大宗商品衍生品定价模型
我们先从最基础的概念开始。大宗商品(如原油、黄金、铜、小麦等)与金融资产(如股票)有一个根本性的区别:它们具有实物属性。这个属性引入了两个关键概念,它们是理解大宗商品衍生品定价的基石。
第一步:便利收益
便利收益衡量的是持有实物商品本身,而非其期货合约,所带来的隐性好处。
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直观理解:想象你是一家炼油厂。现在持有100万桶原油实物,与持有一份承诺在3个月后交付100万桶原油的期货合约,有何不同?如果你持有实物原油,当本地供应突然中断或出现短期需求激增时,你依然可以维持生产,避免停工造成的巨大损失。这种因持有实物而获得的“保险”或“运营灵活性”的价值,就是便利收益。它是一种类似于股票“股息”的收益,但你获得的是实物带来的便利,而非现金。
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数学表达:在经典的持有成本模型中,期货价格(F)和现货价格(S)的关系被修正为:
F = S * e^((r + c - y) * T)
其中:F: 期货价格S: 现货价格r: 无风险利率c: 存储成本(以连续复利表示)y: 便利收益(以连续复利表示)T: 到期时间
便利收益
y的存在,解释了为什么大宗商品的期货市场常常出现“期货贴水”,即期货价格低于现货价格(F < S)。当市场预期未来实物短缺会缓解(即便利收益会降低)时,就会出现这种情况。
第二步:均值回复特性
大多数金融资产(如股票)的价格通常被建模为随机游走,没有长期稳定的“锚”。但大宗商品价格则不同,它们表现出强烈的均值回复特性。
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核心思想:大宗商品价格会围绕一个长期均衡水平波动。当价格过高时,会刺激生产、抑制消费,从而将价格拉回均衡;当价格过低时,会减少生产、刺激消费,从而将价格推回均衡。这个均衡水平由长期的生产成本和需求决定。
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模型体现:最经典的模型是吉布森-施瓦茨模型。它用一个两因子模型来描述现货价格
S(t):- 现货价格本身。
- 便利收益 作为一个随机变量
δ(t),并且它本身遵循一个均值回复过程(例如奥恩斯坦-乌伦贝克过程)。
便利收益的均值回复直接导致了现货价格的均值回复行为。模型的随机微分方程组通常写为:
dS = (r - δ) S dt + σ_s S dW_s
dδ = κ (α - δ) dt + σ_δ dW_δ
其中κ是均值回复速度,α是便利收益的长期均值,dW_s和dW_δ是两个相关的维纳过程。
第三步:期货定价与期限结构
将上述思想结合起来,我们就可以为大宗商品期货合约定价。
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定价原理:在风险中性测度下,期货价格是未来现货价格的期望值:
F(S, δ, t, T) = E_Q[ S(T) | F_t ]。 -
求解:对于吉布森-施瓦茨这样的模型,我们可以推导出期货价格
F的解析解(或半解析解)。解的形式会表明,F是当前现货价格S(t)和当前便利收益δ(t)的函数。 -
期限结构的形态:这个模型能完美地解释大宗商品期货市场的三种典型期限结构形态:
- 期货贴水:当当前便利收益
δ(t)很高(表明现货紧张)时,近期期货价格会低于现货价格,曲线向下倾斜。 - 期货升水:当当前便利收益
δ(t)很低时,曲线向上倾斜,符合正常的持有成本模型。 - 驼峰型:曲线先升后降或先降后升,这反映了市场对便利收益未来路径的复杂预期。
- 期货贴水:当当前便利收益
第四步:扩展到期权定价与更复杂的模型
在有了期货定价模型的基础上,我们可以进一步为大宗商品期权(如原油期权)定价。
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基础方法:类似于我们处理利率衍生品时,会选择远期测度来简化定价。对于大宗商品期权,一个常见的技巧是选择“期货到期日
T的远期测度”,从而期权的价值可以表示为基于期货价格的布莱克模型形式的积分。 -
模型演进:吉布森-施瓦茨模型是基础,但为了更精确地捕捉市场特征,发展出了更复杂的模型,例如:
- 三因子模型:在现货价格和便利收益的基础上,再加入短期利率作为第三个随机因子,以同时拟合利率期限结构和大宗商品期限结构。
- 引入跳跃:在现货价格过程中加入跳跃成分,以模拟由地缘政治事件、自然灾害等引起的价格突然暴涨。
总结来说,大宗商品衍生品定价的核心在于理解其实物属性所衍生的便利收益和均值回复特性。通过构建包含这些因子的随机模型,我们能够系统地为其期货、期权等衍生品进行定价和风险管理。