原油始终是制约一个国家经济发展与社会进步的重要战略资源，原油安全关系着国民经济增长和社会发展的脚步。从世界原油储量和消费增长趋势判断，原油储量减少和消费扩张使得原油价格呈不断上涨趋势。原油的不可再生性和价格持续走高趋势，导致世界各国特别是发达国家和新型经济体致力于新能源的探索。在此背景下，基于玉米、甘蔗等生物质的燃料乙醇，作为重要的可再生清洁能源在能源危机凸显与生态环境恶化的双重压力下得到重视和发展。原油是现代农业生产及经营中的重要物资投入，原油价格从生产、运输、消费等各个环节影响农业的产出及农产品价格，因而原油价格上涨是推动农产品价格上涨的基础性因素。另一方面，燃料乙醇产业与玉米产业密不可分，燃料乙醇产业发展推动玉米价格及相关农产品价格上涨，同时导致传统意义上的能源价格与玉米价格波动的作用机理，在新能源经济结构下变得错综复杂。同北美和南美新大陆国家、欧洲国家、非洲欠发达国家相比，中国是农业资源禀赋缺乏优势的国家，2004年以来中国已经成为世界上最大的农产品进口国和农业净进口国，而且原油价格波动及新能源发展诱发的谷物结构波动，已经成为抑制中国农业国际竞争力的重要输入型因素。因此，在新能源扩张背景下，准确理解世界能源结构转型与玉米价格波动之间的关系机制、传导机制，分析、测度两类市场间的波动关系，并从优化相关政策角度提出解决方案，具有重要意义。本文以能源危机与挑战为背景，第二章和第三章分析了世界及我国能源产业、玉米产业的发展现状。考虑到国际原油分布不均和我国原油高度依赖进口等实际问题，以及美国在世界玉米和新能源产业生产、消费和进出口市场的主导地位，论文第四章基于国际原油价格、美国燃料乙醇价格和我国玉米价格的宏观数据，采用VEC模型，分析了国际能源价格波动与我国玉米价格波动的整合关系，以及国际能源价格对我国玉米价格波动的影响程度。结果发现：国际能源价格与我国玉米价格波动存在高度整合关系。估计结果也验证了无论在长期还是短期，国际原油价格和玉米质燃料乙醇价格对我国玉米价格都具有格兰杰意义上的因果作用。同时传统OLS回归结果表明，国际原油价格每上升1个百分点，国内玉米价格将上升0.4403个百分点。国际玉米质燃料乙醇价格的估计系数为0.0495，具有统计意义上的显著性（1%显著性水平显著），但其经济意义并不显著。在我国体制及经济背景下，原油价格、玉米价格和燃料乙醇价格的市场波动特征和波动关系也有别于国际市场。针对这种差异，论文第五章运用中国原油价格、玉米价格和燃料乙醇价格的宏观周数据和GARCH模型、ARCH-M模型和EGARCH模型，分别分析我国原油、玉米、燃料乙醇的价格波动特征和波动风险。结果表明：我国原油、玉米和燃料乙醇市场均表现出显著的ARCH效应，即原油、玉米和燃料乙醇市场的价格波动在一定程度上是可以预测的。原油市场和玉米市场体现出高风险、高回报的特征，说明原油市场和玉米市场的大部分交易者在做出决策时具有理性投资特征，但由于国家的财政补贴效应，燃料乙醇市场并没有体现出高风险、高回报的特征。同时，对玉米市场和燃料乙醇市场而言，价格下跌信息引起的波动明显大于价格上涨信息引起的波动，因而为稳定新能源市场和粮食市场，需特别关注那些可能引起市场价格下跌的因素。通过文献分析与评价，发现原油价格波动显著影响玉米价格波动的观点已经得到大多数学者的认可，但原油市场与燃料乙醇市场、燃料乙醇市场与玉米市场间的波动溢出效应随着国别的差异和所用数据的差异，其结论也不尽相同。因此，论文第六章采用静态三元BEKK-MVGARCH模型，对中国原油、玉米、燃料乙醇市场间的价格波动溢出效应进行分析。结果表明：我国能源市场和玉米市场具有显著的静态波动溢出效应。国家鼓励发展清洁能源的政策和玉米在燃料乙醇发展中的重要地位，以及在汽油中添加燃料乙醇作为清洁能源的初期成果已在全国范围内得到一定程度的推广，样本期间表现出燃料乙醇市场向玉米市场显著地单向波动溢出效应，也导致玉米价格波动部分通过燃料乙醇市场对原油市场产生溢出效应。原油作为农业生产重要的投入要素，其价格变化影响粮食价格变化的观点已得到普遍认可，而且在本研究中也得以验证。针对静态模型难以表达随着时间推移导致的变量动态变化问题，论文第七章分别利用分阶段BEKK-MVGARCH模型和DCC-MVGARCH模型，构建动态联动性模型，分析能源市场与玉米市场间价格波动的动态联动效应。结果表明：我国能源市场和玉米市场价格波动关系具有动态差异性。原油、玉米、燃料乙醇市场分别在2008年7月18日、2008年8月22日、2008年10月10日出现显著的断点效应。根据断点检验结果，将整个样本集划分为两个样本子集，即2003年9月-2008年10月、2008年7月-2013年6月。采用分阶段BEKK-MVGARCH模型分析结果表明：2003年9月-2008年10月期间，仅存在原油市场向玉米市场、燃料乙醇市场的单向波动溢出效应，以及燃料乙醇市场到玉米市场的单向波动溢出效应。但2008年7月-2013年6月期间，我国原油、玉米、燃料乙醇市场间的价格波动溢出效应明显增强，存在三市场间显著的双向波动溢出效应。AR(1)-DCC-MVGARCH（1,1）模型的分析结果表明：2008年上半年以前，原油、玉米、燃料乙醇市场间不存在动态相关关系，2008年下半年起，原油、玉米、燃料乙醇市场间的动态相关系数明显增大，三市场间的协调程度增强，市场分割程度减弱。论文第八章采用情境假设法，分析原油价格上涨对我国燃料乙醇产量和粮食价格上涨及粮食安全的影响。情境模拟结果表明我国燃料乙醇产量会随着石油价格的上涨而急剧增多。同时，若不考虑政府干预，原油价格的上涨和燃料乙醇的扩张将会大幅增加我国居民在食品支出方面的生活成本，影响居民的福利水平。模拟结果显示，如果仅考虑我国的能源需求和能源安全，而不考虑其可能带来的居民生活成本的增加，不考虑其可能带来的生态环境变化，燃料乙醇的发展给我国带来的正面效应将远大于负面效应。本研究的主要特色与创新为：（1）将一次能源、新能源及粮食生产结合起来，在一次能源危机和新能源扩张背景下，研究世界一次能源危机和新能源扩张对我国玉米价格波动的影响。（2）将ARCH类模型、BEKK-MVGARCH模型以及DCC-MVGARCH模型应用于能源价格和粮食价格关系的研究中，突破了ARCH类模型应用的领域。（3）国外大量研究表明，多种粮食价格波动存在共向同时的特征，本文根据原油价格上涨的程度，模拟在原油价格上涨的背景下，我国燃料乙醇的发展速度、玉米及相关食品的价格波动状况，模拟原油危机和燃料乙醇扩张对我国粮食价格和粮食安全的影响。