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随着经济的不断发展，世界各国对原油的需求不断增长。中国作为原油消费大国的一员，对进口原油的需求量、依存度也呈增强趋势。由于近几年来国际政局动荡、恐怖主义猖獗、宗教冲突不断，国际原油运输的风险不断增大，中国原油能源供应的安全性与及时性不断受到威胁。为应对这种国际经济政治的不确定性带来的风险，确保原油能源的正常供应，在“国油国运”国家政策的要求下，中国不断增加油轮船队的规模，增加国油国运的比例。油轮投资是关于船队结构优化、船队运输经济效益提高的战略性活动，其决策的优劣直接关系到中国油轮船队运营的成败。油轮投资决策与油轮运输市场的兴衰波动密切相关，而油轮运输市场的行情又能够通过运价指数的走势体现出来。因此，运价指数的波动对油轮投资决策的制定有重要影响。研究基于运价指数波动特性的投资决策理论与方法，不仅可以帮助油轮投资者准确把握未来航运市场运价指数波动情况，及时采取有效措施减少运营风险，而且对航运企业准确掌握船舶投资时机、制定有效的投资决策方案，提高航运企业竞争力具有重要意义。
本文以油轮运输企业投资超大型油轮(Very Large Crude Carrier，VLCC)为研究对象，结合VLCC投资期长、投资金额大、风险较高的特点，从单因素及多因素角度定量分析运价指数波动对超大型油轮投资的影响，印证运价指数作为油轮投资决策模型关键变量的可行性。通过改进单位根检验模型分析短时长下VLCC运价指数随机游走的特性，以及长时长下VLCC运价指数均值回归的特性，在短时长下选用几何布朗运动模型，在长时长下提出一种均值水平随时间线性变化的均值回归模型，对VLCC运价指数的波动趋势进行模拟预测，分析不同时长下几何布朗运动模型、改进均值回归模型的预测精度。基于VLCC运价指数的预测结果，建立基于几何布朗运动、考虑突发事件的几何布朗运动及均值回归模型的实物期权投资决策模型，为VLCC期权投资的投资时机和投资规模选择提供参考。
本文的主要工作和结论如下:
(1)分别从单因素及多因素角度，通过格兰杰检验和多元经验模态分解算法测算VLCC运价指数波动对VLCC投资的影响，验证运价指数作为油轮投资决策模型关键变量的可行性。从单因素角度出发，运用格兰杰因果检验，验证运价指数与油轮投资的因果关系;从多因素角度出发，通过分析航运市场运行过程中影响超大型油轮投资的各种因素，运用粒子互斥平衡原理在决策空间进行采样后，使用多元经验模态分解算法，得到长期趋势项曲线及运价指数所占权重，定量分析运价指数波动对VLCC投资的影响。实证结果表明:单因素角度，在0.82％的置信水平下，运价指数是油轮投资的格兰杰原因，是决定VLCC投资的重要因素;多因素角度，通过多元经验模态分解算法及遗传算法得到的长期趋势项曲线与目标曲线具有较高的相关性，相关系数凡值为0.9128，且运价指数在长期趋势项曲线中所占权重最大为0.6261，对投资影响最为显著。
(2)考虑时长对检验结果的影响，运用滚动的单位根检验方法，验证运价指数波动的行为模式，为油轮投资决策建立模型。通过对长时间序列分解出的具有不同时间起点、不同时长的系列子序列的单位根检验，对油轮运价指数的随机游走和均值回归的特性进行了实证分析。实证结果表明:在1％的显著性水平下，VLCC运价指数从时长大于6年开始表现出明显的均值回归特性，并且随着时长的增加，运价指数时间序列的均值回归特性逐渐增强;在5％及10％的显著性水平下，时长小于2年的数据波动表现出明显的随机游走特性，时长增加到大于2年时逐渐符合均值回归的特性。
(3)通过不同的随机过程模型描述不同时长下的VLCC运价指数的行为模式，对不同行为模式的波动趋势进行模拟预测。针对航运市场实际情况，提出了均值水平随时间线性变化的均值回归模型。运用几何布朗运动模型、传统的均值回归模型、均值水平随时间线性变化的均值回归模型三种模型对VLCC运价指数进行预测，确定拟合优度及预测效果。通过实证分析，验证了不同时长下，几何布朗运动模型、传统的均值回归模型、均值水平随时间线性变化的均值回归模型对运价指数波动趋势预测的有效性。从拟合优度角度来看，几何布朗运动模型对短期数据的拟合优度相对较高，拟合优度R2值为0.8521，改进的均值回归模型(0.8481)比传统的均值回归模型(0.8479)对长期数据的拟合优度要高。从平均相对误差角度来看，改进的均值回归模型平均相对误差(0.0570)最低，其次为传统的均值回归模型(0.0595)，而几何布朗运动模型(0.0710)最大。从拟合曲线的趋势来看，三种模型均反映出当前航运市场运价指数波动具有很大的不确定性，总体呈现下降的趋势，比较客观地反映了世界经济危机以后船运市场萎靡的真实情况。
(4)在不同时长下，建立基于不同运价指数波动特性的油轮期权投资决策模型。在运价指数短期随机游走特性的基础上，对几何布朗运动模型进行改进，考虑突发事件影响，加入了具有随机频率和随机幅度特征的跳过程，通过对加入跳过程的几何布朗运动模型进行求解，测算得到基于跳过程的期权投资决策模型的最优投资时机及最优投资规模的解析解，分析突发事件对油轮期权投资的最佳投资规模和时机的影响。在运价指数长期均值回归特性的基础上，建立了基于均值回归模型的投资决策模型并依据标准实物期权分析方法对模型进行了求解。以油轮运输企业对大型油轮的投资为研究对象，运用西非到中国的VLCC运价指数，对各期权投资决策模型进行了算例分析。研究表明:投资等待时间赋予了企业投资决策缓冲期，且投资机会价值会随着投资等待时间的增加而增加;投资机会价值与投资规模并非单一增减关系，当投资规模低于临界值时，投资机会价值会随着投资规模的增加呈上升趋势，而随着投资规模超越临界值，其机会价值反而随着投资规模的增加开始下降。通过对比发现，相同的投资时机与投资规模下，考虑突发事件的最优投资时机对应的运价指数(110.0139)比传统的几何布朗运动模型(106.2864)对应的运价指数值要大;相同的投资时机与投资不确定条件下，考虑突发事件的等待机会价值（6.9384×108美元）比传统的几何布朗运动模型（6.8745×108美元）要高。基于几何布朗运动、考虑突发事件的几何布朗运动与均值回归模型的投资决策所对应的投资机会价值均随着投资等待时间的增长而增长。
本文以油轮运输企业投资超大型油轮(Very Large Crude Carrier，VLCC)为研究对象，结合VLCC投资期长、投资金额大、风险较高的特点，从单因素及多因素角度定量分析运价指数波动对超大型油轮投资的影响，印证运价指数作为油轮投资决策模型关键变量的可行性。通过改进单位根检验模型分析短时长下VLCC运价指数随机游走的特性，以及长时长下VLCC运价指数均值回归的特性，在短时长下选用几何布朗运动模型，在长时长下提出一种均值水平随时间线性变化的均值回归模型，对VLCC运价指数的波动趋势进行模拟预测，分析不同时长下几何布朗运动模型、改进均值回归模型的预测精度。基于VLCC运价指数的预测结果，建立基于几何布朗运动、考虑突发事件的几何布朗运动及均值回归模型的实物期权投资决策模型，为VLCC期权投资的投资时机和投资规模选择提供参考。
本文的主要工作和结论如下:
(1)分别从单因素及多因素角度，通过格兰杰检验和多元经验模态分解算法测算VLCC运价指数波动对VLCC投资的影响，验证运价指数作为油轮投资决策模型关键变量的可行性。从单因素角度出发，运用格兰杰因果检验，验证运价指数与油轮投资的因果关系;从多因素角度出发，通过分析航运市场运行过程中影响超大型油轮投资的各种因素，运用粒子互斥平衡原理在决策空间进行采样后，使用多元经验模态分解算法，得到长期趋势项曲线及运价指数所占权重，定量分析运价指数波动对VLCC投资的影响。实证结果表明:单因素角度，在0.82％的置信水平下，运价指数是油轮投资的格兰杰原因，是决定VLCC投资的重要因素;多因素角度，通过多元经验模态分解算法及遗传算法得到的长期趋势项曲线与目标曲线具有较高的相关性，相关系数凡值为0.9128，且运价指数在长期趋势项曲线中所占权重最大为0.6261，对投资影响最为显著。
(2)考虑时长对检验结果的影响，运用滚动的单位根检验方法，验证运价指数波动的行为模式，为油轮投资决策建立模型。通过对长时间序列分解出的具有不同时间起点、不同时长的系列子序列的单位根检验，对油轮运价指数的随机游走和均值回归的特性进行了实证分析。实证结果表明:在1％的显著性水平下，VLCC运价指数从时长大于6年开始表现出明显的均值回归特性，并且随着时长的增加，运价指数时间序列的均值回归特性逐渐增强;在5％及10％的显著性水平下，时长小于2年的数据波动表现出明显的随机游走特性，时长增加到大于2年时逐渐符合均值回归的特性。
(3)通过不同的随机过程模型描述不同时长下的VLCC运价指数的行为模式，对不同行为模式的波动趋势进行模拟预测。针对航运市场实际情况，提出了均值水平随时间线性变化的均值回归模型。运用几何布朗运动模型、传统的均值回归模型、均值水平随时间线性变化的均值回归模型三种模型对VLCC运价指数进行预测，确定拟合优度及预测效果。通过实证分析，验证了不同时长下，几何布朗运动模型、传统的均值回归模型、均值水平随时间线性变化的均值回归模型对运价指数波动趋势预测的有效性。从拟合优度角度来看，几何布朗运动模型对短期数据的拟合优度相对较高，拟合优度R2值为0.8521，改进的均值回归模型(0.8481)比传统的均值回归模型(0.8479)对长期数据的拟合优度要高。从平均相对误差角度来看，改进的均值回归模型平均相对误差(0.0570)最低，其次为传统的均值回归模型(0.0595)，而几何布朗运动模型(0.0710)最大。从拟合曲线的趋势来看，三种模型均反映出当前航运市场运价指数波动具有很大的不确定性，总体呈现下降的趋势，比较客观地反映了世界经济危机以后船运市场萎靡的真实情况。
(4)在不同时长下，建立基于不同运价指数波动特性的油轮期权投资决策模型。在运价指数短期随机游走特性的基础上，对几何布朗运动模型进行改进，考虑突发事件影响，加入了具有随机频率和随机幅度特征的跳过程，通过对加入跳过程的几何布朗运动模型进行求解，测算得到基于跳过程的期权投资决策模型的最优投资时机及最优投资规模的解析解，分析突发事件对油轮期权投资的最佳投资规模和时机的影响。在运价指数长期均值回归特性的基础上，建立了基于均值回归模型的投资决策模型并依据标准实物期权分析方法对模型进行了求解。以油轮运输企业对大型油轮的投资为研究对象，运用西非到中国的VLCC运价指数，对各期权投资决策模型进行了算例分析。研究表明:投资等待时间赋予了企业投资决策缓冲期，且投资机会价值会随着投资等待时间的增加而增加;投资机会价值与投资规模并非单一增减关系，当投资规模低于临界值时，投资机会价值会随着投资规模的增加呈上升趋势，而随着投资规模超越临界值，其机会价值反而随着投资规模的增加开始下降。通过对比发现，相同的投资时机与投资规模下，考虑突发事件的最优投资时机对应的运价指数(110.0139)比传统的几何布朗运动模型(106.2864)对应的运价指数值要大;相同的投资时机与投资不确定条件下，考虑突发事件的等待机会价值（6.9384×108美元）比传统的几何布朗运动模型（6.8745×108美元）要高。基于几何布朗运动、考虑突发事件的几何布朗运动与均值回归模型的投资决策所对应的投资机会价值均随着投资等待时间的增长而增长。