数量化专题报告：煤炭行业基本面量化及策略配置

从需求、供给、库存和价格四维度出发，构建煤炭行业综合景气分析框架。煤炭行业成本端较为刚性而产品价格弹性较大，因此行业景气分析核心在于产品价格变化。我们从需求、供给、库存和价格四维度出发，综合判断行业景气变化趋势。从逻辑上来说，在以下三种情形下，煤炭行业景气度大概率处于上行趋势中：（1）供给、需求、库存同步上行；（2）需求上行，同时供给下行；（3）供给、需求、库存同步下行，但价格上行。 针对每个维度，结合产业链梳理结果筛选最能反映该维度信息的指标，通过主成分分析法合成景气分指标。煤炭产业链较为简单，可拆解出动力煤产业链及炼焦煤产业链两条主要产业链，其下游分别对接火电及钢铁、化工等煤炭主要需求来源。据此，我们针对需求、供给、库存、价格四个维度分别筛选最为相关的指标：需求维度以三港口煤炭的港口吞吐率判断下游需求，供给维度关注原煤、动力煤和焦煤产量，库存维度关注三港口煤炭库存以及电厂、钢厂和焦厂煤炭库存，价格维度关注环渤海动力煤价格。对于每个维度，分别通过主成分分析法合成景气分指标，用以进行行业景气判断。 策略表现较好，能够完整把握供给端及需求端驱动的行情。以Wind全A作为比较基准，在2015年1月至2022年5月的回测区间内，策略实现收益293.1%，同期Wind全A收益33.6%，申万煤炭指数收益34.4%，策略相对申万煤炭指数和Wind全A的超额收益分别为258.7%、259.5%，超额收益显著。 风险提示：本文中的指标及模型均基于量化方法构建，若分指标大幅波动则可能导致综合指标输出结果失真，存在失效风险。 1.引言 随着A股市场机构化进程的持续推进，“抱团”行情成为常态，从2020年的消费医药，到2021年的周期新能源，结构化行情持续演绎。面对这样的市场，“押赛道”成为获取超额收益的重要一环。而一个好的赛道，必须具备的特征就是景气度持续向好。因此，如何进行赛道的优选，就是我们发布基本面量化系列报告的初衷。 在前期报告中，我们已经针对周期、金融、消费、科技四个大类板块分别构建了基本面景气度监测体系，搭建了依据景气度进行板块筛选的总体框架。此后，我们将进一步对二级子行业进行细分框架梳理，完善“一级板块-二级子行业”的分析框架体系。本篇为针对周期板块细分行业进行分析的第二篇专题报告，主要关注煤炭行业。 2020年下半年以来，煤炭行业大放异彩，先后经历了疫后强劲复苏带来的需求侧驱动行情和双碳目标带来的供给侧驱动行情，投资者对煤炭行业的关注度也显著提升。本篇报告中，我们首先对煤炭行业景气驱动要素进行分析，构建行业景气分析框架，随后结合对产业链的梳理，对涉及到的各个要素进行数量化监测，最终实现对煤炭行业的有效配置。 图12020年下半年以来，煤炭持续跑赢市场 2.煤炭行业景气分析框架 煤炭为典型的资源型行业，利润驱动核心在于产品价格。作为一类资源型行业，煤炭的成本端仅包括人力、资源税等相对固定的成本，而产品价格弹性较大，因此利润驱动核心在于产品价格变化。 作为国内定价大宗品，煤炭价格主要受国内供需关系的影响，供给端和需求端均需重点关注。与原油等国际定价大宗品不同，煤炭主要为国内定价，只需考虑国内的供需关系变化。一方面，煤炭需求端对接电力、钢铁、建材等强周期行业，受宏观经济景气影响明显；另一方面，煤炭供给端在供给侧改革前后逐渐经历了严重供给过剩至供给不足的过程，供给端的变化对行业运行也有重要影响。 图2煤炭景气分析框架 根据供需关系的不同组合，即可实现对行业景气的准确判断： 供给下行需求上行，行业景气确定性上行。当供给下行、需求上行时，意味着行业供需关系明显改善，产品价格存在上行动力，行业景气确定性上行。 供给上行需求下行，行业景气确定性下行。当供给上行、需求下行时，意味着行业供需关系显著恶化，产品价格面临压力，行业景气确定性下行。 供给需求同步上行时，需结合库存变化来判断供需平衡关系。供需同步上行时，只通过供给和需求两个维度难以准确判断供需孰强孰弱，我们此时结合库存来辅助判断。若此时煤炭的下游行业处于补库存周期，则意味着煤炭还能享受下游补库带来的额外需求，需求弹性更大，产品价格上行动力更强；而若此时下游行业处于去库存周期，则意味着下游当前在消耗此前囤积的库存，煤炭的需求弹性被削弱，产品价格上行动力则较弱。因此，从逻辑上来说，供给、需求、库存三者同步上行时，供需紧平衡，煤炭行业的投资机会要更加显著。 1221499 供给需求同步下行时，需结合库存和价格变化来判断供需平衡关系。供需同步下行时，若下游库存上升，则意味着行业处于被动补库周期，供过于求导致下游库存累积，此时行业无投资机会。而若下游库存下降，则可能存在两种情况： （1）下游厂商对未来需求预期悲观，不愿补充库存，此时为库存周期理论中经典的主动去库存周期，无投资机会； （2）由于供给约束导致下游虽有意愿但却无法回补库存，此时供给极弱，行业仍然存在投资机会，典型如2021年8月前后。 而在上述第二种情形下，常规的指标均难以做出判断，我们只能依托供需关系所实现的结果，即产品价格来进行判断。 总结来说，根据上述分析，在不同的供需关系组合下，煤炭价格在以下几种情形中具备上行动力，从而能够驱动行业获取超额收益：（1）供给下行需求上行；（2）供给、需求、库存同步上行；（3）供给、需求、库存同步下行，且价格上行。 此处，我们共涉及了供给、需求、库存、价格四个维度的信息，下面，我们就通过对煤炭产业链的梳理，筛选最能反映各个维度信息的指标，以实现对煤炭行业景气度的有效判断。 3.煤炭产业链梳理及指标筛选 煤炭产业链整体可以拆解为煤炭开采、煤炭洗选与加工以及下游需求三部分。煤炭产业链大致可划分为上游资源开采、中游洗选加工、下游对接需求三大块，煤矿中开采得到的原煤在经过处理后可得到多种煤，其中比较重要的两类为动力煤和炼焦煤，其下游分别对接火力发电及钢铁、建材、化工等行业。 下面，我们结合产业链逻辑，对需求、供给、库存、价格四个维度分别进行指标筛选。 图3煤炭产业链图谱 3.1.需求 从需求端来看，煤炭下游行业中，火电占比最高，需求与经济景气关系密切。煤炭的下游需求主要来自火电、钢铁、煤化工以及建材四大行业，合计占到煤炭总需求的近90%，其中火电占比最大，需求占比超50%。 由于上述行业均为强周期行业，因此煤炭需求与经济景气关系密切。在此思路下，我们在前期报告《周期板块基本面量化及策略配置》中，以PMI新订单指数为基准，构建得到制造业综合景气指标来反映经济整体景气度，进而反映煤炭下游需求变化。 图4煤炭下游中火电需求占比超50%（2018年） 但是，在进一步分析后，我们发现通过宏观经济景气判断煤炭需求存在一定问题： 从短期来看，水电出力的季节性变化会对火电需求造成扰动。我国水力发电约占20%，贡献了显著发电量，而每年6-10月为丰水期，水电出力显著增加，相应的对火电的需求就会减少，而其他月份水电出力较少，对火电的依赖则会增加，这就会对根据经济景气度来判断火电需求造成明显干扰。 图5我国发电结构变化 从长期来看，随着光伏等新能源的发展，火电占比趋势性降低，煤炭需求与经济景气的相关性将被持续削弱。碳中和战略驱动下，火电等传统能源逐渐被光伏等新能源替代是大势所趋，火电占比趋势性降低，这将导致煤炭需求与经济景气的相关性被持续削弱，通过经济景气度预判煤炭需求在未来将会面临更多噪音。 图62050年全球碳中和假设下各项能源装机占比预测 综合考虑后，我们选取环渤海三港口煤炭吞吐量作为煤炭下游需求的代理指标。在我国，煤炭产地集中在晋陕蒙等“三西”地区，而主要消费地集中在东南沿海地带，供需错位下，铁水联运成为我国动力煤的最主要运输方式。一般来说，煤炭先经由大秦线等铁路由产地运输至环渤海港口，再通过海运运输至下游需求地。在这样的运输模式下，环渤海港口的煤炭吞吐量实际上就直接反映了下游电厂的煤炭需求，与通过经济景气进行需求判断相比干扰更小。因此，在需求端，我们重点关注秦皇岛港、曹妃甸港、京唐港三个环渤海主要港口的煤炭吞吐量同比变化。 图7需求维度所选指标走势（经季调、去噪、标准化） 3.2.供给 从供给端来看，原煤、动力煤及炼焦煤的产量增速最为重要。虽然经过洗选加工后得到的煤种类繁多，但其中最为重要的为动力煤和炼焦煤两大类，它们分别对接火电以及钢铁、化工、建材这几个关键下游行业。 因此，从供给端的视角来看，原煤、动力煤及炼焦煤的产量增速最为重要，值得重点监测。 图8供给维度所选指标走势（经季调、去噪、标准化） 3.3.库存 煤炭产业链中最为重要的为动力煤及炼焦煤两条产业链，下游分别对应电厂及钢厂和焦化厂，其库存变化值得监测。此外，由于环渤海港口在我国煤炭运输中地位突出，因此港口库存水平对我们监测煤炭行业景气度变化也具有重要意义。下面，我们分别从动力煤库存、炼焦煤库存、港口库存三个角度出发进行指标筛选。 图9煤炭库存逻辑图 选用重点电厂煤炭库存总计以反映动力煤库存变化。动力煤主要用于发电，而在监测电厂煤炭库存时，此前往往会选用日度更新的六大发电集团煤炭库存数据，但这一数据自2020年7月起持续停更。因此，我们选取月频更新的重点电厂煤炭库存总计数据来反映电厂库存变化。 图10电厂库存角度所选指标走势（经季调、去噪、标准化） 选用样本钢厂及焦化厂炼焦煤库存数据反映炼焦煤库存变化。炼焦煤主要用于炼钢及化工等行业，钢厂及焦化厂的炼焦煤库存数据可较好反映下游厂商炼焦煤库存变化。但值得注意的是，样本钢厂与焦化厂的统计家数在2017和2022年均发生了变化，例如对于焦化厂来说，2017年由53家调整为100家，2022年又调整为230家。因此，对于钢厂和焦化厂数据，我们对前后数据按比例缩放，拼接得到完整的历史数据。 图11炼焦煤库存角度所选指标走势（经季调、去噪、标准化） 选用环渤海三个重要港口的库存来反映港口库存变化。环渤海港口中，秦皇岛港、曹妃甸港、京唐港三个港口的煤炭吞吐量较高，我们选用这三个代表性港口的库存数据来反映港口库存变化。 图12港口库存角度所选指标走势（经季调、去噪、标准化） 3.4.价格 价格维度，选用环渤海动力煤平均价格指数反映煤炭价格变化。如前所述，我国煤炭多需运至环渤海港口进行中转，因此环渤海动力煤平均价格可较好反映当前真实煤炭供需水平。 图13价格维度所选指标走势（经去噪、标准化） 3.5.总结 根据上文梳理结果，我们在供给、需求、库存、价格四个维度，共计筛选得到13项指标，用以反映煤炭行业景气度。下面，我们进一步综合这些指标的信息，并构建有效的煤炭行业配置策略。 表1：煤炭景气度所选指标信息 4.煤炭行业景气指标与投资策略构建 4.1.煤炭行业景气分指标构建 对于各个维度，利用主成分分析法合成构建景气分指标。对于需求、供给、库存三个维度来说，我们都选取了不止一项指标，且同组指标间走势一致性较强，因此我们采用主成分分析的方法，取第一主成分作为景气分指标。其中，对于库存维度，首先利用主成分分析合成港口库存和炼焦煤库存指标，再与动力煤库存结合进行主成分分析，得到最终的库存维度分指标。各个维度分指标走势如下所示。 图14四大维度景气分指标走势 4.2.煤炭行业投资策略构建 根据前文分析，在不同的供需关系组合下，煤炭价格在以下几种情形中具备上行动力，从而能够驱动行业获取超额收益： （1）供给下行需求上行； （2）供给、需求、库存同步上行； （3）供给、需求、库存同步下行，且价格上行。 下面，我们首先利用构建得到的四大维度指标，对这一观点进行验证，分别按供给、需求、库存三个价格决定因素边际变化方向划分为8种状态，观察行业在每种状态下是否能够获取超额收益。 回测结果与逻辑推演结果一致，进一步验证了指标选择的合理性。由下图可见，煤炭行业在以下三种状态下能够跑出超额收益：需求上供给上库存上、需求上供给下库存上、需求上供给下库存下。而在供给需求库存均边际下行时，行业既存在强势行情也存在