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一种新的风险价值(VAR)计算方法及其应用研究

时间:2024-05-06 来源:莫比宠物网
第5卷第6期2008年11月管理学报ChineseJournalofManagementVol.5No.6Nov.2008一种新的风险价值(VaR)计算方法及其应用研究摘要:应用格列汶科定理对历史模拟法进行改进,以提高历史模拟法的计算准确性,并利用该方法来确定POT模型中的阈值,以此新方法计算金融市场的风险价值(VaR);然后运用上证指数进行了实证分析,得到了较好的结果。关键词:风险值;历史模拟法;极值理论;POT模型中图分类号:F830文献标识码:A文章编号:1672884X(2008)06081905┌﹤━┊━┉┄┃┉┄┃﹢┅┅━┉┄┃┄━┊┐┉┐┇┈─()ZHOUXiaohuaZHANGYan(ChongqingUniversity,Chongqing,China)﹢┈┉┇┉:Anewmethodofthresholdselectionwasinvestigated.AccordingtoGlivenkoTheory,historicalsimulationwasimprovedtomadethecalculationresultmoreaccurateanddeterminethethresholdofPOTmodelforcalculatingnewVaRoffinancemarket.Then,conductstheempiricalanalysiswasmadeusingShanghaiindexandagoodresultwasobtained.┎┌┄┇┈:valueatrisk(VaR);historicalsimulation;extremevaluetheory(EVT);peakoverthresholdmodels(POT)自从J.P.Morgen公司于20世纪90年代提出VaR(valueatrisk)方法以来,VaR已在国际上获得了广泛的应用和重视,并逐渐成为金融市场风险度量的主流方法。计算VaR的方法分为参数法和历史模拟法,二者各有优缺点。参数法要求在资产或市场因素服从正态分布的假设下确定置信区间后再通过解析公式计算VaR值,但实际情况是金融资产的时间序列数据的分布与正态分布相比存在明显的尖峰厚尾现象,这会导致对VaR的低估。与参数法相比,历史模拟法有3个明显优势:①本质上非常简单,多数时候无需任何参数估计,市场因素序列都是观测出来的;②完全体现了市场的实际分布,分布的各阶矩以及市场因素之间的相关性集合均可模拟出来;③非常易于向高层管理者作出说明[1]。但是,如果市场因素的未来分布与历史分布差别过大,测算结果就会非常不准,并且历史模拟法需要大量的观测值,要承担很大的计算量。由于VaR方法是对正常市场交易情况下风险的度量,因此在极端市场情况下(收益分布收稿日期:20080114基金项目:国家自然科学基金资助项目(70473107)的尾部),用基于正态分布假设等经典方法去度量VaR的误差较大。这就要求在运用VaR方法时应该运用压力测试进行补充。压力测试是基于历史或潜在的市场震荡数据,考察在极端条件下,市场价格大的变化对资产组合的价值变化的“最坏情景”,用于设定风险价值的标准或风险约束,确定资产组合风险水平是否在风险承受能力之内,包括识别那些会产生致命损失的情景,评估这些情景的影响并为风险管理提供额外的保证[2]。近年来,许多研究风险度量的学者纷纷利用极值理论(EVT)进行VaR估计。该理论不研究序列的整体分布情况,只关心序列的极值分布情况,利用广义帕累托分布或者广义极值分布来逼近损失的尾部分布情况。EVT所采用的模型主要有2种,在统计理论上均具有一定的优越性:①区块极大值模型(blockmaximamodels,简称BMM模型);②越槛高峰模型(peakoverthresholdmodels,简称POT模型)[3]。极值理论的主要优点在于:可以准确地描述分布尾部的分位数;具有解析的函数形式,计算简便;在极端条件下,用极值理论·918·方法得到的VaR估计值与经验分布非常接近;提供了超越样本的预测能力,比常用方法具有更大的优越性;有完备的数学理论支持[2]。它在金融风险管理中的良好应用前景已经得到越来越广泛的关注。1VaR方法与POT模型VaR是一种被广泛接受的风险度量工具。2001年的巴塞尔委员会指定VaR模型作为银行标准的风险度量工具。它可以定义为在一定的置信水平牘下,某一资产或投资组合在未来特定时间内的最大损失,或者说是资产组合收益损失分布函数的分位数点。假设牀代表某一金融资产的收益,其密度函数为牊(牨),则VaR可以表示如下:爼牃爲牘=-inf{牨燏牊(牀≤牨)>(1-牘)}。(1)当密度函数牊(牨)为连续函数时也可写作爼牃爲牘=-爡-1(1-牘),式中,爡-1为分位数函数,它被定义为损失分布爡(牨)的反函数。但是爼牃爲模型只关心超过爼牃爲值的频率,而不关心超过爼牃爲值的损失分布情况,且该模型在处理损失符合非正态分布(如后尾现象)及投资组合发生改变时表现不稳定,会出现式(2)的情况:爼牃爲牘(牀+牁)≥爼牃爲牘(牀)+爼牃爲牘(牁),(2)不满足ARTZNER提出的一致性风险度量模型的次可加性[4],因此,VaR方法需要其他方法进行补充,常用的就是进行压力测试。压力测试常采用极值理论方法进行度量。极值理论是测量极端市场条件下风险损失的一种方法,它具有超越样本数据的估计能力,可以准确地描述分布尾部的分位数。它主要包括两类模型:BMM模型和POT模型,常用的模型为POT模型[5]。POT模型的特点是:通过事先设定一个阈值,把所有观测到的超过这一阈值的数据构成一个数据组,以该数据组作为建模的对象,只考虑尾部的近似表达,而不是对整个分布进行建模;对数据要求的数量比较少;可以进行单步预测,给出在未来一段小的时间内的VaR估计值;前提条件是超限发生的时间服从泊松分布,超限彼此相互独立,服从GPD(generalizedparetodistribution)分布,且超限与超限发生的时间相互独立[6]。样本独立同分布可以保证POT模型的前提条件成立。假设序列{牫牠}的分布函数为爡(牨),定义爡牣(牪)为随机变量牂超过阈值牣的条件分布函数,爡牣(牪)=爮(牂-牣≤牪燏牂>牣),牪≥0。·028·管理学报第5卷第6期2008年11月根据条件概率公式可以得到爡牣(牪)=爡(牣+牪)-爡(牣)1-爡(牣)=爡(牫)-爡(牣)1-爡(牣),牫≥牣(3)爡(牫)=爡牣(牪)[1-爡(牣)]+爡(牣)。定理[7]对于一大类分布爡(几乎包括所有的常用分布)条件超量分布函数爡牣(牪),存在一个爢′犪,犲(牪)使得:爡牣(牪)牣→∞≈爢′犪,犲(牪)=烄烅烆犪1-1+犲槏槕牪-1燉犪1-e-牪燉犲,,犪≠0;犪=0。(4)当犪≥0时,牪∈[0,∞];当犪<0时,牪∈[0,-犲犪]。分布函数爢′犪,犲(牪)被称作广义的Pareto分布。根据式(4)可以得到广义的Pareto分布的概率密度函数牋′犪,犲(牪),因此对于给定的一个样本{牫1,牫2,…,牫牕},对数似然函数爧(犪,犲燏牪)=烄-牕ln犲-1+1槏槕犪∑牏=1ln1+槏犪犲牪槕牏,犪≠0,牕烅-牕ln犲-烆牕1犲∑牏=1牪牏,犪=0,(5)从而可以估计参数犪和犲。然后需要确定阈值牣,DANIELSSON等[8]给出了对阈值的估计方法,一般有2种:(1)由Hill统计量爣牑,牕=牑1牑∑牏=1ln牀(牏)槏槕牀(牑)构造Hill图。Hill图定义为点(牑,爣-1牑,牕)构成的曲线,选取Hill图形中尾部指数的稳定区域的起始点的横坐标爦所对应的数据牀牑作为阈值牣。(2)根据样本的超限期望函数,其定义为牕牉(牣)=(牀牏-牣)∑牏=牑牕-牑-1,牑=min{牏燏牀牏>牣},超限期望图为点(牣,牉(牣))构成的曲线,选取充分大的牣作为阈值,使得当牨≥牣时牉(牨)为近似线性函数。当牣确定以后,利用{牫牠}的观测值,根据式(5)进行最大似然估计得到犪和犲的估计值和犲。同时,可得到{牫牠}的观测值中比阈值牣大犪的个数,记为爫牣,根据式(1)用频率代替爡(牣)的值,可以得到爡(牫)在牨>牣时的表达式:爡(牫)=爡牣(牪)[1-爡(牣)]+爡(牣)=烄爫牣爫烅爫牣爫烆犪(牫-牣)1-1+犲[{[1-e-(牫-牣)燉犲]+1-]槏(牫-牣)烄1-烅1-烆爫牣爫犪1+犲[爫牣爫e-(牫-牣)燉犲,-1燉犪爫牣爫}槕]-1燉犪+1-槏爫牣槕爫=,犪≠0;犪=0。(6)对于给定某个置信水平牘,可以由式(1)得到:一种新的风险价值(VaR)计算方法及其应用研究——周孝华张燕烄牣+爼牃爲牘=烅-犪犲犪爫[爫牣槏槕牘爫牣槏槕牘,爫牣-犲ln烆]-1,犪≠0;(7)犪=0。2历史模拟法的改进历史模拟法就是用收益的历史数据的分布来模拟未来风险值的方法。首先将收益的历史数据从小到大排列,然后按照给定的置信水平找到对应的分位点,把这一点的收益(损失)作为未来收益(损失)的风险值。MAHONEY发现历史模拟法能够在所有置信水平下(可高达99%)得到VaR的无偏估计[9],但是历史模拟法也存在很多问题:需要的数据量较多,估计的结果完全依赖于历史数据集合的选取,另外历史数据区间长度的选择也很重要。对于历史模拟法的这些缺点,可以在数据的选取方法和处理上加以改进。对于爫个历史收益率数据,选择其中的爩个,共有爞爩爫种选法,记每次选出来的爩个数据为{牃牏牐,牐=1,2,…,爩},牏=1,2,…,爞爩牏=1,2,…,爞爩爫个犜分位数。根据对风险的不同敏感度,选择相应的分位数作为VaR。它从某种程度上反映了收益率的真实分布中分位数的信息。爫,记它的犜分位数为{牃犜爫,则可以得到爞爩牏},对于经验分布函数爡牕(牨),随着牕的增大,爡牕(牨)越来越接近牀的分布函数爡(牨),关于这一点,GLIVENKO在1953年给出了理论上的论证[10]。根据定理2和定理3,可以推导出一种改进的历史模拟法。根据定理2,对于选定的历史数据可以用其经验分布函数的犜分位数来逼近历史数据总体分布的犜分位数;再由定理3可知,选取不同历史数据得到的分位数组{牃犜2,…,爞爩爫是以总体为均值呈正态分布的,因此可以用这些分位数的均值来近似总体的分位数牏},牏=1,值,从而得到爼牃爲值。这样就对历史模拟法进行了改进,一定程度上避免了该方法的缺陷。3利用改进的历史模拟法结合POT模型计算爼牃爲在POT模型中另一个重要的问题就是确定定理3的阈值。这个值非常重要,它是正确估计参数犪和犲的前提。如果牣取值过高,会导致超额数据量太少,使估计出来的参数方差很大;如果牣取值过低,则不能保证超量分布的收敛性,会使估计产生大的偏差。根据极值理论来计算爼牃爲处理的数据也是一些超过阈值的极端值。在极端条件下,用该方法得到的爼牃爲的估计值与经验分布非常接近。根据定理2和定理3,改进的历史模拟法是用经验分布函数犜的分位数逼近总体分布的犜分位数来得到爼牃爲,二者都是用经验分布进行拟合。而且历史模拟法处理的数据是收益率数据,根据该方法得到的分位数值实际上就是历史数据的正常值和极端值的一个临界点,根据阈值牣的定义,可以选择改进的历史模拟法得到的爼牃爲值作为阈值牣。定理若总体牀的分布函数为爡(牨),经利用这个原理可以提出一种新的确定阈值验分布函数为爡牕(牨),则对牨∈爲,有}[sup-∞<牨<∞{爮lim(牨)-爡(牨)燏]=0=1,燏爡牕牕→∞也即爡牕(牨)牃.牉→爡(牨)。该定理表明,爡牕(牨)以概率1一致收敛于爡(牨),即可以用爡牕(牨)来近似爡(牨),这也是利用样本来估计和判断总体的基本理论依据。因此可以用经验分布函数的分位数来逼近总体分布的犜分位数。由文献[11]有如下定理:定理设牀1,牀2,…,牀牕是来自具有密度函数牘(牨)的总体的一个样本,对给定的牘∈(0,1),牘(牨)在总体牘的分位数犪牘处连续,且牘(犪牕)>0,又定义牑,使得牑=牕牘+牗槡(牕),则对样本的第牑个次序统计量牀(牑)有槡牕(牀(牑)-犪牘)槡牘(1-牘)燉牘(犪牘)爧→爫(0,1)。此定理说明,经验分布的分位数就是以总体为均值呈正态分布的。牣的方法来计算爼牃爲,即先利用改进的历史模拟法计算出一个在给定的置信水平牘下的分位数值;然后把这个分位数值作为POT模型中的阈值;再根据POT模型计算出该置信水平下的爼牃爲值。其计算过程如下:步骤设采用的数据个数为爫(爫>100),令爩=100,按时间先后顺序第1次取1到100个数据,第2次选取第2到101个数据,…,第爫次选取第爫个到第爫+99个数据(选取方法有多种,本研究仅选用该种方法,且以前的研究结果[3]表明选取100天的数据是比较适合1%到5%的置信水平的),以此类推,得到牑组数据,然后给定置信水平牘,用历史模拟法分别计算各组数据的分位数,得到牑个分位数值,根据定理1和定理2,将选取的这些分位数的平均值记为牄,在这牑个分位数值中找出与牄最接近的分位数,把它记为牣,并以这个牣作为POT模型中的阈值。·128·步骤以牣为阈值对原始的爫个收益率数据进行筛选得到观测值中比阈值牣大的个数,记为爫牣。和犲步骤利用式(5)得到犪和犲的估计值犪。步骤根据式(7)得到给定置信水平牘下的VaR值。这种新的阈值选取方法结合了历史模拟法和极值理论的优点,与一般的阈值选取方法有所不同。这种新的选取阈值的方法以格列汶科定理和历史模拟法的原理为理论依据,理论上是可行的,并且该方法选取阈值是以历史模拟法计算的分位数结果为基础,使得计算结果偏差较小,采用计算机编制程序,消减了使用Hill图和超限期望图来选取阈值的计算的繁杂性。4实证分析采用上海证券交易所公布的日综合指数爮为原始数据(数据来源:新浪网),样本空间选自1990年12月19日~2004年9月30日(仅选取到2004年的数据是为了使得数据的统计特征明显而便于分析)。样本容量为3391个。定义收益率为爲牠=ln爮牠-ln爮牠-1,取置信水平为1%。用SPSS统计分析软件对收益序列爲牠进行统计分析。图1和表1给出了收益序列爲牠的描述性统计量。可以看到序列具有明显的尖峰厚尾现象,从JB检验可以显著地拒绝正态性假设。对收益序列进行单位根ADF检验(见表1),因为检验的统计量是-19.64516,比显著性水平为1%的临界值-3.4354小得多,所以拒绝原假设,序列不存在单位根,是平稳序列。图收益序列爲牠的描述性统计量表序列的单位根检验ADFTestStatistic-19.645161%临界值-3.43545%10%临界值临界值-2.8629-2.5675单位根拒绝假设的Mackinnon临界值对数据进一步做探索分析,考察数据的奇异性和分布特征。从盒形图(见图2)中可以看·228·管理学报第5卷第6期2008年11月到,收益率序列存在极端值情况,这与直方图(见图1)中显示的收益序列具有尖峰厚尾现象是一致的,因此,采用一般的VaR计算方法不能预测可能的最大损失,而必须运用极值理论来计算VaR。基于极值理论中的POT模型,需要利用充分大的阈值牣,对超限分布进行GPD拟合。首先采用改进的历史模拟法来求取阈值。图收益序列爲牠的盒形图采用Windows.net编制程序,按照步骤1得到阈值牣=1.897,爫牣=97。由式(6)得到犪=的估计,EM=0.32316。对于犪8.32614,犲BRECHETS[11]认为金融序列的犜=1燉犪的取值范围应当在3~4之间,而本研究的计算结果几乎不落在[3,4]的区域内,这主要是因为未考虑金融序列本身的分布,计算的是极端值,使得犪估计出来的值偏大,但这与EMBRECHETS的结论并不矛盾。再根据式(8)得到VaR0.01=1.854。阈值牣=1.897是根据历史模拟法计算出的VaR值,VaR0.01=1.854是历史模拟法和POT模型结合的方法计算所得,二者相差不大,这说明这种新方法是可行的。再采用常用的阈值选取方法来计算VaR,以便和新方法得到的VaR进行比对。这里只和采用超限期望图方法得到的结果进行对比。由图3可以发现样本的平均超限函数在牣≥0.8时近似于一条直线,具有显著的Pareto分布特征。当牣=0.8时,收益率数据超过阈值牣的个数爫牣=369。利用最大似然估计得到各参数的=0.229,犲估计值为犪=367,VaR0.01=1.967。由此可见,采用改进的历史模拟法选取阈值的方法计算出的VaR值1.854和用超限期望图得到的VaR值1.967差别不大,进一步说明了该方法可行,并且这种方法得到的VaR值更接近于用历史模拟法得到的VaR值1.897,故可以认为该阈值选取方法在一定程度上优于普通的阈值选取方法。图超限期望图5结语历史模拟法是一种常见的非参数方法,但在极端值条件下计算VaR缺乏稳定性,而极值理论(EVT)方法是一种极端值条件下计算VaR的较好的参数方法,二者各有优缺点。本研究将历史模拟法加以改进并与POT法相结合来计算金融市场风险VaR。这种推导出的新方法经过实证研究得到了较好的结果。这说明在利用EVT理论计算金融市场风险VaR时,阈值的选取非常重要,好的阈值选取方法能更加科学可靠地预测金融风险。当然,这种方法也存在一些瑕疵,如POT模型中要求数据是独立同分布的,而在实际中数据之间可能具有相关性;对POT模型中参数的估计方法有多种,不同的参数估计方法会影响结果的准确性等,这些正是本研究下一步所要做的工作。参考文献[1]乔瑞F.风险价值VaR[M].陈跃,译.北京:中信出版社,2005.[2]王春峰,万海晖,张维.金融市场风险测量模型——VaR[J].系统工程学报,2000,15(1):746~751.[3]郑文通.金融风险管理的VaR方法及其应用[J].国际金融研究,1997(9):58~62.[4]詹原瑞,田宏伟.极值理论在汇率受险价值计算中的应用[J].系统工程学报,2000,1(15):44~53.[5]田新时,郭海燕.极值理论在风险度量中的应用——基于上证180指数[J].运筹与管理,2004(1):64~69.[6]欧阳资生,龚曙明.广义帕累托分布模型:风险管理工具[J].财经理论与实践,2005(3):51~62.[7]杨虎,刘琼荪,钟波.数理统计[M].北京:高等教育出版社,2004.[8]DANIELSSONJ,DEVRIESCG.ValueatRiskandExtremeReturns[R].LondonSchoolofEconomics,FinancialMarketsGroupDiscussion,1997.[9]MANFREDG,KELLEZIE.AnApplicationofExtremeValueTheoryforMeasuringRisk[R].DepartmentofEconometrics,UniversityofGenevaandFAME,2003.[10]LONGINFM.FromValueatRisktoStressTesting:TheExtremeValueApproach[J].JournalofBankingandFinance,2000(24):1097~1130.[11]EMBRECHETSP.ExtremeValueTheoryinFinanceandInsurance[J].JournalofMathematics,1999(13):33~60.(编辑张光辉)通讯作者:周孝华(1965~),男,湖南武冈人。重庆大学(重庆市400044)经济与工商管理学院教授、博士研究生导师。研究方向为金融工程、金融市场风险管理、财务与金融。“全球化背景下的中国产业竞争力与可持续发展”国际研讨会会议日期:2009年4月16~17日会议地点:上海市黄浦区主办单位:复旦大学管理学院产业经济学系英国兰卡斯特大学管理学院中国管理研究中心英国布鲁耐尔大学制度与经济发展研究中心会务联系:孙霈电子邮件:sunpei@fudan.edu.cn信息来源:http:燉燉www.fdms.fudan.edu.cn·328·

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