破灭；（3）阴影个数表示泡沫产生的次数，即国际油价中存在6次价格泡沫。

为避免对油价泡沫的成因进行重复阐述，本文依照油价泡沫发生的时间和国际背景，将六次油价泡沫划分为四个区间，具体如表3所示，通过泡沫持续时长、最大BSADF值与平均BSADF值这三个统计值可以看出，泡沫二、三、四的持续时间较长并且影响程度较强。

（二）油价泡沫的演化过程分析

原油作为一种商品，其价格必然受到供需波动影响。但随着石油美元体系的建立以及原油期货交易的推出，原油价格与美元之间建立起密切的关系，金融因素也逐渐在原油价格中发挥作用。另外，国家在原油的秩序管控上的作用越来越无可替代，使得政治因素对原油价格的影响越来越强。综合而言，影响原油价格的三大主要因素是供需因素、金融因素以及政治因素。但谭小芬等（2015）①、李政等（2021）②的研究表明：导致原油价格波动的因素中，供给因素和金融因素占据主导地位，地缘政治行动指数仅表现出微弱优势。因此，本文重点从供求角度和金融角度分析油价泡沫的成因。

泡沫一发生在2004年到2005年，持续时间较短，主要是由供需不匹配与短期投机套利行为推动油价泡沫的出现。供需不匹配的原因是：以中国为代表的发展中大国快速成长，原油需求量激增，但2004年的“伊万”飓风以及2005年的“卡特里娜”飓风对美国和墨西哥的原油生产能力造成严重影响，致使国际原油呈供不应求的局面，推动原油价格波动上涨。存在短期投机套利行为的原因是：美联储为拯救深陷IT泡沫的经济，通过大幅度持续降低利率的方式来激活经济，直接导致流动性过剩，致使大量投机资金快速进入能源期货市场，进一步加剧了原油期货市场的金融化程度，由此引发大量的投机交易。

泡沫二形成的国际背景是全球金融危机。一方面，发展中国家对原油的需求量快速上涨，但OPEC的限产政策导致全球原油库存下降，国际原油出现供不应求的局面，致使原油价格飙升；另一方面，全球金融危机产生的影响波及至股市、债市，金融市场处于极不稳定状态，从而导致国际商品期货市场中充斥着更多资金流，进一步带来原油期货价格的大幅上涨，推动油价泡沫的出现。但随着金融危机的影响持续扩大，全球经济迅速下滑、生产难以为继、失业率快速上升，对原油的需求处于低迷状态；同时，美元疲软带来的汇率波动风险致使国际原油期货市场收益率下跌，大部分对冲基金从原油期货市场撤离，金融投机行为减少，从而降低了原油的需求预期，原油期货价格开始下降，油价泡沫逐渐破灭。

泡沫三形成的国际背景是美国页岩油气革命。在这期间，以中国为代表的原油消耗大国经济增速开始回落，并且伴随着清洁能源快速发展和环境污染关注度不断提升，原油消耗量增速开始放缓；但美国页岩油气革命以及OPEC的不减产决议共同推动原油供给量的跃升，开采规模、出口规模不断扩张，原油供求两端再度失衡；与此同时，美国经济向好，美元走强导致大宗商品价格回落，国际金融机构纷纷将剩余流动性投入到国际原油市场进行投机交易，推动油价泡沫的产生。直至2015年，OPEC就原油产量上限做出相关决定，全球原油价格开始发生恢复性反弹，油价泡沫破灭。

泡沫四形成的国际背景是新冠肺炎疫情。新冠肺炎疫情在全球范围内蔓延，致使全球生产陷入停滞，对原油的需求量大幅骤减；且OPEC+不减产行为使得原油供需失衡的状况雪上加霜，导致WTI原油期货出现价格崩溃现象。随后，沙特与俄罗斯达成减产协议，这给油价攀升提供了短暂时机；为应对新冠疫情大流行的冲击，美国施行量化宽松的货币政策，美元汇率下行，加之疫情得以控制使得期货市场情绪高涨，这一系列的因素推动原油期货价格逐渐上涨，价格崩溃现象逐渐恢复至正常水平。

值得特别关注的是，2022年3月份左右，油价再次出现明显的波动，但图2的BSADF检验并未出现出油价泡沫，其可能的原因是BSADF检验对其他泡沫的检验势更高。因此，本文继续采用GSADF方法对2022年WTI原油期货合约结算价的日度数据进行检验，结果如图3所示，可以看出，日度数据的检测中存在油价泡沫，推动这一油价泡沫形成的原因是：进入2022年，俄罗斯在乌克兰境内开展的“特别军事活动”面临欧美制裁，阻碍了俄罗斯这一产油大国的原油出口，致使全球原油供给在短期内大缩减，引发全球原油价格大幅上涨；与此同时，美国商业原油库存下降、欧佩克和非欧佩克产油国未能加大增产幅度等因素也进一步推动了原油价格上涨；此外，基于行为金融学角度进行分析，市场对俄罗斯原油贸易的担忧程度也成为推高国际原油价格的一大重要因素。

（三）油价泡沫的影响因素分析

通过上述分析可知，供需因素和金融因素是推动油价泡沫形成的主要因素。为验证这两大因素对国际原油价格的影响，本文结合陈欣（在2016）①、谭小芬（2015）②、马郑玮（2019）③等学者的研究，选择WTI原油现货价格、美元汇率、CFTC原油期货总持仓量、世界主要国家及地区的石油库存这四个指标衡量供需因素和金融因素，构建VAR模型，先通过数据对数化处理、ADF单位根检验和Johansen协整检验增强数据选取的合理性，再利用Granger因果检验、脉冲响应和方差分解量化分析供需因素和金融因素对国际油价泡沫波动的影响。

表4报告了各影响因素与WTI原油期货结算价之间的Granger因果关系，可以看出：（1）WTI原油现货价格、美元汇率、世界主要国家及地区的石油库存对WTI原油期货价格具有Granger作用；（2）WTI原油期货价格对WTI原油现货价格、CFTC原油期货持仓总量、世界主要国家及地区的石油库存具有Granger作用。这证明了从供需角度和金融角度选取衡量指标的可靠程度。

继续建立脉冲响应函数图分析各因素对期货结算价的影响，并通过方差分解分析各变量变动对原油价格冲击的贡献度，其结果如图4所示，这一结果表明：（1）短期内现货价格的变动对期货价格有正向影响，长期内呈负向影响；（2）美元指数始终表现为负向影响；（3）CFTC原油期货总持仓量的变动对WTI 原油期货价格的影响不大；（4）石油库存在短期内表现出负向影响，长期内表现出微弱的正向影响；（5）长期内，各影响因素对WTI原油期货结算价的贡献度依次为：美元汇率、WTI原油期货结算价自身波动、WTI原油现货价格、石油库存、CFTC原油期货总持仓量。这一结果既验证了原油价格泡沫受金融因素和供需因素的影响，又加强了供需因素和金融因素对油价泡沫的解释能力。

（四）稳健性检验

WTI原油和Brent原油是国际原油市场定价的两大基准①，因此，通过对比WTI原油和Brent原油的泡沫區间能够增强上述实证结果的可靠性。基于此，选取2000年1月-2022年7月Brent原油期货合约结算价的周度数据继续进行泡沫检验，实证结果如图5所示，Brent原油的泡沫爆发区间与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这两个区间内也产生了油价泡沫，而WTI原油仅表现出BSADF值趋近于CV值的现象，处在价格泡沫爆发的边缘。但总体来看，Brent原油期货结算价的泡沫检验结果证明了以WTI原油期货结算价代表国际原油价格并进行油价泡沫检验的可靠性，同时也增强了泡沫检验结果的可信度。

四、结论与启示

21世纪后，国际原油价格起伏较大，对世界各国经济形成了强烈冲击，分析新世纪以来国际油价的演化过程极其有必要。基于此，本文以WTI原油期货合约结算价代表国际原油价格，利用GSADF方法对WTI原油期货结算价进行实证检验，并通过VAR模型量化分析供需因素和金融因素对油价泡沫的影响。实证结果显示：（1）GSADF检验识别到6次不同程度的油价泡沫，且2008年、2014年与2020年油价泡沫的持续时长、最大BSADF统计值与平均BSADF统计值较大，充分表明这三次油价泡沫的影响程度较大；（2）供需因素和金融因素是推动油价泡沫产生的关键。

中国作为全球第二大原油消费国，为防范能源风险，保障能源安全，促进宏观经济平稳运行，本文得出以下启示：

第一，增强原油储备能力、拓宽原油供给渠道。通过建设储备库加强国家原油储备和商业储备，不仅能够保证原油进口大国的政治稳定和经济稳定，还能提高原油定价的影响力，提升调峰应急能力，这是应对突发事件冲击下油价大幅波动有效的手段。另外，持续加强国内油田的勘探开发力度，利用数字技术提升油田的勘探能力，并通过“一带一路”建设加强我国与原油出口大国的能源合作、利益互换，尤其是加强同中亚五国的联系，保证原油进口渠道的畅通。第二，健全原油监测、预警机制。可以看出，在全球金融危机、美国页岩油气革命、新冠肺炎疫情以及俄乌冲突等突发事件的冲击下，国际原油价格会产生大幅波动。充分说明有必要健全原油监测预警机制，跟踪分析国际原油价格的动态变化，并量化评估原油波动对我国宏观经济运行产生的影响，及时制定油价异动的应对方案，以保障国内经济稳步运行。第三，推动新能源发展。由于新能源产业能够作为原油等化石能源的替代品，积极探索地热能、太阳能、风能、生物质能源等新能源的开发及高效利用，能够减轻原油价格大幅波动对国内经济产生的影响，也是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的关键所在。

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

[責任编辑  山阳]