人民币原油期货国际地位研究

施楠　任再萍

[摘要]近年来原油期货计价货币由美元垄断转向逐渐出现多元化的趋势，为了科学评估上期所人民币原油期货（SC原油）在国际原油期货市场中的地位，本文通过基于多元传递熵的信息溢出网络分析，构建国际原油期货市场信息溢出网络，检验原油期货市场的重要性。实证证据显示，孟买、东京等非美元原油期货市场有较大的信息溢出，与美元原油市场存在显著的独特信息溢出关系，但SC原油的独特信息溢出不显著。与其他非美元原油期货不同，SC原油与人民币汇率之间没有显著的独特信息溢出关系，揭示原油期货市场与外汇市场之间的信息传递较弱。本文的发现对人民币国际化发展带来启示，应加强人民币在多元化的国际货币体系中的作用，加快人民币原油期货市场发展，进一步完善人民币汇率衍生品市场，与人民币原油市场实现协同发展。

[关键词] 国际货币；计价货币；多元化；原油期货；人民币国际化

[中图分类号] F062.9  ［文献标识码］A   ［文章编号］1000-4211（2024）01-0084-14

长期以来，美国WTI与英国Brent原油期货市场主导全球原油定价，而中国在国际原油定价中的地位与中国原油市场规模并不匹配。WTI与Brent的主导地位带来诸多不利影响。一是使亚洲买者在议价中处于弱势，长期存在“亚洲溢价”，甚至通过油气挂钩等渠道波及天然气等其他能源定价。二是大宗商品特别是原油金融化加剧了油价的波动，对国内经济稳定形成冲击。三是不利于人民币国际化。原油是全球最大的标准化商品，原油以美元计价是美元国际地位的重要基础与标志。

2000年以后，国际大宗商品市场出现计价货币多元化的新趋势，全球逐渐兴起建立非美元原油期货交易所，日本、印度等国市场纷纷开始交易非美元原油期货。特别是2018年3月26日，人民币原油期货（SC原油）在上海国际能源交易中心正式上市后，成交量迅速增长，成为交易规模全球排名第三的原油期貨。SC原油期货的推出与加快开放国内金融市场以及鼓励“一带一路”沿线人民币使用组成了人民币国际化的新“三位一体”策略。SC原油期货在国际原油市场中的作用，是反映人民币在原油计价中作用的重要依据，对其开展科学评估具有重要的理论与现实意义。

经过与WTI和Brent差异化竞争、人民币计价、吸引国际投资者交易等一系列市场建设与上市以来的发展，SC原油在全球原油定价体系中扮演了怎样的角色？仅从交易规模难以充分反映市场的重要性，需要从期货的对冲作用、价格发现、波动或信息传递等角度开展更科学的评估。国内对SC原油期货的研究仍处于探索阶段，张大永等（2018）分析了SC原油期货、WTI原油期货、Brent原油期货、上证指数与人民币汇率之间的风险溢出关系。曹建涛等（2019）分析了SC原油期货、WTI原油期货、LIBOR、SHIBOR与人民币汇率的关系。现有研究侧重国内外油价联系，但本文认为仍有两个维度值得探索。一是全球原油期货不仅包括WTI与Brent，还有东京、孟买、莫斯科等众多区域性交易市场。特别是亚洲交易时段，形成了两个国际原油期货与多个地区性市场竞争的格局，对SC原油的地位的评估应考量它在众多市场形成的网络中的作用。二是现有研究覆盖了相关性、风险溢出等角度，而SC原油在全球原油期货网络中的信息传递作用仍有待探索。

本文聚焦SC原油期货在国际原油期货市场网络中的信息作用，引入多元传递熵方法，量化原油期货市场间的信息溢出，并构建原油期货市场构成的信息溢出网络，回答包括SC原油期货在内的各原油期货发挥的作用。分析一个市场作为网络中的节点发挥的作用，难点有三：一是需要量化节点间的信息有向传递；二是要能够排除网络中的重叠信息，提取各节点输出的独特信息；三是应用于金融市场时，能够克服金融数据的非正态分布问题。为此，本文采用多元传递熵（Multivariate Transfer Entropy，MTE）分析期货市场间的信息传递，并构建多个期货市场组成的信息溢出网络。

本文的结构如下，第一部分回顾文献发展，第二部分阐述研究方法与数据，第三部分分析原油期货市场间信息溢出的实证发现，第四部分构建并分析原油期货市场信息溢出网络，第五部分分析原油期货市场间信息溢出的变化，第六部分为文章的研究结论与政策启示。

一、相关文献发展

国内对原油市场溢出的研究主要基于较早建立的石油现货市场，研究方向集中在国内油价与国际油价之间的波动性传导。魏巍贤等（2007）选用大庆原油现货与Brent原油现货作为国内外石油价格的代表，应用GARCH及波动溢出效应模型分析两者的相互关系。林伯强等（2012）考虑到原油市场的潜在结构性变化，利用SWARCH模型分析大庆原油现货与Brent原油现货价格之间的传染关系。何启志等（2015）对中美英石油期货与现货的两两组合开展了溢出效应分析。除了使用原油现货，也有研究利用其他与原油相关度较高的期货作为替代，如马超群等（2009）使用了较人民币石油期货更早推出的燃料油期货，分析与国外油价的互动。在人民币石油期货市场诞生后，基于期货在定价中的主导地位，国内外原油期货价格的关系成为亟待回答的问题，但国内对人民币原油期货的研究仍处于探索阶段。张大永等（2018）基于VAR模型与方差分解，构建网络溢出指标，分析人民币原油、WTI原油期货、Brent原油期货、上证指数与人民币汇率之间的风险溢出关系。曹建涛等（2019）利用格兰杰因果、脉冲效应与方差分解分析上海原油期货、纽约原油期货、美元LIBOR、人民币SHIBOR与人民币汇率的关系。

国际研究对SC原油关注也在提升。Wang等（2022）认为亚太地区长期缺乏有效的原油价格基准，造成与欧美地区的油价差，即亚洲溢价，上海原油期货市场将形成亚洲的原油定价基准，减少国际原油价格对中国经济带来的不确定性。Zhang等（2021）使用15分钟高频数据探索SC、WTI和Brent期货市场间的价格发现、风险传递与溢出。Yang等（2021）则通过传统因果检验与非参数分位因果检验，分析五种全球金融市场不确定性对中国原油期货市场的影响。国际股票、石油和黄金市场不确定性传导至中国原油期货回报，国际白银和外汇市场不确定性没有影响。中国原油期货日内和日间波动均与国际金融不确定性紧密相关。

对市场间溢出的分析方法，主要有格兰杰因果检验、广义脉冲响应分析、偏相关系数等方法。李政等（2016）采用格兰杰因果检验分析上市金融机构间的信息溢出，并构建我国上市金融机构的无权有向网络。刘华军等（2017）注意到了格兰杰因果关系的线性限制，基于非线性格兰杰因果检验分析2009-2015国内9种大宗商品价格的溢出关系，构建国内大宗商品价格网络，同时再以广义脉冲响应分析各种大宗商品价格的冲击对其他价格的影响。梁琪等（2015）通过基于相关系数和偏相关系数的DAG方法构建有向无环图，分析包括中国在内的17个国家的股票市场的联动关系。他们还应用Diebold等（2014）的方法，通过广义方差分解来获得这些市场间的溢出关系。SIKLOS（2020）等[19]与Xiao等（2020）也使用了Diebold等（2014）的方法构建了多个商品期货市场形成的网络。杨子晖等（2018）也采用了DAG方法構建有向无环图以及Diebold等（2014）的方法，分析全球11个主要金融市场的隐含波动的溢出关系。李红权等（2011）应用基于交叉相关函数CCF的信息溢出，通过对条件均值、条件波动率和极端风险建模，分别求三者的交叉相关函数来获得基于均值、波动率和极值的溢出指标，对A股与美股、港股的信息溢出关系进行分析。Huang等（2020）则通过小波方法分析中国与国际原油期货的价格联动的三个方面：联动的强度、联动的方向与领先与滞后关系，并通过复杂网络方法分析联动随时间的演化，发现SC原油与国际原油期货的联动较弱，方向不稳定，通常滞后于国际原油期货。

二、研究方法与数据

本文采用多元传递熵（Multivariate Transfer Entropy，MTE）分析期货市场间的信息传递，并构建多个期货市场组成的信息溢出网络。MTE在复杂网络、神经科学等诸多领域有广泛应用。MTE方法有以下几点优势，一是MTE可以量化两个节点之间沿某个方向传递的信息的大小，并可以进行统计检验，因此能够用来获取节点之间的有向关系链并检验显著性。二是MTE有非正态非线性估计量，与格兰杰因果等方法相比能够克服金融时间序列分布的非正态以及非平稳问题。三是MTE能够反映节点间传递的独特信息，这也是选取MTE而非其他方法的最重要的原因。构建网络有别于估计两两关系，网络中节点间信息的传递，由于可能存在其他多个来源节点，包含着复杂的重叠与协同效应，二元方法如二元传递熵等没有排除网络中其他来源节点带来的复杂影响，无法正确量化网络中节点间的独特信息的传递。MTE是基于目标节点与第三方来源的历史观察值的条件传递熵，能够反映某个来源节点最新观察值对目标节点的影响，并且排除了目标节点包含的历史信息，以及其他来源节点的信息。

（一）多元传递熵

以下先根据Bossomaier等（2016）给出相关定义。定义信息量为消除随机变量X在x处的不确定性所需的信息量的大小（单位为比特）：

等式左边为二元传递熵，等式右边最后一项为三元传递熵，两者差别在于二元传递熵多包含了两个来源与的重叠信息，即等式右边第一项。因而在构建网络的过程中，应用二元方法将两两节点的关系推断成他们在网络中的关系并不准确，需要排除其他潜在来源带来的影响。

（二）数据及样本

研究选取了伦敦、纽约、迪拜、莫斯科、印度、东京和上海7个世界主要的原油期货交易所，并对有多个原油产品的交易所选取最具代表性的原油期货（见表1）。原油期货价格均来源于彭博，均为近月连续价格。对于非美元原油期货，我们将其价格转换为美元价格。由于人民币原油期货于2018年3月26日上市，因此我们的样本区间从2018年3月27日到2020年11月30日，去除节假日等缺失数据后共含559个观察值。我们对原油价格及汇率进行对数差分后获得连续复利收益率，作为代表7个原油期货交易所的序列。我们对序列进行了ADF平稳性检验，序列均拒绝有单位根的零假设。

三、原油期货市场间的信息溢出

我们首先通过计算传递熵获取7个原油期货市场间的信息溢出的大小。我们选取来源与目标市场对，计算两个市场间特定方向传递熵，所有来源与目标对的传递熵构成信息溢出矩阵。传递熵的计算使用Python及IDTxl程序包。

（一）不同时序下原油期货市场间的信息溢出

由于各期货市场交易时间不断循环，但不同时间序列的同期观察值受市场时序设定的影响，例如按国际日期变更线设定的时序是以亚洲-欧洲-美洲的顺序设定同期价格的。时序设定影响同期价格，因而可能对市场间的溢出关系造成较大影响，为此我们对三种时序设定下均获取了信息溢出（见表2）。

以各市场对其他6个市场溢出的加总来计，国际原油期货市场最重要的信息来源为伦敦市场，伦敦市场的信息溢出总量在三个时序分别为3.242、2.071和3.290，在其中的两个时序中信息溢出总量排名为各市场第一位。上海原油期货市场的信息溢出总量在三个时序分别为0.681、1.083和0.832，从信息溢出总量上而言，高于东京市场，但低于其他市场。亚洲市场中，信息溢出总量比较大的是迪拜与孟买。而在三个非美元市场中，孟买的信息溢出总量明显大于东京与上海。

从信息接收角度看，伦敦也是最重要的市场，伦敦在三种时序下接收信息总量分别为2.802、3.240和2.278，在其中两种时序下排名第一。上海原油期货市场信息接收总量在三种时序下分别为1.197、0.961和1.195，均高于日本，但基本低于其他市场。孟买与迪拜是亚洲市场中接收信息总量较大的市场，而孟买也是非美元市场中接收信息较多的。

（二）美元与非美元原油期货市场间的信息溢出

除了市场间的溢出，本文关注不同计价货币市场间的信息溢出情况，表3为以美元和非美元计价的市场的信息溢出加总。从表3中可以发现，发生在美元市场之间的原油期货市场的信息传递水平最高。在三种时序下，美元市场对美元市场的信息溢出总量分别为7.702、6.028和5.969。非美元市场间的信息溢出相对较小，在三种时许下均小于1。有意思的是，美元市场与非美元市场间的信息溢出也比较多，并且不是仅由美元市场向非美元市场传递。在欧洲-美洲-亚洲与美洲-亚洲-欧洲时序下，非美元市场对美元市场的信息溢出总量均大于美元市场对非美元市场的信息溢出总量。

从原油市场间信息溢出量的实证结果可以总结出以下几点。一是除了伦敦市场信息溢出与接收量明显较大，其他多个市场均有较大的信息溢出。二是亚洲市场中，孟买与迪拜是信息溢出与接收较大的市场，上海原油期货市场其次，高于东京市场。三是美元计价的原油期货市场间的信息溢出最为丰富，但美元与非美元市场间的溢出也较多，且并非仅由美元向非美元单向溢出，具体情形取决于时序的设定。

四、基于多元信息熵的原油期货市场信息溢出网络分析

（一）原油期货市场信息溢出网络

为了描绘原油期货市场构成的信息溢出网络，我们对7个市场开展基于多元信息熵的网络分析。值得注意的是，不能直接以溢出矩阵中的信息量来代表网络中节点间的关系，而是需要通过统计检验同时确定目标节点的所有统计显著的来源节点，以及节点间的条件传递熵是否显著。即同步确定是否显著，以及除外哪些节点应当作为的条件。对此，IDTxl程序包提供基于贪婪算法的多元信息熵网络分析算法。我们对不同时序下的信息溢出网络分析后绘制了网络图（见图1）。图中带标签的圆代表各个原油期货市场，带箭头的连线代表在5%水平显著的市场间的有向关系。

在三种时序的信息溢出网络中可以发现，7个原油期货市场均在信息溢出网络中，即这7个市场均至少有一条连接其他市场的显著关系。对具体的市场而言，首先，人民币原油期货主要是信息的接收方。在亚洲-欧洲-美洲时序中，INE没有显著的指向其他市场的溢出关系，在欧洲-美洲-亚洲时序中，INE对ICE有显著溢出，在美洲-亚洲-欧洲时序中，INE对MOE有显著溢出。这表明，人民币原油期货市场对国外原油期货市场的独特的信息溢出作用较小。其次，孟买与东京作为另外两个非美元原油期货市场，对其他期货市场存在多条显著的溢出关系。表4反映了各个市场作为来源或目标的显著的关系个数，以亚洲-欧洲-美洲时序为例，孟买与东京对其他期货市场的显著溢出关系分别有5条和6条。并且孟买与日本对伦敦、纽约等最主要的美元原油期货市场有显著溢出关系，表明这两个市场与主要美元原油期货市场有显著的双向溢出关系。从与主要市场的溢出关系上，人民币原油期货较其他非美元市场仍有一定差距。另外，以在网络中的关系个数来看，欧洲市场中伦敦较莫斯科与其他市场的关系更多，亚洲市场中迪拜、孟买与东京在同一水平上。这表明若以亚洲、欧洲与美洲划分原油期货市场，欧洲与美洲均存在较为明确的关键节点市场，而亚洲尚未形成某个市场在信息溢出上主导其他市场的格局。

（二）原油期货市场与汇率的网络

进一步，考虑到网络中存在美元与非美元原油期货，信息传递可能还与汇率有关，因此我们在网络分析中加入3种货币兑美元的汇率，其中人民币汇率则同时加入了在岸汇率（CNY）与离岸汇率（CNH）。这包含7种原油期货与4种汇率的信息溢出网络见图2。首先，最明显的特征是，无论在哪种时序下，人民币的在岸与离岸汇率与各原油期货市场均无显著的联系。仅存在从CNH到CNY的显著信息溢出，表明两者间的信息传递主要是从离岸市场向在岸市場，并且原油期货市场对人民币汇率没有显著的信息溢出，人民币汇率也没有显著的对原油市场的信息溢出。这说明人民币原油价格与人民币汇率两者较为独立，并不存在显著的由油价向汇率传递的关系，与现有的理论及其他市场的实证结果不符。考虑到一方面人民币原油市场成立较短；另一方面人民币汇率，尤其是在岸价格的相关衍生品缺失，对于对冲人民币原油价格中的汇率因素缺乏可用金融工具，可能是造成原油与人民币目前缺乏独特信息溢出的主要原因。

与人民币汇率相比，印度卢比与日元均与原油期货市场有显著溢出关系。以亚洲-欧洲-美洲时序为例，存在显著的由孟买原油市场（MCX）向印度卢比（INR）的溢出关系，同时印度卢比对莫斯科原油市场（MOE）有溢出关系，而东京原油市场（TCM）与日元（JPY）之间则是双向显著的溢出关系。可见非美元原油市场是联系美元油价与相关汇率（主要是交易所所在国汇率）的重要通道。人民币原油市场与人民币汇率间这种缺乏信息溢出的状况可能对人民币原油价格对全球其他市场的信息溢出带来影响。

五、原油期货市场间信息溢出的变化

除了静态的网络分析，我们还获得了非美元原油期货与美元原油期货间的信息溢出的动态变化。为此，我们选取从2018年3月27日至2020年11月30日这段时间内以90天为窗口的滚动样本区间，获取每个样本区间里原油期货市场间的传递熵，计算非美元原油期货与美元原油期货间的信息溢出，获得这些信息溢出量形成的时间序列（见图3）。

首先，在样本区间内非美元原油期货对美元原油期货的信息溢出及接收水平基本同步增减，两个方向上的信息溢出水平线在大部分时间几乎重叠。其次，自2018年8月至2020年2月，信息溢出水平处于缓慢上升，而在2020年2月以后，信息溢出水平先是明显跃升，在2020年4月以后又出现骤降。表明信息溢出水平会随时间变化，特别是在2020年2月至4月，新冠疫情对国际原油市场带来剧烈波动，国际原油价格从50美元以上一度跌至20美元以下，信息溢出水平在市场动荡时期也会发生跃升与骤降。再次，非美元原油期货向美元原油期货的净溢出也在市场动荡时期展现出剧烈变化。总体而言，非美元原油期货对美元原油期货在整个时间段基本有净溢出，表明非美元原油期货市场的信息贡献。

图4反映的是人民币原油期货与其他原油期货市场间的信息溢出水平。人民币原油期货溢出与接收信息基本处于同一水平，值得注意的是，这一发现与人民币原油期货在原油期货信息溢出网络中主要为信息接收方的结论并不矛盾。原油期货信息溢出网络中的关系反映的是来源市场向目标市场基于目标市场的历史与所有来源市场为条件的信息溢出，可以说是具有统计显著性的独特信息，与两个市场间存在双向信息溢出并不矛盾。同时，从人民币原油期货的信息净溢出可以发现，大部分时间里存在着正的净溢出。而在2020年2月以后，人民币原油期货市场的信息溢出也随市场波动发生溢出水平的剧烈变动。

六、研究結论与政策启示

本文通过基于多元传递熵的信息溢出与网络研究方法，分析国际原油市场间的信息溢出，同时构建国际原油期货信息溢出网络。研究发现，包含7种主要原油期货的市场形成了计价货币多元化的国际原油期货市场网络，美元市场与非美元市场间有较多的双向信息溢出，并且在构成的信息溢出网络中，存在显著的非美元市场向美元市场的独特信息溢出。同时，相关汇率与非美元原油期货存在显著的溢出关系，也是信息溢出网络的重要组成部分。研究还发现，相比欧洲与美洲市场，亚洲市场尚未形成一个具有统治地位的原油期货市场。SC原油虽然成交量最大，但信息溢出与其他市场间的显著独特信息关系上均不是最大的，孟买和迪拜原油期货均具有较高的独特信息溢出。研究还发现，与其他非美元原油期货不同，SC原油与人民币汇率之间没有显著的独特信息溢出关系，揭示原油期货市场与外汇市场之间的信息传递较弱。

本文对文献发展的推动在三方面，一是本文首次在分析市场信息溢出上引入多元传递熵，量化原油期货市场间信息溢出水平，并对市场间独特信息的溢出进行统计检验，构建信息溢出有向网络。提供了检验金融市场间信息溢出，进行网络分析的新方法。二是本文获得了美元计价与非美元计价的原油期货市场间的溢出水平及他们构成的网络，对国际货币体系可能正在发生的多元化趋势给出了基于原油计价视角的证据。第三是本文首次量化分析了SC原油在国际市场中的地位，为客观评价并制定相关政策提供科学基础。

本文对人民币国际化与原油和人民币金融市场发展有重要启示。一是应区别看待美元的国际地位与垄断力量，为人民币国际化制定相应的长期与阶段性计划。从原油期货的定价网络中可以发现，虽然美元的国际地位仍在很大程度上发挥着作用，但是国际金融市场正在出现计价货币多元化的趋势，对美元垄断力量形成一定的制衡。在我国制定人民币国际化的行动方案时，短期内应以对抗美元垄断力量，使人民币成为在各个市场发挥国际货币作用的多元体系中的一员。

二是加快人民币原油期货市场发展，鼓励国内外投资者参与原油期货交易。2019年中国原油月均表观消耗量约为4.24亿桶，人民币原油期货的最大持仓量约覆盖原油消耗量的17.8%，平均持仓量约覆盖原油消耗量的13.6%。与美国相比，NYMEX合约持仓量约覆盖美国66%的月消耗量，人民币原油期货的交易规模仍有较大的增长潜力。

三是进一步完善人民币汇率衍生品市场，与人民币原油市场实现协同发展。投资者在进行人民币原油对冲以及相关交易时，可能同时需要对人民币汇率开展相关交易，特别是对于海外投资者参与国内原油市场。但目前人民币汇率相关衍生品仍缺乏，境内对冲交易工具不完善，离岸人民币外汇市场又与境内市场存在一定的割裂，限制了人民币原油期货市场对海外投资者的吸引力。应在适当的时间推出人民币汇率衍生产品，实现与人民币原油期货的配合，满足更多投资者的需求。

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The Role of Shanghai Crude Oil Futures in International Crude Oil Futures Markets ——Complex Network Analysis Based on Multivariate Transfer Entropy

Shi Nan1  Ren Zaiping2＼

Abstract： During the last 20 years， currency diversification tends to replace the monopoly of the dollar in invoicing crude oil. In order to scientifically evaluate the role of Shanghai Crude Oil in international crude oil markets. This paper utilizes multivariate transfer entropy to analyze the network of information spillover.Empirical evidence shows that non-dollar oil futures markets such as Mumbai and Tokyo have large spillover over dollar oil futures markets. There also exists significant unique information spillover between non-dollar and dollar oil markets. However， The unique information spillover of renminbi oil market is insignificant.Different from other non-dollar market， SC crude does not have significant unique information spillover with renminbi exchange rate. The findings of this paper has implications for renminbi internationalization. The role of renminbi in diversified global currency system should be strengthened. The renminbi crude oil futures market should fasten. The renminbi derivative market should be strengthened in coordination with SC crude oil market.

Key words：International Currency;Invoice Currency;Diversification;Crude Oil Futures;Renminbi Internationalization

[收稿日期] 2023-08-09

[基金项目]国家自然科学基金青年项目“人民币加入SDR以后的汇率制度选择”（71703102）；上海市金融学会2021年青年课题。

[作者简介]施楠，上海社会科学院信息研究所助理研究员，研究方向：国际金融。任再萍（通讯作者），上海对外经贸大学金融管理学院副教授，研究方向：国际金融与贸易、汇率理论、金融创新、产业经济理论等。