焦炭与螺纹钢期货跨品种套利研究

1、焦炭期货即将挂牌上市,中国作为世界上最大的焦炭生产国和消费国,每年焦炭出口约1400万吨,占国际焦炭贸易量的60%,却始终掌握不了自己的定价权.焦炭期货的推出,将给整个行业开展、企业经营运作带来深远影响,有利于增强我国焦炭在国际上的话语权.不仅如此,焦炭与钢材关系密切,焦炭产量的90%用于高炉冶炼,且主要用于冶炼钢铁,因此,焦炭与钢材是产业链的上下游关系.焦炭期货推出后,将与钢材期货合力,实现焦炭钢材整个产业链联动,有助于企业实现全产业链套保操作,增强企业抵御风险的水平,提升企业经营的灵活性.焦炭期货不仅可以为企业提供市场信息,也可以为企业提供新的金融工具,企业不仅可以进行套期保值,还可以利用

2、焦炭、钢材相关品种之间的上下游关系,采取更加稳健的套利操作.焦炭期货上市在即,我们在深入分析产业相关性后,通过对焦炭与钢材现货价格的历史数据进行数理统计分析,对焦炭与螺纹钢进行跨品种套利分析,希望在焦炭期货上市后,理论研究对现实操作能起到借鉴意义.一、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利可行性分析跨商品套利主要是指利用走势具有较高相关性的商品(如替代品之间、原料和下游产品之间)之间强弱比照关系差异所进行的套利活动.这种相关关系是指品种间具有相互关系,利用这种相关性对不同品种的期货合约分别进行买入和买出,通过品种间的强弱变化引发价差的收缩与扩大,从而实现价差收益.因此,在考虑跨品种套利时,不仅要分析品种相

3、关性的内在机理,还要考虑相关性的影响因素,并结合数理统计分析,总结出一般规律.焦炭期货4月15日上市,而螺纹钢期货上市时间也不长,为了提升统计的准确性,本文所涉及的焦炭与螺纹钢价格的数据分析均采用现货价格数据.1 .焦炭与螺纹钢关系的内在机理(1) 90%的焦炭用于炼铁焦炭广泛用于高炉炼铁、冲天炉熔铁、铁合金冶炼和有色金属冶炼等生产,作为复原剂、能源和供炭剂,也应用于电石生产、气化和合成化学等领域.据统计,世界焦炭产量的90%以上用于高炉炼铁,冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术的必备原料之一,被喻为钢铁工业的根本食粮,具有重要的战略价值和经济意义.因此,对于焦炭来说,钢铁行业可称之为焦炭的唯一下

4、游行业,焦炭的需求情况完全取决于钢铁行业的状况.(2)焦炭是钢材生产的第二大原料从钢材的生产工艺流程来看,焦炭是钢材生产的第二大原料.钢材的制作工艺包括高炉炼铁、转炉炼钢,然后通过连铸制成钢坯、轧钢,最后制成钢材成品.炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求,调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内,并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下.在高炉中,通过对铁矿石、焦炭、石灰石等高温燃烧,形成铁水；铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料,另加10%左右的废钢；然后,向转炉内吹氧燃烧,铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量,当探头测得到达预定的低碳含量时,即停止吹氧并出钢.焦炭是高

5、炉炼铁过程中必不可少的原料,起到了发热剂、复原剂、骨架支撑和渗碳剂以及为炉料下降提供自由空间等作用.(3)焦炭对钢材本钱的影响根据行业平均生产工艺,目前钢铁行业中平均生产1吨炼钢生铁需要1.6吨铁矿石、0.5吨焦炭,并参照2007年中国钢铁行业的平均铁钢比(0.96)和废钢单耗(0.15吨),参加水电、治理本钱的平均消耗系数作为测算依据,炼制成1吨粗钢.因此,从本钱角度来看,1吨粗钢需要使用约0.5吨焦炭,目前约占钢材本钱的22%左右.(4)焦炭一螺纹钢的价格传导机制以上我们对焦炭与螺纹钢关系进行了静态分析,由于焦炭与螺纹钢存在密切的上下游产业链关系,因此,从历史现货价来看,螺纹钢与焦炭的价格

6、趋势保持一致.为何螺纹钢与焦炭的价格有如此高的相关性？下面我们从动态角度来分析焦炭与螺纹钢的价格传导关系.焦炭与螺纹钢价格是相互影响、相互制约的.在钢价上涨阶段,钢厂利润空间被拉大,钢厂在利润丰厚的情况下会持续高速增产,因此,对于原材料的需求上升,导致原料价格跟随钢价上行,随后,钢材供应增加,供大于求导致库存上升对钢价形成压力,钢价回落.在钢价下跌阶段,钢铁业盈利水平弱化,受钢价下跌影响利润空间受挤压,钢厂可能采取限产、减产等举措来减少市场供应,从而使钢厂对焦炭等原料的需求减弱,焦炭价格追随钢价下跌,本钱的下跌也在很大程度上加剧了钢价的回落幅度.在钢价回落、供应减少的情况下,市场出现供应偏紧或

7、钢价回落至终端需求商的心理价位时,钢价又将企稳上升,重回上行通道.因此,焦炭与螺纹钢形成相互影响、互为因果的闭合关系.在这样的价格上海搏区MRE4宜现货价一唐L地区二级冶金售螺纹钢与二级冶金焦现货价趋势图2.焦炭与螺纹钢的相关性分析从上述分析可知,焦炭与螺纹钢属于产业链的上下游关系,价格趋势呈高度相关.为进一步验证其实际相关性,考虑到焦炭期货尚未上市,螺纹钢期货上市时间也非常有限,笔者从Wind资讯上选取2007年1月8日到2021年4月2日的1046个数据,对其进行相关性分析,最终得到实际相关性为0.787在0.01置信水平内有效.结果说明,螺纹钢期货上市以来,焦炭和螺纹钢之间存在较强相关性

8、,焦炭期货上市将为相关企业提供新的金融工具.SHHRB400TANG2COKESHHRB4001.0000000787965TANG2COKE0.7879651.000000上海三级螺纹钢与唐山二级冶金焦相关性通过内在理论及统计意义上进行可行性分析,我们得出焦炭与螺纹钢进行跨品种套利在理论上是可行的.根据两者的关系,焦炭与螺纹钢是产业链上下游的关系,因此属于产业链跨品种套利.二、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利时机分析在具体操作上,我们应更多地考虑两者的强弱变化特点及其价差波动区问,然后探究焦炭与螺纹钢的趋势套利和模型套利的时机.1 .趋势套利时机分析为了更好地把握两者间趋势性套利时机,我们对焦炭与

9、螺纹钢价格进行分析,总结出焦炭与螺纹钢价格波动的特点.(1)钢材的波动幅度大于焦炭从现货价格走势来看,螺纹钢价格与焦炭价格呈现一大特点：螺纹钢价格的波动幅度大于焦炭价格的波动幅度,焦炭价格的变化相对迟钝,趋势性波动频率以及幅度都远远小于螺纹钢.我们选取2007年1月8日到2021年4月2日的1046个数据计算焦炭与螺纹钢价格的日均波动率情况,并对日波动率进行绝对值处理,得出螺纹钢的日均波动率为0.515%,焦炭的日均波动率为0.35%.由于螺纹钢的波动幅度大于焦炭的波动幅度,在上涨过程中,螺纹钢与焦炭的比价呈现扩大趋势,在套利操作中可采取买螺纹钢卖焦炭的策略；在下跌过程中,螺纹钢与焦炭的比价呈

10、现缩小趋势,即焦炭表现出抗跌性,因此可采取买焦炭实螺纹钢的策略.品种螺纹钢焦炭日均波动率0.515%35%螺纹钢与焦炭价格日均波动率I越俱4f'本*层山缶用於阴蟀式三安行比小3'xouEE含fonl.1二2AM£EllEL早自小UII.UJUUI".假设IuauhU2LOIS门s5nIT言一C,.I二工EL«冷工OISA螺纹钢与二级冶金焦现货价及比价图究其原因主要在于：第一,螺纹钢的价格更具市场化.螺纹钢现货的流通模式主要以贸易形式为主,因此受市场影响较大,而且自钢材期货上市后,螺纹钢的金融属性日益增强,期货市场的集中交易集结了市场各方对远期价格的

11、看法,同时期货市场还充满着国内外宏观经济、政治等各种信息,因此,短期内钢材期货价格可能受外界因素以及自身根本面的影响而发生剧烈波动,其对现货市场的影响以及价格波动更加频繁,更能表达市场化.第二,焦炭价格的波动相对迟钝且波动不频繁,主要是由于焦炭流通模式和价格传导机制所致.©ma3os正一5.一导4风在"百Hg廿mu苫2OBHlrN言含匚1超T-1一下不匚IJnf-l一百它I-廿3U百nrjrFUrW3SG螺纹钢日波动率LT二(XJfrECEAJ-1一ffl-EcrLumJttsc7HI口工工口Kur.T才岑今焦炭日波动率JthsceL.r:0吐.2CE工6奇加2(2)焦炭价

12、格波动存在滞后性由于焦炭与螺纹钢的价格传导存在时滞,因此,从焦炭与螺纹钢的价格趋势来看,焦炭价格存在明显的滞后性.对历史价格进行分析可知,无论在上涨阶段还是下跌阶段,焦炭价格的波动一般滞后期为半个月至一个月.螺纹钢价格对焦炭价格具有指导和牵引的作用,其原因在于：第一,焦炭产量的90%用于高炉冶炼,因此,消费用途上的唯一性使得焦炭价格完全受制于钢铁行业的景气程度.第二,焦炭的流通模式使得焦炭价格的波动缺乏主动性.一方面,钢铁企业的焦炭自给率较高.2021年国内焦炭全年产量为3.53亿吨,据估算,其中独立焦化厂共生产焦炭2.2亿吨,钢铁企业自产焦炭1.33亿吨左右.焦炭的商品化率到达69%,31%

13、的焦炭是钢铁企业内部消化,这局部焦炭价格不具备市场性.另一方面,焦炭现货贸易模式使得钢铁企业更具主动权.对于焦炭现货市场来说,点对点直销是最主要的贸易模式,通常买卖双方可以就品质进行协商,交收场所大多是钢铁厂或焦化厂,中间贸易环节较少,在这种贸易模式中,钢厂的强势地位使得69%进入市场化流通的焦炭也大多受制于钢厂的定价.第三价格传导机制使得焦炭价格波动滞后.钢价的涨跌影响到钢厂的利润空间,利润空间的大小决定了钢厂对于焦炭等原料的需求情况,进而左右了焦炭价格.通过以上对焦炭与螺纹钢价格波动的特点分析,我们发现,在两者的价格波动中,存在明显的趋势性套利时机.由于螺纹钢的波幅大于焦炭,因此,趋势性套

14、利时机与行情趋势保持一致.在价格上涨过程中,螺纹钢与焦炭的比价呈现扩大趋势,在套利操作中可采取买螺纹钢实焦炭的策略；在价格下跌过程中,螺纹钢与焦炭的比价呈现缩小趋势,可采取买焦炭卖螺纹钢的策略.焦炭与螺纹钢价格波动存在联动性是套利操作的根底,两者之间的滞后性在某一时间内强弱比照更加明显,但同时也带来一个问题：当螺纹钢价格由上涨转向下跌时,焦炭价格却由于滞后可能继续保持惯性上涨,因此可能会导致短时间内比价迅速缩小；当螺纹钢价格由下跌转向上升时,焦炭价格可能继续下跌,导致比价短时间内迅速扩大.因此,在实际操作中,焦炭与螺纹钢的时滞问题可能会出现价格短时间内变化的情况,要把握好这个滞后的节奏问题.2

15、根型套利时机分析价格是根本供求关系的直接表达,而比价关系那么是各品种根本面强弱的直接反映,因此,比价背后实际上隐含的是各品种根本面的实际状况.就焦炭和螺纹钢而言,两者的产业链上下游关系、贸易模式的差异性造就了焦炭与钢材进行比价投资组合的根底.为了更准确地了解焦炭与螺纹钢之间的价格关系,我们对唐山二级冶金焦以及上海三级螺纹钢的价格变动关系进行协整分析,数据时间区间为2007年1月8日至2021年4月2日,共1046组数据,统计软件为EVIEWS5.0O经过检验,上海三级螺纹钢和唐山二级冶金焦均是一阶单整,单位根检验结果如下列图所示：MullHypolhesis:DSHHRB400)tzs2uni

16、trootExogenous：ConstantLagLerjth:2(AutomaticbassdonSIC.MAXLAG=21)1-StatticPrcb.*AuqmdntedDicloy-FuHertest图MMc-142B42100000Testcriticalvalues:I%level-3.4364075%拒利-2.06410310%level-2_968186*MacKinnon(1906)one-sidedp-valties上海三级螺纹钢一阶平稳MullHypothesisiD(TANG2COkE)hasaunitmotEifogencus：ConstantLagLength-6

17、(AutomaticbasedonSIC.MAXLAG=21jt-StatisticProbAuaMeMedDi£k*Y-F5店rt电&st部iYE-8.86tli5tlCIOCIOTestcriticalvalues:1%level-3.436432S%level28&11410%level2568192MacKinnon(1396)one-sidedp-values.唐山二级冶金焦一阶平稳之后我们对焦炭与螺纹钢序列进行简单回归,模型为:Tang2coket=a+0Shhrb400t+仙t得到拟合方程为：Tang2coke=-394.+0.Shhrb400其中,常数

18、项以及上海三级螺纹钢的系数均显著有效,且回归方程的AdjustedRsquared为0.6208,F检验结果的P值为0,说明模型的解释水平较好.我们还判定上述回归结果为协整方程,不是伪回归,这意味着焦炭与螺纹钢价格之间保持长期均衡关系,不可能出现无限制的偏离.当期货价差偏离正常区问时,套利时机也随之产生,使得两个品种之间的套利成为可能.根据历史经验,螺纹钢与焦炭价格比通常在2.12.6之间.为了得到实际比值图,笔者用唐山二级冶金焦价格除以上海三级螺纹钢得到一个比值序列,并做了进一步统计性分析.从下表可知,螺纹钢与焦炭的平均比值为2.33观察值个数：1046.平均值中位数最大值最小值方差2.32

19、94472.2784053,128788L4590910.3403比值序列描述性统计结果从下面的统计图可以看出,2007年至今,上海三级螺纹钢与唐山二级冶金焦价格比值主要集中在2.3附近,比值在2.02.8之间的样本数据有755个,占总数据比例高达75%.根据统计结果,我们认为焦炭与螺纹钢的合理比价区间为2.02.8,其波动的核心基准为2.3.因此理论上说,焦炭与螺纹钢的比价一般会维持在该区间内波动,假设比价超出合理波动区间,那么有回归的趋势,套利机会出现.3.5上海三级螺纹钢与唐山二级冶金焦比价图比价直方图三、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利策略趋势套利是跟随市场根本面以及市场主力资金动向来进行套

20、利,即市场理论价差,不以理论价差的上下限作为操作依据.而模型套利那么基于品种之间的价差比值波动,而价差波动偏离是基于历史交易价格数据模型的统计边界值,其本质是利用市场的暂时无效性.市场暂时无效性会使价差比值在一定时间内偏离正常价差水平,但最终还是会回归正常水平,价差向正常水平回归的过程即套利交易盈利的过程.一般来说,价差偏离正常水平幅度越大,盈利空间就越大.趋势套利和模型套利具有较强的互补性,在价差处于趋势中,运用趋势套利能获得良好的收益,而当价差在振荡期间内,那么用模型套利往往能获得稳定收益.热点变化往往对行情起着推波助澜的作用趋势套利往往重势不重价,忽略实际下面以2007年以来螺纹钢和焦炭

21、现货市场的实际情况为例,分析两个品种的套利时机.考虑到之前拟合方程结果,其中系数为0.53,我们可以近似1吨螺纹钢、2吨焦炭的比例进行套利.1吨螺纹钢、2吨焦炭价差图全球金融危机对全球大宗商品的影响深远.焦炭由于定价模式不同,与螺纹钢相比,价格走势有一定的滞后性.在2021年8月到10月间,螺纹钢价格下跌幅度远远超过焦炭,因而两者价差出现巨大偏离.在这种宏观环境存在较大不确定性的背景下,我们应以趋势套利模型为主.面对金融危机,全球主要经济体统一立场,纷纷采取宽松的财政政策,全球经济顺利地从危机中走出.止匕时,焦炭与螺纹钢的价差也逐渐回归到正常水平,在这种情况下,就比拟适合进行模型套利.根据相关数据,如果当前比值属于低