协整与 VECM:非平稳变量的长期均衡建模
1. 核心问题
很多宏观与金融变量本身非平稳,但它们可能存在长期均衡关系。
若直接差分,会丢失长期信息;若直接回归,又可能伪回归。
2. 协整与误差修正
若 $x_t,y_t\sim I(1)$,但存在 $\beta$ 使
$$ \epsilon_t = y_t - \beta x_t \sim I(0) $$
则称二者协整。
VECM 形式:
$$ \Delta y_t = \Pi y_{t-1} + \sum_{i=1}^{p-1}\Gamma_i \Delta y_{t-i}+u_t $$
其中 $\Pi$ 包含长期均衡信息,短期偏离由误差修正项拉回。
3. Python 示例
from statsmodels.tsa.vector_ar.vecm import coint_johansen, VECM
# 1) Johansen 协整秩检验
jres = coint_johansen(df[["y", "x1", "x2"]], det_order=0, k_ar_diff=2)
print(jres.lr1) # trace statistics
print(jres.cvt) # critical values
# 2) 估计 VECM
vecm = VECM(df[["y", "x1", "x2"]], k_ar_diff=2, coint_rank=1, deterministic="co")
res = vecm.fit()
print(res.summary())
4. 结果解释
- 协整向量:长期均衡关系系数。
- 调整系数:系统偏离均衡后回归速度。
- 短期参数:增量层面的动态效应。
5. 常见错误
- 不先做单位根检验就盲目上 VECM。
- 协整秩选择只看单一统计量。
- 把长期关系系数误解为短期弹性。
协整框架的价值在于:允许“短期漂移 + 长期约束”并存,更接近经济系统真实机制。