第09章 市场微观结构与流动性建模

第九章市场微观结构与流动性建模
[学习目标]
掌握市场微观结构的基本理论；
熟悉流动性的主要计量方法；
掌握市场流动性的计量与实证分析；
了解高频数据在金融计量中的的主要应用。

第一节市场微观结构理论的发展
一、什么是市场微观结构
市场微观结构的兴起，是近40年来金融经济学最具开创性的发展之一。

传统的金融市场理论中，一直将金融资产价格作为一个宏观变量加以考察。

但是，从Demsetz发表《交易成本》（Transaction Cost）之后，金融资产价格研究视角发生了重大变化——从研究宏观经济现象转而关注于金融市场内在的微观基础，金融资产价格行为被描述为经济主体最优化规划的结果。

这种转变包含两方面的含义：一是由于资产价格是由特定经济主体和交易机制决定，因而对经济主体行为或交易机制分析可以考察价格形成；二是这一分析可以将市场行为看作是个体交易行为的加总，这样从单个交易者的决策行为，可以预测金融资产价格的变化情况。

金融市场微观结构（market microstructure）的最主要功能是价格发现（price discovery），即如何利用公共信息和私有信息进行决定一种证券的价格。

在金融市场微观结构理论中，市场交易机制处于基础性作用，当前世界各交易所采用的交易方式大致可分为报价驱动(quote-driven)和指令驱动(order-driven)两大类。

美国的NASDAQ以及伦敦的国际证券交易所等都属于报价驱动交易机制。

在这种市场上，投资者在递交指令之前就能够从做市商那里得到证券价格的报价。

这种交易方式主要由做市商充当交易者的交易对手，主要适合于流动性较差的市场。

与此相反，在指令驱动制度下，投资者递交指令要通过一个竞价过程来执行。

我国各大证券交易所以及日本的东京证券交易所等都采用这种交易方式。

在指令驱动机制下，交易既可以连续地进行，又可以定期地进行。

前者主要指连续竞价(continuous auction)，投资者递交指令可以通过早已由公众投资者或市商递交的限价指令立即执行。

既然指令到达就能够成交，因而这个机制是连续性的；定期交易主要指集合竞价(call auction)。

在这种方式下，投资者递交的委托指令并不立即成交，而是存贮起来累积到一定的时间，最后以一个统一的市场清算价格执行。

交易机制虽处于一种基础性作用，但证券交易机制本身是提供证券价格发现功能的平台，并为实现价格发现功能，提供波动性、流动性、透明性。

因为交易机制的本质在于把投资者的潜在（意愿）交易需求转化为真实的交易，这种转化的关键之处在于其价格发现功能，整个转化过程实质就是搜寻市场出清价格（market clearing price）。

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图9-1：金融市场微观结构理论的研究框架
二、微观结构理论关于价格形成
在市商市场中，市商报出两个价格：他们将要买进证券的出价(bid)和将要卖出的要价(ask)，两者之间的差额就是价差。

从市场微观结构理论的发展脉络看，买卖价差模型经过存货模型（Inventory Model）到信息模型(Information Model)的发展历程。

1、存货模型
在Demsetz的经典论文发表之后的一段时期内,对买卖价差问题的研究主要集中在报价驱动市场的存货模型。

基于存货的研究方法将市场交易过程看作是一个匹配问题,做市商利用价格来平衡供给与需求的矛盾。

存货模型认为，做市商作为交易即时性的提供者需要报出买价和卖价，而由于投资者的买卖委托之间存在不平衡性，因此做市商必须持有一定的股票存货。

为了补偿持有存货的风险，做市商报出的卖价一定高出买价，从而产生买卖价差。

而信息模型则认为，投资者之间信息是不对称的，因此做市商将用于不知情交易者交易获得的盈利来弥补与知情交易者交易所蒙受的损失，而盈利就来源自做市商所设定的买卖价差。

存货模型主要有三大类，第一类以Garman为代表，着重分析指令流的性质在证券交易价格决定中的作用。

在Garman 的模型中,指令流被假定服从泊松(Poission) 过程,存货状况决定了做市商是否破产,但不直接影响做市商的价格决策。

第二类以Ho、Stoll以及 O’Hara和Oldfield等人为代表，着重分析做市商的最优决策问题，包括做市商单期最优化模型和多期最优化模型两类。

Stoll 首先采用一个两期模型考察了存货怎样影响交易商的优化决策,然后用一个多期动态规划方法来刻画交易商的最优决策. O’Hara 和Oldfield研究了具有风险规避倾向的交易商同时收
到市价指令(market orders) 和限价指令(limit orders) 并且无法确定这些指令和存货的真实价值
下的动态价格决策问题。

第三类以Cohen、Maier、Schwartz和Whitcomb以及Ho、Stoll为代表，着重分析存在多个流动性提供者时存货成本对价格的决定作用,提出了“重力推动”(gravitational pull) 理论。

所有分析方法的核心是分析做市商如何处理价格和存货的不确定性，即在不同的市场环境下做市商如何设定买卖价差。

2、信息模型
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存货模型通常假设不存在信息不对称,但随着信息经济学的发展,研究人员开始关注信息不对称对交易的影响。

信息模型集中探讨不均衡信息对市场价格的影响。

与存货模型相比，信息模型可用于分析信息(指令类型、规模、时间)对价格调整的影响，还可用于分析价格与信息间的动态关系，研究做市商和非知情交易者的学习问题，同时还能解释知情交易者和非知情交易者的交易策略。

其最大优点是能够考察做市商调整报价的动态过程，分析市场参数(市场大小、规模大小、大额交易与小额交易的比例等)如何影响报价和价差的变化，洞察不对称信息如何影响市场价格行为，从而为证券市场行为的实证研究提供有益的指导。

因此信息模型已成为解释买卖价差等市场价格行为的主流。

Bagehot 1971年首次将博弈论引入微观结构理论研究，用非对称信息而不是交易成本来解释买卖价差，从而构建了信息模型的基本分析框架。

他将交易者分为不知情交易者(Uninformed Trader)和知情交易者(Informed Trader)两种，不知情交易者出于流动性需求而不是信息优势进行交易，i因而是流动性交易者。

做市商在和不知情者交易时能赚取利润,而在和知情者交易时会遭受损失，买卖价差至少应大到平衡这种得失。

Copeland 和Galai（1983）提出的单期静态模型将Bagehot(1971)的思想进行数量化。

用一个不完全信息静态博弈模型表明只要市场上存在非对称信息,即便是有众多的风险中型的竞争性做市商,买卖价差也会存在，从而正式把信息成本引入买卖价差中。

信息模型真正取得长足的发展是在上个世纪八十年代中后期。

1985年Glosten和Milgrom首次将动态因素引入了信息模型，建立起了序贯交易模型（Sequential Trade Model）。

根据Glosten-Milgrom(1985)贯序交易模型，知情交易者在信息占优的条件下存在一个学习机制，从而在交易指令流、信息流和报价之间形成一种动态关系，进行可以将内幕交易者的内幕信息如何融入交易行为以及引起股价的波动形象地刻画出来。

而未知情交易者只能根据其对资产价值的判断和对信息的推理决定是否交易和如何交易。

Easley和O'Hara (1987)放松了Glosten-Milgrom 模型中有关交易规模不变的限制, 交易者可以选择交易指令的大小; 并且认为市场中是否存在信息也是不确定的, 从而引入信息是否存在的不确定维度。

关于交易者的行为策略方面，Klye(1985)考察了知情者如何选择交易策略，认为市场中占据优势地位的知情者的最优策略为线性交易策略，而最终私有信息会全部反映到价格上，使得利用其私有信息获得的收益最大化①。

在Kyle的经典模型中，假设市场上只存在一位信息垄断的知情交易者和一个做市商, 他们都风险厌恶, 其余的交易者都是非知情交易者( 流动性交易者、噪声交易者) 。

知情交易者和非知情交易者都向做市商提交市价指令, 而做市商根据观察到的净指令流, 设定市场出清价格。

后来，Holden 和Subrahmanyam( 1992) 推广了Kyle ( 1985)的多期序贯拍卖模型, 分析多位风险厌恶的知情交易者情形下价格调整速度的问题。

对于非知情交易者的行为研究方面，Admati 和Pfleiderer ( 1988) 首次将非知情交易者的交易策略引入模型, 分析非知情交易者的交易策略与知情交易者的交易策略的相互作用及其对日内交易量与价格波动的影响。

Admati 和Pfleiderer 认为以前的模型忽略了非知情交易者的交易策略, 因此无法很好地解释日内交易的特点。

他们在Kyle(1985) 模型的基础上, 将非知情交易者分为相机抉择的流动性交易者和非相机抉择的流动性交易者, 前者自身有一定的交易策略, 可以决定什么时候进行交易, 而后者则由于流动性需求进行交易, 类似于噪声交易者。

三、市场微观理论的实证研究
1.买卖价差决定及分解
微观结构理论是对价格形成的研究，其基本出发点是对买卖价差的考察。

根据相关理论研究, 买卖价差主要可分为以下三个部分：指令处理成本、存货成本和信息成本。

指令的执行成本通常较难测量, 特别是当无法观测买卖价格报价的情形。

Roll( 1984) 提供① Kyle, Albert，1985, Continuous auctions and insider trading. Econometrica53 , 1315-1336.
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一种仅利用交易的价格数据来估计执行成本的方法, 该方法对日度数据和高频数据比较有效。

Schultz(2000)采用Roll 的方法检验了NASDAQ 市场1993~1996 年的日内交易数据, 发现期间
的买卖价差有减小的趋势。

Glosten 和Harris (1988)是最早检验信息不对称引起逆向选择成本(信息成本)的实证文献之一。

他们将买卖价差分解为两个部分, 一部分是信息成本, 另一部分是残项, 可以视为存货成本。

Madhavan 和Smidt( 1991) 利用报价数据、指令数据以及做市商的真实存货数据来分解这两种作用, 估计信息不对称作为证券定价的真正因素的程度。

Hasbrouck(1988) 用向量自回归的方法( 简化形式) 对NYSE 的日内的交易数据进行建模, 并检验了两个序列的Granger- Sims 因果关系。

关于价差分布，同时是实证研究得热点。

既然波动是风险的一种计量方式，以交易成本模型为基础的库存模型表明买卖报价差也应当成U型分布。

Wood、Mcinish&Ord(1985)以及Harris(1986)发现收益波动在日内成U型分布。

Jain & Joh(1988)以及cinish & Wood(1990)研究发现成交量也存在U型分布。

2、交易行为及其对价格的影响
国内外大量文献表明,投资者的交易行为将对资产价格造成重要影响。

学术界在这一领域的实证研究，主要集中在以下几方面：
第一，是关于交易策略对均衡价格的冲击。

按照理论模型, 交易者的交易策略将影响市场均衡的价格。

那么在现实的市场中,交易是否是资产收益的重要因素呢? French 和Roll(1986)对交易日和非交易日的股票收益波动性的进行实证研究。

他们发现股票的开收盘收益率的波动率是收开盘收益率的5倍, 如果按小时计算, 交易期间的收益率的方差至少是非交易期间收益方差的20倍。

同时，随着日内高频交易数据的出现, 许多学者对市场微观结构理论进行更细致的检验。

Harris (1986), Jain 和Joh(1988), Wood、McInish 和Ord (1985), McInish 和Wood(1992)等研究发现很多有趣的“异常”或日内交易形态。

Madhavan、Richardson 和Roomans(1997)指出有些发现,如买卖价差、波动率和短期序列相关的U形形态等, 可以在价格形成统一模型的框架里进行解释。

第二，关于大宗交易行为对价格冲击的研究。

大宗交易是指单笔交易规模远大于市场平均单笔交易规模的交易。

二十世纪以来，随着证券市场迅速发展，机构投资者的比重上升和实力增强，对大宗交易的需求不断增强。

大宗交易的交易数量和金额较大，由此引发了大宗交易问题。

为了解决大宗交易问题，世界上一些证券交易市场在交易方式和信息披露等方面对大宗交易建立了不同于正常规模交易的制度。

这些针对大宗交易的特别规定称为大宗交易制度。

大宗交易制度在降低大宗交易对市场价格的冲击、提高市场流动性等方面发挥了积极的作用，增强了证券交易市场的国际竞争力。

大量的实证研究集中在大宗交易对价格的影响。

许多研究表明大宗交易对小型股票影响较大, 并且和交易规模以及总市值相关( Loeb, 1983; Kraus 和Stoll, 1972; Holthausen、Leftwich 和Mayer, 1987; Keim 和Madhavan, 1996 等)。

Keim 和
Madhavan(1996)提出了一个检验大额大宗交易的模型, 发现大宗交易对价格的影响是指令大小的凹函数, 是股票市值(或流动性)的减函数。

另外, Keim 和Madhavan 还发现对于小型股票而言, 大宗交易同时对价格产生永久性和暂时性的影响, 这表明存货成本和信息成本的都有显著的作用。

第三，关于交易对价格的影响。

Biais, Hillion 和Spatt (1995)研究发现，他们通过分析指令类型、大小、间隔时间、买卖价差的联合分布,发现下个指令到达的间隔时间,与上一个指令的间隔时间成正比、与当前的买卖价差以及上次交易的规模成反比。

Engle 和Russell( 1998) 采用条件自回归模型对此进行深入研究,证实了交易间隔或指令间隔是正的序列自相关的。

Dufour 和Engle( 2000) 发现在波动时期, 交易和指令更为频繁, 而交易对价格的影响也越大。

3、市场结构变化对市场质量的影响
在证券交易过程一系列交易规则(如最小变动价位的限制、交易连续性的限制与交易执行等)
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变化，可对价格形成与市场质量（如价差、流动性、波动性等）的冲击与影响。

（1）最小变动价位。

Goldstein & Kavajecz(1999)发现，在NYSE采用1/16最小变动价位之后全部限价指令库中的深度下降。

Jones & Lipson(1999)以机构交易为样本进行了分析后发现，最小变动价位转向1/16作为对深度有反向影响的一个直接后果是提高了交易成本。

NYSE向SEC 的报告中(2001)指出，通过最小变动价位变为1美分前的样本与变动后的样本比较，交易成本出现明显下降，这表现在买卖报价差平均下降了一半，有效价差平均减小了43%；其次还发现，交易数量有了比较大的上升，但平均交易规模出现了下降。

最后发现，市场最大的成本是透明度出现了下降，因为市场参与者不愿意以限价指令的方式在小数化环境中展示流动性。

市场出现了对小数化交易的抱怨，证据表明，进一步的小数化不会提高投资者的福利，长期来看可能会增加投资者的交易成本。

（2）价格限制。

价格限制的主要功能是降低股票市场波动，其合理性在于通过约束价格，防止过度的日内波动发生，从而使市场承受较小的波动。

证券监管部门正是希望籍此能够达到降低股票市场风险、保持股票市场稳定、保护投资者利益的目的。

从理论上来分析，价格限制作为向投资者提供冷却期的一种措施，允许投资者重新评价市场信息并形成新的投资策略。

另外，价格限制允许失衡指令的公开，从而有利于吸引价值型交易者。

从这两方面看，价格限制能够免受剧烈的价格振荡。

但Kyle(1988)和Fama(1989)认为，当触及价格限制时，有关价格的均衡位置不确定，这反过来又会增强价格波动，因而严格的价格限制实际上可能会引起更高的波动水平。

对此，Kim(1997)利用东京证券交易所达到价格限制的股票为研究样本，同时选择了在样本股票达到价格限制日近乎达到限制的两组股票为控制样本发现，价格限制不但不能降低市场波动，反而会延缓价格发现的过程、造成波动溢出并干预了交易本身，降低了市场流动性。

第二节市场流动性及其计量
一、流动性的含义
市场流动性是微观结构研究的核心问题。

学者们对流动性给出了多种定义。

O'hara（1995）认为，流动性就是“立即完成交易的价格”（the price of immediacy）②。

Amihud和Mendelson（1989）认为，流动性即在一定时间内完成交易所需的成本，或寻找一个理想的价格所需用的时间③。

Massimb和Phelps（1994）把流动性概括为“为进入市场的订单提供立即执行交易的一种市场能力（通常称为“即时性”）和执行小额市价订单时不会导致市场价格较大幅度变化的能力（通常称为“市场深度”或“弹性”）④。

Schwartz（1988）认为流动性是以合理价格迅速成交的能力⑤。

Lippman和McCall（1986）则指出，若某资产能以可预期的价格迅速出售，则该资产具有流动性⑥。

Black（1971）指出，市场有流动性是指任何数量的证券均可立即买进或卖出，或者说小额买卖可按接近目前市场价格、大额买卖在一定时间内可按平均接近目前市场价格成交⑦。

综合以上定义，当一种资产和现金能够以较小的交易成本迅速相互转换时，我们说该资产具有流动性。

因此可以认为，流动性实际上就是投资者根据市场的基本供给和需求状况，以合理的价格迅速交易一定数量资产的能力。

或者更简单地说，流动性就是快速低成本地成交一定金额的能力。

市场的流动性越高，则进行即时交易的成本就越低。

一般而言，较低的交易成本
②O'Hara, Maureen, 1995, Market Microstructure Theory, Blackwell Publishers Inc., Cambridge, MA.
③Amihud, Y., & Mendelson, H., 1989, The effect of computer base trading on volatility and liquidity. In: H.C. Lucas
& R.A. Schwartz (Eds.), The challenge of information technology for the securities markets, liquidity, volatility, and global trading (pp. 59-85). Homewood, IL: Dow Jones & Company, Inc.
④Massimb, Marcel, N., Phelps, Bruce D., 1994, Electronic Trading, Mar ket Structure and Liquidity, Financial Analysts Journal, 1, 39-50.
⑤Schwartz, R. A., 1988, Equity markets: Structure, trading, and performance. New York: Harper & Row, Inc.
⑥Lippman, S. A., & McCall, J. J., 1986, An operational measure of liquidity. The American Economic Review, 76,
43-55. 175-203.
⑦Black Fischer 1971, Towards a Fully Automated Exchange, Financial Analysts Journal，27，29-34.
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就意味着较高的流动性，或相应的较好的价格。

表9-1 有关证券市场流动性的归纳
作者证券市场流动性的含义
Keynes(1930) 市场价格将来的波动性。

Hicks(1962) 立即执行一笔交易的可能性。

Black(1971) 价差相当小，小额交易可被立即执行而对价格产生较小影响，大额交易买卖可
在一定时间内按平均接近目前市场价格成交。

Kyle(1985) 买卖价差越小，则表示立即执行的成本越小，市场流动性也越好。

Lippman&McCasll(1986) 能以可预期价格迅速出售。

Grossman&Miler(1988) 可通过当前报价和时间下执行交易的能力评价一个市场的流动性。

Schwatz(1988) 以合理价格迅速成交的能力。

Amihud&Mendelson(1989) 在一定时间内完成交易的成本，或寻找一个理想的价格所需用的时间。

Harris(1990) 流动性好的市场可提供交易即时性，有可忽略的宽度、很大深度和高度的弹性。

Massimb&Phelps(1994) 为进入市场的委托提供立即执行交易的一种市场能力和执行小额市价委托时，不
导致市场价格有大幅度变化的能力。

Glen(1994) 迅速交易且不造成大幅价格变化的能力。

O’Hara(1995) 立即完成交易所需的成本。

资料来源：施东晖、孙培源（2005）。

二、流动性的三个维度
尽管众多学者难以给流动性一个明确的定义，但是流动性的内涵认识却是高度一致的。

也就是说，流动性概念中实际包含了三个方面：速度（交易时间）、价格（交易成本）和交易数量。

速度主要指证券交易的即时性（immediacy）。

从这一层面衡量，流动性意味着一旦投资者有买卖证券的愿望，通常总可以立即得到满足。

但是，在任何一个市场，如果投资者愿意接受极为不利的条件，交易一般均能够得到迅速执行。

因此，流动性还必须具有第二个条件，即交易即时性必须在成本尽可能小的情况下获得，或者说，在特定的时间内，如果某资产交易的买方的溢价很小或卖方的折价很少，则该资产具有流动性。

流动性的价格层面意味着，买卖某一证券的价格必须等于或接近占主导地位的市场价格。

流动性的价格因素通常以市场宽度（width）来衡量，最常见的指标是买卖价差，即当买卖价差足够小时，市场具有宽度，当大额订单的买卖价差很大时，市场缺乏宽度。

以宽度衡量的流动性在价差为零时达到无限大，此时交易者可按照同一价格实现买和卖。

宽度指标主要用来衡量流动性中的交易成本因素。

但是，只有速度和低成本还不够，流动性还必须有第三个条件――数量上的限制，即较大量的交易可以按照合理的价格较快执行。

流动性的数量因素通常以市场深度（depth）来衡量，即在特定价格上存在的订单总数量（通常指等于最佳买卖报价的订单数量）。

订单数量越多，则市场越有深度，反之，如果订单数量很少，则市场缺乏深度。

深度反映了在某一个特定价格水平（如最佳卖价或买价）上的可交易的数量。

深度指标可用来衡量市场的价格稳定程度，即在深度较大的市场，一定数量的交易对价格的冲击相对较小，而在浅度市场，同等数量的交易对价格的冲击将较大。

综合流动性概念中的三个内涵，Harris（1990）给出了流动性的思维指标，即流动性包括宽度、深度、即时性和弹性四个维度⑧。

Garbade（1985）采取宽度、深度和弹性三个指标衡量流动性⑨。

Kyle（1985）把流动性看成是一个含糊的、难以捉摸的概念，因为它包含了许多市场交
⑧Harris, Lawrence E., 1990, Liquidity, trading Rules, and electronic trading systems, Monograph Series in Finance
and Economics 1990-4.
⑨Garbade, D., 1985, Securities Market, New York: McGraw Hill.
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易特征，如密度、深度、即时性、弹性等，其中密度指交易价格偏离有效价格的程度，即宽度。

Schwartz（1988）指出，一个流动性的市场具有三个重要的特性：（1）深度：指市场上同时存在高于目前证券成交价格的订单和低于目前证券成交价格的订单。

如果订单集中于某些价位，且买卖价差很大，则市场缺乏深度；（2）宽度（breadth）：当买进订单和卖出订单数量都很多且数额很大时，则市场具有广度。

因此，在有足够广度的市场，价格的变化不受交易规模的影响。

当大额订单的有效价差很大时，市场缺乏广度；（3）弹性：即由于一定数量的交易导致价格偏离均衡水平后恢复均衡价格的速度。

⑩
还需要指出的是，虽然流动性存在多个维度，并且各个维度之间彼此依赖，互相制约，但是对投资者而言，其对流动性的理解在不同情况下可能会不同，如有时把流动性视为迅速交易的能力，有时把流动性视为进行大额交易的能力，有时把流动性视为交易的低成本。

图9-2直观地显示了流动性的三个维度：宽度、深度和弹性。

其中，横轴表示委托数量，纵轴表示买卖价差。

图9-2 流动性的三维体系
三、流动性计量分析的主要方法
从已有的研究文献看，学术界对流动性的衡量进行了大量的探讨，但直到目前尚缺乏统一的标准。

而且由于流动性的几个基本属性之间存在相互冲突，因此，甚至有学者认为不存在一个“无异议的、可操作的流动性定义”11（Schwartz, 1993）。

根据前面提到的流动性的价格、数量、时间等属性，我们可以把各种衡量流动性的方法分为四种类型，即价格法、交易量法、价量结合法、时间法。

（一）价格法
基于价格的流动性衡量方法是包括价差衡量指标、价格改善指标和价格自相关模型。

价差指标是其中最常用的流动性衡量方法。

价差指标主要有以下四种：
1.买卖报价差（bid-ask spread）。

也称为买卖价差，是衡量流动性的一个最基本的指标。

计⑩Schwartz, R. A., 1988, Equity markets: Structure, trading, and performance. New York: Harper & Row, Inc.
11Schwartz, Robert A., 1993, Reshaping the Equity Markets: A Guide for the 1990s, Business One Irwin, Illinois.
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