基于模糊决策理论的中国外汇储备币种结构研究

基于模糊决策理论的中国外汇储备币种结构研究摘要：借鉴模糊决策理论的满意度概念，从理论上建立外汇储备币种结构选择的一般最优化模型，从实证上模拟在不同隶属函数参数和不同汇率路径假设下的中国外汇储备币种结构，并分析了收益率隶属函数参数和利率对中国外汇储备货币结构的影响。关键词：外汇储备，币种结构，满意度，购买力平价一、引言自布雷顿森林体系解体及欧元启动后，外汇储备货币出现了多元化的趋势，储备资产从单一的美元转变为以美元、欧元、日元、英镑等多种货币储备同时并存的局面。一方面，在浮动汇率制度下，一国的外汇储备要面临汇率风险；另一方面，储备货币国家的经济发展水平不一致，利率高低不一，持有储备的收益率则会因储备货币的不同而不同。由此可见，储备货币的选择会影响到储备资产的增值能力。因此，如何优化我国外汇储备币种结构就成为目前亟需解决的问题之一。研究外汇储备的币种组合包括两方面的内容：一是储备货币的选择，二是各币种在外汇储备中所占比重的确定。从总体上来看，至今对外汇储备币种结构的研究大致可分为两类：第一，主要是运用回归分析方法，从外汇储备的特点和职能研究各种储备货币的比例，回答了外汇储备币种结构“是什么”的问题；第二，运用均值-差资产选择模型及其拓展理论，从风险收益角度来回答外汇储备币结构“应该是什么”的问题，也就是外汇储备最优币种结构的问题。从已有文献来看，基于回归分析方法的外汇储备币种结构主要从央行执行储备职能的偏好上进行了分析，而很少考虑各储备货币之间的收益和风险等因素；与之相反，基于均值—方差资产选择模型及其拓展理论的外汇储备币种结构研究主要考虑到储备货币之间的收益和风险等因素，却没有考虑到央行的投资决策不同于一般投资者，其决策受多种因素的制约，在考虑风险收益的同时应顾及外汇储备的职能要求。他们都只是从某一个或几个方面考察这些因素对外汇储备币种分配的影响，是不全面的和不完整的。目前，还没有一种更加完善和有效的技术来管理外汇储备币种分配。基于上述原因，本文沿用Ramaswamy提出的方法，借鉴模糊决策理论的满意度概念，将各种宏观经济因素和收益、风险因素在模型的多个约束条件和目标中加以考虑，建立一个多约束多目标的最优化模型，既考虑外汇储备作为一项资产的盈利性及风险性，又兼顾了外汇储备执行功能的实现，克服了回归分析方法和纯粹的资产选择方法的弊端。从实证上，选择美元、欧元、日元、英镑四种储备货币和美元、欧元、人民币三种计价货币。首先，假定各种收益率隶属函数都相同和各种储备货币隶属函数也都相同，模拟计算在不同汇率路径假设下的中国外汇储备币种结构；然后，假定收益率隶属函数参数都相同的情况下，根据杨胜刚和谭卓以及2006年国际货币基金组织公布的发展中国家储备币种结构数据估计储备隶属函数参数之后，再次模拟了在不同汇率路径假设下的中国外汇储备币种结构；最后，分析了收益率隶属函数参数和利率对中国外汇储备币种结构的影响。二、建立模型由于假设央行选择币种结构的目标为最小化最差的可能事后收益，为了基于基本的资产分布模拟得到以计价货币表示的储备资产的事后收益，首先需要对汇率的行为模式进行假设。Ramaswamy假设利率平价成立。而由于中国的资本账户尚未完全开放，购买力平价假设对于中国来说更加贴近现实，一些实证研究(比如鄂永健，丁剑平和邱冬阳等)也支持这一假设。同时，假设央行持有N种储备货币，采用M种计价货币(currencynu-meraire)。各种储备货币的年利率和通货膨胀率分别表示为rn，πn，n∈N，各种计价货币的年利率和通货膨胀率分别表示为rm，πm，m∈M。第n种储备货币(以后简称为储备货币n)相对第m种计价货币(简称为计价货币m)的t时期汇率用Smn(t)表示，即S单位计价货币m等于一单位储备货币n。在购买力平价假设下，可以把汇率变动率[Smn(t+1)-Smn(t)]／Smn(t)看成是具有均值为(πm-πn)，方差为σmn，的正态分布随机变量，其表达式如下：其中：ωn(t)表示维纳过程。当ωn(t)，n∈N相关时，(1)式应变为：其中:[anm]表示储备货币，n相对计价货币m的汇率变动率的相关系数矩阵的Cholesky分解。利用计算机模拟技术(如蒙特卡罗方法)，就可以模拟得到一些汇率路径样本，用Smn,k(T)表示储备货币，I相对于计价货币m在T时期的第k个汇率样本，k∈1…K。这样，储备货币，n相对于计价货币m的事后收益率可以表示为：其中：Smn(0)表示初期储备货币n相对计价货币m的汇率，T的单位为年，对应的Rn,km(T)为年收益。当然，储备货币也可能是计价货币，这种情况下的事后收益率表达式为：用xn表示储备货币n占总储备的比重，n∈N，这时以货币m作为计价货币时的第是个样本的总事后收益为：其中，向量x={x1，x2，…，xN}根据Ramaswamy，仍然假设央行希望保证其储备资产的总事后收益高于某个最低值。此处，借鉴模糊决策理论的满意度概念，假设事后收益的可能最大值和最小值分别为pmaxm和pminm，设定总事后收益的隶属函数(membershipfunction)为如下形式：即假设央行存在着一个最小的收益目标，只有当收益大于该收益目标时，央行的满意度才开始线性增长直至1。相应地，对储备货币n的比重设定隶属函数如下：即假设央行的满意度首先随着一种货币的比重上升而线性增加直至1，随后随着该货币比重进一步增加满意度逐渐下降为0。央行在上述约束条件下最大化满意度最低的隶属函数，即可表示如下的多目标函数最优化问题：约束条件xn≥0，n∈N保证了储备货币均不允许被卖空。为简化起见，引进一辅助变量λ，上述优化问题即可简化为：这样，式(8)中的多目标最优化问题就变为了单目标最优化问题。值得说明的是，当假设利率平价理论成立，将式(1)和式(2)中的πn，πm。分别换为rn，rm即可；而假设汇率固定时，令式(1)和式(2)中的ri=0，i∈NUM和σn=0，n∈N即可。三、实证研究(一)我国外汇储备资产的币种及计价货币选择选择外汇储备货币的三个重要原则为：经济实力原则、币值稳定性原则和交易匹配原则。目前世界上最大的三个经济体是欧盟、美国和日本，它们是最具实力的发达地区和国家，因此，从经济实力和币值稳定这两个原则上考虑我国的外汇储备资产形式上应以欧元、美元和日元为主。另外，从交易匹配原则方面考虑，在2006年中国的主要贸易地区是亚洲、欧洲和北美，其贸易额占我国贸易总额的90.74%，且其结算货币主要为美元、欧元、日元和港币。港币在中国的亚洲贸易结算中占有重要的地位，但由于香港回归后已经是中国的一个行政特区，加之港币与美元挂钩，因此，我国的外汇储备不需要考虑港币。此外，由于英国尚未加入欧元区，而英国又是我国在欧洲的主要贸易伙伴，因此，也将英镑纳入外汇储备的币种之一。通过上面的分析，可以得出我国目前的外汇储备的货币种类选择以美元、日元、欧元、英镑最为适宜。外汇储备是一种金融资产，但是如何基于外汇储备币种多元化来衡量外汇储备价值?是选一种货币还是一篮子货币来衡量其价值?应选择哪些货币作为计价货币?这些问题很难有明确的答案。本文旨在求解外汇储备币种结构的最佳组合，使得以不同币种计价时，储备价值满意度都大于某一最小值。这也意味着计价货币不仅仅是一种，而是多种。本文选择的三种计价货币为美元、欧元和人民币。(二)协方差矩阵与相关系数矩阵估计为了得到以不同计价货币计价的随机收益向量，首先需要估计各种货币收益的协方差。由于数据的可得性程度不同，在计算以美元和欧元(欧元的数据用德国马克数据来代替)为计价货币时的协方差和相关系数矩阵的数据为1999—2006年的月度汇率数据；而以人民币为计价货币时的数据，由于1999—2002年的欧元汇率数据不可得，所以使用2003—2006年的月度汇率数据。其中以某种货币为计价货币时的汇率是指其他货币相对这种计价货币的汇率，比如，2006年1月3日以美元为计价货币的欧元、日元、英镑的汇率分别是：1.198、0.0086、1.7404；以人民币为计价货币的美元、欧元、日元、英镑的汇率分别是8.0702、9.7091、0.069535、14.8833。为简单起见，下面仅列出估计得到的协方差矩阵数据见表1。(三)参数估计及模拟结果分析在式(5)和式(6)中，理论上对各种收益率和储备货币设定一个隶属函数，这些隶属函数在实际当中一般是不同的。例如，中国的外汇储备的大部分是美元，其它货币份额相对较少，那么美元收益率应当更受关注。相应地，其隶属函数也应该不同，但在实际当中，满意度是一种心理状态：具有主观性，如何来设置这些隶属函数参数是模糊决策理论应用的难点之一。由于隶属函数参数的设定对最后估计得到的币种结构有极其重要的影响，下面分四种情况来进行讨论。1.假设各种收益率隶属函数和储备货币比重隶属函数分别都相同时储备币种结构。假设各种收益率隶属函数都相同和各种储备货币比重隶属函数也相同的情况下，分别在固定汇率、利率平价理论和购买力平价理论三种汇率路径假设下来模拟计算2007年的中国外汇储备币种结构，具体参数设置和币种结构数据见表2。从表2可以看出，固定汇率假设下，四种储备货币的比重都十分相似；在利率平价理论假设下，以日元偏多，其它币种比重相对较少；而在购买力平价理论假设下，英镑的比重达到0.5382，相反，美元的比重却非常小，仅为0.0036。美元的比重太小是不符合中国实际的，这说明了央行不可能对每种储备都有同样的隶属函数。下面将模拟多种储备货币隶属函数参数及所对应的外汇储备币种结构。2.各种收益率隶属函数相同的假设下，模拟各储备货币隶属函数参数与对应的储备币种结构。因为具体的隶属函数参数不容易直接设定，所以，本文考虑利用2006年度的币种结构数据来模拟。但由于我国的币种结构的确切数据不可得，所以本文借鉴了一些中间结果。杨胜刚和谭卓通过层次分析法对我国外汇储备币种结构进行研究，得出四种储备货币的合理比重为：美元：欧元：日元：英镑=44.46：30.55：14.79：10.2。另外，2006年国际货币基金组织年报中发展中国家的外汇储备币种结构为：美元：欧元：日元：英镑=61.6090：29.3279：3.8697：5.1935。根据以上两种币种结构，在假定对各种收益率隶属函数相同的情况下，估计储备货币的隶属函数参数(具体参数见表3、4)，然后利用2007年的利率数据和估计出来的协方差矩阵和相关系数矩阵数据，在基于不同参数和不同汇率路径假设下来模拟计算2007年中国外汇储备币种结构(见表3、4)。从表3可以看出，基于各种汇率路径假设下的欧元比重相对比较稳定而且占比较大，美元在固定汇率和购买力平价假设下的比重分别达到了0.4251和0.3743，而在利率平价假设下却只有0.1623。另外，在固定汇率和购买力平价理论假设下，日元和英镑的比重都比在利率平价理论假设下的比重低。在表4中，各种汇率路径假设下，美元的比重总是占主要部分，最高达到了0.7295，最小也有0.5108。欧元的比重相对于美元比重要小一些，它在固定汇率、利率平价理论和购买力平价理论假设下的比重分别是0.3219、0.2507和0.1765。日元的比重次之，而英镑的比重最小，在利率平价理论假设下达到最低值，比重为0.0002。3.在各种储备货币隶属函数参数相同的情况下考虑收益率隶属函数参数对储备币种结构的影响。为了更清楚地分析隶属函数参数对币种结构的影响时，不考虑汇率对币种结构产生影响，假定汇率为固定汇率。图1—3都是基于表2的参数来分析收益率隶属函数参数对币种结构的影响。需要说明的是，在基于其他参数(如表3和表4的参数)得出的结果略有不同，包括后面分析利率对储备币种结构的影响也是一样，由于篇幅所限，在此就不加以阐述。为简单起见，做出另外一个假设pmax=-pmin，pmin0。从图1可以看出，以美元为计价货币时收益率隶属函数参数pmin(简记为p-min(美元))逐渐增大时，即当以美元为计价货币时，最小可能收益率增大和最大收益率同幅度减小时，美元、欧元和英镑的比重逐渐增大，而日元比重